电力建设中架空输配电线路设计及施工措施研究

四川明星电力股份有限公司 黄 垒

在电力工程规划任务中，架空线路扮演着较为关键的角色，是保证输配电质量的关键所在。在设计架空线路、组织各项施工任务时，需充分参考各类干扰条件，具体包括工程位置、输配电带来的负面影响、各类设计线路可能形成的不利作用，以此增强电力规划的全面性，切实顺应人们的用电需求，使其达到电力工程的各项要求。

1 架空线路设计的准备工作

1.1 规范环评

线路设计人员需正确看待电力项目对周边环境可能形成的影响，尽量控制负面作用，减少电力项目施工活动带来的不利问题。线路设计中，需关注施工过程的安全问题。电力项目规划前，设计人员需查看工程周边的实际情况，分析可能带来的不利问题。为此，在实际架空线路规划工作中，设计人员需规范落实环评工作，获取施工区的各项环评结果，保证设计内容与施工环境之间的贴合性[1]。

1.2 妥善处理辐射问题

电力项目的各项施工任务，可能会影响工程周边的电磁信号，致使周边范围内的电磁传输存在问题，间接干扰周边居民、办公区的各项活动。如果电磁辐射较大、持续时间较长，会在一定程度上威胁周边人群的健康，甚至会出现生产设备运行故障问题。为此，在电力规划期间，需妥善处理辐射问题，尽可能地维持施工区周边各项活动进展的顺畅性。

1.3 合理设计廊宽

架空线路规划需重点关注廊宽参数。如果廊宽参数较小，可能会削弱电力项目的性能，降低电力传输的有效性，致使输配电受到不同程度的干扰。如果廊宽参数较大，会引起电力项目占用较多的空间，形成土地浪费问题。为此，在设计规划电力项目时，设计者需参考具体输配电需求，合理设计廊宽参数，保证输配电能效处于最佳状态。多数情况下，电力设计大多数会选择“干”型杆塔，进行工程设计，这样既能够减少土地空间的占用，又能够增强输配电的能效。

1.4 优化线路走向

线路设计，作为架空线路规划的重要任务。从成本经济、输配电能效等多个方面，综合分析线路走向，找出最佳方案，顺应架空线路的规划需求。在线路规划期间，设计者可给出多组线路方案，逐一对比方案的经济性、效益性，选出最佳方案。如果线路规划区域内有农田，需要尽量回避农田。

2 架空线路设计要点

2.1 确定线路位置

在电力项目规划期间，需确定各项线路的位置，给出相应的测量。第一，设计者需参照实际电力项目的各项规划需求、线路设计方位等因素，相应查找设计素材，保证图纸路径设计的清晰性，合理确定各项设计任务。多数情况下，设计者需明确杆塔方位。在室内确定杆塔位置时，需要使用弧垂模板，联合排杆，综合确定杆塔的设计方位。在室外定位时，设计者需查看现有固定杆塔的方位，再确定标桩位置。第二，标点操作中，需要查看杆塔方位。如果定位杆塔时不规范，相应会引起标点设计受到干扰。第三，设计者需明确杆塔高度，保证工程规划内容的完整性。在测量、绘图各项操作中，配合实地考察方式，获取环评的各项内容，比如路面平整性、地质特点等，以此给出更符合环境特点的线路方案，线上模拟方案的可行性[2]。

2.2 引入新型防雷装置

2.2.1 半导体消雷器

半导体消雷设备，能够有效确定雷击位置、合理预防雷击危害、适当阻止雷击问题，达到防雷效果。在雷电环境中，上行雷电不小于100A 时，会形成雷电流。如果上行雷电动势处于1000～1500kV，阻止上行雷所需的等值电阻约为1.5万Ω，使用35Ω 半导体进行先导控制时，电流参数达到3A 即可。此种半导体消雷设备，能够有效处理上行雷电流，使其减少至几十安培，由此达到限制“上行雷”的目标。

2.2.2 雷电放散装置

雷电放散装置，其设备组成有钢丝、接地设施、放散电极等，使用中有两种防雷形式。第一，用于高层建筑项目之上，采取线状设计。第二，用于安装区域不利于防雷的建筑项目，采取点状设计方法。

此种雷电放散设施的安装极为便利，仅需在塔顶四周进行固定，无须进行过多的安装处理。参照塔顶宽度，合理选择放散数量。雷电放散设施的设计方法见表1。

表1 雷电放散设施的设计方法

此防雷装置的性能较为平稳，并成功运用。此防雷装置安装后，能够有效控制雷电跳闸次数。

2.2.3 雷击定位监测

雷击定点监测平台，能够准确、高效地给出防雷方案，针对新建架空线路而言，可用于重点防雷区域、杆塔，及时给出准确可行的防雷对策。雷击监测时，依据电磁场具体情况，监测定位平台，含有雷电探测、数据管理等程序。国内拥有多种类型的雷电监测设施，比如“多普勒”“高频雷电探测设备”等。此类雷电监测设备，能够从雷击时间、雷电发生方位、雷击密度等方面，有效收集各类雷电参数。近年内，国内AI、数据通信等各类新型科技的持续升级、优化，相应丰富了定位监测平台的功能[3]。

