浅谈如何优化高压输电线路设计[权威资料]

浅谈如何优化高压输电线路设计 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 【摘要】 随着经济的发展，电力系统发展也十分的迅速，为了提高输电线路的安全性。本文根据以往的工程实例，从高压输电线路设计现状分析、高压架空输电线路的设计需求，以及高压线路设计具体技术分析这三个方面对如何优化高压输电线路设计进行阐述。 【关键词】高压；输电线；设计；优化 S611 A 【前言】 伴随着国家经济的不断转型以及节 能减排的不断推广，无论城市和农村，对于电力的需求不断的增加。但是，由于线路老化、周边环境的影响等都造成了高压输电线路的损失增加。因此，我们需要加强高压输电线路的设计，尽可能优化高压输电线路。 1、工程实例 新建 220 kV 永泰牵引变电站地处永泰县县城郊区区，人口密集，本期工程共两回。此变电站为向莆铁路专用线路，要求两回进线来自两处电源，以保障铁路正常供电。根据福州市电网布局，离该牵引站最近的两个 220kV 变电站为福州高岐变及永泰青云变，由于高岐变出线及青云变出线位于城区近郊，该地区已厂 房房、规划区和居民等建筑密布，无法新建多条架空线路。若敷设电缆，条件也极其困难，且投资巨大受。经现场踏勘和反复讨论，并征得规划部门同意，两条线路出线均与其它 220 kV 双回同塔架设，充分压缩线路走廊宽度。 2、高压架空输电线路的设计需求 架空线路与电缆线路是目前常用的两种送电线路，目前，国内外普遍采用架空线路作为输送电能的最主要方式。其中，架空线路一般使用无绝缘的裸导线，通过绝缘子将导线悬架在输电线路杆塔上，来进行送电。所以，架空输电线路可以认为是由输电线路杆塔、输电线路导地线和绝缘子 金具串共同构成。 2.1、输电线路杆塔 高压架空输电线路杆塔多为铁塔，是架空输电线路的主要支撑结构，高压架空输电线路杆塔根据需求不同又分为直线塔、转角塔、终端塔、换位塔、分支塔、轻重冰区分界塔、大跨越塔、特高压酒杯塔、分体塔、双柱塔等。架空输电线路杆塔的设计包括基础上拔稳定计算、基础下压和地基计算、构件和基础底板承载力计算等，这对于高压输电线路杆塔来说尤为重要。 2.2、输电线路导地线 架空线路的导线一般由导电性能良好的金属制成，为保持合适的通流密度，导线应该根据 工程输送容量的需要来选择截面，为降低电晕放电的可能，导线应具有较大的曲率半径。高压架空输电线路多采用分裂导线来提高输送容量 ,为防止架空输电线路的感应过电压和雷击过电压带来的伤害，多在输电线路导线的上方采用避雷线，对于 110kV 以上输电线路，通常设置两根防雷线且增大地线架保护角。在设计架空输电线路时，应考虑到线路沿线的气候环境、自然条件（冰闪、雨淋、结冰、洪水、湿雾）等的影响。此外，架空输电线路的路径还应具备充裕的地面宽度和净空走廊。 2.3、输电线路绝缘子 作为高压架空线路的重要构件之 一，绝缘子主要作用是在一定的荷载和过电压条件下，支撑导线，并使得导线的带电部分与大地绝缘。高压架空线路因其电压水平高，对绝缘的要求相应提高。绝缘子的性能主要取决于绝缘材料的质量，目前在高压架空线路上常用的绝缘子有：悬式盘型绝缘子、玻璃绝缘子、有机复合材料绝缘子等。在高压架空线路的设计中，应当注意绝缘子的机械荷载、电气强度、抗腐蚀、抗劣化的性能满足要求。 3、高压输电线路设计中注意要点 3.1、路径优化选择 输电线路路径选择是整个线路设计工作中的关键，方案的合理性对线路的经济、 技术指标和施工、运行条件起着重要作用。在这个过程中，首先要了解当地的气象、水文、地质条件以及当地的发展规划。根据当地地形特点，尽量避开陡坡和易发生塌方、滑坡、冲沟或其它地质灾害的不良地质段，采用 3D GIS 优化路径，选线定位中尽量从平缓的地形走线，尽量避开重要矿产区域，避让已有的各种矿产采空区、开采区及规划开采区及险恶地形、不良地质地段，选择从地质条件好的平地，较低的山地经过，从而降低本体造在此基础上，对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施，尤其是采矿区的资料。