1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:李枟熹(1989),女,汉族,河北保定人,工程师,大学本科,研究方向为新能源设计。-147-浅谈 10kV 及以下电力线路设计 李枟熹 河北盛合电力工程设计有限公司,河北 唐山 063000 摘要:摘要:电力线路作为电力系统当中最为关键的一个组成部分,其可以极大地决定着电力系统是否可以安全地运行。为了使得电力系统安全性和稳定性能够有效增强,改善 10kV 电力线路设计质量是十分必要的。由于 10kV 电力线路路径相对来说复杂性较强,并且很容易受气候,环境以及其他因素影响,因此在设计 10kV 配电线路时,有关工
2、作人员必须全面考虑到各个方面,并结合实际情况,尽量保证设计方案拟定的合理性,使得其能够符合实际线路的运行需要。关键词:关键词:10kV 及以下电力线路;设计;电力系统 中图分类号:中图分类号:TU9 我国电力企业目前在设计10kV及以下电力线路时,这类线路多修建于中西部偏远地区,属于为适应地方用地需求而修建的线路。但是由于该部分地区地形环境复杂,线路设计过程中面临着很大难度。为了提升线路设计质量,设计人员需深入了解当地施工环境。根据本地区实际用电需求制定出科学合理的线路建设方案,以确保线路运行过程中更加安全、稳定,改善本地区供电质量,给电力企业带来更大经济效益。1 10kV 及以下电力线路的重
3、要作用分析(1)可以让中国电网全覆盖,整体需求适应中国区域间经济发展不平衡的现状,当下电力供给呈现较为严重的不平衡,主要表现为:我国东部沿海地区经济发展水平高,电能供给相对充足;中西部地区的经济发展速度较为滞缓,他们的电能也较为匮乏,这在较大程度上阻碍了他们经济的发展,这对我国整体经济的稳定发展是极其不利的。为使这一现象得到缓解,我国实施东电西送工程和电网全覆盖体系。但由于部分区域地势地形条件复杂多样,所以在这种环境之下,大功率电力传输线路传输电能时电能损耗较为严峻,也极大地加大了线路维护所需经费,使电力企业承受更大的经费压力。10kV 以下电力线路在实际运用中可以让电力传输需要得到满足,在让
4、电网得到充分覆盖之外,也能让电力传输效率得到有效的提高,与此同时,它对节省线路维护资金等都具有非常现实的意义,显示了很高的应用价值。(2)能让地方经济发展实际需要得到满足我国偏远地区对电能的要求表现的非常旺盛,因为电能供给量有限,它极大地阻碍着经济前进的步伐,地方居民生活水平和生活质量都将受到严重影响,这对于我国整体经济稳定发展是不利的。因此,10kV 及其以下电力线路的应用可以使得复杂地形下电力供给要求得到满足,这对地方经济建设发展和居民生活质量提高和改善具有匪浅意义。2 电力线路的设计流程 2.1 前期设计阶段 前期设计阶段在电力线路设计流程中处于基础地位。现阶段,需要对相关区域内地势及周
5、边建筑与设施展开勘测与勘查工作,唯有较为准确且切合实际的勘测与研究工作,才能在以后的设计过程中有效、快捷地开展工作,为以后的设计提供准确的数据支持。2.2 初步设计阶段 在初步设计阶段,需要对设计区域内河流,地貌,自然环境等做一些观测研究。为避免电力线路可能造成交叉及受到外界影响等问题,需要工作人员对建筑及建筑分布与发展趋势展开调查、研究。2.3 施工图纸的设计过程 针对前期设计以及初步设计完成后,施工人员一定要对有关图纸做出设计。在设计图纸时,需要使资料非常准确,不存在误差大小。而且一旦出现与现场情况不符的资料和图纸设计时,需要设计人员重新设计后才能继续建设。该工艺除施工图纸应进行合理设计外
6、,还要选用适当材料和施工设备及确定 10kV 以下线路运行方式。中国科技期刊数据库 工业 A-148-3 10kV 及以下电力线路设计现状 3.1 存在机械损伤问题 和一般线路建设相比,10kV 以下电力线路设计时,所适用电缆外径较大。所以设计人员需严格要求电缆转弯半径,若是线路设计时,早期设计方案达不到施工要求,实际建设过程中线路转弯角度过大会给电缆带来机械损伤并会降低其使用寿命。通常情况下,电缆表面都被绝缘层所覆盖,对线路故障监测时,面临着很大难度,易发生安全事故。在设计线路时,设计人员为了避免电缆出现故障问题和减少电力事故发生概率,就必须确保电缆半径在自然弯曲状态下,才能够减少机械损伤问
