浅析架空送电线路设计定位方法

郭晓武

摘 要：作为电力系统的关键组成部分，输电线路要负责主要的输送以及电能分配的工作。因此，要对架空输电线路进行科学合理的设计，保证输电线路运行的可靠性，确保电力系统能够稳定供电。本文对架空输电线路平断面定位的方法和需要注意的问题进行探讨，希望能对业界同行提供参考。

关键词：输电线路；电力系统；线路设计

中图分类号：TM726.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0148-02

1 引 言

近年来，我国社会经济发展的越来越快，为满足经济发展的需要，国家在电力电网的建设中投入的资金也越来越多，特别是对高压输电线路的建设尤为重视。通过做好架空线路的设计，可以有效减少工程投资，并提升输电线路的运行质量与安全效果。而设计定位作为输电线路设计过程的关键步骤，对控制整个线路工程的设计质量起到很大的作用。

2 平断面图设计

对于平断面图设计工作而言，要事先選定好相应的线路路径，在此基础上开展相应的现场定线、断面测量，然后才可以在平断面图上确定出杆塔的位置，这一排定塔位的过程被称为（室内）定位。平断面图分为纵断面图和平面图两个部分。输电线路纵断面图是沿线路中心线的剖面图，表示沿中心线的地形、被跨越物的位置和高程。对于平面图而言，主要是表示输电线路沿中心线左右各20～50m宽的地形平面图。平面图和断面图都展成直线画在一张图上，简称平断面图。当线路遇到有转角时，在平面图上标出转角方向，并注明转角的度数。地形复杂时，例如当线路中心与边线高差较大，边线对地限距有可能不满足要求时，还需画出局部横断面图。平断面图比例一般水平方向为1：5000、垂直方向为1：500；对于地形复杂的地区或要求精度比较高时，水平方向为1：2000，垂直方向为1：200。在平断面图的下方，应填上桩号、标高和桩距。并应留有填写杆塔形式（也可标示在塔位上方）、杆塔编号和档距等的空栏，备定位时使用。图1示出了某条线路的一段平断面图。

3 定位模板曲线

所谓的模板曲线，主要是指在最大弧垂气象条件下，根据相应比例尺所绘制出的导线的悬垂曲线。也就是说，曲线与最大弧垂的形状基本相同，绘制模板曲线是用于进行杆塔定位的。应当注意，模板曲线所用的比例尺，要与平断面图中所使用的比例尺一致。模板曲线通常绘制成和纵轴对称形式，横方向的总长度约为代表档距的2～3倍，一般平原地区可取±400m。模板上应标明K值和比例尺。根据连续档导线力学计算原理可知，在连续档各档导线的水平应力应该保持一致，比载也相等。所以，连续档各档档距无论档距大小，悬垂线的形状也是相同的。因此，把模板曲线上任意两点固定作悬挂点，则其间的弧线即为该档距的导线的悬垂曲线。

4 在平断面图上用模板曲线定位的方法

一方面，要确定特殊杆塔的塔位。例如终端塔，耐张塔，转角塔或特殊跨越塔等可以先确定。另一方面，由已定位的杆塔开始定其它中间塔位。首先算出已定位杆塔和待定位杆塔导线悬挂点的高度H。然后在断面图上移动模板曲线，并使对称轴（y轴）始终保持铅锤位置，对地面的最小距离等于定位裕度Δh，在已定位杆塔处，曲线对地面的高差等于该杆塔导线悬挂点高度H。则模板曲线另一侧对地面高差等于导线悬挂点高度的点所对应的地面即为待定塔位。定位时，同时要考虑其他影响因素，如下面讲到的定位原则等，以尽量减少返工。

5 模板曲线k值的选择和校核

根据上面所介绍的塔位定位方法排定塔位时，实际上还有一个矛盾尚未解决：当塔位没有排出前，工作人员对于不同耐张段内的各档的档距还不确定，具体数值有待计算。因而，设计人员也就无法得到代表档距，不能对最大弧垂条件下导线应力进行相应的计算，进而求出模板曲线的K值。为了有效地解决这一问题，现阶段多采用试凑和逐渐趋近的方法。也就是说，要事先根据地形情况先假定一个代表档距，之后再进行K值的求解，K值计算公式如下：

