浅析城市架空输电线路设计的优化

曾健

摘 要：随着社会经济的不断进步，科学技术水平的不断提高，社会民众对智能电网建设的要求也越来越高。高压架空输电线路对人民日常生活的影响在城市中表现得尤为突出，如线路走廊对城市规划的影响、导线电流的噪声污染、电磁幅射干扰影响和线路施工引起的停电和交通问题等，本文从环境保护方面提出了对城市高压架空输电线路设计的优化措施。

关键词：架空输电线路；城市；环保；优化

中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0091-02

引 言

近年来，随着国民经济的快速增长，社会对电力的需求也逐渐增加，在城市电网的快速发展中，电网的结构越来越复杂，同时对输电线路的设计也提出了更高的环境保护要求。相比农村地区，城市的架空输电线路对社会的影响更明显，主要表现在以下几点：①架空输电线路走廊占用城市用地，影响城市规划和城市美观；②架空输电线路在施工过程中引起过渡性停电、道路封闭，影响民区生活和城市交通；③架空输电线路产生的不规则噪声、宽带噪声对周边居民有一定影响；④架空输电线路的接地网存在泄地电流，极限情况下会有电击可能；⑤周围电视和广播信号在高压架空输电线路电磁场强度超过极限的情况下会受到干扰。

针对以上几方面，架空输电线路在设计阶段应充分考虑环境因素，尽可能减少对周边环境的破坏，减少在施工过程中及运行阶段对城市居民生活的影响。本文引进先进的设计理念，通过合理优化设计方案，使高压架空输电线路对城市环境的影响减小到较小水准，满足人民群众对生活环境越来越高的要求。

1 架空输电线路简介

本文所指高压输电线路是特指110kV电压等级及以上的输电线路，这类型输电线路受造价控制，入地的代价较大，现阶段仍主要采用架空型式。架空输电线路主要由导地线、绝缘子、杆塔、基础和接地装置五部分构成：

（1）导地线：导地线通常采用铝、铝合金等良导体绞制而成。导线承担传导电流的功能，一般根据经济电流密度选择截面大小；地线用于防止导线遭受雷击所引发的事故，一般架设在导线上方，与接地装置联通，共同起到防雷作用。

（2）绝缘子：通常采用钢化玻璃材料或有机复合材料，能将导线与杆塔绝缘，既要承受导线的机械强度，又要承受导线的高压电气强度。

（3）杆塔：导地线的支撑结构，将导地线抬升到足够高度，以保证对地安全，城市常用的型类有角钢塔、钢管杆、钢管塔。

（4）基礎：杆塔的根基，一般深入地下，在城市多数采用桩式基础。

（5）接地装置：一般采用钢筋网，埋设于地下浅层，用于导引雷电流泄入大地。

2 架空输电线路对城市的影响

相比农村地区，城市的架空输电线路对社会的影响更明显，主要表现在以下几方面：

（1）架空输电线路走廊占用城市用地，影响城市规划和城市美观；

（2）架空输电线路在施工过程中引起过渡性停电、道路封闭，影响民区生活和城市交通；

（3）高压架空输电线路由于电晕放电，将产生频带很宽的噪声，特别是特高压输电线路产生的不规则噪声、宽带噪声，100Hz整数倍的纯净的声音，会对人的身心健康造成严重影响，在设计中要充分考虑；

（4）高压输电线路的接地网中会有大量的直流和交流电流，行人在电流进入电势分布区域周围的位置，则两者之间的间隙将形成电位差，即跨步电压。行人行走的两脚之间的距离通常是0.8m，当步进电压大于40～50V时，就可能造成电击，会造成人生；

（5）周围电视和广播信号在高压架空输电线路电磁场强度超过极限的情况下会受到干扰，并出现电磁辐射。我国的环境保护有关规定，住宅区的电场限值频率为4kVm，然而，我国和国际标准相比还有一定的差距，需要在这些方面做出改进，与国际标准差距缩小。

