城市周边输电线路设计要素

城市周边输电线路设计要素

1陈玥晨     ,2郭云蔚

四川电力设计咨询有限责任公司      四川 成都 610000

摘要：随着社会经济的不断发展，工业集中、人口密集的城市周边区域对生产和生活的用电需求也日益增加，为满足城市各区域的用电需求，城市周边新建的输电线路是无法避免的，但城市周边规划区域多、人口密集、输电线路交叉跨越复杂。本文主要对在城市周边的架空输电线设计要素作简要分析。

关键词：城市周边；输电线路；设计

对于城市周边输电线路设计，主要面临规划区域多、人口密集、交叉跨越多等复杂情况。因此架空输电线路的路径选择、杆塔选型、绝缘子选择等因素都对城市周边输电线路设计的经济性和合理性有影响。

1城市周边架空输电线路的路径选择

对于城市周边的输电线路路径需要考虑：1）在线路拥挤地段要考虑线路走廊统一规划；2）尽量避开场、镇和规划区，尽量满足市、县、镇的规划要求，路径因征求当地政府意见，并通过政府对接当地乡镇、村组意见，避免后期路径发生重大调整；3）尽量靠近现有公路，或沿规划道路走线，充分利用各乡村公路以方便施工运行；4）合理选择重要交叉跨越位置，提高施工运行安全性；5）尽可能避让一级保护林地、矿产区域等；6）对已建电力线，尤其是110kV以上电压等级送电线路，尽量减少交叉跨越以方便施工，降低施工过程中的停电损失；7）尽量避让大的成片房屋，对于成规模的村组，尽量不要从其中间穿越。

2杆塔选择和走廊宽度

城市周边架空输电线路设计中，对走廊宽度限制较多，城市规划等部门多会要求线路选择沿道路、河道、绿化带等架设。在走廊宽度受限区域的架空输电线路在进行杆型的选择时，可以选用钢管杆，钢管杆的主要特点是外形美观、方便安装、具有占地面积小的优势，并且能够满足输电线路的相关要求。

对于架空输电线路而言，影响其走廊宽度因素主要包括一下三个部分，分别为塔头尺寸、风偏以及电气间隙。为了满足架空输电线路设计的相关要求，我们无法改变电气间隙的大小，因此，为了减小线路走廊宽度关键在于对塔头的尺寸以及风偏两方面因素进行控制。而对塔头尺寸的控制主要可以采用V型悬垂串来固定直线塔的挂点，可以采用固定式跳线串来固定耐张塔的跳线挂点，以此来对走廊宽度进行减少。悬垂串、跳线串在满足导线电气间隙的情况，根据相关要求以及相关规范，塔头的导线间距还应满足以下要求。

1）运行电压和内、外过电压条件下带电部分与杆塔构件的最小间隙。

2）导线的水平线间距离D，按下式计算：

D=ki×Lk+U/110+0.65√fc

式中：

ki为悬垂绝缘子串系数，一般I-I串为0.4、I-V串为0.4、V-V串为0；

Lk为悬垂绝缘子串长度（m）；

U为系统标称电压（kV）；

Fc为导线最大弧垂（m）。

从上式可以看出，减小弧垂可以有效减小导线水平线间距的要求。而导线风偏与导线弧垂也是正比关系。可见在对城市周边的输电线路进行档距控制，可以明显减小输电线路走廊的宽度。

3架空输电线路绝缘子选用

绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。它在满足绝缘性能和机械强度的同时还需对污秽物质的侵蚀具有足够的抵抗能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度等变化带来的影响。

