110kV电压等级的输电线路设计.pdfVIP

与建 材装 饰 2016 年 7 月 110kV 电压等级的输电线路设计 武 帅 （重庆万州区电力设计事务所重庆 万州404000） 摘要：电力工业作为一项资金、设备以及技术都比较密集的产业，为了确保设备的可靠性以及经济性，充分适应电 力生产的发展，则需要选择最佳的输电线路设计方案，本文主要对110kV输电线路设计的重要性、110kV电压等级中输电 线路的基础设计以及整体线路设计的要点进行分析，以期为相关人员提供参考。 关键词：110kV；输电线路；设计 中图分类号： TM751文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2016） 29-0255-02 1 引 言 目前我国 110kV 输电线路绝大部分采用杆塔架空导线的方 式设计，少部分城区受到城市景观的影响采用电缆地埋的方式 设计。采用架空方式设计， 不但能减少投资， 还能方便运行维护， 有效提高供电的可靠性和安全性，因而对 110kV 架空输电线路 设计进行研究有着十分重要的意义。 2 110kV 输电线路设计的重要性 输电线路就是输送电能， 并联络各发电厂、 变电站使之并列 运行， 实现电力系统联网； 电力系统联网后， 既提高了系统安全 性、 可靠性和稳定性， 又可实现经济调度， 使各种能源得到充分 利用。所以高压输电线路是电力工业的大动脉， 是电力系统的重 要组成部分，其中 110kV 输电线路在这个大动脉中占有非常重 要的份额， 也是电力系统中最基础的输电线路电压等级。为了确 保电力事业能够持续健康发展下去，则需要做好 110kV 输电线 路的设计工作， 提高输电效率， 减少输电成本， 更高效的适应电 力市场发展需求， 进一步增强电力市场的核心竞争力， 为企业创 造更多的价值和效益， 促进电力事业的蓬勃发展。 3 110kV 输电线路基础设施设计 3.1 塔杆结构型式及分类 作为架空线路中所使用的杆塔， 可以根据其使用材料的材质 进行分类， 可分为钢筋混凝土电杆以及铁塔两种； 若按照受力的 特点以及用途则可以将其分为直线杆塔、 耐张杆塔、 转角杆塔以 及终端杆塔等。 （1） 一般线路的直线段上则适合使用直线杆塔， 当线路运行 正常时会伴有垂直荷载以及水平荷载，能够对断线以及其他顺 线路方向上的张力有所支持。 （2） 耐张杆塔不但能够承受垂直方向的荷载以及水平方向的 荷载， 还能够对更大顺线路方向的张力有所支持， 例如断线时的 张力或者是施工时紧线的张力。 （3） 线路的转角处则更适合使用转角杆塔， 其受力特点跟耐 张杆塔的受力特点相同， 但水平荷载的值较大， 因为转角杆塔的 水平荷载中还包含了角度合力。 （4） 线路首末段则适合使用终端塔， 不管是耐张型的终端塔， 还是转角型的终端塔， 其受力特点跟耐张、 转角杆塔都相同， 正 常运行时需要承受单侧的顺线路方向的张力。 3.2 正确选择架空导线的材料 110kV 输电线路的电压等级较高， 为了确保导线的输送容量 以及对地安全距离， 则要选择不同的架空线。常见的几种架空线 的材质为铝、 铝合金、 钢和铜等， 而这其中铜作为最理想的导线 材料， 其导电性能和机械强度均较好， 但价格较贵， 除特殊需要 外， 一般不适合用在输电线路中。而铝制材料的导电性能仅次于 铜， 且质量轻， 价格低廉， 但机械强度较低， 抗腐性也较差， 因而 也不适合单独用作 110kV 输电线路。铝合金的导电性能与铝相 近， 机械强度接近铜， 价格却比铜低， 并具有较好的抗腐性能， 不 足之处是铝合金受震动断股现象比较严重， 使其使用受到限制。 而钢的机械强度较强， 价格低廉， 但导电性能差， 为了避免其被 腐蚀， 则需要对其进行镀锌处理， 钢材料的架空线常作为避雷线 使用。综合以上各种材质的优缺点， 选择 110kV 输电线路的导线 时， 一般考虑选用钢芯铝绞线， 以钢作为芯线， 主要用来承受架 空导线的机械荷载，以铝作为外层导线，由于交流电的集肤效 应， 外层电阻率较小的铝导线主要用来承载电流， 输送电能的作 用。 4 110kV 输电线路设计要点 4.1 案例分析 某水电站需架设 1 回 110kV 上网输电线路至某城郊区 1 座 110kV 变电站， 两点直线距离约 40km， 途径 40%的丘陵和 60% 的山地地区， 途中需翻越海拔约 1350m 的一座群山， 穿越一大片 林区，线路架成后能实现水电站的信息数据上传以及调度通讯 自动化。 根据以上条件， 对 110kV 线路输电线路进行优化设计与 分析。 