浅谈电力工程高压送电线路设计

　　摘要：在电力工程的建设中，高压线路的设计是一个非常重要的环节，随着科技的进步和发展，在高压送电线路设计的过程中也会遇到许多实际的问题和麻烦，怎样做好高压线路的设计，本文作者就这一问题进行分析探讨，并就相关问题提出了自己的看法和意见，仅供参考。

　　关键词：电力工程,高压,送电线路,设计

　　1 高压送电线路设计创优的基本工作

　　1.1 线路走径的优化设计

　　在高压线路设计中，线路路径的选择直接关系到整个电网的安全、可靠和技术经济性。作为选线人员，应先在地形图上认真分析定线，再到现场踏勘核对，落实预计的方案是否可行，以避免出现 “之”字形、半圆形、大转角等。因此设计质量的好坏，不仅反映出设计人员的技术专业水准，更反映出设计人员的敬业精神。

　　1.2 气象条件确定

　　在初勘阶段，设计人员走访了线路所经各县市气象台，收集了沿线的大气温度、相对湿度、降雪及导线覆冰情况、最大风速、降雨量和雷暴日等与工程有关的气象条件参数，因调查数据显示沿线地区极低温度均在零度以下，线路走廊附近又无观冰站，没有可靠的覆冰资料作为设计依据，因此合理确定该线路的覆冰情况是设计中的难点和重点。确定覆冰情况主要由沿线各县市气象台站的记录资料所反映的该地区凝冻天气出现的基本规律，以及通过对沿线已运行的其它电力线路和通信线路覆冰情况和风害的调查了解，并对线路经过点的大量居民的调查访问来确定该线路的覆冰值取值，其它气象参数根据收集气象数据，经综合论证和计算确定出该线路设计气象参数，并根据设计气象参数按照江苏划分标准气象区选择该工程用气象区。在施工图设计的外业终勘阶段，对沿线作了进一步调查访问，并注意对个别易形成严重微气象条件地形的调查，在设计中采取了加强措施。

　　1.3 防雷设计

　　山区输电线路由于档距大，杆塔所处地势高，因此山区输电线路更容易遭受雷击，设计尽量采用必要防雷措施以减少线路的跳闸率。

　　主要防雷措施：

　　1)在选择高压送电线路路径时，尽量避开了雷电多发区或对防雷不利的地方;设计尽量减少大档距段的使用和在规程允许的范围内降低塔高。

　　2)全线架设双避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果，减小绕击率。避雷线对边导线的保护角应做得小一些，根据《110～500kV送电线路设计规程》规定220kV送电线路避雷线对边导线的保护角一般采用20°～30°左右，该线路属山区送电线路，考虑到线路所处地区雷暴日接近100雷暴日/年，该工程所选用杆塔防雷均采取20°保护角。

　　3)提高线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比，加强零值绝缘子的检测，保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。在设计时，充分比较各种绝缘子的性能，并充分考虑今后运行方便，分析其特性，认为合成绝缘子具有机械性能优越、抗污闪性能好、耐电蚀性优异、抗老化性能好、结构稳定性好、线路运行效率高、重量轻等优点，该工程设计中全线采用合成绝缘子。

　　4)降低杆塔的接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。

　　1.4 有针对性地科学制定杆塔位排定原则

　　杆塔位排定依据《架空送电线路设计技术规程》中有关规定和本工程所采用的各种杆塔设计条件进行。线路通过果园、经济作物林区时，不砍伐通道，对于个别垂直距离不满足要求的进行剪枝、削顶，甚至砍伐，线路跨越普通树木时，按砍伐施工通道和保证安全运行的原则进行设计，如须砍伐防护通道，按照线路宽度加林区主要树种高度的两倍进行。在非经济林类树木自然生长高度不超过2m、导线与树木(考虑自然生长高度)的最小垂直距离不小于4.5m情况下不砍伐防护通道。

　　1.5 主力杆塔和地线的选型设计

　　根据以往工程的设计经验，在杆塔选型中，一般采用根据工程导线型号及水文气象地质特定情况而选择在该地区使用了多年的杆塔型，这些塔型，具有丰富的施工及运行经验，不仅可以缩短设计订货周期，同时有利于运行单位的检修及备品备料。但在实际应用中必须因地制宜，综合考虑。

　　2 高压线路设计具体技术分析

　　2.1 单回路塔与双回路塔配合问题

　　长期以来，当变电站架构排定后，由于终端塔位及廊道限制，为保证当期线路及后续工程的顺利进出线，在终端多采用双回路终端塔，在廊道规划中拥挤地段多采用双回路架设，这带来一个单双回路变换的问题，主要体现在单回路各相导线最大风偏时在直线塔上悬垂绝缘子串偏移，造成导线对杆塔净空距离、导线线间距离无法满足规程要求，此类教训很多。另外，线路两侧变电站相序经常出现不吻合情况，在单回路上双回路塔档内进行调整是经常采用的一个方式。

