浅析高压输电线路的设计与维护.pdf

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：刘明雪（1991），女，汉族，河北遵化人，工程师，大学本科，研究方向为输配电线路设计。-102-浅析高压输电线路的设计与维护 刘明雪 唐山市新地工程勘察设计有限公司，河北 唐山 063000 摘要：摘要：电能是推动社会发展和进步、维护社会和谐、促进经济上涨的关键性能源。高压输电线路属发电厂及变电站间电能传输及分配关键性载体，为整体电力产业发展必不可少的基础组成。高压输电线路设计若是出现了不科学现象，实际运行管理水平不高，这些都将会给整个电网安全、高效运行造成极大不利，甚至会产生电网安全事件导致部分人身财产安全的损失。因此，我们要就高压输电线路的设计与检修工作进行进一步的优化，并逐渐加强高压输电线路设计与检修工作的水平，才能够从根本上确保电力网络能够稳定、高效地运转，从而创造更大的社会效益。关键词：关键词：高压输电线路；设计；维护 中图分类号：中图分类号：TM723 1 高压输电线路设计与维护的重要性 高压输电线路（high voltage transmission and transformation line）在电力系统中是非常重要的组成部分。高压输电线路架设工作是适应高压输变电要求，实现电厂和变电站以及变电站和变电站间电力资源科学配置和转移的一项重要措施。为了降低电力传输时的损失，将按传输距离、传输能力等因素，选择多种电压等级。目前，国内有 35,66,110,220,330 和500 千伏特。在我国，一般将 35-220 kV 线路称作高压传输线，330-500 千伏线路叫做特高压传输线。在我国，有 380 V/220 V,6 kV,10 kV,1 kV 及 10 kV,1 kV 及 10 kV 以下的线路统称为低压配电线路，110 KV 线路统称为高压配电线路。表 1 采用架空线路时与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离 额定电压（kV）输送功率（kW）输送距离（km）额定电压（kV）输送功率（kW）输送距离（km）10 2002000 620 110 1000050000 50150 35 200010000 2050 220 100000500000 100300 66 350030000 30100 由于我国幅员广大，村落分布并不集中，电力传递的过程中难免会出现远距离传输的情况，这就要求电力输送必须要通过提升电压来实现，并通过变电处理降低电压满足用户安全用电需求，部分地区超高压输电（330750kV）、特高压输电（1000kV 以上）现象。由此可见，高压输电线路已经成为我国电力事业的动脉所在，肩负电力事业重要使命。而高压输电线路的设计和检修作为高压输电线路规划和管理工作的一个重要环节，可以通过对高压输电线路的设计来有效地减少电流损耗的成本，加强线路应用的安全性，提高线路的实用性。而高压输电线路检修可以减少自然灾害，环境因素等对于输变电线路造成的冲击，管控高压输电线路在运行中所面临的危险，达到充分发挥其作用的目的。所以加强对高压输电线路的设计和检修要点研究具有一定的意义和必要。2 高压输电线路施工特点 2.1 施工环境要求 高压输电线路具有长距离电力输送功能，所以在线路施工过程中需要经过各种地形地貌。其中往往存在很多有危险或者环境特殊的区域，这类区域对于施工材料及施工设备都有很高的需求，这就加大了施工材料及设备在运输过程中的难度，同时也给后续的安装施工作业带来一定的困难。