3 城市架空输电线路的优化设计

针对上述架空输电线路对城市的影响，本文引进先进的设计理念，通过以下设计优化措施，使高压架空输电线路对城市环境的影响降低到较低水平。

3.1 城市架空输电线路走廊的设计优化

目前，城市空间的扩展的速度越来越快，输电线路走廊用地受到的限制也越来越苛刻，为适应这样的形势，在选择走廊时建议采取以下优化措施：

（1）采用双回共塔或多回共塔，将两回或两回以上走向相同或相近的输电线路架设在同一系列杆塔上，减少输电线路绝对用地量。新建输变电工程在前期工作时，考虑长远发展，充分预留输电线路走廊的数量。

（2）采用紧凑型杆塔，减少输电线路走廊宽度。紧凑型杆塔的横担长度较常规杆塔短约20%，可减少走廊占地面积约20%；

（3）采用窄基铁塔或钢管杆，减少杆塔占地面积；

（4）美化杆塔造型，使输电线路杆塔融入城市景观，成为“风景线”，如采用海鸥展翅型、巨人型、鱼型等。

3.2 城市架空输电线路施工过渡方案设计优化

针对架空输电线路在城区施工引的停电、交通堵塞等影响，可以采取以下措施减小影响。

（1）位于道路旁边的输电线路工程，选取车流量较小的时段进行施工，如上下班高峰期；

（2）尽量选择春秋季停电检修时段进行施工，避开用电高峰时段及敏感期，如用餐时段和冬夏季。

3.3 城市架空输电线路的环境影响限值优化

新建高压架空线路导线对地最低点大于12m时，如果导线按逆相序排列，则工频磁场为0.05mt，线高20m的边导线投影线旁侧1.5m处的无线电干扰值<43dB，工频电场<2kVm，而国家限值为2.5kVm，以上数据均都符合国家规定。根据有关研究发现，在市区的高压架空线下，一般不会出现在电磁干扰现象，但线路下方的建筑，有可能存在电磁干扰问题，如城市居民生活的屋顶和阳台，会出现电视、广播信号失真现象。从上面的调查结果来看，城市高压架空线路的设计，应尽量提高线路导线的高度，如高度受限，则建议采取以下优化措施：

（1）在杆塔旁侧加装屏蔽盾；

（2）单独加装屏蔽线。

3.4 城市架空输电线路智能化设计

电力传输网是电网的重要组成部分，随着科学技术的不断进步，网络也变得越来越智能化，為顺应这一趋势，建立输电线路防灾安全信息共享平台是有必要的。多台风地区在夏季和秋季，台风易造成输电线路断线，进而造成倒塔等重大安全事故，如果输电线路位于城市，这种事故带来的后果会非常严重，因此建议采取先进的传感技术和高速通信技术，监测绝缘子和导线的实时状况，收到监测信号的监测中心根据传输来的图像采取及时的应对措施，解决问题，实现输电线路的智能化。智能化线路能及时发现线路故障，减少事故发生的概率，减少事故造成的损失。

4 城市架空输电线路的发展趋势

在发展城市中，输电线路的传输作用与占用走廊之间的矛盾不可避免的，城市架空线路的设计，要充分考虑环境的复杂性和特殊性。在规划阶段，设计者要在满足可靠性的前提下，找到控制架空输电线路影响范围的方法，自行限制走廊的宽度，挖掘走廊的潜力。

走廊越来越紧张，架空输电线路的发展趋势将是多回路、大截面。在国内外同塔多回架空输电线路建设中有许多成功的实例，积累了丰富的设计和运行经验。现阶段我国国民经济的快速增长，城市高负荷密度、高负荷的增长，促成了大截面输电线路的出现。

在一个狭窄的城市电力走廊条件下，线路建设的成本结构发生了很大变化。计算“经济电流密度表”的基本条件已经改变。多回路、大截面必然要求免维护或少维修、高可靠性。复合绝缘子在维护这一点上的优越性得到了人们的共识，并且已经大面积推广使用。高可靠性在城市中的意义更为重大，因此，架空线路的部件，如导线、地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置的安全系数应适当增加。

5 结束语

城市高压架空输电线路对社会生活影响较大，本文从优化输电线路走廊、抑制电流噪声、降低导线电磁幅射干扰影响和减少线路施工引起的停电和交通问题四个方面，论述了架空输电线路的具体影响并提出了有效的优化措施。最后展望架空输电线路在城市中的发展趋势，提出了城市输电线路工程应向智能化方向发展。

收稿日期：2018-10-10

作者简介：曾 健（1978-），男，高级工程师，本科，主要从事输电线路设计等工作。