浅谈高压架空输电线路设计的优化措施

浅谈高压架空输电线路设计的优化措施

发表时间：2018-08-21T13:33:28.360Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：程旭赵建辉李涛李健

[导读] 摘要：高压架空输电线路是电网系统的重要组成部分，具有较强的专业性，且施工难度较大，是基建行业中一个非常特殊的领域。

（国网衡水供电公司河北衡水 053000）

摘要：高压架空输电线路是电网系统的重要组成部分，具有较强的专业性，且施工难度较大，是基建行业中一个非常特殊的领域。高压架空输电线路采用输电杆塔将导线和地线悬挂在空中，使导线与导线之间、导线与地线之间、导线与杆塔之间，导线与地面障碍物之间保持一定的安全距离，完成输电任务。本文主要分析了高压架空输电线路设计优化策略。

关键词：输电线路；设计；需求；措施

架空输电线路具有造价低、施工维护方便等优点、因而被广泛采用。高压架空线路设计占地面积广，加上电压过高可能会出现电晕现象和电场效应。尤其是最近两年，近年来，随着我国经济的飞速发展，对电能的需求不断提升，电网规模不断扩大、电压等级逐渐提高、网架结构日益复杂，城市空间的拥挤导致高压变电站向市区靠近，因此更应该注重高压架空输电线路设计的优化措施。

1高压架空输电线路的设计需求

架空线路与电缆线路是目前常用的两种送电线路，目前，国内外普遍采用架空线路作为输送电能的最主要方式。其中，架空线路一般使用无绝缘的裸导线，通过绝缘子将导线悬架在输电线路杆塔上，来进行送电。所以，架空输电线路可以认为是由输电线路杆塔、输电线路导地线和绝缘子金具串共同构成。

1.1输电线路杆塔

高压架空输电线路杆塔多为钢筋混凝土杆塔或铁塔，是架空输电线路的主要支撑结构，高压架空输电线路杆塔根据需求不同又分为直线塔、转角塔、终端塔、换位塔、分支塔、轻重冰区分界塔、大跨越塔、特高压酒杯塔、分体塔、双柱塔等。架空输电线路杆塔的设计包括基础上拔稳定计算、基础下压和地基计算、构件和基础底板承载力计算等，这对于高压输电线路杆塔来说尤为重要。

1.2输电线路导线

架空线路的导线一般由导电性能良好的金属制成，为保持合适的通流密度，导线应该根据工程输送容量的需要来选择截面，为降低电晕放电的可能，导线应具有较大的曲率半径。高压架空输电线路多采用分裂导线来提高输送容量,为防止架空输电线路的感应过电压和雷击过电压带来的伤害，多在输电线路导线的上方采用避雷线，对于重要的输电线路，通常设置两根防雷线且增大地线架保护角。在设计架空输电线路时，应考虑到线路沿线的气候环境、自然条件（雷闪、雨淋、结冰、洪水、湿雾）等的影响。此外，架空输电线路的路径还应具备充裕的地面宽度和净空走廊。

1.3输电线路绝缘子

作为高压架空线路的重要构件之一，绝缘子主要作用是在一定的荷载和过电压条件下，支撑导线，并使得导线的带电部分与大地绝缘。高压架空线路因其电压水平高，对绝缘的要求相应提高。绝缘子的性能主要取决于绝缘材料的质量，目前在高压架空线路上常用的绝缘子有：悬式盘型绝缘子、玻璃绝缘子、有机复合材料绝缘子等。在高压架空线路的设计中，应当注意绝缘子的机械荷载、电气强度、抗腐蚀、抗劣化的性能满足要求。

2高压架空输电线路的设计优化

2.1杆塔设计的重点

杆塔在架空输电线路中的作用是在保证本身满足绝缘安全限制条件和电磁场的要求下支撑导线和底线。杆塔在整体线路施工中所占的比例较大，其种类不同，在运输费用、施工工期、运行安全、占地面积、建设造价等方面也有所不同。设计人员在设计杆塔时，要综合考虑施工现场的地质情况和气候特点进行杆塔的选型和施工。在初步设计杆塔时，相关人员应依据规定计算杆塔总造价。通常情况下，设计人员应采用在实际应用中较为成熟的杆塔种类，在必须使用新型杆塔时，要反复对其进行科学试验，确保其符合运行要求后方可使用，防止造成不必要的损失。

2.2线路路径设计的重点

线路设计是220kV架空输电线路设计中的基本内容，包括输电线路的可行性、经济型、技术性和可靠性，其会直接影响线路的整体质量。设计人员在设计输电线路时，应尽量降低工程造价，并确保线路运行的可靠性和稳定性。在220kV架空输电线路设计中，线路路径设计分为图上选线和现场选线两个步骤。在图上选线中，设计人员需先收集施工地地质、气象、通信、水文、林业和交通等方面的资料，在此基础上根据以往的经验在输电线路图纸中标出线路的起点、终点和必经点，并选择最合理的设计方案；在现场选线中，设计人员要提前徒步考察线路，需要投入较多的时间和人力，现场线路选线要以少占、不占森林、农田和果园等为原则，为了方便维修和施工，应选择交通方便的路径。

2.3城市地区的高压架空线路设计的标准化优化

如果新建的高压架空输电线路导线的最低点大于12M时，导线呈逆相序排列；此时地面1.5M地方的工频磁场小于0.05mT、低频电场小于2KVM，投影20M处的0.5MHz的无线电干扰值小于43DB，但是国家规定的限量值为2.5KVM，因此这些数值均不符合规定。经调查研究，城市地区的高压架空输电线路工频电磁通常不会超标，但如果存在建筑物，就有电磁超标的情况。在城市居民的阳台和屋顶上，电磁场有可能会出现畸变的问题。如果有此类现象发生，就超过国家规定的限值，因此不符合国家的规定。根据上述调查，在高压架空输电线路设计时，应该改善高压架空输电线路下畸变的电磁场，对其进行优化。

2.4输电导线绝缘子的闪污检测设计

绝缘子是架空输电导线中的重要部件，主要起到导线与杆塔、横担之间的绝缘作用。在架空输电线路的实际运行中，绝缘要承担水平方向的拉力和导线的荷重，受雨雪、大风和日晒的影响，其性能会发生改变。因此，设计人员选择绝缘子的机械性能和电气性能时，必须符合标准。一旦发生绝缘子污闪现象，架空输电线路会发生大范围停电，进而影响电网的安全运行。现阶段，在预防绝缘子闪污的方法中，以绝缘子污秽在线监测较为有效。该方法是在收集分析绝缘子污秽信息的基础上，评估发生事故的概率，进而预防事故发生。绝缘子污秽程度的监测是该方法的重点。发达国家多采用最大泄漏电流法预防绝缘子污闪事故，该方法是通过测量漏电电流获得气候、电压、绝缘子污秽等因素，评估绝缘子污秽现象，进而完成自动报警和检测。其中，测量漏电电流是指利用在绝缘子上的电流传感器实时检测漏电