因线路建设环境特殊，所以相比于正常电网建设，高压输电线路建设及运行环境较为复杂，难度较大。2.2 铺设输送时间长 高压输电线路因其运行特点造成建设铺设路程较长，加大了输电线路的后期建设与检修难度。所以在线路施工过程中，应确保线路需要的材料符合施工建设规范，确保所建输变电线路施工结构稳定，以免因中国科技期刊数据库 工业 A-103-建筑材料不达标或者建筑结构不稳定而发生倒塌。2.3 外在因素对线路施工造成威胁 高压输电线穿越多个地区，各个地区的自然环境千差万别。在工程建设过程中，由于气候条件的急剧变化和恶劣的自然条件，对线路的施工造成了极其严重的影响。因此，在线路施工时，要充分考虑到自然环境对线路施工的影响，要注意气温变化对线路施工和施工造成的影响，在线路设计时要考虑到覆冰和雷击等防护措施。2.4 施工过程危险 在施工过程中的危险，也是高压输电线路需要面临的主要问题。穿越高压输电线路时电流、电压常常很大，均大大超出了正常人体内安全电压、电流的范围，施工人员若在施工时不慎发生操作错误，便极有可能给操作人员生命财产安全带来巨大损失，影响施工质量与效益，同时给后期维护工作带来安全隐患。3 高压输电线路设计的要点 3.1 电线材料和设备的选择 一般来说，对高电压传输线的质量有很高的要求。为确保电力系统安全可靠地运行，设计者应从选材、设备等方面入手，选用耐久的材料，以确保其在恶劣条件下的长寿命运行。导线的构造将直接影响到输电线路的正常工作。设计者要根据输电线路的需要，选用适当的导线。现在使用的电线有铝丝、铜线及复合材料等。在选用导体时，要优先选用高纯度的导体，同时要兼顾导体的绝缘及防护性能，才能保证线路的安全性。3.2 输变电线路的合理规划 在科学技术飞速发展的今天，高压输电线路设计方式，技术水平均有显着改变，尤其是测量技术和信息影像技术。所以在线路的设计与选址中，一定要充分利用现代科技手段来确保其合理性与科学性，包括整体规划，具体地点的选择等等。作为设计人员，有必要对整个系统及相关关键技术进行充分了解，并对工程现场自然环境，地质地貌进行深入研究，然后对相关测量资料准确性与合理性进行综合评价，从而持续提高工程设计水平与质量。但由于部分地区地质条件较差，会对高压输电线路施工造成一定难度，且其施工周期较长。所以，必须根据不同情况合理设计路线，尽量缩短路线穿越距离、降低施工难度、降低施工人员工作强度。同时优化路线设计也能降低周围环境给项目带来的负面影响，继而缩短项目工期和提升项目整体效益。3.3 杆塔的科学设计 目前，我国高压输电行业正处在快速发展的阶段，工程总造价约占 30%左右。所以在设计方案的制定上，需要保证工程的整体质量与效率，同时还要找到减少投资费用，便于后期维护与操作的有效途径。具体建设过程中要不断强化分析与讨论，找到优化方案。从当前电力系统实际状况看，对输电线路设计方案进行严格把控，能够有效提高整体工程质量，减少工程建设费用与建设成本。所以，它对提高电力系统的问题起着至关重要的作用。通常在输电线路构件中，转角塔、直线塔等常被采用，且类型多样。另外，实际项目中还需根据现场具体情况及要求酌情搭配运用。针对具体项目的地质环境和线路节点，可选用适当的极限法施工路线。与此同时，还要对杆塔限位，以及对节点补强，合理的选择材料，优化尺寸质量，这样才能保证输变电线路能够在多种工况下都能够平稳运行，从源头上保障施工质量。3.4 输电杆塔的设计 杆塔在设计中的位置起着至关重要的作用，因此首先要谈谈杆塔在工程中的定位问题。在既定高压线路上定位以保证项目安全和后期检修问题。而定位又关系到工程质量问题，因此杆塔定位就显得尤为重要了。