浅谈架空输电线路设计

浅谈架空输电线路设计

发表时间：2018-04-11T15:08:01.630Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：尹宗禄[导读] 摘要：在电力系统设计中，输电线路的设计是一门较为复杂的学科，该工作不但要求设计人员的专业知识熟悉，而且还要有处理现场各种复杂局面的实践经验。

(国网四川省电力公司盐边县供电分公司四川攀枝花 617100)

摘要：在电力系统设计中，输电线路的设计是一门较为复杂的学科，该工作不但要求设计人员的专业知识熟悉，而且还要有处理现场各种复杂局面的实践经验。为此，本文主要就架空线路各阶段设计中应注意的问题进行了分析，同时就当前设计与常规设计中的几个重点区别做了探讨，供同行参考。

关键词：架空输电线路；线路设计；优化

1架空输电线路的组成

架空线路和电缆线路是两种常用的送电线路，目前国内外普遍以架空线路作为最主要的输电方式。架空输电线路是架设于地面上，利用绝缘子和空气绝缘的电力线路。架空线路由导线、架空地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等部分组成。

（1）导线的作用是传导电流，要有足够的横截面来保持一定的通流密度。导线一般处于高电位，但也应具有较大的曲率半径以减少电晕放电引起的电能损耗和电磁干扰。由于输电容量大，工作电压高，所以多采用分裂电线。

（2）架空地线的作用是防止架空线遭受雷击，避免事故的发生。这是对防雷功能的接地装置的补充。

（3）绝缘子是高压架空线路的重要组成部分之一。绝缘子不仅在一定的负载和过压条件下支撑导线，而且还将导线的带电部分与地面绝缘。由于高压架空线路电压较高，所以对绝缘的要求也相应提高。绝缘材料的质量对绝缘子的性能会产生重大影响，现如今，在高压架空线路上经常使用的绝缘子有玻璃绝缘子、盘形悬式瓷绝缘子、有机复合材料绝缘子等。为保证电网的安全性能，要注意绝缘子的电气强度，机械负荷，抗老化性能和防腐性能是否满足高压架空输电线路设计的要求。

（4）高压架空输电线路杆塔是架空输电线路的主要支撑结构，主要是钢筋混凝土塔架或塔架，高压架空输电线路塔架分为转角塔、直线塔、转位塔、终端塔、轻重冰区分界塔、分支塔、双柱塔、大跨度塔、分体塔、特高压酒杯塔等。

（5）线路走廊是架空线路经过的途径，具有一定的地面宽度和途径走廊。在施工过程中，由于土地利用，自然环境和城市建设等因素的影响，往往难以开辟线路走廊，阻碍了架空输电线路的发展。为了节省走廊的成本，架空输电线路多采用同塔双回、同塔多回架设方式。

2输电线路的优化设计

目前，智能电网的概念正在逐渐普及。它结合先进的网络技术，传感技术和计算机技术，实现电网的安全可靠，高效，优质，经济运行。智能电网的主要优点是：自愈能力强，运行经济性好，可靠性高等特点。输电线路的智能化设计是构建智能电网的重要环节。在实施远距离大容量传输的过程中，要不断提高传输线路的防故障能力。因此，有必要建立相应的防灾保护信息共享平台，该平台能够检测到具有较大破坏力自然灾害，并做出相应的分析和预报，提高线路综合防灾能力。经过多年电力工作者的不懈努力，现已发明了一种新型先进的输电线路安全监测系统。该系统整合了全天候监测传输线，绝缘子和与结冰条件相关的机制；通过远程视频监控远程控制。该系统采用先进的传感器，如：红外，光纤，电流和湿度传感器，大大提高了线路监控水平。

2.1 输电线路的运行安全监测

近年来，随着大型电气设备制造商对新型传感器的研发，各种先进的传感器被应用于架空输电线路中。传感探头设置在传输线的探测热点上，以获得相应的监测信号。在线监测中，传感器的性质非常重要，因为它可以全面监测传输线的状态和实时环境。在线监测的重要设备是：红外传感器，实现对导线温度的监测；对环境变化实施监测的传感器；对绝缘子污闪进行检测的传感器；对覆冰拉力进行监测的传感器等等。目前，我国架空输电线路常用的是钢芯铝绞线和钢芯合金绞线，考虑到输电线路的安全性，重点检查是在发热的作用下，导线机械强度和导线连接处所受到的影响。根据有关规定，导线的允许温度极限为70℃，在不改变现有输电线路结构，保证电网安全的基础上，最大限度地提高输电线路的输电能力。

2.2 绝缘子的污闪监测

架空电力线路绝缘子是非常重要的设备，它确保了电线与横担和杆塔之间的可靠绝缘。在实际使用中，绝缘子需要承受来自导线的垂直负荷和水平方向的拉力，受风吹日晒以及雨淋冰雪的作用，绝缘子的特性也会受到相应的影响。因此，保证绝缘子具有良好的电气性能和较强的机械强度是非常重要的。绝缘子的污闪严重影响电力系统的安全运行，严重时会影响电气设备的安全运行，降低电网的可靠性。目前，在防止绝缘子污闪闪络方面，更为先进的方法是对绝缘子污染等级进行在线检测。该方法通过检测有关绝缘子污染的信息来预测和估计污染闪络事故的概率。在这个系统中，检测绝缘子的污染程度是一个重点。国际上常用的方法是最大泄漏电流法。通过测量泄漏电流，可以综合反映电压，气候，绝缘子污染等因素，准确评估绝缘子的闪络现象，实现自动检测和报警功能。采用这种方法，泄漏电流测量非常方便，因此使用在线监测是非常合适的。即：通过安装在相应电流传感器上的绝缘子，对漏电流实施实时监测。

2.3 输电线路覆冰的监测

我国幅员辽阔，输电线路地理位置复杂多变，覆冰现象也比较严重。导线覆冰导致舞动的幅度增加，导致相间闪络，跳闸和断线。因此，对输电线路要有充分的了解，及时控制不利状况，有利于阻止导线进一步受损。对此，国内外学者也进行了深入研究，建立了相应的观测冰站，气象站等，对现场观测资料进行收集，相关技术也取得了较大进展。其中，输电线路覆冰的在线监测是其中较为先进的方法之一。相应的系统能够及时，准确地在线记录输电线路覆冰信息，为防冰改造提供信息。图像法，称量法和弧垂法是比较常用的检测方法。其中，图像法是在输电线路的杆塔上安装相应的摄像头，对实时图片进行采集，从而计算出导线的覆冰面积和厚度。这种方法操作更简单，具有直观的功能。缺点是：摄影测量只能监视导线覆冰情况，收集到的信息极其有限。在大雪的情况下，摄影图像可能被冰雪覆盖，不能起到监测效果。称重法的原理是在传输线上安装相应的张力传感器，对一个垂直档距中的导线重量进行测量，从测量结果中减去导线的净重，通过相应公式换算得到覆冰厚度。称重法具有直接，简单，可靠的特点，是目前使用较为广泛的在线监测手段。最后，下垂方法通过结合导线的倾斜度和弧垂等信息，与线路参数和状态方程共同推导出导线的覆冰重量和厚度，这种方法的计算结果是平均值，反映冰冻的具体分布是不太有效的，另外，在不均匀覆冰的情况下，这种方法存在很大的误差。