计算出K值（假定值）后，就可以选用相应的弧垂模板曲线来排定塔位。随后，设计人员要按照所排定的塔位，对实际代表档距以及对应的实际K值进行计算。这一过程中，如果实际K值与原有模板曲线K值出现相等或者是误差较小的情况，那么就说明所排塔位是有效的。否则，设计人员应按实际K值重新进行排位，并调整塔位、塔高，重新计算代表档距，一直到所选用的模板与最后确定的代表档距一致为止。

6 杆塔定位原则与校验

在进行杆塔定位工作时，不仅要对塔位、配置档距等问题进行考虑，同时还要研究塔型的选择。这些问题在进行定位工作时，都要引起设计人员的注意。一方面，设计过程中要做到少占基本农田，并且要尽可能地降低施工土石方量。另一方面，在进行杆塔的选用时，要尽可能选择经济的杆塔型式，并且要对杆塔的高度进行设计。这样一来，才能确保杆塔满足实际的使用要求。需要注意的是，选择时要尽可能的降低钢材的使用量，并且减少特殊杆塔的使用。充分利用地形，排位时高、矮塔应尽量配合使用。

在初步排定杆塔的位置后，设计人员要对输电线路不同部分的设计条件做出严格的检查与校验，通常来说要做好以下几方面的内容：①不同种类的杆塔在进行设计工作时，要对杆塔的机械荷载状况进行校验，校验工作的内容不仅包含水平档距、垂直档距，同时还要对最大档距以及转角度数等内容进行校核，确保相关数值不超过设计的允许值。②直线杆塔的上拔校验。导线或避雷线上拔时，将使横担承受向上的弯曲力矩，从而影响横担的机械强度和杆塔的稳定性，由于导线上拔，使绝缘子串摇摆角增大，危及安全运行。因此，如果设计中直线杆塔处于相对较低的位置处，设计人员不仅要对摇摆角进行校核，同时还要对上拔状况进行校验。③直线杆塔的摇摆角校验。当塔位位于较低的位置时，其垂直档距和水平档距的比值通常较小，容易出现悬垂串风偏摇摆时带电部分对铁塔构件净空距离不满足要求的情况，这种情况可以通过调整塔位、塔高，或者增挂重锤来处理。④要对耐张绝缘子倒挂进行相应的校验。定位在较低位置处的耐张型杆塔，将引起耐张绝缘子串上仰，致使部分绝缘子裙边积雨、雪、污垢等，从而降低了绝缘强度。因此，上仰的耐张绝缘子串应当倒挂。⑤要做好悬垂串垂直荷重的校验工作。在进行山区线路的设计工作时，定位在高处的杆塔由于垂直档距一般会比水平档距大，所以导线的重量会大于绝缘子串的承载能力。这一条件下，设计人员要做好校核工作，并且要确保定位之后高处杆塔的垂直档距，要比最大允许的垂直档距小。若校验不合格，则应调整杆塔位置，仍不能解决问题时，这一条件下就可以使用双串或者是多串悬垂串，进而可以有效提高承载效果。⑥要做好导线悬挂点的应力校验工作。高处杆塔的两侧档距，如果存在过大或者是悬点高差过大的问题，那么导线悬点的应力就可能会大于相应的允许值。因而，定位过程中要对大档距或者是大高差档距进行悬点应力校验工作。⑦设计人员要对悬垂角进行校验。高处杆塔的垂直档距如果出现较大的问题，会导致导线以及避雷线的悬垂角超过其线夹悬垂角允许值。解决方法是通过塔位或杆高的改变，或采用双悬垂线夹的办法来改善。⑧校核工作还包含导线风偏后对地、物距离的计算，同时还要做好交叉跨越间距的校验工作。在进行定位工作时，要直接从断面图上量出导线静止时对于输电线路中心线各个点之间的距离并检查风偏后对各种危险点的净空距离，这样就可以确保线路运行过程中的安全效果。如果安全距离不够，应调整塔位置及高度，或挖掉土方。

7 结束语

对于设计定位工作而言，它是送电线路设计工作中的一个重要的环节，是一项技术性很强的工作，需要将理论和实践融合于一个整体。线路工程会受到外界多种因素的制约影响，经常会碰到各种问题，要做好定位工作，需要设计人员深入现场，进行细致研究，不断优化排位方案，并认真进行上述各种校验工作。

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收稿日期：2018-9-13