并应用航片、卫片等选线技术，进行多方案路径 比选，比选出最优路径。在优化选线时，根据水文、气象及地质资料。尽量减少树木的砍伐，减少土石方开挖量，减少水土流失，最大程度地减少对原始地形地貌的破坏；尽可能减少房屋拆迁量。综合考虑线路跨越河流、铁路、高速公路等重要交叉跨越的跨越方案及塔位分布进行优化，以便于运行维护，并降低工程造价。 3.2、导线选型优化的设计 送电线路的导线长期在旷野、山区或湖海边缘运行，需要经常耐受凤、冰等外荷载的作用，气温的剧烈变化以及化学气体等的侵袭，同时受国家资源和线路造价等因素的限制 因此，在设计中，对电 线的材质、结构等必须慎重选取。线路的输送容量、传输性能、环境影响问题对输电线路的技术经济指标都有很大的影响。要从导线的电气特性、机械特性以及电磁环境等方面对各种导线截面进行技术经济比较，特别在导线选型造价分析中按全寿命周期费用最小为原则分析比较，而不是只考虑基建初投资，这样可以全面考核各导线方案的技术经济性，最后推荐出在技术和经济上最优的导线型号及截面 导线在线路建设投资中所占的比例较大，导线的选择是线路设计的重要环节。据统计，在高压输电线路中，导线的投资在整个线路建设中的本体中占有 20%30%的比例，因 此，合理的导线选型可以减少工程造价，且它也影响到铁塔荷载的大小和铁塔高度、地线支架高度的选择，如果再考虑因导线方案变化而相应造成的杆塔工程量和基础工程量的变化，其对整个工程的造价影响极其巨大。合理选择导线截面是安全运行和降低建设投资的关键问题之一。因此，运用全寿命周期 (LCC)的理念进行分析，对降低输电线路投资具有重要的意义。 3.3、杆塔设计优化 根据收集到的国内 220kV 交流输电线路的塔型资料可知，单回路直线塔（包括直线转角塔）一般分为两种类型，即拉线塔和自立塔。耐张转角塔主要为干字 型塔。 拉线塔单基指标较轻，可以节省钢材，工程造价低。该塔型在力学分析、加工制造、立塔架线等方面都有成熟的技术经验。拉线塔曾在 220kV 交流输电线路工程中广泛使用，但在后期运行管理方面存在困难，主要是拉线的防松等问题；另一方面，拉线塔要求地势比较平坦，这样就限制了拉线塔只能在平丘、草原、农田使用，随着农业机械化水平的提高，拉线占地范围较大，对耕种有较大的影响，如果拉线占地面积作为征地处理，则使用拉线塔虽然在本体费用上要低，但在其它费用方面要高很多，综合费用反而要比自立塔高。为了节约输电线路走廊， 减少占用耕地面积，因此在我国输电线路建设时要充分考虑我国的土地资源匮乏的因素。 对于普通直线塔，通过对已有的 220kV 线路进行分析和扩展，结合工程的实际条件，得出塔重与设计条件的函数关系，并用于在航测断面图上进行无约束优化排位。对排位结果进行统计分析，建立以档距组合为变量，以耗钢量最低为目标函数的优化模型，通过对这一优化问题的求解得到实际线路条件下的经济档距组合。基于经济档距组合确定呼称高、 kv 值和直线塔带角度的合理方案。对于跨越塔、直线转角塔和耐张塔，则根据排位后统计出的使用情况，以经济性为目标 ，兼顾便利的原则进行设计条件的组合划分。然后对优化排位结果进行杆塔的水平荷载 Lh、垂直荷载 Lv、塔高h、线路转角及塔头间隙等规划。根据要求完成 1 5 种塔等多方案规划。系列塔型方案越多，综合造价越低。但当塔型方案增加，塔重量及综合造价相差越来越少，据此可确定出规划塔型的方案数。然后根据选取方案中各塔摇摆角系数Kv，水平档距 Lh、垂直档距 Lv、最大使用档距、高差系数、转角度数 1 等的使用情况。 3.4、 基础设计优化 杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分，它的造价、工期和劳动消耗量在 整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间，运输量约占整个工程的 60%，费用约占整个工程的 20% 35%。