摘要：随着我国社会经济的快速发展，我国电力使用量不断增加，国家对电力电网的投入逐渐增多，尤其是架空输电线路的建设方面。架空输电线路在电力系统中又担负着输送和分配电能的重要任务，对确保输电线路的安全可靠性具有重要的现实意义。在新形势下合理有效地进行架空输电线路的优化设计显得非常重要。对此，本文通过对架空输电线路优化设计进行简要分析，旨在进一步提高架空输电线路的运行水平。
关键词：架空输电线路；电力；优化设计
1 导言
电网建设作为我国重要的经济支柱产业之一，起着重要的主导作用。随着社会经济的不断发展，人们生活水平质量的不断提高，因此，人们对电能质量尤其对电网的稳定性提出了更高的要求。随着我国城市建设进程的不断加快，建筑物越来越密集，从而使得城市电网建设的架空线路越加紧张，且对于环境相互协调性的要求日益严格。因此，设计人员要不断地推陈出新，通过合理的设计方案使得高压架空输电线路的设计符合国情，实现工程技术性和经济性的平衡。
2 关于架空输电线路的概述分析
架空线路与电缆线路是现阶段常用的送电线路方面，而国内外普遍采用架空线路作为输送电能的主要方式。架空输电线路主要是架设于地面上，利用绝缘予和空气绝缘的电力线路。架空线路的构成在于导线、架空地线、绝缘子串、杆塔，接地装置等方面。
2.1 导线
其主要是传导电流，需具有足够的截面积，确保一定的通流密度。导线一般都处在高电位，而且具有较大的曲率半径，从而降低电晕放电引起的电能损耗和电磁干扰。因输送容最大，工作电压高，因此一般多采用分裂导线。
2.2 架空地线
其主要是防止架空线路遭受雷闪袭击，从而避免意外事故的发生，在防雷的作用与接地装置方面相辅相成。
2.3 绝缘子
作为高压架空线路的重要构件之一，绝缘子在一定的荷载和过电压条件下支撑导线，且能使得导线的带电部分与大地绝缘。由于高压架空线路的电压水平较高，因此对绝缘的要求也会相应提高。
绝缘材料的质量对绝缘子的性能起重要作用，随着在高压架空线路上经常使用的绝缘子有玻璃绝缘子、悬式盘型绝缘子等。为确保电网的安全性能，在设计高压架空线路的过程中，必须注重绝缘子的电气强度、机械荷载及抗腐蚀的性能是否满足高压架空输电线路的要求。
2.4 高压架空输电线路杆塔
其作为架空输电线路的重要支撑结构，一般为钢筋混凝土杆塔或铁塔。
2.5 线路走廊
其主要是架空线路所经过的途径，具有一定的地面宽度和净空走廊。在建设过程中，会受土地利用、自然环境、城市建设等的影响，从而难以开辟线路走廊，进而阻碍架空输电线路的发展。为了节约线路走廊成本，架空输电线路多采用同塔双回、同塔多回架设方式。
3 架空输电线路设计中的问题分析
3.1 电磁环境污染问题
随着城市化发展的加快，多选择在市区人口密集的地方建立高压变电站，从而提高电网负荷输送电力的能力。因此产生主要问题在于输电线路规模过大，而架空线路下跨越了大量的民房。输电线路的电磁辐射对周围环境有很大电磁辐射作用。为保障人民的健康，降低辐射对人体的危害，因此，防止电磁环境污染是输电线路设计时要考虑的主要因素之一。电网运行的安全性和可靠性是输电线路设计时需要重点把握的，输电线路在处于各种灾害之中时能正常运行是重点之一。随着高级传感技术、高速双路通讯技术、分布式计算机技术等技术广泛应用，智能电网的实现是必然的。
3.2 绝缘子的污闪监测问题
在架空输电导线上，绝缘子是重要的设备之一，其有利于保证导线与横担和杆塔间的可靠绝缘。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在实际使用中，绝缘子需要承受来自导线垂直方向的荷重及水平方向拉力，受风吹日晒及雨淋冰雪的作用，绝缘子特性会受到相应影响。因此，确保绝缘子有良好的电气性能和较强的机械强度是非常重要的。绝缘子的污闪现象会造成大面积的停电，进而会降低电网的可靠性。因此，在绝缘子污闪事故的预防中，应注意绝缘子污秽程度在线检测。通过检测绝缘子污秽的相关信息，对发生污闪事故的概率进行预测评估，及时预防污闪事故的发生。因此，在在线监测中使用较为适宜。即：通过在绝缘子上安装相应的电流传感器，对泄漏电流实施实时监测工作。
