高压输电线路电气设计问题及完善对策.pdf

LOW CARBON WORLD 2023/7高压输电线路电气设计问题及完善对策杨坤袁雷李波（四川南充电力设计有限公司，四川 南充 637000）【摘要】在当前电力行业快速发展的背景下袁高压输电线路的建设对于整个电力系统有着至关重要的作用遥高压线路系统包含多个组成部分袁不同系统之间存在一定的差异和特点遥 在高压输电线路电气设计中需要针对不同特点进行差异化分析袁确保设计工作的科学性和合理性袁否则将会严重影响线路的正常运行和使用遥 基于此袁对高压输电线路电气设计中存在的问题进行研究袁并给出相应的解决措施袁旨在为相关领域人员提供一定的参考遥【关键词】高压输电线路曰电气设计曰问题分析曰解决措施【中图分类号】TM75【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2023）07-0064-030 引言随着社会的不断发展，人们对电力的需求量越来越大。高压输电线路作为电力运输的重要组成部分，需要做好电气设计问题工作。传统的电气设计方法和工业技术已经无法满足人们日益增长的电力需求，这就需要对高压输电线路电气设计进行更加深入的研究。目前，高压输电线路电气设计存在过载、绝缘配合、线间距等问题，会给电力系统的稳定运行带来巨大影响，必须采取相关措施进行解决。为此，许多学者和实践者做出了一些有益的尝试和探索，提出了许多较为完善的对策。本文旨在对高压输电线路电气设计问题进行分析，并结合现有的研究成果和对策，进一步提高高压输电线路电气设计的质量，保障电力系统的稳定运行。1 高压输电线路的特点（1）电压等级高。高压输电线路具有较高的电压等级，通常在 220 kV 及以上，在输送电能时功率损耗较小，效率高。（2）线路较长。为了满足远距离的电能传输需求，高压输电线路的线路比较长，可能会达到数百公里甚至上千公里。同时，为了降低线路电阻对传输能力的影响，高压输电线路使用多分裂导线，包括两分裂导线、四分裂导线、六分裂导线等，以提高电流的输送能力。（3）安全要求较高。作为一种高压电源，高压输电线路必须严格满足安全标准,尽量远离居民区域，以免因产生电晕现象造成噪声而干扰居民的正常生活。此外，高压输电线路通常需要配备完善的维护设备，如无人机、载人直升机等，方便对输电线路系统进行巡视和维护。（4）抗压能力强。高压输电线路通常布置在高山、深海、沙漠等极端环境中，需要承受不同气候条件和自然灾害的影响，高温、强风、台风和暴雪等自然因素都有可能影响高压输电线路的正常运行1。在设计高压输电线路时，要考虑到上述因素，并采取相应的防护措施，确保输电线路能够稳定运行。2 高压输电线路电气设计需考虑的因素高压输电线路是以架空输电线路或电缆输电线路的形式远距离传输发电厂发出的电能的线路。在进行高压输电线路的电气设计时，需要考虑多种因素，以确保线路正常运行，并达到可靠、高效、经济等方面的要求。高压输电线路电气设计过程如图 1所示。图 1 高压输电线路电气设计过程高压输电线路电气设计过程电压等级安全间距单回路架设/双回路架设导线形式荷载设计地线低碳技术（1）在电气设计中需要选择合适的线路电压等级与安全间距。根据线路长度、载流量、成本和可靠64LOW CARBON WORLD 2023/7性等，设计人员需确定符合要求的导线截面，同时精确计算不同电压等级下的安全间距，以确保人员和设备的安全。（2）在电气设计中需要根据线路的实际输送容量选择单回路架设或双回路架设，以及选取合适的导线形式。导线形式分为双分裂导线、四分裂导线和多分裂导线等。线径、材质、截面等需根据线路长度、负荷等条件进行精确计算，确保线路不过载运行，在一定程度上减少线路损耗2。（3）在电气设计中需要考虑线路杆塔的荷载设计。在高压输电线路中，线路杆塔不仅起到承载导线的作用，还能够改善线路性能、减少线路舞动等。因此，在设计杆塔时，需要进行精确计算，以确保其承载能力和稳定性。（4）在电气设计中也需要考虑到地线的设置。地线可以减轻雷击等自然灾害对线路的影响，同时起到快速泄流的作用，保护设备和人员安全。