7、题,防止安全事故的发生。3.2 缺乏防潮保护 10kV 以下电力线路电缆运行时,受外界环境影响较大,周围水、潮气等,都要经过电缆保护层,向线路内部渗透使电缆材料质量降低甚至造成严重事故问题。所以在电力线路设计过程中要先做好防潮保护设计工作,应确保电缆两端密封性能好,避免水进入到线路内部。开展电缆建设时也要降低温度情况对其造成影响。施工结束后,还要检查施工质量,如发现有质量问题要及时解决、处理。3.3 存在涡流问题 当设计人员设计电力线路时,若电缆周围有闭合回路则产生大电流涡流。而设计过程中若电缆建设相对集中则会产生较大涡流。这类问题不但使线路运行稳定性下降,而且可能导致电路事故发生,设计人员有
8、必要对此加以注意。4 10kV 及以下电力线路设计方案 4.1 电缆线路的线径设计 4.1.1 充分考虑机械性损伤 10 kV 及以下的电力电缆,其直径较大,所以在设计时必须对其外径进行适当的计算。电缆的机械损坏是电缆在运输和铺设过程中必须注意的问题。在设计时,要保证电缆的弯曲角在一个合适的范围之内,避免因弯曲角不当而造成电缆的机械损坏,从而影响电缆的使用寿命。电缆的绝缘层很厚,这给故障的诊断带来了很大的困难,所以很难对其进行定期的检修和诊断,从而对其进行安全风险的控制。在运行中,电缆的损坏和过热会造成电缆的绝缘强度下降,从而导致电缆的失效,因为这样的故障很难被检测出来,从而增加了电力事故的风
9、险。所以,在 10 kV 及以下的电力电缆线路的设计中,要对出现机械损坏的可能性给予足够的重视,在不得不进行转向或受到外力应力扭曲的情况下,要保证电缆的天然扭曲,以减小对电缆的机械损坏,保证线路的安全性。4.1.2 注重线缆防潮 10 kV 及以下的电力电缆线路一般都是埋地的,无法排除雨水、潮气等覆盖在电缆表面的保护层或电缆头而进入到绝缘层中,这样的话,湿气就会渗入到电缆的内部,从而对整个电缆或供电网络造成损害。这就要求在设计时要充分考虑到这一点,并对电缆的防潮问题给予足够的重视。在铺设的时候,要保证电缆末端的密封性很好,不能让水分从末端进入到室内,要尽可能的降低电缆的应力扭曲。电缆铺设完成后
10、,要对其进行防潮处理,如发现密封不严或受潮,要及时进行处理。4.1.3 减少涡流现象的产生 当电缆被铁、钢等组成的闭合回路包围时,其内部会产生涡流,且线缆密集处会产生更大的涡流,这会影响到配电网的安全性和稳定性,所以必须降低其产生的涡流。在设计时,应对线缆周围材料进行合理的设计,避免出现涡流。4.2 路径设计 一般电力线路路径选择主要由两部分工程组成:高选线路和野外线路。其中,多线选线就是针对电力线路建设工程中存在的现实问题,对各种路径方案进行设计,进而搜集电力线路中有关的数据内容,通过野外勘察工作,充分考虑经济投入因素和技术实行因素并经有关部门审查同意并签订了协议,最后选择了一条经济效益高,
11、技术可行的电力线路路径方案。多线选线是电力线路路径设计中的一环,可以对比多种电力线路路径,极大程度地提升了电力线路路径选取的质量。选线时应注意下列选线重点,确保路径选线质量:(1)优选施工条件好,运输条件和运行维护难度小的路径设计方案;(2)从经济投入成本角度考虑电力线路路径设计长度,施工设备和材料消耗,优选较短路线以保证电力线路最小造价成本;(3)综合研究和分析电力线路工程建设区域内的地质情况并充分考虑到可能影响电力线路的各种因素,如技术难度和中国科技期刊数据库 工业 A-149-杆型的合理选取。野外选线以保证电力线路路径设计合理可靠为主要目标,以完善和优化线路路径为主。野外选线作业是在线路
12、设计完成之后完成的,其主要目的就是依据线路路径设计方案来调查现场的实际状况,而把线路上设计好的路径付诸于实际具体施工地区,绕完后埋上有关标识,便于后期勘测工作的顺利进行。在野外选线工作中,应注重结合电力线路建设工程实际状况和后期运营维护状况,筛选最优路径设计方案,以实现优化图中选线方案,保证电力线路路径筛选质量。4.3 采用适宜的杆塔类别 由于杆塔的差异性很大,所以在工程造价、占地面积、交通等各方面都存在着不同,而在一个完备的电力线路铺设工程中,杆塔工程所占的总建设成本的34 成,因此,对杆塔的选择非常重要。目前,在财力允许的情况下,对所有刚刚开工的项目,都会选用两种不同种类的混凝土电杆,并尽
13、量在转角和跨距点设置对角钢塔,这既可以简化工程过程,也可以大大提高线路的安全性。一般而言,杆塔基础的规划分为杆塔和电杆两大类,必须考虑到杆塔所在的地质环境、交通便利性、施工难度等多个因素,最终根据现场标准来选择相关材料。4.4 做好防雷接地设计 设计人员在设计线路时,必须做好防雷接地设计工作,以确保线路运行的安全性。避雷器接地端和变压器金属外壳应接入同一台设备,同时还应做好电杆接地电阻的设计工作,以保证设计达到国家要求,从而有利于线路正常工作。4.5 导线防震设计 配电线路的设计重点是对导线的抗震设计,因为导线是建立在空气中的,没有任何的支撑点,因此,首先要解决的就是如何提高抗风的稳定性。但是