定位完成后还要对高压线路进行排查，以保证线路安全，让杆塔定位工作不那么繁琐，增加工程安全性，因此需要对线路进行精心设计并布置好杆塔位置。因工程技术性较强，杆塔设计时还应重视杆塔质量，应杜绝不良物料及质量出现问题的杆塔流入。还需要针对高压线路以及所处施工区域的气候、环境、地质等等场所调查来检测试验，增强他们的精准性以及更贴合实际情况。当前线路电压不断增强给施工造成了越来越大的麻烦，因此早期杆塔的选择更显得尤为重要，杆塔选择应该与实际情况相符，在选材时，还应符合现行规程规范，安装时还应注意安全。将理论与实践结合起来，使得项目处于安全状态，降低财产损失和人员伤亡。3.5 增加绝缘设计 中国科技期刊数据库 工业 A-104-输电线路的绝缘协调设计，是为了处理输电线路在输电线路上、跨间不同的可能的放电器之间的绝缘选择与协调问题。（1）输电线路上的绝缘配合：即根据正常工作电压、内部过电压和外部过电压来决定输电线路的绝缘子类型和数量，并在对应的风速情况下，考虑到输电线路与铁塔之间的气隙间距。（2）中心线和地线之间的绝缘配合设计：即根据外部过电压来决定中心线到地线之间的气隙间距。3.6 加强防雷保护 在进行输电线路防雷工作时，设计者与工程师都要对其进行合理的预测与计算。加强雷电防护，可以保证高压输电线路设施在雷暴天气下也能正常工作，避免雷击导致的输电线路短路等意外，从而影响到城市的用电，减少城市居民的安全隐患。3.7 杆塔基础设计 铁塔选型和设计严格遵循输电线路设计行业相关的设计规程和规范。基础设计需要根据勘察报告，明确地层土质，判定场地类型，确定基础形式（灌注桩基础，台阶基础，板式直柱基础，掏挖基础等），进而进行基础设计。杆塔基础不仅要满足使用要求还要考虑整个工程的经济性，通过比较分析，作出最安全、经济、合理的设计方案。4 加强高压输电线路的维护措施 4.1 线路维护（1）冬季来临前或严寒天气时，应提前进行线路维修。防止突发事件。若遇有积水或其它情况，可在电杆下凿洞排出，一般离地 10-20 公分。如遇有冻土区或其他条件，则需采用引水渠的方式进行排水，以免出现安全隐患。（2）因部分区域地下水充沛，线路处易发生积水等情况将影响线路的安全。所以需要关注地下水过多区域，当出现此类问题时需要对电杆底部和顶部进行补强。避免积水带来的危害，可将内壁设置于电杆的底端与顶端等。4.2 杆塔维护 杆塔是支撑输电线路实现长距离输电的重要支撑，在长时间的运行中，杆塔会发生倾斜、冻结、沉降等问题。因此，在检修杆塔时，需要根据温度的变化，重点对杆塔基础进行检测。如果在春季和冬季气温变化很大，在冬季维修时，可以对塔基突然下沉的部位进行加固。塔杆拉线的受力是否均衡直接关系到整座杆塔的稳定性，因此需要保证塔杆拉线在塔杆处的受力均匀，从而保证整座杆塔的稳定性。施工人员可不定期对塔架周边拉线进行检查，保证各拉线在紧固期间不断，对个别受力不均的杆塔，可根据需要增加拉线。4.3 塔架维护 架空输电线路施工中输电线路杆塔发挥着十分重要的功能，它的安全性与可靠性直接关系到高压输电线路系统安全，经济与稳定运行。近些年来，社会发展促使输电压力大大增加，这无形中加大了杆塔检修难度，具体表现为：工况差、地理环境复杂、气候环境差异大等；塔高、占地多、新塔建设环境差；新建成的铁塔作业质量要求高、困难多。所以，维护人员要积极对铁塔进行检修，使其适应社会发展对电力的需要。根据实际情况进行分析可以将铁塔的养护工作概括为两个重点：一是要强化铁塔养护制度的建设与落实，严格按照本行业的有关法律法规进行管理，按期开展巡视检查及防范措施，严格落实铁塔维护规程并对存在问题的装置及线路予以记录，上报处理，保证电网系统的有效运行。