输电线路设计及施工技术研究

山西龙泓电力工程咨询有限公司济南分公司 关云萍 马德鹏

1 输电线路设计

1.1 输电线路设计的原则

设计人员必须具有很高的安全意识，确保在整个输电线架线过程中工作人员以及一些材料的安全性；运输成本、材料成本、安装费用、协调费用等所用费用的经济性；采用统一的设计标准文件，不做重复的设计，提高工作效率；在条件允许的情况下要首先采用先进的技术，并满足环保的要求。

1.2 杆塔基础设计

一是杆塔基础设计要结合地质情况及地勘报告进行基础选型，确定基础开挖方法及浇筑方法，综合从成本节约及满足施工条件方面考虑进行基础设计。二是杆塔基础开挖前要做好基坑槽的排水工作，确保基础土方开基坑安全稳定，避免出现坑壁的坍塌或者下滑。

1.3 塔型规划

电力系统杆塔的造价，在输电总造价中占的比例较大，一般杆塔造价占本体工程的总造价35%左右为合理。所以在杆塔设计时，要从成本节约和材料利用率方面进行考虑，对杆塔主要参数（水平、垂直距离及转角）合理设计，提高杆塔的使用率和利用率，发挥社会价值和经济效益。

1.3.1 直线杆塔规划

以220kV 为例，各直线塔的最大设计档距为：Ⅰ型塔450m，Ⅱ型塔550m，Ⅲ型塔700m；各直线杆塔的最小垂直档距系数KV 取值为：Ⅰ型塔0.8，Ⅱ型塔0.75，Ⅲ型塔0.7。

1.3.2 转角杆塔规划

从杆塔满足使用要求及降低耗材量考虑，对转角杆塔转可采用如下划分。双回转角铁塔：角度划分由原来常采用的0°～30°、30°～60°、60°～90°三个角度系列，改进为四个角度系列，铁塔为0°～20°、20°～40°、40°～60°和60°～90°（三回及以上转角铁塔根据实际情况再细分）。钢管杆：为0°～10°、10°～30°、30°～60°和60°～90°3）混凝土杆：仍维持原0°～30°、30°～60°、60°～90°三个角度系列[1]。

1.3.3 杆塔构件连接方式

钢管杆：横担与杆身采用螺栓连接；杆段连接：直线杆及转角度数不大于20°的转角杆，杆身连接可采用插入和法兰两种连接方式；转角度数大于20°的转角杆宜采用法兰连接，杆段间插接方式连接加螺栓连接。杆身结构如图1所示。

图1 杆身结构

1.3.4 杆塔与基础的连接

钢管杆与基础的连接采用法兰和杯式插入两种方式，随着新规范的出台，现已逐步取消插入式基础形式。铁塔与基础的连接采用地脚螺栓，材质选用35号碳钢及以上，地脚螺栓数量按4个及以上设置，根据最新通用设计，最小规格取M30 。

1.4 杆塔结构优化设计

铁塔依据其结构形式、传力线路、铁塔节点链接方法以及塔身坡度要求等综合考虑，进行对塔头间隙优化和塔身隔面设置优化，同时进行对铁塔主材和斜材的节间布置优化；钢管杆主要从杆头间隙、杆头结构形式、杆身坡度、杆重与根稍径进行优化；混凝土杆主要从塔头间隙、塔头结构形式、配筋、混凝土强度、杆重与根径进行优化，使得设计的杆塔结构受力合理，具有更好的安全可靠性和经济性[2]。

1.5 输电线路路径选择、导线连线设计

一是路径选择要进行多个方案设计，比选后优中选优，结合实际地质条件和输电线路的长度，相关部门对规划和交通环保方面的要求等综合因素，利用高新技术，保证路径的选择线路精准，减小误差，确保线路运行上稳定可靠，经济上合理。

二是严禁占用军事基地及军事设备，不得占用重要大型工矿企业及公用的设备设施等，无法避开要经上级主管部门核实批准方可占用，绝不可私自占用。

三是不宜在不良地质条件和禁止扰动区域设计和选择线路路径，对一些名胜古迹及国家和当地自然保护区域要特别注意保护避开。

四是路径选择应考虑交通条件的影响，考虑输电线路的施工方便，满足运行和方便检修需要，尽量选择交通便利城镇公路及道路附近，有利于改善交通条件。

五是在输电线路路径选择和定位时，杆塔两侧不应出现悬殊的档距和高差，应限制使用档距和高差，否则应采取措施，确保选路稳定安全可靠。

六是输电线路路径出现大跨越连接时，应指定专门的大跨越选点方案，依据方案进行技术经济必选后方可确定和实施。

七是输电线路导线材料必须选择合格的厂家生产的材料，禁止不合格的材料用到工程中，留下安全隐患，导线的线路之间连接设计时应考虑跳线和耐高温线夹的良好连接，有利于电阻的接地保护。

2 输电线路施工

2.1 杆塔基础

一是水泥宜采用强度等级≥42.5的普通或通用硅酸盐水泥，拌制混凝土的用水应达到饮用水的标准，沙应采用中粗砂不得使用细沙或海沙，石子应采用粒径为5～10mm 碎石或卵石，砼外加剂掺合料应经试验确定比例进行用量并选用合适的种类。

二是按照设计图纸及规范检查地脚螺栓埋置位置和偏差允许范围，检查基础钢筋安装板扎是否符合要求，浇筑基础砼时候，要注意振捣到位，一次成型，按规定批次现场取样留置砼试块并进行养护，试块作为后期砼强度评定的标准依据。