14、,对于防风,只能尽量地加强,而不能达到完全的稳定性。因此,在空气中,导线仍然会受到振动,因此,必须要做好抗震设计。若让电线任意摇摆,不仅缩短了电线的使用寿命,而且还会对整条电线产生危险,因此,电线的抗震设计是一个不可或缺的环节。导线抗震设计还应考虑到风速、地形地貌、档距、架设高度、导线质量等诸多因素,只有在进行抗震设计时,才能得到最符合实际的抗震设计方案。4.6 电力走廊设计 10 kV 及以下输电线路穿越林区时,应在林区内切出相对应的供电廊道,廊道宽度按导线边线向外横向延长 5 米;输电线路穿越防护林、公园及绿化区域时,电线与树木之间的净间距不得少于 3 米。通常,1-10 kV的输电线路,
15、在最大风偏条件下,导线和街道上树木的水平间距应为 2.0 米,最大垂度时,竖向间距应为1.5 米;1 kV 以下的输电线路,在最大风偏条件下,导线到街边树木的水平间距应大于 1.0 米,最大垂度时,竖向间距不得低于 1.0 米。如果楼顶是易燃物质,则电线应尽可能避开这些建筑。10 kV 及以下输电线,其各相导线与其邻近导线间之间距不得小于 0.2 米;1-10 kV 供电系统中,各相过引线和其相邻过引线的间距不得小于 0.3 m,而 1 kV 及以下的供电系统中,各相过引线和过引线的间距不得小于 0.15 m。4.7 导线损耗设计 边远地区供电时,应选择合适的供电半径。并对整个电网进行了总体的
16、优化。避免了“绕线”、“近源”、“远源”等现象。10 kV 及以下输电线的供电半径不得超过 15 公里。同时,合理地选取了电缆的截面尺寸。但是,调整截面尺寸就会增加投入的费用,因此要根据具体的情况来分析,权衡利弊之后才能做出选择。目前,解决输电损失最有效的办法就是加装变压装置。通过配电网的方式,可以减少网损,进而降低网损。4.8 10kV 及以下电力线路设计杆塔定位注意要点 在确定了输电线路的路线设计方案之后,就是对输电线路的杆塔进行定位。为了保证线路的安全和稳定,在对杆塔进行定位时,除了要充分考虑钢索的自重和拉力外,还应综合考虑杆塔所在的地质情况。为此,必须重视杆塔的定位,在进行杆塔的定位时
17、,应注意:(1)避免孤立档距的产生。隔离档杆对杆塔的应力状态有一定的影响,给后续的维修和维修工作带来很大的困难。所以,在施工中应尽可能地避开孤立档距,特别是间距过小的孤立档。(2)对杆塔的稳定问题给予高度关注。由于电力线路施工项目所处的地理环境千差万别,所以在施工过程中必须针对所处的地形条件,保证杆塔的稳定。特别是在山区定位中,要兼顾边坡稳定和杆塔本身的稳定,采用焊接排杆、打拉紧线等方法将杆塔固定起来,提高杆塔的稳定度,中国科技期刊数据库 工业 A-150-避免杆塔的定位地基受到侵蚀。(3)对牵引线的位置进行了适当的控制。拉杆塔架的选址应尽可能避开路旁的水塘洼地;山区杆塔定位时,应避免沿斜坡设
18、置拉线,否则将造成拉线过长,增加工程费用;但是,在特定的地形条件下,杆塔选址时,必须充分考虑这一区域对杆塔选址的影响。如重冰区应尽量避免采用大跨度、大落差的拉线,保证拉线间距的统一。5 结语 总之,伴随着我国社会和经济的持续发展,在城市化建设过程中增加了 10kV 及其以下电力线路。该线路已被广泛应用于我国中小城镇建设期间,而在线路工程建设期间,为了能够对电力系统运行起到很好地支撑作用,就必须对其做好设计。设计人员在设计路线时,一定要选择合适的施工技术与优质的施工设备并对其实施有效防护,从而提升路线运行安全性,保证了线路供电时更可靠,并且避免了线路能源消耗率大。只有不断提升线路设计行业整体质量才能够推动该项目可持续发展。参考文献 1杨春辉.10kV 及以下电力线路设计研究J.工程建设与设计,2019(14):54-55.2黄嘉琪.关于 10kV 及以下电力线路设计研究J.低碳世界,2019,9(3):82-83.3江金龙.10kV 及以下电力线路设计解析J.科技与企业,2015(22):242.4翁庭强.110kV 以下电力线路设计技术要点分析J.计算机产品与流通,2019(9):103.5陈安.探析 10kV 供电线路设计技术的重点J.通讯世界,2018,12(21):69-70.