同时应搞好计划管理制度建设，针对高压输变电的现状，制定出完善的检修计划，执行好年度和季度运行检修计划，并进行阅读，事先作好相应的准备。还必须做好线路运行故障的分析与统计工作。维护人员具有较强的专业性，对故障机理有一定的把握，依据故障现象对问题产生的根本原因进行判断，对维护的经验与不足进行及时的总结，达到不断优化的目的，切实提高运行维护水平；二是要强化线路管理和改进优化运维措施。自然灾害与自然环境均属于不可控因素。面对自然因素的冲击，要与气象，水利和自然资源部门进行有效的沟通和协调，建立健全自然灾害预警机制并适时采取措施，尽可能减少自然灾害给输变电线路造成的冲击，干扰和损失。4.4 绝缘电路的维护 绝缘线路安全在维持电网系统安全方面起着至关重要的作用。检修人员对绝缘线路正式检修之前，要认真检查一切工具，保证一切绝缘工作都不会受到破坏，达到工具检查规范，以适应检修的要求。还要确中国科技期刊数据库 工业 A-105-保检修人员受过专业培训、有较强专业知识与操作能力、熟悉线路巡检有关规范与要求、保障绝缘线路检修安全准确。线路维护过程中，维护人员要远离带电体，以免作业过程出现差错导致安全事故。距离较近或者同杆交叉作业相对来说防护起来比较困难。维修人员要联系当地供电部门协商是否可以停止向巡检线路供电，以免误触电线导致伤亡。进行绝缘检查时，员工要严格按规范的步骤进行，要清楚线路的名称及类型，并保证防护措施落实到位后才能进行作业。4.5 加大输电线路巡视检修力度 如果想要使输电线路可以安全地运行，线路运维部门就必须分配专业能力强的工作人员去完成线路巡检相关任务。开展巡检工作时，必须清楚地掌握线路运行情况，杆塔和导线情况必须详细排查，绝缘子绝缘性能必须反复核查，特别是对于位于覆冰地区内的线路进行重点排查，当发现有隐患、有问题时，一定要第一时间消除，果断避免线路带病运营，同时要求输电线路通道内外违章树木必须及时采伐或者剪除，以确保电网的正常运转，给广大电力客户带来安全可靠的电能。4.6 建立科学的维护巡视体系 在检查与维护有关线路的时候，要制定出一套科学的维护巡视制度，以便于有关维护工作人员可以及时有效地采取措施来解决线路上出现的各种问题。该系统的开发不仅可以提升相关维护人员工作的效率，同时也可以减少电力安全事故出现的几率，保证电力系统可以稳定运行，减少我国有关企业出现电力安全故障时导致经济损失。另外，确保电力供应的可持续性和建立有效的电力供应体系也是确保我国经济得到良好发展的关键。5 结语 总之，高压输电线路对于我国电网的建设和发展来说是必不可少的一个存在，对于维持和保证电力资源的使用安全有着重要的作用。在当前阶段，全国范围内存在多个区域进行电网改造以及新增建设项目建设，所以电力公司以及相关工作人员要明确高压输电线路设计及其检修的意义。并且根据高电压输送特点以及变电站线路特点，科学合理地设计线路，以切实提升高压输电线路维护质量、加强高压输变线路运行的可靠性，安全性以及稳定性，实现功能发挥效果最大化。参考文献 1马永俊.浅谈 110KV 高压输电线路的施工技术J.中国新通信,2019,21(20):225-226.2翟光祥.高压输电线路的设计与维护要点的研究J.山东工业技术,2019(9):190.3龚金栋.高压输电线路的设计与维护要点的研究J.建材与装饰,2018(43):243-244.4吕文.高压输电线路的设计与维护浅析J.工程建设与设计,2017(5):79-80,83.5隋延鹏.高压输电线路的设计与维护要点分析J.黑龙江科学,2016,7(11):36-37.6官金玉.输变电工程线路的施工技术分析J.黑龙江科学,2019,10(12):118-119.