三是基础允许偏差，孔深和基坑应满足设计要求，其允许误差不得超过＋100mm，－50mm，杆塔基础坑开挖深度超过设计规定＋100mm 时，其超深部分应进行铺石灌浆处理，杆塔基础各项目允许偏差见表1。

表1 杆塔基础各项目允许偏差

2.2 基坑回填

基坑回填前应清除基坑内的杂物及垃圾，基坑内不得有积水，基坑应进行分层回填，分层厚度一般不大于300mm，回填土材料应符合要求，注意控制回填的含水率要达到最优含水率要求。

2.3 排水沟砌筑

基础施工前应做好基坑的排水工作，一般采用坚硬的块石石料砌筑排水沟，块石粒径应大于或等于250mm，排水沟与基础边缘的距离一般应大于5m，并保证排水沟内壁平整，排水沟的坡度应确保排水通畅。

2.4 杆塔组立工程

一是塔材不得出现弯曲变形和脱锌及错孔(组装前应进行外观检查）扩孔部分不应3mm，超出要求时，应先堵焊再重新打孔，严禁用气割进行扩孔或者烧孔。

二是螺栓的紧固扭矩上限不宜大于规定值的20%。并应按照规范要求进行逐个紧固（M 24 250N•m；M20 100N•m；M16 80N•m）。

三是杆塔的倾斜率对于直线一般杆塔倾斜率应控制在0.20%以内，高塔的应控制倾斜率在0.10%以内，对于自立式转角塔和终端塔倾斜方向应与受力方向相反，耐张塔不得向受力一侧倾斜[3]。

四是铁塔塔材不得出现锈点及严重的麻面，钢材麻面面积不应大于总表面积的10%，铁塔主材弯曲度应符合要求，相邻节点间弯曲度不得大于1/800。五是铁塔螺栓与构件面垂直，接触紧密，紧固率大于98%。

2.5 架线工程

2.5.1 架线及弧垂安装

杆塔安装后架线前，应对螺栓进行紧固，紧固率不得小于98%。架线后，对杆塔螺栓进行再紧固一遍；导地线（±2%）、导线相间及二次避雷线间（≤250mm）、相分裂导线同相子导线（＜50mm）的弧垂的允许偏差应符合要求；弧垂松弛适当，弧度应一致；相间弧垂允许偏差值为110kV，200mm或220kV，300mm。

2.5.2 导线连接工艺

导线压接应按照规范要求进行，压接前应检查压模是否合格，压接后压接操作人员应在压件上打上钢印号，压接弯曲度（不超过1.5%）及对边距离应符合要求；导线及架空地线的材料接头连接应符合要求，线股间不得出现绞制不良和断股以及缺股等；一个档距中每根导线或架空地线的接续管（允许一个）和补修管（允许三个）数量应符合要求，接续管或补修管与悬垂线夹中心的距离（≥5m）、与隔棒中心的距离（≥0.5m），耐张线夹出口与各类管间的距离≥15m。

2.6 接地引下线安装

接地体应采用热镀锌圆钢或扁铁，圆钢不小于Φ10mm，扁铁不小于4×40mm；接地引下线应采用6×60mm 热镀锌扁铁；引下线出土部分应涂刷黄黑相间的警示漆，间距为200mm；引下线入土300mm 内及接地体焊接部位应涂刷沥青漆；焊接长度方面，扁铁不小于2倍宽度且应四面焊接，圆钢不小于6倍外径；接地模块与主接地网要可靠连接，焊接处应清除焊渣，并作防腐处理。

复合绝缘子均压环安装牢固、方向正确，均压环无锈蚀、破损、倾斜等现象，直线杆塔复合绝缘子顺线路方向偏斜角不应大于7.5°，或偏移值不应大于300mm。钢脚不得有裂纹和弯曲，镀锌完好，复合绝缘子不出现伞裙变形、伞裙之间黏接部位有脱胶等现象，钢脚和钢帽无锈蚀，锁紧销无缺损。直线杆塔绝缘子串顺线路方向倾斜角不应大于7.5°，或偏移值不应大于300mm。绝缘子弹簧销和R 销安装后应检查确已穿入指定位置，防止脱落。绝缘电阻应不低于300MΩ，500kV 及以上线路应不低于500MΩ。钢帽、绝缘件、钢脚应在同一轴线上。钢帽、钢脚、浇装水泥不应有裂纹、歪斜、变形或严重锈蚀。锁紧销不应脱落变形。

3 输电线路施工作业安全管理

一是电力设施周围500m 范围内应无爆破作业、开山采石。二是电力线路保护区无超高机械施工、进入或穿越情况。三是线路保护区内无易燃、易爆隐患源（如炸药仓库、液化气站、加油站等）及其相关管道等设施。四是燃(油)气输送管道距杆塔距离大于1倍杆高，同时距杆塔接地网末端净距不小于5m。五是线路保护区附近地面稳定，不应出现裂缝、坍塌等情况。六是线路保护区附近无影响安全的采矿区或已经列入规划的采矿区。七是无法律、法规等规定禁止的行为以及其他影响电力设施安全的隐患。

4 结语

输电线路设计及施工应从多方面综合考虑，根据当地的实际情况进行合理的设计，采取经济上合理、技术上可行的施工方案，从而更好地提高我国供电系统的安全性、经济性和可靠性。