浅论全寿命成本的输电线路设计措施

摘要：全寿命周期贯穿输电线路设计全过程，利用全寿命周期成本理论对输电线路进行工程设计包括选型、生产、使用及维护等内容，全寿命周期理论的关键是成本分析。文章从影响因素及解决措施出发进行探讨，提高输电线路系统的全寿命，合理控制造价，确保输电线路安全稳定运行，实现输电线路系统的可持续发展。

关键词：全寿命周期；输电线路；成本控制；设计措施；工程设计 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2017）10-0189-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.095

1 概述

当前市场经济蓬勃发展，电力企业属于我国的民生企业，为满足社会生产、工业活动及人民生活需求，对电力系统提出更严苛的要求。为完善和建设电力系统，输电线路作为电力工程的重要组成部分，是成本控制的重要因素，其设计成本决定电力工程收益高低，对输电线路进行全寿命周期成本规划设计必不可少，实行全寿命周期管理势在必行，将全寿命周期理论作为基准是输电线路设计的重大举措，设计输电线路全寿命周期建设，综合考虑线路导线的安全可靠性，对成本进行全面分析，建立优化设计选型方案，充分利用社会资源。

2 全寿命周期成本概述及设计内容

全寿命成本是指工程项目建设全程所用成本的总和，具体包括项目规划、方案设计、施工、运行、老化等环节的所用费用。所谓的全寿命成本分析，就是在工程项目全寿命周期内，综合考虑所有环节的所用成本，追求的是成本最小化和效益最大化。通过全寿命成本分析，可以带来较好的经济效益，优化工程项目方案。作为一种经济评估方式，全寿命成本分析可以应用于工程项目方案的优选工作中去，分析各方案的经济性，从中选出最经济合理的项目方案。

全寿命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）理论的思想是在满足工程安全性需求，在工程科学可靠的前提下，控制项目整个生命周期内的成本最低的管理过程，具有系统、多阶段、多主体及复杂性的特点，建设项目的整个周期包括系统和设备的规划决策、设计、实施、运行维护以及退役阶段，充分考虑产品除型号、性能等自身特点外，在全寿命周期范围内发生的改变，确保有效控制产品生产成本，寿命周期与整个建设项目紧密相结合，覆盖整个工程项目，与国家市场经济倡导的可持续发展的科学发展观十分契合。

工程前期对项目进行前期规划，多方位优化，确保工程效益，进行分产品开发设计时，充分考虑地质、气象等外界因素条件，选择合适的设备类型及数量，企业要投入大量人力、资金及技术等，包括新产品研发、工艺规程制定费、设备调试费及原材料等，是产品寿命周期成本消耗最多的主要阶段，施工阶段生产使用阶段，反复确定设计方案符合产品质量和安全性能要求后方可正式投产，制造输电线要对照产品设计说明书详细审核研究，考虑材料费用及加工費用等主要生产成本

因素。

从全寿命成本概念中，可以知道输电线路的全寿命成本指的是输电线路项目在规划、建设、维护到最后的废除，全寿命周期内发生的成本总和。在输电线路设计中引用全寿命成本分析理念，就要在设计阶段综合考虑输电线路全寿命周期内的所有环节，以求相关因素在全寿命周期内都能得到综合规划，优化输电线路设计方案，既满足技术要求，也能降低成本支出。全寿命成本的输电线路设计理论在实际应用中，应着重考虑两方面内容。第一，在全寿命成本分析下的输电线路设计，不仅要考虑所有环节的成本问题，还要考虑输电线路在全寿命周期内的安全性、经济性和实用性以及对自然环境影响，为此进行线路设计时要结合实际情况，选用恰当的施工方法，以免对环境造成很大的扰动；第二，基于全寿命成本进行输电线路设计，需要严格依照全寿命成本方法来分析、研究线路，特别是施工环节。由于输电线路基本暴露在户外，运行消耗、磨损、自然灾害等原因很容易造成零部件的损伤，影响线路正常运行，为此需要考虑各个零部件的寿命，通过多角度分析来实现输电线路的全寿命成本设计。

3 全寿命周期成本设计策略

3.1 输电线路路径方案的设计

基于全寿命成本分析进行输电线路设计，首要工作就是建立输电线路的全寿命成本预测模型。从输电线路组成看，我们可以知道输电线路的全寿命成本包括路径选择相关成本、基础成本、杆塔成本、导线成本、绝缘子成本、金具成本、防雷及接地成本、其他成本；从输电线路运行看，输电线路的全寿命成本包括建设成本、检修巡视成本、更换改造成本、失效成本、线路能耗成本、其他成本。

3.2 输电线路路径方案的设计

进行输电线路路径选择时，保证人类、自然及环境的协调可持续发展，尊崇以人为本原则，从工程角度，可通过工程航测、海拉瓦优化路径等方式确定路径，依据全寿命周期成本理论，全面进行路径方案生命周期评估和分析，优化路径。考虑原有地形地貌，尽量避免对植被树木的破坏，控制房屋拆迁，最大限度地保护当地人文和自然环境，尽量避让不良地质区、林区等，控制线路经由重冰及重污染区域的总长度，尽量避开气候恶劣地，尽量选择靠近公路或村舍的路径，降低施工或者运行中遭遇恶劣条件的可能性，提高抵御自然灾害和突发事故的能力，确保线路安全稳定运行。