4.2 110kV 输电线路设计要点 4.2.1 做好杆塔定位设计 做好模板曲线的设计工作， 所谓的模板曲线主要指在最大 弧垂气象条件下， 根据一定的比例对悬链线进行绘制， 即处于最 电力建设 255 与建 材装 饰 2016 年 7 月 大弧垂时， 导线在空中悬挂的形状相似。要先对各气象条件下的 比载进行计算， 并对临界档距进行计算， 对气象条件进行判别和 控制， 通常建议使用临界温度法以及临界比载法， 对最大垂直弧 垂出现的气象条件进行判别： 是覆冰无风状态， 还是最高温时无 风状态， 而后求得定位模板曲线， 并剪切制作。选定塔位， 对档 距以及杆型进行配置。选择塔位时要遵循档距配置的基本原则， 最大限度地利用杆塔的高度和强度，尽量不要使相邻杆塔之间 的档距相差太悬殊， 防止杆塔承受过大的纵向不平衡张力， 尽量 避免出现孤立挡。设计选用杆塔时要尽可能的选择经济性较强 的杆塔， 尽可能的减少占有农田以及耕地， 减少施工土石方量。 4.2.2 注意覆冰线路的设计 设计杆塔时， 杆塔结构的荷载要设计的足够大。设计人员要 对线路覆冰所形成的外加荷载予以充分考虑，并根据经常发生 的严重覆冰情况， 设计最为合适的架设耐覆冰式的输电线路， 此 线路所使用的杆塔跟一般的杆塔相比， 机械强度要更大， 而档距 要小， 导线的张力则较小。为了防止发生碰线的问题， 则在布置 此塔型的导线时选择水平布线的排列方式，适当的增加导线跟 避雷线之间的距离。针对覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域， 要增加融冰装置设计以及可进行除冰措施的材料设计。设计 110kV 输电线路通讯时， 要使用在线监控的方式对线路覆冰的状 况进行监控， 待输电线路投入使用后， 为管理人员巡线管理以及 应用融冰和除冰技术提供便利。 4.2.3 做好防雷设计 如何作好 110kV 输电线路的防雷设计：线路路径选择时 避开多雷区； 作好杆塔接地装置设计， 保证线路具有一定的耐 雷水平； 作好避雷线设计工作， 避雷线主要作用是防止雷电直 击导线， 同时在雷击杆塔时起分流作用， 对导线起耦合和屏蔽作 用， 降低导线上的感应过电压。避雷线可分为一般避雷线、 绝缘 避雷线、 屏蔽避雷线和复合光纤避雷线四种。一般避雷线主要采 用镀锌钢绞线， 其型号的选择视所保护的导线型号而定。由于一 般避雷线采用逐基杆塔接地方式， 会产生较大的附加电能损失， 所以对于超高压输电线路往往将避雷线加以绝缘。绝缘避雷线 利用一只带有放电间隙的绝缘子与杆塔隔开，雷击时利用放电 间隙击穿接地。屏蔽避雷线与一般避雷线分段配合架设， 以防止 输电线路电磁感应对附近通信线路的影响。复合光纤避雷线的 外层铝合金绞线起防雷保护和屏蔽作用，芯部的光导纤维起通 信作用。 根据各种避雷线的功能， 并接合 110kV 输电线路的实际 需要， 选择不同的避雷线设计方式。 4.2.4 专家系统， 综合诊断 电力工程要对技术的先进性以及成熟性予以充分考虑， 注重 对电力设备状态监测技术、 诊断技术以及维修技术的研究， 以做 好 110kV 输电线路设计的基础工作。利用专家的经验以及人工 智能的方式， 建立专家系统， 以便作出更为综合的诊断， 并且通 过实践产生的新情况、 新思路、 新观点对专家系统进行进一步的 丰富以及完善， 充分发挥其系统的作用。现阶段， 对设备状态的 诊断主要集中在建立数据统计分析上。反复的试验、 运行、 维修 数据表明， 伴随着计算机技术和人工智能技术的发展和应用， 设 备管理工作的标准化、程序化及数据资料的完整化正进一步增 强。 4.2.5 提高素质， 优化结构 做好 110kV 输电线路设计的关键在于提高从业人员素质， 进行 110kV 输电线路设计时所涉及到的专业面较广，因而需要 不同专业的技术人员进行分工协作， 加强彼此之间的合作， 同时 要不断提高专职人员的综合素质，引进一大批高素质的 110kV 输电线路设计人才队伍， 合理优化人才结构， 适应新时期的输电 线路设计工作。 5 结 语 总而言之， 电网能够经济的运行则能够有效减少供电成本的 投入，而选择科学合理的 110kV 输电线路设计优化方案不但能 够节省建设使用的材料， 还能够进一步提高线路的利用率， 降低 雷击事故以及覆冰灾害带来的损失，为电力企业带来更高的经 济效益以及社会效益， 进一步增强输电线路的供电能力。 参考文献 1李丛岱.110kV 线路系统防雷分析J.中国高新技术企业， 2014 （