2.2.4 导电水泥防雷

在挖槽内添加适量的导电水泥，放入接地装置，以此防止接地设备出现腐蚀问题，兼具降阻、防窃等功能。某单位在进行35kV 架空线路施工时，使用了导电水泥进行防雷设计，防雷测试效果见表2。

表2 导电水泥的防雷效果

结合某架空项目的监测结果，认为导电水泥的防雷性能较好，可用于架空线路防雷方案工作中。

2.3 杆塔设计优化分析

某单位进行架空输电线路规划时，选定了“自立式”杆塔设计方法，对其设计内容进行改进与优化[4]。

第一，塔形设计。此杆塔作为“临时使用”的设计任务，其设计要求见表3。

表3 设计条件

导线排列的设计方法：依照各类挂线形式，使用耐张串横向、竖向两种排列方式，联合悬垂串竖直排列法。依照临时塔的布线方法，综合确定塔头布设形式。

第二，优化塔头设计。某单位采取模块式组装形式，施工临时杆塔。此杆塔表现出适用性广、便于安装、拆卸灵活等特点。采取模块施工形式，便于加工与拼装。在改变坡角位置之上的塔身体，共有4段，均进行标块生产。

第三，优化塔身设计。杆塔塔身的角度设计，在一定程度上决定着整个杆塔的质量，对于主材、斜材的参数，具有一定影响。杆塔下侧根开处，关联着杆塔质量、基础线路成本的重要位置。依照案例项目杆塔情况，杆塔高度除以根开的结果，分布在4～7。直线杆塔用于单回线路设计时，其塔身坡度p介于7%～14%。转角塔用于单回线路中，其p值大于9%且不超过16%。如果“塔身根开”参数增加时，会相应减少主材、斜材实际承受的荷载，控制材料规格。在塔身根开参数增大后，基础承受力会变小，相应减少基础设计的成本。然而，斜材、附加材的立体参数增加时，会改变材料结构，间接增加塔重。为此，在设计杆塔方案时，需综合参考杆塔质量、各塔总质量、基础成本等各类条件，对比坡度、根开多组参数的设计效果。设计人员会参照电气荷载、气象、杆塔类型等各类因素，合理设计坡度、根开两种参数，尽可能地控制塔重。依照杆塔单基质量、基础施工量、占用空间、植被数量等情况，尽可能地获取更多的经济收益。临时使用杆塔设计中，其上段采取“直塔身”的设计方法。设计人员会明确塔身中柱的参数，给出塔顶开口的规格[5]。比如在钢管塔设计时，会依照各类开口参数，推算出临时塔的高度、质量等参数，具体见表4。

表4 杆塔顶部开口参数的优化分析

表4中“上拔力”“下压力”均指杆塔基础的受力。结合三组参数对比，最终拟定塔顶开口规格为1300mm，此时杆塔质量最小，基础下压力参数最小。

第四，优化根开设计。明确顶部开口参数的基础上，侧重分析临时塔的腰、根的设计方案，尝试找出更优的参数设计。设计分析时，开口规格为1300mm，根开参数r有四组，r1=7200mm，r2=7400mm，r3=7600mm，r4=7800mm，坡度p值为p1=0.0868°，p2=0.0912°，p3=0.931°，p4=0.0965°，对应的杆塔质量m为：m1=18785kg，m2=18756kg，m3=18158kg，m4=18365kg。 经 过四组参数对比发现：当“根开”参数r为7600mm时，杆塔质量最轻为18158kg。

第五，杆塔优化设计效果分析。杆塔方案经过改进后，整体设计方案中，有效控制了杆塔质量，塔顶开口、根开的参数选择较为合理，隔面设计能够符合临时塔的需求。

3 架空线路的施工措施

3.1 施工检查

架空线路施工期间，需妥善进行施工准备，保证线路工程的各项施工任务有序进行。第一，采购管理。前期准备工程材料时，需加强采购管理，规范测定采购材料的性能，保证工程质量。第二，工人需仔细检查线路上的各类设施，排查故障问题，保证设施性能的完好性，确保电力项目有序进行。第三，管理者需细化工程设计内容，设计明确的工期，督促各项施工任务有序完成。

3.2 挖坑

挖坑工序在架空线路工程中占据着较为关键的位置。工人挖坑时，需参照工程要求，规范各项施工操作，具体包括基坑深度、基坑规格等。挖坑施工期间，需尽可能地保持工程安全，给予必要的基坑支护处理[6]。

3.3 组杆

组杆有两种形式，一是人工操作进行组立，二是借助直升机完成组立操作。两种组杆形式，人工操作表现出较大的风险性，且组立时间较长。直升机组立时，所需的组立成本较高。在实际施工期间，多使用人工组立的方式。

3.4 线路升空

工人运行牵引机进行放线操作，侧重关注线路松紧程度。如果线路松紧性不强，会增加线路升空的难度，消耗较多的工程资源，形成一定高空作业风险。

4 结论

在实际进行线路设计施工中，相关工作人员可适当选用新型防雷设备，关注杆塔参数设计的质量，进行必要的优化分析，力求找出最佳的设计参数，提高架空线路设计的可用性，助力电力建设任务高效完工。