浅谈高压输电线路的设计

朱俊峰

常州凌峰润源电力工程设计有限公司 常州市 213119

【摘 要】自改革开放以来，我国的经济发生了非常大的变化，各行各业在快速的发展过程中对电能的需求量不断的增加，这为电力企业的发展提供了良好的机遇。近年来电网的不断建设，也加快了输电线路建设的步伐。文章针对我国高压输电线路设计中遇到的诸多问题，分别从输电线路的勘测、杆塔选型、杆塔基础设计、防雷击等几个方面进行详细的分析和阐述。

【关键词】高压输电线路；设计；勘测

前言

在当前我国经济的快速发展中，电能已成为国民经济发展的动力源泉，所以加快电网的建设，保证电力的及时供应是非常重要的问题。近年来，随着电网的不断新建设及改扩建，使电能的输送能力得以不断的提升，但在高压输电线路的设计过程中，仍然有一些问题存在，如何更好的解决设计过程中遇到的问题，从而保证电网输送的质量已成为当前非常重要的课题之一。

一、路径优化选择

输电线路路径选择是整个线路设计工作中的关键，方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。在这个过程中，首先要了解当地的气象、水文、地质条件。根据当地地形特点，合理选择路径。在此基础上，对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施，尤其是采矿区的资料，进行充分的收集和调研。并应用卫片选线技术，进行多方案路径比选。应用全寿命周期成本（LCC）管理方法，比选出最优路径。

路径应避开不良地质、水文及气象地段，提高工程抵御自然灾害和突发事故的能力和水平；避让了危及线路安全可靠运行的设施，减少了线路建设对地方规划及其它设施的负面影响；尤其是最大程度地避让了采矿区，提高线路的安全运行条件。在各方面条件允许的情况下，本次工程线路尽可能与已有及拟建电力线并行，减少交叉跨越，降低建设成本。做好输电线路对环境影响的各项评价工作，对涉及外部条件的环境影响评价、压覆矿产评估、地质灾害评估、文物调查及评估、地震安全性评价等工程前期工作都需得到相关行政管理部门的许可批准后，工程才能实施。

二、杆塔设计

1、设计总体思路的确定

在设计高压输电线路桿塔的过程中，必须严格按照相关的技术规范要求来进行，同时必须综合考虑杆塔工程的功能、施工保护、环境保护、施工条件（人员、设备、资金）、施工地的地质水文条件等多方面因素对杆塔设计的深刻影响，从而制定出科学合理的、全面的杆塔设计总体思路大纲[1]。

2、杆塔类型的选择

在整个高压输电线路工程的建设资金中，杆塔工程约占三分之一，同时，由于不同类型的杆塔其对运输、造价、施工、用地等方面的要求也不同，因此，科学选择恰当的杆塔类型具有重要的现实和经济意义。对于新建线路工程，一般应该在建设资金允许的前提下，选择一种或两种施工简单、材料准备容易的直线水泥杆，在线路的拐弯处或跨越位置选择角钢塔，以提高工程的安全性能。

对于沿规划道路而建的多回同塔高压输电线路，应该选择钢管塔作为线路杆塔，因为其占地面积较小且便于施工。不过，钢管塔并不适用于大的转角塔，原因是其结构构造容易使得杆顶挠度变形，且会导致基础施工投入大幅度增加。因此，从安全、投资及环境等角度综合考虑，一般建议直线塔优先选择钢管塔，而转角塔选择角钢塔会更加合适。

对于那些已经投入运行多年的老旧高压输电线路，如果出现对地距离不足、存在安全隐患问题等情况，那么在设计新建线路时，应该科学减小水平档距，优先选择较高的杆塔，以增加导线的对地距离。同时，在设计输电线路的加高工程时，推荐运用Y型钢管塔（也称酒杯型钢管塔），因为其安装十分简便，其占地面积小，同时还能大大缩短施工时间，具体表现在从前的杆塔施工一般都需要3至5天，而酒杯型钢管塔的施工只需要1天。因此，也直接缩短了线路施工的停电期间，有利于提高企业的经济效益。

三、送电线路的绝缘防雷和接地的设计

1、防雷设计，应根据线路的电压、负荷的性质和系统运行方式。对于平原地带的杆塔来说，任何一根杆塔都要配备接地装置，并且要与避雷线连接，来提高输电线路防雷的可靠性和实用性。送电线路的绝缘配合，应使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数，不应少于8片。耐张绝缘子串的绝缘子片数应在8的基础上增加。雷电过电压最小间隙也应相应增大，并结合当地已有线路的运行经验，地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，计算耐雷水平，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。

2、送电线路应沿全线架设地线。在年平均雷暴日数不超过15或运行经验证明雷电活动轻微的地区，送电线路可不架设地线，但应在变电所或发电厂的进线段架设1～2km地线。杆塔上地线对边导线的保护角，山区单地线送电线路应采用20°左右。杆塔上两根地线之间的距离，不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。

3、对绝缘地线长期通电的接地引线和接地装置，应限制地线上的电磁感应电压和电流，并选用可靠的地线间隙，校验其热稳定和人身安全的防护措施，以保证绝缘地线的安全运行。有地线的杆塔应接地，在雷季干燥时，每基杆塔不连地线的工频接地电阻，不宜大于15Ω。中性点非直接接地系统在居民区的无地线钢筋混凝土杆和铁塔应接地，其接地电阻不宜超过30Ω。通过耕地的送电线路，其接地体应埋设在耕作深度以下；位于居民区和水田的接地体应敷设成环形。采用绝缘地线时，利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆，其钢筋与接地螺母、铁横担或地线支架之间应有可靠的电气连接。外敷的接地引下线可采用镀锌园钢或镀锌扁铁，其截面应按热稳定要求选取，且不应小于Φ12或40×40mm，引出线表面应进行有效的防腐处理，如热镀锌。

四、高压线路电流差动保护的设计

高压输电线路保护，直接影响电力系统的安全经济运行。探索新的保护原理和设计方法，以提高输电线路保护的性能，是高压输电线路保护研究领域中的一个重要课题。（1）保护原理分析。电流差动保护是基于故障分量的保护，由于电力系统正常运行时可看成线性系统，在故障时则可近似地将系统看成故障分量系统与正常运行系统的叠加，保护采用故障分量系统分析，以减少负荷电流的影响。（2）方法的设计：在高压线路的各种保护原理中，电流差动保护作为纵联保护的一种，能够完成全线快速切除故障的任务，且该保护具有灵敏度高、简单可靠、选择性好等优点。新型差动保护在仅需一个电流传输通道的情况下能够可靠地反映各种内、外部故障的范围，在通道正常时具有较高的可靠性，能够满足超高压、长距离输电线路对继电保护主保护的要求，其原理保证了正常运行时系统振荡不误动，对暂态过程影响不敏感；新型差动保护采用故障分量原理，在非全相运行时不会误动与拒动，对高阻接地故障等的情形，在较小使用浮动门槛后将有良好的灵敏度。

五、结束语

高压输电线路作为我国电网的重要组成部分，其设计的技术含量较高，劳动强度较大，同时还要在野外作业，受到各种自然因素的影响较大，所以在这种情况下，需要在设计过程中严格按照相关的程序来进行，做好线路的勘测工作，选择合理的杆塔型，设计要与工程实际相符合，根据所处的地理特点，因地制宜的选择最优化的设计方案，从而使电网得以顺利建设及快速发展。

参考文献：

[1]熊波.浅谈送电线路杆塔的设计[J].中小企业管理与科技，2010（4）.

[2]王璋奇.输电线路杆塔设计中的几个问题[J].电力建设，2002（01）：19-21.