目前我国高压输电线路所采用的普通基础 (不包括桩基础 )均属于浅基础类型，分回填土和原状土两大类。分别按土重法和剪切法计算。输电线路杆塔基础在受力上与其它建筑物基础有所不同，主要是输电线路杆塔基础除了受下压力作用外，还要受大小基本相等的上拔力作用，同时还有水平力作用。而一般的建筑物结构的自重大，基础只受下压力，不出现上拔力。因此在输电线路基础设计时都要既能满足上拔力又能满足下压力的要求。在 输电线路基础设计时，要结合塔位地质情况、基础荷载特性、地基承载能力、基础施工方法等因素综合比较基础的技术经济性、 环境保护和施工条件。 3.5、杆塔的定位设计 杆塔定位工作分为室内定位和室外定位。首先，杆塔的室内定位。室内定位是用最大弧垂模板在平断面图上排定杆塔位置的。室外定位是把室内排定的杆塔位置到野外现场复核校正，并用标桩固定下来。杆塔位置排定的是否适当，直接影响线路建设的经济合理性和运行的安全可靠性。杆塔定位的主要要求是导线的任一点在各种气象情况下均须保证对地面的安全距离（即限距 ）。但在山地和丘陵地带定位时，为了满足限距要求，必须用最大弧垂模板确定定位档距。终端、转角、跨越、耐张等特种杆塔先行定位后，再分段用最大模板沿平断面图排定各耐张段的直线杆塔的位置，根据所排出的直线杆塔位置，计算出该耐张段的代表档距，用以计算或查取导线应力，再算出 k 值，看此 k 值是否与所用模板的 k 值相符（相等或相近），如果相符，则表明该段杆位排得正确。排完一个耐张段以后，再排下一个耐张段，直到排完线路的全部杆塔为止。杆塔室外的定位工作结束后，全线杆塔形式、杆塔位置基本上都已确定。这时，就可到现场桩定杆塔位置。但 需要核实室内定位使用的勘测资料是否同现场安全一致，尤其是山地和丘陵地带，地形起伏很大，地质变化复杂，而室内定位所掌握的地形情况仅为一个顺线路中心线的带状范围，很难看清立杆塔处的地形全貌。因而，在室外定位时，需要在现场立杆塔处核对勘测资料，必要时，需对某些杆塔位置作适当的调整。此外，为了核对室内定位的成果，有时运应作一些必要的补测工作，以便补充或修改室内定位工作。 3.6、防雷接地设计 高压雷电流现象会产生数十万伏的冲击电压，这样的巨大电压对电气设备造成瞬间冲击，能够击穿绝缘并使设备出现短 路，产生爆炸、 燃烧等灾害。 雷电流高热现象释放强大电流的同时，还会产生巨大的热能，雷击点会产生极高的热量，可能会熔化金属，引起火灾。雷电流产生的机械效应重点体现为物体遭遇雷击后的爆炸、崩溃、扭曲等一系列对人员财产造成危害的行为。电流静电感应能够使被击物体产生大量的与雷电性质相反的电荷，雷电消失流散不及时，就会产生超高的电压并产生放电现象进而造成火灾。 因此，分析输电线路隐藏的雷电危害，可以更好的为防雷设计做好准备工作。 【结语】 随着人们对于电力的需求不断增加，对于电网的建设也不断增 加。高压输电线路作为电力供应系统中最主要的一个环节，应当进行相关的改革。对高压输电线路进行优化设计，进而最大程度的降低输电线路的施工成本，并且为人们提供更加可靠的电力供应，为整个国家的发展提供动力。 【参考文献】 1魏磊 浅析高压输电线路设计 J 民营科技 -2011 年 12 期 - 2张萌 浅谈如何优化高压输电线路设计 J 现代企业教育 -2012 年 11 期 - 3林清龙 浅谈高压架空输电线路设计的优化措施 J 无线互联科技 -2013 年 4 期 - 4张召，郭昊 高压输电线路设计应注意的几个问题 J 科技资讯 -2012 年 4 期 - 文档资料：浅谈如何优化高压输电线路设计 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :浅析煤矿机电设备常见故障及其解决对策 浅析工程测量技术改进对工程的影响 浅谈色彩在景观环境中的应用 浅析加强土建工程施工技术的若干措施 浅析建筑工程现场施工技术管理 浅谈起重机械的安全管理 浅谈园林工程施工中节能型技术的应用 浅析道路和桥梁工程的施工管理及成 本控制 浅谈我国环境检测技