高压电网110kV输电线路设计探讨

摘要：输电线路的设计要结合不同地域特点从实际出发，做到安全可靠、经济适用。高压电网输电线路设计好坏将对电力系统运行以及线路本身建设的技术经济指标是否合理有重要作用。因此，在高压电网输电线路设计中要注意一系列问题，尤其是从安全性与可靠性角度出发，重点考虑接地故障保护的问题。

关键词：高压电网；110kV输电线路；设计要点；电力系统运行；接地故障保护 文献标识码：A

中图分类号：TM751 文章编号：1009-2374（2015）09-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0831

改革开放以来，我国的电力工业快速发展，取得了重大的成就，为国民经济和社会发展做出了巨大的贡献。随着现代化进程的加快，电与经济、电与社会、电与人民的生活越来越紧密。而输电线路是电力系统中电能传输、交换、调节和分配的主要环节，是现代电力系统的主动脉。

输电线路设计涉及电气、力学、机械、结构工程、基础工程、水文气象等许多科学领域的知识，工程建设中还会牵涉到军事、交通、航运、邮电通信、农林水利、工矿企业、城市规划、勘测、水文等行业，施工时需要相关部门的协调配合。因此，输电线路是一门综合性工程。输电线路设计的正确与否，不仅影响到线路工程建设的技术经济指标，也牵涉到整个电力系统的安全运行。因此，在输电线路的设计过程中需要全面透彻地比较与明确的数据支持，才能完成铺设任务。本文就此对采用高压电网输电的方式时线路设计应注意的问题进行讨论。

1 短路电流与线路敷设之间的关系

不论是高压线路设计，中压设计还是高压电网配电系统设计，在设计的过程中都会遇到短路电流的问题。在输电线路的输送中，中压输电半径远大于高压电网所能达到的范围，但中压电源并不一定能够覆盖工业厂区内所有的地方。在实际情况中，其实并不能够通过一两个因素简单的判断采用何种输电方式更为合理。因为在有的用电区域，输电等级已经成为高压电网电压等级的时候，高压电网线路敷设的实际路径长度也不能够简单地认为是不存在问题的。如果在实际情况中工作人员遇到电气线路的短路故障时，设计人员必须校验该回路的断路器的动作灵敏度，来保证断路器在短路故障时及时切断短路故障所在回路或者线路。

2 输电电压的设计

2.1 线路电压损失

线路上的电压损失与线路长度和截面及材质有关。在不同的敷设条件下应该选用不同的载体，从而决定了在对应的电压等级和敷设方式及线路的敷设。同时，为了保证电压质量合格，方便设计人员校验电压损失是否在要求的范围内，110kV电网中允许的最大电压损失应该根据《输用电规则》中电压的允许偏差来确定。

在高压电网110kV输电系统中首先要考虑的因素是压降问题。设计人员应该非常了解每条线路的电压降。在实际设计过程中，有的设计人员会认为在计算了线路上的电压降的基础上，若电压降不满足用户或者受电端电压的要求，用放大电缆截面的方法就可以降低线路上的电压损失。

在选择了满足电压降的线缆之后，随着线路敷设，如果遇到上述情况增大线路截面积，那么线路的电阻电抗值也会发生变化，为了保证线缆正常工作不被破坏，与之前选择的线路所匹配的线路保护所用断路器参数也需要配合，故在校验了电压降之后的另一个问题就是校验短路的问题。

2.2 输电电压的确定

因为受电端部分会需要一个明确的受电端电压，但是在输配电或者是输变电的过程中，线路阻抗会随着输送线路的增加而升高，因此在线路上的压降就会增大，以至于当到达用户受电端时低于所需电压，导致输电配电不成功。一定的电压等级线路与其送电能力相关。电压等级越高，输电半径相对较大及高压等级线路的输电半径大于中高压电网线路输电半径。另外，线路中电力负载越多，输电半径越小。综上，输电电压的确定取决于输电电压等级和用户终端密集度。

3 三相短路接地故障的分析

高压电网输电中三相短路故障的短路最严重，因为三相全部短路会产生相当大的冲击电流。遇到这种短路的情况，必须马上切除避免危害的发生。如果居民用电网络三相短路电流持续在系统中存在而不切除，轻者会影响到其他的用电设备的正常工作，重者可能会导致火灾，所以对于断路器的校验就是非常重要的工作。

对于普通的高压电网用电单元来说，由于其远离发电机，可采用无限大电源容量的网络短路计算方法。在选择断路器的时候，对断路器的短路保护的校验必须满足该回路短路电流大于断路器的瞬时或短路延时动作电流整定值的1.3倍。

4 互感器的解决方案

我们知道在基尔霍夫电流定律中一条定律是流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。这条定律就是零序电流互感器的工作原理。在用电设备正常工作时，线路与电气设备各相电流的矢量和为零。此时，零序电流互感器由于二次侧绕组无信号输出，故执行元件不动作。如果线路与电气设备各相电流的矢量和不为零，即发生接地故障时，由于故障电流的产生，导致零序电流互感器的环形铁芯中产生一定的磁通，这时就会使其二次侧感应电压执行元件动作，为了接地保护来切换输电线路上的断路器动作机构，避免危害的发生。

5 线路设计

虽然我们已经从理论上了解到线路短路问题基本的计算方法，但也没能够解决输送较远的高压电网输电线路中比较合适的线路敷设和保护参数。因为在实际设计过程中高压电网输电的电压等级，会给设计人员带来顾此失彼的情况。对此，下面举一个例子进行分析。

假设由于条件的限制，某建筑物附近不能提输小型变压器的安装，且它需要带载用电负荷为110kW，此时就用高压电网输电的形式为此建筑物输电。

根据变电所和需要输电的建筑物之间的距离所知，这是一个长距离高压电网输电，而输电电缆的选择是根据高压电网出线端配电型断路器来选择的，现根据110kW的用电负荷来计算其电流，根据计算出的电流可以选择一个合适的断路器，再根据断路器的配比选择电缆。因为是长距离高压电网输电，此时还得计算输电端和用电端的电压降是否在误差允许的范围内。

但是此时对该条输电线路的设计并未完全结束，因为是长距离输电，如果在最远端产生短路故障时，断路器的灵敏度是否有足够的能力及时切断短路的线路。尤其是当输电线路发生单相短路的时候，所以对断路器还需要校验其对单相短路电流的灵敏度。

6 结语

总之，高压电网输电线路的设计是一项技术含量较高、劳动强度较大、时效性要求很高的野外工作。输电线路设计的正确与否，不仅影响到线路工程建设的技术经济指标，也牵涉到整个电力系统的安全运行。因此，在设计过程中要避免在线路设计中脱离工程实际，一味生搬硬套。要做好高压电网输电线路设计工作，只有结合实际，因地制宜，通过优化方案，不断探索与创新，进一步加深初步设计阶段的设计深度，才能满足建设坚强电网的要求，为我国的电力建设创建优质工程提供指导作用。

参考文献

[1] 熊波.浅谈送电线路的设计[J].中小企业管理与科技，2011，（4）.

[2] 郭思顺.高压电网输电线路设计基础[M].北京：中国电力出版社，2013.

作者简介：蓝昭锋（1971-），男，广东阳春人，广东电网阳江阳春供电局春华电力发展有限公司副总经理，电气助理工程师，研究方向：输配电线路设计。

（责任编辑：蒋建华）endprint