架空輸電線路設(shè)計(jì)分析

1、    架空輸電線路設(shè)計(jì)分析    齊冬輝摘 要：隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，輸電線路設(shè)計(jì)面臨的環(huán)境更加復(fù)雜，路徑選擇的限制較多，智能化設(shè)計(jì)中也存在一定的問(wèn)題。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有架空輸電線路中存在的問(wèn)題，并借鑒成功案例，不斷優(yōu)化架空輸電線路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：架空輸電線路；線路設(shè)計(jì)；高壓線路；桿塔：tm752 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.18.099架空輸電線路設(shè)計(jì)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，其對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行和電力行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。其中，架空輸電線路的主體結(jié)構(gòu)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵所在。本文對(duì)架空輸電

2、線路的重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別進(jìn)行了探討，以求完善之道。1 架空輸電線路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)電力線路包括低壓、高壓、超高壓、特高壓四種。其中，高壓線路的使用較為廣泛，城市供電采用的就是高壓線路中的220 kv架空輸電線路。以下對(duì)220 kv架空輸電線路中的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。1.1 桿塔設(shè)計(jì)的重點(diǎn)桿塔在架空輸電線路中的作用是在保證本身滿足絕緣安全限制條件和電磁場(chǎng)的要求下支撐導(dǎo)線和底線。桿塔在整體線路施工中所占的比例較大，其種類不同，在運(yùn)輸費(fèi)用、施工工期、運(yùn)行安全、占地面積、建設(shè)造價(jià)等方面也有所不同。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)桿塔時(shí)，要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況和氣候特點(diǎn)進(jìn)行桿塔的選型和施工。在初步設(shè)計(jì)桿塔時(shí)

3、，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)規(guī)定計(jì)算桿塔總造價(jià)。通常情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用在實(shí)際應(yīng)用中較為成熟的桿塔種類，在必須使用新型桿塔時(shí)，要反復(fù)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，確保其符合運(yùn)行要求后方可使用，防止造成不必要的損失。1.2 導(dǎo)線選擇的重點(diǎn)作為架空輸電線路的核心部分，導(dǎo)線起著輸送電能的重要作用。導(dǎo)線一般由電桿支撐，直接暴露在空氣中，會(huì)受到風(fēng)、日照、氣溫和雨等外界因素的影響。設(shè)計(jì)人員在選擇導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)綜合考慮導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能、所處環(huán)境。目前，鋼芯鋁絞導(dǎo)線在我國(guó)的應(yīng)用范圍最廣，其外部由鋁線絞制合成，線芯為鋼制，機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能俱佳。220 kv架空輸電線路的電壓級(jí)別高、輸送容量大，易對(duì)高頻通訊造成干擾。因此，220

4、 kv架空輸電線路至少要包含2根導(dǎo)線，同時(shí)，導(dǎo)線應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn)：導(dǎo)線外表應(yīng)平滑、圓整，不可含腐蝕斑點(diǎn)和雜物；導(dǎo)線絞合的緊密程度需滿足對(duì)應(yīng)的機(jī)械張力的放線標(biāo)準(zhǔn)。1.3 線路路徑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)線路設(shè)計(jì)是220 kv架空輸電線路設(shè)計(jì)中的基本內(nèi)容，包括輸電線路的可行性、經(jīng)濟(jì)型、技術(shù)性和可靠性，其會(huì)直接影響線路的整體質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)，應(yīng)盡量降低工程造價(jià)，并確保線路運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。在220 kv架空輸電線路設(shè)計(jì)中，線路路徑設(shè)計(jì)分為圖上選線和現(xiàn)場(chǎng)選線兩個(gè)步驟。在圖上選線中，設(shè)計(jì)人員需先收集施工地地質(zhì)、氣象、通信、水文、林業(yè)和交通等方面的資料，在此基礎(chǔ)上根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)在輸電線路圖紙中標(biāo)出線路的

5、起點(diǎn)、終點(diǎn)和必經(jīng)點(diǎn)，并選擇最合理的設(shè)計(jì)方案；在現(xiàn)場(chǎng)選線中，設(shè)計(jì)人員要提前徒步考察線路，需要投入較多的時(shí)間和人力，現(xiàn)場(chǎng)線路選線要以少占、不占森林、農(nóng)田和果園等為原則，為了方便維修和施工，應(yīng)選擇交通方便的路徑。1.4 防雷設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要有效的防雷設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的防雷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。220 kv架空輸電線路采用雷裝置防止雷電干擾和破壞整個(gè)線路。防雷設(shè)計(jì)包括以下4個(gè)方面：設(shè)備保護(hù)。當(dāng)避雷器、計(jì)算機(jī)等相關(guān)設(shè)備遭到損壞時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)更換。屏蔽保護(hù)。在確保線路有效連接的條件下，盡量屏蔽外部干擾信息。接地保護(hù)。其原理是通過(guò)接地的方法，將輸電線路中被施加的強(qiáng)電流、強(qiáng)電壓導(dǎo)出

