电力工程输电线路设计分析

电力工程输电线路设计分析

王小飞

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摘要：输电线路项目长期以来都是电网投资的重点领域和关键内容，其设计方案的合理性将直接关系到区域电网结构和电网投资规模。因此，输电线路项目设计时必须综合性的分析各类影响因素并制定具有针对性的管控措施，不能仅仅满足于对特定因素的要求，应该全方位的考量设计方案的合理性，从项目工程全生命周期的角度评估设计方案的质量，有针对性的优化输电线路项目设计方案中的各类关键因素，确保输电线路项目在安全性、投资规模、工程进度和资源环境利用等方面都能实现综合最优化的目标。

关键词：电力工程；输电线路；设计

1输电线路的优点

电力保障是我国经济社会发展的基础，然而，在近年的生产实践中，开始出现电力负荷过重的问题，尤其是针对需求供应大的商业开发单位或电力高峰期，这对能源使用安全产生不利影响。为了应对日益增长的用电负荷，架空输电线路建设呈现明显增长趋势。架空输电线路是供电系统中常用的电能运输线路，能够进行远距离电能运输，其可以有效拓展供电系统的业务覆盖范围，大大降低系统的运营成本，目前已被广泛应用。

建设架空输电线路可以更好地应对电路运输用地紧张的问题，同时，应用架空输电线路可以避免导线与地面摩擦造成损伤，从而增强运输效率。架空输电线路不仅输电速度快，工效高，还可以用于跨越江河、公路、铁路、山区、泥沼地带等复杂地形，能取得良好的经济效益。

2影响因素

在项目设计过程中，首先需要进行安全因素的评估，包括满足绝缘配合设计，即架空线路中要保障电气安全距离（如导线与杆塔的距离、中央导线与底线的距离、不同导线间的距离等），确保导线与地面和各类跨越物间的最小安全距离。电缆线路中要保障导电线芯与外部环境的隔离，选用合理型号的电缆及其附件，减少护层上的环形电流，确保电缆运行过程中的安全性。其次，本项目在进行线路设计过程中，需要尽量考虑周边环境的影响，做好电缆线路的防火等工作，在穿越城市主干道及居民区域时候，本项目可以采用电缆穿越的方式，避免架空线路对工业和居民区域规划的影响，并重点考虑线路通道沿河流和道路布置，便于后期施工运行。此外，项目方案在设计过程中，需要重点关注城市内各类市政管线的布局，尽量避让燃气和通信等管网，在交通便利区域可采用全机械化施工方式。

3电力工程输电线路设计

3.1输电线路杆塔设计

在电力工程系统结构中，输电线路杆塔用于支撑输电线路的上部结构，保证了输电线路在露天运行工况中长期保持的良好稳定性，可以保障输电过程的安全，从而控制电力工程的成本和效益。目前，输电线路杆塔的型号和规格多种多样，设计人员必须合理选取输电线路杆塔的型号和规格。可以使用角钢材质的输电线路杆塔，其能够保障输电线路的稳定性，同时延长输电线路杆塔结构的使用寿命。

设计人员应该科学规划输电线路杆塔的结构，提升杆塔基础设施的结构稳定性。需要合理设计输电线路杆塔支撑体系的结构，杆塔地基的图纸方案必须得到严格的审查确认。输电线路杆塔支撑体系的结构会直接关系到输电线路整体的安全稳定效能，要提升杆塔支撑体系的坚固性。

杆塔结构应当能够承载指定强度的输电线路运行荷载，维护输电线路的整体安全运行。杆塔结构的设计应当建立在准确判断输电线路张力、杆塔荷载强度、导线预应力和其他因素的前提下。设计人员需要结合杆塔结构的特殊运行环境来进行综合性的杆塔设计，通常需要综合考虑杆塔结构面对的覆冰荷载、风荷载、不平衡张力导致的荷载、振动荷载和输电线路本身的荷载。输电线路的自身重力应当得到合理计算，以充分保障杆塔在特殊运行工况下的荷载强度。设计人员应当通过实施精确的荷载计算来得到杆塔结构的最佳设计数值，同时应该全方位考虑输电线路在不同时段的运行工况，以得到输电线路杆塔的荷载组合最优化设计方案。

3.2防雷和接地设计

对架空输电线路的正常运行来说，防雷和接地设计是重中之重的两项内容。防雷设计需要关注线路经过地区的雷电活动情况，并根据观察做出“雷击风险分布图”，为架空输电线路提供资源数据。应用防雷措施主要是为了防止雷直击导线，全线应架设2根地线，导线和避雷线之间的净空距离在大气过电压无风情况下为0.012L+1m(L为档距）。铁塔上两避雷线之间的距离不超过避雷线与导线垂直距离的5倍。

接地设计是指新建线路全部铁塔逐基、逐腿接地，接地体采用圆钢，针对不同的土壤电阻率需要配置相应的接地装置、埋深等。其中，地线绝缘设计是指新建线路铁塔地线全部直接接地，架构采用2片瓷绝缘子并联方式绝缘。

3.3输电线路绝缘设计

输电线路绝缘设计的基本要求是合理选择输电线路的绝缘子片数和绝缘子的布置形式，并且要严格限定输电线路杆塔的空隙间隔。需要根据输电线路的导线型号选择输电线路绝缘子的规格型号并设置输电线路的空气间隙，以保证输电线路导线和输电线路绝缘之间的良好匹配。

此外，需要实时监测输电线路在不同时段的工频电压波动状况，防止输电线路在遭遇雷击的情况下发生大范围的跳闸事故。

3.4提高安全性

在敷设架空输电线路时，需要特别注意消除安全隐患，改善导线附近建筑的安全特性，同时需要保护周围人的生命财产安全。对此，要合理设定电线的悬挂高度，以便从根本上避免重大安全隐患的产生。此外，如果在人为因素的影响下出现输电线路短路故障问题，会产生高电压磁场，严重危害供电。合理的输电线路悬挂高度便十分重要，这就要求在测量时要确保精准性，输电线路要和电流磁场保持合理间距。同时，也要注意控制线路高度，为节省线架构成本打下扎实的技术基础。在现代架空输电线路框架中，双摆双回路技术得到普遍应用，这对输电电压水平的提高也有很大作用。

3.5线路除冰措施

覆冰现象普遍存在于输电线路的结构中。输电线路一旦产生了规模较大的覆冰问题，就会失去正常输电功能，对系统电源和电流输送也会造成不利影响。由此可见，必须彻底清除大规模的线路覆冰，消除安全隐患。线路维护与检修工作人员应当密切监测、防范线路覆冰，定期清除线路表层结构的积雪和冰冻层。对于已经形成覆冰的输电线路需要立即展开除冰工作，更换存在损坏情况的线路绝缘子和杆塔部件，确保尽快恢复输电线路的正常运行。

线路除冰的常用方法包括机械除冰和高温除冰。

(1）机械除冰是指击碎线路表层的覆冰，恢复输电线路的完整体系结构。

(2）高温除冰的基本实施要点是适当加热输电线路，直至线路表层部位的积雪、积冰完全融化。在高温除冰时，技术人员应当连接高温导体和输电线路，适当提升线路温度。输电线路上应当设计合理的覆冰保护结构，对此，需要规范输电线路的图纸方案设计。

结论

综上所述，为了提升电力工程的使用效能，关键在于完善输电线路设计。输电线路的组成结构存在复杂性，设计人员应当进行全方位的科学布局。在此前提下，应当重点改进输电线路的防雷设计、绝缘设计和覆冰保护，严格保障输电线路的安全稳定运行。

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