架空输电线路的优化设计探讨

架空输电线路的优化设计探讨

周鑫

（国网齐齐哈尔供电公司齐齐哈尔）

摘要：随着经济的飞速发展，我国电力使用量不断增加，国家对于电力电网的投入一年比一年多，尤其是架空输电线路。架空输电线路在电力系统中担负着输送和分配电能的重要工作，保证输电线路的安全可靠具有重要意义。本文通过对线路优化设计进行探讨，旨在进一步提高架空输电线路的运行水平。

关键词：架空输电线路；电力；优化设计

电网建设是我国重要的支柱产业，一直发挥着经济先行官的主导作用。随着人们生活水平的提高，对电能质量尤其对电网的稳定性提出了更高的要求。目前，我国城市建设进程不断加快，建筑物越来越密集，这就使得城市电网建设的架空线路走廊越来越紧张，而且对于环境相互协调性的要求也越来越高。因此，设计人员要不断地推陈出新，通过合理的设计方案使得高压架空输电线路的设计能够符合国情，达到工程技术性和经济性的平衡点。

一、架空输电线路的组成

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。架空输电线路是架设于地面上，利用绝缘予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，要具有足够的截面积来保征一定的通流密度。导线一般都处在高电位，而且还应具有较大的曲率半径来降低电晕放电引起的电能损耗和电磁干扰。由于输送容最大，工作电压高，所以一般多采用分裂导线。

（2）架空地线的作用主要是防止架空线路遭受雷闪袭击，避免意外事故的发生，它在防雷的作用上与接地装置相辅相成。

（3）绝缘子是高压架空线路的重要构件之一。绝缘子不仅能在一定的荷载和过电压条件下支撑导线，而且能使得导线的带电部分与大地绝缘。由于高压架空线路的电压水平较高，所以对绝缘的要求也会相应提高。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、悬式盘型绝缘子、有机复合材料绝缘子等等。为了保证电网的安全性能，在设计高压架空线路的过程中，必须要注重绝缘子的电气强度、机械荷载、抗劣化以及抗腐蚀的性能是否满足高压架空输电线路的要求。

（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，多为钢筋混凝土杆塔或铁塔，高压架空输电线路杆塔按照需求情况又分为转角塔、直线塔、换位塔、终端塔、轻重冰区分界塔、分支塔、双柱塔，大跨越塔、分体塔、特高压酒杯塔等。

（5）线路走廊就是架空线路所经过的途径，具有一定的地面宽度和净空走廊。在建设过程中，有时候会受土地利用、自然环境、城市建设等的影响很难开辟线路走廊，而阻碍了架空输电线路的发展。为了节约线路走廊成本，架空输电线路多采用同塔双回、同塔多回架设方式。

二、架空输电线路设计中面临的问题

一是电磁环境污染问题。随着城市化发展的步调逐步加快，多选择在市区人口密集的地方建立高压变电站，以提高电网负荷输送电力的能力。由此而产生的一个问题久是输电线路规模过大，而架空线路下跨越了大量的民房。输电线路的电磁辐射对周围环境有很大的电磁辐射作用。为了保障人民的健康，降低辐射对人体的危害，防止电磁环境污染是输电线路设计时要考虑的一个主要因素。其次是在高级输电运行中输电线路的设计优化问题。电网运行的安全性和可靠性是设计时需要重点把握的，输电线路在处于各种灾害之中时能够正常的运行是一个重点。在高级传感技术、高速双路通讯技术、分布式计算机技术等这些电力传输和分配网络等技术广泛应用，智能电网的实现是一个必然。

三、架空输电线路的设计优化

（一）输电线路的路径优化性选择

输电线路的路径选择在整个线路设计工作中起着关键性的作用，它影响着线路的经济技术指标与施工运行条件。因此，在整个过程中，设计人员应该首先了解当地的气象、水文以及具体的地质条件。并且依据当地的地形特点，科学、合理地选择其设计路径。相关的电力线路的路径应该避开一些不良地质、水文和气象的地段，确保能够提高工程抵御外界自然灾害与突发事故的水平与能力；需要有效地避让相应的危及线路，并且保证安全可靠地运行，减少该线路建设对相应地区规划以及其它设施的不良影响；特别是需要在最大程度上地避开高危的采矿区，进一步提高电力线路的安全运行环境。在各个方面和条件均允许的前提下，架空输电线路的设计工程线路应该尽可能和已有以及拟建成的电力线并行，这样就能够减少了交叉跨越，确保有效地降低建设成本。做好其输电线路对于外界环境影响的各项不同评价工作，对于其所涉及外部条件的自然环境影响评价、压覆矿产的评估、地质灾害的评估、文物调查以及其评估、地震安全性的评价等工程准备性工作都需首先得到相关地区政府行政管理部门的批准和许可后，其工程才能够投入实施。

（二）杆塔的优化设计

对于杆塔的设计，在设计的过程中，要尽量选择一些运行经验成熟或者是一些典型设计的杆塔型式，对于一些新型杆塔的设计，要有充分的设计理由，而且还要经过科学实验验证后，才能进行运用。例如，对于35kV的直线杆来说，单杆一般高15m，在特殊的情况下为18m，对于铁塔的高度也有一定的标准，一般是9m、12m、15m以及18m等。杆型的选择，要选择直线型的杆型，并且结合导线选择的型号来确定双杆还是单杆的运用。针对当地的运行经验、运行情况以及当地的地质情况，要选择深埋的方式，还是浅埋的方式；根据电压以及其运行的基本情况，确定杆的高度。经过一系列的分析和设计，确定直线杆的感性以及尺寸，然后在选择加高直线杆及其转角和终端杆的杆型。在一些不容易立杆的地段和一些特殊的跨越区，要选择与水泥杆型结合在一起的铁塔。对于基础型式的选择要根据全线的地质、地形、基础受力条件以及水文情况来确定基础的型式。

（三）架空线路走廊的设计优化

目前，城市的使用空间越来越紧张，导致用地走廊的使用也受到限制。在社会高速发展的背景下，为了要满足大量的用电需求，在新建高压架空线路时可运用同塔多回、双回的架设方式，在设计铁塔类型的过程中可以运用窄基铜管塔或者钢管杆等设计方案，以保证城市居民的用电需求。

（四）防雷接地设计

防雷技术是电力系统保护的重要策略，以保证电力系统在恶劣气象条件下正常运行。架设避雷线是输电线路最基本也是最有效的防雷保护措施，它的主要作用是防止雷直击导线，起到减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位以及通过对导线的耦合作用来减小线路上绝缘子的电压，还可以对导线产生屏蔽作用以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压越高，采用避雷线的效果越好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也越低。降低杆塔的接地电阻也是提高线路耐雷能力的有效措施，接地电阻阻值的大小是影响杆顶电位高低的重要决定性性因素。通常变电站进出线1km以内及大跨越杆塔在不连接地线时杆塔接地电阻不宜超过10；一般线路，对于土壤电阻率低于1000m一般不宜超过10，对于土壤电阻率1000～2000m一般不宜超过15，对于土壤电阻率大于2000m一般不宜超过20。

结束语

总之，架空输电线路的设计优化需要考虑多方面的因素，这就要求设计人员既懂专业知识，又必须有现场处理各种复杂局面的实践经验，完善电网的自愈功能。对架空输电线路的设计不断优化，增强应对自然灾害的能力，从而确保电网稳定安全运行。

参考文献：

[1]唐正文，丰阿丽.浅析高压输变电线路的设计与维护【J】.电源技术应用，2013（10）.

[2]朱华武.浅谈城市架空输电线路设计【J】.大科技，2012（1）.