设计人员需根据地质条件、线路长度等因素合理设置地线，以确保接地效果。3 高压输电线路电气设计中存在的问题3.1 架空线路路径规划不合理由于设计人员缺乏足够的工程经验或未充分结合现场实际情况，导致架空线路路径规划不合理。具体表现为线路路径曲折系数大，路径中交叉跨越过多，路径经过不良地质灾害、易燃易爆区域等问题。首先，在规划架空线路路径时可能没有充分考虑地理环境的影响。例如，在山区、湖区等区域，由于地形地貌的特殊性，设计人员需要在保证安全的前提下规划适宜的架空线路路径。如果不考虑地理环境因素，可能会导致线路在风雨等恶劣天气条件下受到损坏。其次，在规划架空线路路径时应尽可能避开不良地质灾害区域，如陡坎、陡坡区域，避免滑坡给线路带来安全隐患和损失。最后，如果线路经过易燃易爆区域，造成火灾，可能会对线路造成极大的损坏和安全隐患3。若设计人员在规划架空线路路径时没有充分考虑这些因素，则会导致线路在使用过程中出现故障或者缩短寿命。3.2 线路结构存在缺陷首先，线路结构缺陷往往会导致电气系统运行不稳定，出现电能损耗、跳闸、放电等问题。尤其是对于高压输电线路来说，由于电压较高，线路结构缺陷更容易导致电气故障，进而影响电网的正常供电。其次，线路结构缺陷也有可能会导致线路杆塔倾倒，引发交通事故和环境污染。最后，对于电气系统来说，在线路带电状态下十分重视受力情况和安全问题。而线路结构缺陷的存在会影响线路的受力状况，特别是在强风和恶劣天气条件下更为明显。如果没有及时有效地处理缺陷，就有可能导致线路受力不均匀或超负荷，进而引发事故。3.3 防雷和抗冰设计不合理一方面，在防雷设计中，部分高压输电线路的防雷能力不足，导致雷电过电压的问题屡次发生。原因在于，为了降低成本，使用低价的防雷材料，而这些防雷材料并不能满足实际防雷要求。此外，还忽视了线路的接地问题，加上地质条件恶劣，若在施工过程中出现操作失误，容易导致防雷效果不佳，增加了事故的发生概率。另一方面，抗冰设计也是高压输电线路电气设计中的重要环节。由于气候变化等原因，冰灾频发的地区存在高压输电线路抗冰设计不够合理的问题。例如，选择普通导线作为抗冰措施，而没有考虑到导线覆冰荷载，导致导线承载能力不足。此外，气象条件收资不准确，导致线路不合理地布置在冰雪堆积的区域，线路容易因大雪压力而损坏，造成线路中断。3.4 设计审核和管理工作不到位设计审核和管理工作不到位的问题长期存在，给高压输电线路的施工和运行带来了严重的安全隐患。一方面，对于高压输电线路的设计审核工作，存在审批时效过长、审核流程不规范等问题。因为设计文件多、复杂、专业性强，对审核人员的业务水平和审查经验提出较高要求。但是，由于审核人员数量不足、审批制度不健全，很多设计文件流于形式，无法发挥审核工作的作用。另一方面，高压输电线路的管理工作也存在不到位的情况4。例如，在高压输电线路施工阶段，缺乏科学合理的工程指导方案，监理人员的工作任务不够具体明确，施工单位的自我监管意识也不足，导致现场安全隐患增加。又如，在线路运行期间，一些配套设施不完善、维护保养不到位，也会对线路的正常运行造成影响。4 高压输电线路电气设计问题的解决措施4.1 加强前期勘测工作高压输电线路电气设计需要加强前期勘测工作。应当采用科学的方法，综合考虑地形、地貌、地质、气象、杆塔、导线等因素，制定合理的设计方案。首先，在前期勘测工作中，应该详尽分析和研究电气线路的走向和起伏变化。对于每基杆塔位置，应该进行周密的勘测，深入挖掘潜在的风险隐患。在此过程中，要充分考虑地势、地形、地貌、地质等因素，以确保设计出的线路可以安全可靠地运行。其次，需要综合考虑降雨、雷电、大风等天气条低碳技术65LOW CARBON WORLD 2023/7件，以及火山、峡谷、河流等自然条件。在前期勘测工作中，应当将这些可能会影响线路正常运行的因素纳入具体设计方案中，并进行相应的技术处理，提高高压输电线路的抗灾能力和安全性。最后，需要通过前期勘测工作，充分研究和论证所选线路的接线方式、变电站站址、接地系统等，进一步确保电气设计的合理性和实用性，从而提高高压输电线路的可靠性和稳定性。