　　2.2 铁塔基础改进

　　如某市500kV变电站至某热电厂220kV双回、双分裂送电线路在施工中遭遇连阴秋雨，线路所经局部地带地下水位上至近20年最高，甚至可见地表水，个别塔位积水成池，施工机械无法展开。如采用常规基础，不但施工难以进行，工期难以保证，基础安全受力也受到一定影响。根据雨季现场情况，参考各单位意见，对常规基础进行改进，确定基础型式为“自重式基础”，即基础的抗拔、受压、抗倾覆均由基础自身完成，不再考虑土壤受力。重新计算、设计，提出新的基础模式，最终拿出一套合理的施工图纸，为影响施工的可见地表水地带铁塔基础设计及施工积累了可行的经验，并在安全运行，经济效益和社会效益方面都有明显的提高。

　　基础改进应注意两个方面：

　　1)正确分析铁塔基础受力，应首先保证安全，针对轴心受压基础，轴心受拉基础，分别选取不同的K值。

　　2)新基础计算的前提条件是地基承载力满足设计要求，若地质属淤泥或淤泥质土，则必须进行重新设计。

　　2.3 降低输电线路杆塔接地电阻的措施

　　要解决输电线路杆塔接地电阻偏高的问题，先要对偏高的原因进行认真的分析，到现场认真勘探测量，进行严格的计算设计，制定出切合实际的降阻措施，主要有：

　　1)水平外延接地，杆塔所在地若有水平放设的条件，则尽量采用此法。因其施工费用低，不但可降低工频接地电阻，还可有效地降低冲击接地电阻。2)深埋式接地极，如地下较深处的土壤电阻率较低，可用竖井式或深埋式接地极。

　　3 山区线路基础设计环境保

　　近年来，随着人们环保意识的增强，送电线路基础设计环境保护越来越得到重视，山区线路基础设计环境保护显得尤其重要。设计时应以“的建环保型送电线路”为目标，设计重点考虑做好水土保持工作，设计时通过采用铁塔全方位长短接腿、调节基础主柱高度、进行基面的综合治理和提出合理的施工方案等措施以达到水土保持的目的。

　　3.1 铁塔全方位长短接腿和使用加高基础

　　由于地形高低起伏的原因，输电线路铁塔各个塔腿所在的地面往往高低不一，通过开挖土方平基可以使铁塔各个塔腿处于同一高程平面，但如果开挖土方量过大，既耗费了大量的工时劳力，又对自然环境造成了不利影响，因为大面积的开挖破坏了原有的植被，开挖后的余泥如处理不当极易造成水土流失，甚至危及铁塔的安全。为保护自然环境，减少植被受损和水土流失，所有塔型均设计了全方位长短腿。

　　各塔四条腿可根据实际地形自由调节组合，并配合高低基础使用以适应塔位原地形。这样基本上不需降低基础的施工基面，改善了以往工程中根据根开大小平整一块场地而造成大量土石方开挖和水土严重流失的情况，能节约大量的基面土石方开挖费用及水土流失赔偿费，使送电线路铁塔施工对塔位附近植被的损坏程度降到最低。另外还配合使用加高基础，在施工完毕后地面原地形回填后仍外露一定高度，这样可将水土流失减少到最低程度。

　　3.2 基面的综合治理

　　基面综合治理是针对该段线路铁塔按传统的方法大量平基所带来的问题，应采用相应的预防和治理措施。这些措施除合理选定塔位、采用全方位长短塔腿、选择适宜的基础型式外，还包括要求施工时尽量不开挖或少开挖施工基面，基坑直接下挖，基面挖方按规定要求放坡、基面排水、护坡、护面及人工植被等，此外还可以因地制宜采取一些有效的治理措施，如个别特殊塔位出现较多的余土堆填时，需作砌挡土墙或余土外运处理等。基坑直接下挖是对位于山地的塔位，在保证塔腿露出地面的前提下，要求基坑开挖时尽量不开挖或少开挖施工基面，基坑直接下挖，保留原有的地形和植被。

　　基面排水也是基面的综合治理的一种主要方法。通畅良好的基面排水，有利于基面挖方边直通主基础保护范围外临空面的土体稳定。为防止上山坡侧的雨水、山洪及其它地表水对基面的冲刷影响，均需在塔位上坡侧(如果基面有降基挖方，距挖方坡顶水平距离≥4m外)依山势设置环关排洪沟，以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。同时，要求基面开挖周边排水沟，并引向实土区排水。

　　4结束语

　　现代架空送电线路设计应以实际情况为基础，综合考虑线路所在地域的实际情况与多种因素，通过科学的计算以及相应的措施有效保障设计质量，指导线路的施工，保障线路架设后的安全、稳定使用。

《浅谈电力工程高压送电线路设计》

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