6、線路，并導(dǎo)入地下，進(jìn)而防止雷電對(duì)系統(tǒng)的干擾和破壞。裝置保護(hù)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)相關(guān)防雷裝置進(jìn)行全面保護(hù)，并在一定條件下改進(jìn)防雷裝置。2 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于現(xiàn)階段的供電壓力較大、輸電線路所處的環(huán)境惡劣，要想保障輸電線路的正常運(yùn)行，就必須提高架空輸電線路抵御災(zāi)害和防范故障的能力。下面對(duì)架空輸電線路設(shè)計(jì)中的防災(zāi)保障信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。2.1 架空輸電線路的運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)近年來(lái)，設(shè)計(jì)人員開(kāi)始將各種先進(jìn)的傳感器應(yīng)用于架空輸電線路中，在輸電線路的探測(cè)熱點(diǎn)上設(shè)置了相應(yīng)的傳感探頭，以獲取檢測(cè)信息。傳感器能監(jiān)測(cè)輸電線路的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境和輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，其性能對(duì)架空輸電線路的在線監(jiān)測(cè)非常重要。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

7、的主要設(shè)備包括紅外傳感器、電流互感器、絕緣子污閃傳感器和覆冰拉力傳感器等。其中，紅外傳感器的作用在于監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度，電流互感器的作用是檢測(cè)電流。目前，在設(shè)計(jì)架空輸電線路時(shí)，大多選用鋼芯合金線和鋼芯鋁絞線。在輸電線路的安全方面，設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的是導(dǎo)線連接處和導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度等。根據(jù)規(guī)定，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在保證導(dǎo)線溫度低于70 的條件下，盡可能地提高線路的輸電能力，并保證電網(wǎng)安全。2.2 輸電導(dǎo)線絕緣子的閃污檢測(cè)設(shè)計(jì)絕緣子是架空輸電導(dǎo)線中的重要部件，主要起到導(dǎo)線與桿塔、橫擔(dān)之間的絕緣作用。在架空輸電線路的實(shí)際運(yùn)行中，絕緣要承擔(dān)水平方向的拉力和導(dǎo)線的荷重，受雨雪、大風(fēng)和日曬的影響，其性能會(huì)發(fā)生改變。因此，設(shè)

8、計(jì)人員選擇絕緣子的機(jī)械性能和電氣性能時(shí)，必須符合標(biāo)準(zhǔn)。一旦發(fā)生絕緣子污閃現(xiàn)象，架空輸電線路會(huì)發(fā)生大范圍停電，進(jìn)而影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行?，F(xiàn)階段，在預(yù)防絕緣子閃污的方法中，以絕緣子污穢在線監(jiān)測(cè)較為有效。該方法是在收集分析絕緣子污穢信息的基礎(chǔ)上，評(píng)估發(fā)生事故的概率，進(jìn)而預(yù)防事故發(fā)生。絕緣子污穢程度的監(jiān)測(cè)是該方法的重點(diǎn)。發(fā)達(dá)國(guó)家多采用最大泄漏電流法預(yù)防絕緣子污閃事故，該方法是通過(guò)測(cè)量漏電電流獲得氣候、電壓、絕緣子污穢等因素，評(píng)估絕緣子污穢現(xiàn)象，進(jìn)而完成自動(dòng)報(bào)警和檢測(cè)。其中，測(cè)量漏電電流是指利用在絕緣子上的電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)漏電電流，且操作簡(jiǎn)單、方便。2.3 輸電線路覆冰檢測(cè)的設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中，輸電線路所

9、處的自然環(huán)境多變，常發(fā)生覆冰現(xiàn)象。發(fā)生覆冰現(xiàn)象后，導(dǎo)線舞動(dòng)振幅會(huì)變大，進(jìn)而產(chǎn)生跳閘、相見(jiàn)閃絡(luò)和導(dǎo)線損毀問(wèn)題。預(yù)防覆冰現(xiàn)象最有效的方法是在線監(jiān)測(cè)法，其相應(yīng)設(shè)備可及時(shí)記錄導(dǎo)線覆冰的有關(guān)信息，管理人員可采取相應(yīng)措施預(yù)防和處理。在在線監(jiān)測(cè)中，圖像法、弧垂法和稱重法應(yīng)用較為廣泛。圖像法是利用在桿塔上的攝像頭采集實(shí)時(shí)圖片，并從圖片信息中獲取覆冰的厚度和面積，但這種方法具有一定局限性，無(wú)法獲得距離桿塔較遠(yuǎn)導(dǎo)線的覆冰情況；稱重法是通過(guò)輸電線路上的拉力傳感器測(cè)量導(dǎo)線質(zhì)量的，進(jìn)而去除導(dǎo)線凈重獲得覆冰的質(zhì)量和厚度等。這種方法相比于圖像法更加可靠、簡(jiǎn)單，是應(yīng)用范圍最廣的一種檢測(cè)方法。3 結(jié)束語(yǔ)電力是當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)和人們生活的主要能源之一，其發(fā)展關(guān)系著社會(huì)的進(jìn)步。架空輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是變電站與用戶間的輸電通路，因此，保證架空輸電線路的運(yùn)行安全對(duì)促進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義?；A(chǔ)設(shè)計(jì)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是架空輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)踐中應(yīng)重視架空輸電線路設(shè)計(jì)，不斷總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)的行業(yè)特點(diǎn)，并借鑒國(guó)外設(shè)計(jì)中的有益成分，從而提高我國(guó)架空輸電線路的設(shè)計(jì)水平。參考文獻(xiàn)1侯建國(guó)，徐彬，肖龍.國(guó)內(nèi)外架空輸電線