4.2 科学规划架空线路路径科学规划架空线路路径可以有效提升高压输电线路的运维效率、降低电力损耗率，以及减少对周围环境的影响。当前，通常从施工难度、运维难度、交通条件、运行工况、路径长度等因素出发，规划架空线路路径。但是，随着社会的不断发展和城市化程度的不断提高，土地供应紧张问题愈加突出，在一定程度上压缩了高压输电线路的布置空间。因此，在规划架空线路路径时，需要与城市总体规划相匹配，确保架空线路的建设与城市总体规划协调统一。首先，科学规划和统筹管理城市用地，保留供电走廊的宽度和技术指标，并挖掘新的资源以供高压输电线路建设使用。其次，可以通过调整架空线路的走向，避免侵占公共用地，同时优化使用现有土地资源，减轻土地压力。最后，可以采用新型的高压输电线路材料和杆塔，以减少对地面空间的占用量5。例如，采用高强钢杆塔、高导电性能的新型导线，能够有效提高高压输电线路的传输效率，同时也可减小线路在架空路径上的占用空间。4.3 完善线路结构设计（1）导线选择。不同类型的导线有着各自的特点和适用范围。一般而言，高压输电线路采用的导线种类有普通钢芯铝绞线、高导电率钢芯铝绞线、铝合金芯高导电率铝绞线、中强度铝合金绞线等。在设计线路结构时，需要根据导线类型的特点和使用条件，确定最佳的导线型号。（2）悬挂点设置。悬挂点是指铁塔上直接用于悬挂导线的部件。在高压输电线路的设计中，需要合理设置悬挂点的位置和数量，使导线均匀分布，并且尽可能减小对铁塔的荷载。同时，在选择悬挂点材料时，需要选择抗压强度较大和抗腐蚀性能良好的材质。（3）杆塔选型。杆塔是指将塔架与地面或者其他构造物连接起来的部件。在设计高压输电线路时，需要根据地形、气候条件以及铁塔高度等因素，选取合适的铁塔类型和高度，并进行结构设计和强度计算。（4）绝缘子选择。绝缘子是用于隔离导线与铁塔的部件。在高压输电线路的设计中，需要选取合适的绝缘子类型，并根据使用条件进行相应的绝缘配合设计。同时，还需要对绝缘子的接头进行检测和维护，保证其正常使用。4.4 加强线路防雷和抗冰设计首先，可以优化线路绝缘配合，减小地线对导线的保护角，以降低线路被雷击的风险。其次，对于高压输电线路的绝缘材料，应该选择耐盐、耐酸、耐碱等特殊材料，以增强线路的防雷、抗冰和耐用性能。再次，应当在绝缘处进行包裹、填充或者涂覆，以增加绝缘层的厚度，使其能够更好地承受冰冻融化过程中产生的压力。最后，需要特别注意的是，在设计线路防雷和抗冰措施时，要加强对架空线路所存在问题的预防。例如，可以调整架空线路的结构设计，减少冰雪聚积，增加导线的安全距离，从而降低导线损坏的风险。此外，还可以采用预张紧技术，确保散裂的导线能够在恶劣天气下维持合适的张力。5 结语高压输电线路是电网运行中的重要组成部分，具有传输功率大、远距离输电等优点。然而，由于其独特的环境和特点，电气设计方面存在诸多问题。高压输电线路的电气设计要考虑线路的稳定性和可靠性，如选择合适的导线截面、绝缘强度、杆塔、气象条件等。还要考虑线路的安全性，注意与周边环境的协调，如避免对野生动物和植物造成不良影响，减少对居民的干扰和危害。总之，高压输电线路电气设计问题是一个复杂而重要的课题，需要不断优化设计方案，提高管理水平，采取行之有效的措施，从而确保线路的安全、稳定和可靠运行，为电力事业的发展提供坚实支撑。参考文献1 肖智.高压输电线路电气设计中常见的问题及处理策略分析J.电脑知识与技术，2020，16（16）：231-232.2 童辉.高压输电线路电气设计中存在问题及对策分析J.中国新技术新产品，2019（24）：35-36.3 曾文明.高压输电线路电气设计中存在问题及对策分析J.建材与装饰，2018（12）：225.4 苏伟.高压输电线路电气设计问题及完善建议分析J.科技展望，2017，27（27）：114.5 王恺.关于高压输电线路电气设计的研究及探索J.山东工业技术，2018（12）：169.作者简介院杨坤（1985），男，汉族，四川岳池人，本科，工程师，主要从事输电线路设计工作。低碳技术66