3.3 输电线路绝缘水平

输电线路受使用地区土壤、大气环境、季节气候情况的影响，其消耗和损耗程度、使用周期不同，导线的材质决定导线的绝缘性能，在进行输电线路外部设计和相关构件时，要考虑爬距、接地材料以及控制线路，关系到供电及人身安全，能防止事故发生，决定线路的维修和养护费用。输电线路的绝缘是保证线路安全的重要前提，选择恰当的绝缘子能够避免冰雪覆盖，抵抗雾闪，污染堆积，防止雷电污闪，按照全寿命周期管理理念，综合对比检查绝缘介质、型式及材料等因素，通常选择合理的玻璃、瓷或者复合绝缘子，增强抵抗风险的能力，提高输电线路工程的效益。

3.4 分析水文气候变化影响因素

在全寿命周期的指导思想下，输电线路工程设计初期，进行基础型式选择及设计优化时，实地踏勘施工线路的地域特点，分析气象、水文地质条件，勘测和分析沿线主要不良地质，主要包括冻土地基、腐蚀性的盐渍土及滑坡等，将收集数据与数理统计方法结合，研究和设计风速、导线覆冰情况，针对这些制定相应的处理对策及设计方案，并进行科学合理的调整，防止由于冰冻、洪水及滑坡等自然灾害导致的线路破坏，降低运行维护难度，节省项目后期运行及维护费用，充分体现和利用全寿命周期管理理念。

3.5 科学合理设计塔杆

杆塔是输电线路的主要支撑结构，是确保输电线路安全稳定运行的基本组成部分，输电线路对地面基础建筑和杆塔的质量和寿命、选址和架设都有较高的要求，在杆塔设计方案不合理的情况下，施工难度增加，投资成本也相应增加，输电线路选用杆塔种类不符合工程标准需求，则采购成本增加，杆塔质量不合格，强度、刚度不满足工程需求，则运行和后期维修花费成本将大大提高。针对跨越主干铁路、电力线路、高速公路及通信线路等，则采用独立耐张段并适当加强铁塔，进行无约束条件的优化排位，对于垭口、高耸及连续上下山等局部地段的铁塔进行结构设计时，充分征求施工以及运行单位意见，更具实际施工经验，设计方便施工和运行维护的方案，使工程造价降到最低，将全寿命周期管理的理念贯彻到铁塔设计和优化过程中，使设计、施工、运行及检修等全过程方案达到最优化。

3.6 输电线路结构优化

近年来，因外力对塔杆进行破坏事件常发，由于多数塔杆、线缆为金属材质，造价昂贵，拆卸后进行变卖，成为盗窃分子的目标，影响输电线路正常运行，给电力企业带来的经济损失，因此进行输电线路结构优化时，加固杆塔结构，从塔横担以下所有螺栓均采用防御螺栓，其他所有螺栓加装一防松扣紧螺母，提高铁塔螺栓抗震和防盗能力，减少运行期间修补、二次改造费用，确保杆塔安全运行。

3.7 建立集成管理体系

制定项目工程全寿命周期目标，整合不同时期信息资源，及时处理并与所有参与职能部门进行共享，合理分配管理资源，对整个项目的寿命周期进行集成管理，但是不同的阶段应选用不同的管理方式，综合技术信息以及软件功能，充分发挥全寿命周期集成管理模式的

优势。

3.8 事故隐患的预防设计

在输电线路设计时，整合现有设计的相关资料，根据实际设计和投资经验，结合施工现场的实际条件，包括工程特点、天气地质因素、气象条件、污区分布情况等特点，对事故隐患进行重点优化设计，按照全寿命周期成本理论，对风偏、污闪、覆冰及鸟害等常见的事故隱患进行分析，尤其考虑高压输电线的绝缘和防雷性能设计，并制定科学可行的应急设计措施，多角度多方面控制事故发生，及时有效的处理安全隐患，合理选址选材，并定期进行后期维修养护，制定合理的管理维护方案，减少全寿命周期维护成本，减少人员伤亡事故安全隐患，有效地控制成本，提高使用周期内的使用率，降低线路运行的隐患，有效控制运行维护成本。

4 结语

全寿命周期成本是一个崭新的经济学理念，是一种先进科学的管理思想，是电力企业成本控制关注的焦点，应将全寿命周期的设计理念贯穿于输电线路设计全过程中，系统研究输电线路的全寿命周期设计相关理论方法，深入探索输电线路设计过程中各个因素与环节对整个输电线路使用周期的影响，构建全寿命周期管理体系，采取相应的对策与措施，降低全寿命周期成本，创造经济和社会效益，确保电力工程安全稳健运行。

参考文献

[1] 全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会.工程造价管理基础理论与相关法规[M].北京：中国计划出版社，2010.

[2] 彭艳，孙昌玲.运用全寿命周期成本理论分析工程设计方案的经济性[J].建筑科技与管理，2009，（2）.

作者简介：王灿辉（1982-），男，娄底星源电力勘测设计有限责任公司助理工程师，研究方向：输电线路设计。

（责任编辑：小 燕）