城市紧凑型架空输电线路设计的分析与研究

秦海峰

摘 要：现今人们对供电的要求不只局限于其“量”，更多的对其稳定性也提出了要求，架空输电线路的投入使用在一定程度上有效的保证了这一要求。本文首先介绍了城市紧凑型架空输电线路投入使用的背景；在此基础上对架空输电线路进行了详细的介绍：组成、优点以及需要注意的问题。最后对城市紧凑型架空输电线路设计进行了全方位的分析：路径与杆型的选择、走廊宽度的设计、防雷接地的研究、杆塔的设计以及其它部件的设计。

关键词：城市紧凑型 架空输电线路设计 分析与研究 路径与杆型 走廊宽度 防雷接地

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0114-02

进入21世纪以来，我国的经济得到了显著的发展，人民的生活水平和生产活动规模得到了很大程度的提升，对电力系统的要求也越来越高，在满足其量的需求以后，很多企业和居民都开始对供电的稳定性提出了要求。在沿海或者其他比较发达城市中，由于流动人口众多，使得城市部分地区的建筑相当紧凑，这也为电力系统的供电带来了更大的挑战。在经济比较发达的大城市，负荷水平和负荷密度都显著提高，对供电也提出了以220 kV或者110 kV输送到符合中心的要求，相关城市规划部门对环保以及景观的要求都逐步提升，同时对架空线的铺设也实行了越来越严格的控制。

在以往的赔偿中，土地赔偿占了很大的比例，如因为占用今景观等资源而获得的赔偿的份额比例一直都在逐渐扩大，在总成本中的比例越来越高。电力系统相关工作人员如今都采用提升单位走廊面积传输的电力容量、减少走廊面积等方式来缩小成本。可见，对新技术在相关设备方面实用方面的研究，已经越来越受到重视，越来越具有价值。

1 架空输电线路

1.1 架空输电线路的基本介绍

架空输电线路是采用绝缘子将全部的输电导线固定在直立于地面的杆塔上，用以传输电能的输电线路。一般来说，架空线路由接地装置、导线、杆塔、绝缘子串、架空地线等部分组成，它们相互作用共同了形成了架空线路。

1.2 架空输电线路的优点

相对于地下输电线路，架空线路具有不可忽视的优点：（1）施工成本低，（2）建设周期短，（3）由于在地表以上，易于检修与维护。因此，架空线路输电在电力系统中得到了广泛的使用，一般的输电线路都是架空输电线路。在现实生活中，不同地区的负荷点、变电站、发电站通过架空线路连接起来，对其进行输送与交换电能，就组成了不同等级的配电网和电力系统。

1.3 架空输电线路需要考虑的问题

架空输电线路架立在地表以上，虽然节约了一定的成本，但是也使其直接暴露于空气中，会受到空气中水分等其它化学物质的腐蚀，因此必须具有相当的机械强度来抵抗结冰荷载、强风暴侵袭、当地气温变化、可能遇到的洪水等等。另外，雨淋、雷闪、湿雾、工业污秽等也会对架空线路的绝缘强度造成一定的影响，甚至引起停电。除此以外，电磁相互产生、相互影响，在架空输电线路的设计与检修中都需要考虑这些因素，避免出现一些不必要的问题。

2 输电线路设计的分析与研究

2.1 路径与杆型的设计

在城市中，走廊面积总是有限的，在现实生活中很少采用单独回路，多采用双回路或者多回路，在其两侧需要同等的半走廊宽度，这使得靠近绿地、道路的一侧相对来说比较自由，可以自由利用。在特殊情况下，采用单侧三相垂直杆型单回线路，效益仍然可观。

在《110 kV～750 kV架空输电线路设计规范》中规定：在路径受到一定限制的地方，路基边到杆塔边的距离的最小值为5～6 m，但实际施工中却不到5 m。为了避免发生意外事故，可以在钢管杆或者角钢塔靠近快车道的一边铺设管径为0.11 m、高为1 m的钢管护墩，电力规划设计院等相关部门认为只要各部门协调一致便可实行。