3.3 输电线路覆冰的监测方面
我国幅员辽阔，输电线路地理位置较为复杂多变，覆冰现象也较为严重。导线覆冰后会导致舞动振幅的增大，造成相间闪络、跳闸停电等事故。对输电线路的覆冰情况需要有充分了解，及时控制不良状况有利于阻止导线受到进一步的破坏。对此，学者们进行深入研究，建立了相应的观冰站、气象站等，对现场进行观察和对数据进行收集。其中，输电线路覆冰的在线监测是较为先进的方法之一。相应的系统能够对导线现场覆冰的相关信息进行及时、准确的记录，为防冰改造提供信息参考。而其也存在一定不足在于：摄像图只能监测距离较近的导线覆冰情况，所采集的信息是极为有限的；在积雪较多的天气环境下，摄像图有可能被冰雪覆盖住而无法起到监测作用。弧垂法是通过采集的，如导线倾角、弧垂等信息，与线路参数和状态方程等相结合，共同推导出导线的覆冰重量和厚度，这种方法计算得到的结果是档内平均值，在反映覆冰具体分布情况中效果较差，另外，在不均匀覆冰情况下，这种方法存在较大的误差。
4 架空输电线路的设计优化分析
4.1 输电线路线径的优化设计
在架空输电线路的工程建设中，线路路径选择是重要环节之一，与整个电网的安全、可靠和稳定有重要联系。设计人员应对地形图进行认真仔细的分析，切实保证方案的可行。
线路路径的选择应结合交通条件及地质地形情况考虑。若条件允许，应将路径选在交通相对便利的地方，现在的施工及运输一般都由较大型的机械来承担，若交通不便，则会影响施工进度。地质方面一般应观察记录沿线地质地貌现象，对土、石、水等做必要的物理与化学分析，如土壤种类、湿度、水质对混凝土的侵蚀程度等。除此之外，还应特别注意避开采空区，以免地面塌陷而危及线路安全。
4.2 杆塔选型的优化设计
一般经验在基于满足安全性的前提下尽量选用混凝土杆，而随着电力系统的不断发展，现阶段的电网密布，尤其是在平原地区。混凝土杆虽经济实用，但在交叉跨越方面往往显得力不从心，尤其是耐张杆须打好几条拉线，并不节省用地，如在耕地里打拉线，农民耕作很不方便，且极易发生事故。在这种情况下，视实际条件选用部分铁塔则很正常，再加上现今很多企业的电源均为双回，又经常引自同一个地方，此时若再用混凝土杆架设的单回路线则得不偿失，用双回路铁塔架设最好。如，矿山企业的专用电源35kv级居多，此等级的输电线路架设过程中，若遇35kV及l0kV线路则需跨越；若遇110kV级以上线路则需从其下方穿越。此时线路杆塔的选型则根据实际情况确定。总之，杆塔型号的选定一定要结合实际情况，以免造成浪费或给该施工带来困难。
4.3 输电线路的优化设计
随着国内智能电网的概念逐渐普及，集先进的网络技术、传感技术及计算机技术于一身，实现了电网运行的安全、可靠、高质量、经济等。智能电网具有较强的自愈能力，运行经济、高可靠性等。进行输电线路的智能化设计是建设智能电网的重要环节。为此，建设相应的线路防灾保障信息共享技术平台十分必要，从而能够监测到具有较大破坏力的自然灾害信息并进行相应的分析和预报，提高输电线路的综合防灾能力。新型的高级输电线路安全运行监测系统，集成有全天候监测传输导线、绝缘子以及覆冰情况的相关机制；通过远程视频监测装置能够实现远程控制工作。先进的传感器被应用于该系统中，如：红外、光纤、电流及湿度等传感器，进而有效提高了线路监测水平。
5 结语
总之，架空输电线路在电力系统中担负着输送和分配电能的重要工作，确保输电线路的安全可靠具有重要的现实意义。架空输电线路的设计优化需要综合考虑多方面因素，从而增强应对自然灾害的能力，确保电网的稳定安全运行。
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论文作者:幺明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：线路论文; 绝缘子论文; 导线论文; 电网论文; 杆塔论文; 高压论文; 优化设计论文; 《电力设备》2017年第30期论文;