国内架空送电线路通常采用下列三种形式的绝缘子，即瓷质盘型绝缘子、钢化玻璃盘型绝缘子、棒式复合绝缘子。盘形绝缘子主要优点是机械强度高，长串“柔性”好，单元件轻易于运输与施工，造型多样易于选择使用。由于盘形绝缘子属可击穿型绝缘子，绝缘件要求电气强度高：瓷绝缘子出现劣化元件后检测工作量大，一旦未及时检出可能在雷击或污闪时断串；玻璃绝缘子存在“自爆”现象，重污秽导致的表面泄漏电流可能加重“自爆率”，但自爆有利于线路维护。复合绝缘子主要优点是其不可击穿型结构、较好的自清洗性能以及爬距系数大（爬距与绝缘长度之比），在相同环境中积污较盘形绝缘子低，可获得较高的污闪电压，如爬距选择适当可有更长的清扫周期。复合绝缘子的拉伸强度与重量之比高，具有优良的耐污闪特性。但根据复合绝缘子的运行经验显示，抗老化性能较差，使用寿命较短，特别是在高海拔、强紫外线地区的复合绝缘子，其性能衰减较大，建议一般情况下慎用。

对于城市周边线路，由于人员密集，人员活动频繁，为保障线路附近活动人员安全，一般不推荐采用钢化玻璃盘型绝缘子，可采用瓷质盘型绝缘子或棒式复合绝缘子。

采用盘式绝缘子时，按不同电压等级，在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的绝缘子片数应符合下表规定。

表1操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的最少绝缘子片数

城市周边一般人员密集、工业发达，污秽等级通常以d级或e级，因此，绝缘子片数除满足上述要求外，采用爬电比距法选择绝缘子片数。爬电比距法的绝缘子片数计算可按以下公式。

N≥（λ×U）/（ke×Lol）

式中：

N为海拔1000m时每联绝缘子所需片数；

λ为爬电比距（cm/kV）；

Lol为单片悬式绝缘子的几何爬电距离（cm）；

Ke绝缘子爬电距离的有效系数。

4防振锤的选择

防振锤是目前使用最广泛的一种防振措施，国内外均有几十年的运行经验，它对减弱或消除架空线振动危害的效果显著，可以将振动的最大双倍振幅降低至十分之几。防振锤通过其线夹固定于架空线上。当架空线发生振动时，防振锤上下运动，利用重锤的惯性，使其钢绞线产生内摩擦消耗架空线的大部分振动能量。空气对重锤的阻尼消耗一部分能量，防振锤线夹处消耗和反射一部分能量。根据能量平衡原理，防振锤的能量消耗使微风振动的强度降低。

防振锤的自振频率要和导线相近，这样，当导线振动时，引起防振锤共振，使两个重锤有较大的甩动，可以有效的消耗导线的振动能量。

对于城市周边的输电线路，可采用预绞式防振锤，以减少重锤因振动引起的脱落伤人的发生概率。

5防雷设计与接地设计

防雷设计和接地设计都是架空输电线路设计的重点内容。对于城市周边的架空输电线路设计中，要尽可能的采用双避雷地线，提高架空输电线路的整体安全性，地线设计要尽可能与导线的保护角保持在0度，这样可以使地线在导线遭受雷击时起到最好的保护效果。在设计档距中央导线和地线的间距时，需根据公式S≥0.012L（档距）+1计算。

城市周边的架空输电线路不仅受到各种自然因素的影响，还会受到诸多人为因素的影响。城市建筑具有密集度大，结构复杂的特点，杆塔接地线路容易与周围的各种设施发生冲突，不能够很好的实现垂直接地的相关要求，这时最好的解决方法就是根据实际施工情况，合理的选用深埋垂直接地极、浅埋环、深埋环等方法，以达到实际施工需要。对于档距较小的输电线路，可以将接地线组成一个地网，可以很好的提高线路的耦合系数，从而在一定程度上提高输电线路的稳定性。

5总结及建议

对于城市周边输电线路设计，其核心部分就是路径规划与设计，其直接涉及到了工程的整体造价和施工进度，因此，设计人员再路径选择时必须要在全面思考到多种影响因素，规划出最合理的线路路径方案，才能够保证工程施工顺利开展。其次对于铁塔选型、绝缘子、接地装置等选择也要因地制宜，才能是整个工程造价经济合理，更好的发挥其经济效益。

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