2.2 走廊宽度的设计

一般来说，由安全距离、塔头尺寸、风偏组成的走廊宽度，其关键设计在于控制风偏与抬头尺寸，其中固定跳线的耐张塔和固定挂点的直线杆塔是控制走廊宽度十分有效的措施。按照《110kV～750kV架空输电线路设计规范》规定，其必须满足三个要求。

（1）内、外电压和运行电压条件下杆塔构件和带电部分的最小间隙。

（2）导线的间隔宽度d，d=0.4L+U/110+0.65f，其中L是悬垂绝缘子串长度/m，U电压/kV，f导线最大弧垂/m。

（3）接地部分与带电作业的杆塔上带电部分的距离最小值。一般来说，这个比较容易满足。在特殊期情况下，如雷雨天气时，走廊宽度L必须满足：L={b+fsin[arc（g2/g1）+s]}*2，其中b横担宽度的最大值/m，g1导线自重荷载/N/（m·mm2），g2特殊情况下的水平荷载，s要求的安全基准距离/m。

2.3 防雷接地的研究

工业化在我国的推进，使得我的大气受到了十分严重的污染，在部分地区甚至导致了大面积的污染事故。随着时代的发展与科技的进步，复合绝缘子的防污性能已经经受了时间的检验，具有是强大的防污性能，这可以有效的延长线路的使用年限，在很大程度上缩减了维护费用。有关复合绝缘子的检修，有关部门认为：在投入使用的1年内进行综合检修，往后每五到八年检修。当然检修的时间间隔越短越好，但是考虑到检修成本等其它因素，需要选择一个合理的检修间隔。

架空线路不仅有走廊对它的空中限制，在建筑比较拥挤的地段，杆塔接地与其它地下管线有很大的铺设矛盾，因此对地下也有很大的限制。为了解决这个问题，需要对地下管线进行不同深度的铺设，有的采用深埋，有的采用浅埋，使其不在交叉。但是当最底部的地下管线发生问题时，进行维修需要将其上面的地下管线一起停止使用才可以进行检修，其解决办法就是对于埋的更深的地下管线尽量采用高质量的管线，以减少其问题与维修次数。endprint

2.4 杆塔的设计

杆塔的主要技术参数有电压等级、导线型号、架空地线、最大使用张力、最大使用应力、设计水平档距、设计垂直档距、称呼高度、气象条件、杆塔总质量等等。其中有的参数的设计在本文别的地方已经有所体现，现在主要对呼称高度的设计进行分析，其必须满计算应采用以下公式：H=f+h+Δh+λ，其中，λ是绝缘子串长/m，f导线设计最大弧垂/m，h规程规定对地距离的最小允许距离/m，Δh考虑各种因素预留的裕度/m。

2.5 其它部件的设计

在这其中，导线的主要作用是承担传导电流，要求导线必须具有足够的截面以保持合理的通流密度，因为截面面积越大，相应的电阻就会越小；同时，导线基本上都处在高电位，为了减小或者避免由于电晕放电所引起的电能损耗以及电磁干扰，其最好采用比较大的曲率半径；架空输电熟路基本都是超高压输电线路，输送容量比较大、工作电压高，因此在很多时候都是采用分裂导线。和导线与架空地线不同，绝缘子串是由单个悬式绝缘子串接而成，其必须满足相应的有关机械强度以及绝缘强度的要求，同时根据电压等级的异同来确定每串绝缘子的个数，也可以用棒式绝缘子串接；在特殊地段，例如杂乱地区，必须使用特定型号的绝缘子串。

3 结语

架空输电线路的设计与施工是相对比较复杂的，对相关工作人员要求比较高，特别是铺设施工人员，不仅要求其具有相当的专业知识，而且还要求其必须通过自身铺设与检修实践的积累提升自身实力。在施工过程中，可能会遇见各种各样的问题，需要工作人员进行现场勘查后进行反复研究与讨论，有时经过反复思考得到的结果却不是合理的，因此，这项工作还要求工作人员具有相当的耐心与毅力。

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