探讨高压输电电气线路优化设计
张小平
（国核电力规划设计研究院重庆有限公司，重庆 401121）
摘 要： 输电线路在运输过程中，会产生部分电能损耗，影响到电力供电质量。因此，为了提高电网利用率，国家大力发展高压电网。高压电网电功率大、电磁辐射强、波阻抗小，输电线路在运输过程中，受到自然因素等影响，电气设备灵敏度受到影响，很容易影响到输电线路的运行安全性和可靠性。因此，需要优化高压输电线路，提高高压电网运行质量。文中主要分析了当前高压输电电气线路设计存在的路径设计不科学、杆塔基础选型不合理、线路防雷和抗冰冻措施不完善等问题，需要优化高压输电电气线路设计线路，提高线路防雷和抗冰冻水平。
关键词： 高压电网；输电线路；优化设计
0 引言
高压电网的运行环境复杂、输送距离远、输送范围广，很多区域属于输电线路电力故障高发区域。遇到地形条件复杂的区域，高压电网很容易遭到雷击。由于高压电网的线路电压等级高，线路在运输过程中容易受到风雨雪等自然因素的影响，线路可能发生风偏现象，遇到低温冰雪天气，输电线路很容易结冰，如果持续低温，导致覆冰超载，造成输电线路折断或者杆塔倾斜倒塌等现象，造成大面积的断电。因此，必须做好高压输电线路电气线路设计，确保高压电网输电线路运行的安全性和稳定性，为广大电力用户提供优质的电能。
1 高压输电线路电气设计存在的问题
1.1 高压输电线路路径设计不科学
高压输电线路电气设计过程中，设计人员没有对沿途线路进行勘查，了解路线经过区域的地形、水文条件、地面建筑物、地下建筑、农田等地面信息，从而导致设计出来的路径方案无法满足实际运行要求。如输电线路需要经过大量的农田，可能影响到农业生产，在施工过程中，受到当地农民的阻扰。或者输电线路经过雷电多发区域，输电线容易被雷击，发生电气故障，影响到居民正常供电[1]。
图2第二行表示人均GDP受到土地综合承载力新息冲击、自身新息冲击、地均第二、第三产业增加值新息冲击的动态响应。其中，土地综合承载力新息冲击响应除第1期外均为正向效应，第6期以后逐渐收敛于0值；人均GDP新息冲击响应均为正向效应，第5期以后逐渐趋于0值；地均第二、第三产业增加值新息冲击响应均为负向效应，第2期达到最小值，第8期以后趋于0值。据此，京津冀城市群土地潜在综合承载力的挖掘对区域经济发展水平增加具有较大的促进作用。
1.2 杆塔基础型号不合理
杆塔是搭设输电线路的主要支撑结构，杆塔的稳定性和强度直接关系到输电线路运行安全。由于高压输电线路大多数采用架空线路，架空线路运行过程中，容易受到雷电、风、雪等自然灾害的影响，导致输电线路故障。如果杆塔基础型号选择不合理，杆塔承受不了电力电缆的负荷，则杆塔会出现地面沉降、倒塌、倾斜，威胁到高压输电线路运行的安全性和稳定性。
1.3 防雷、抗冰设计达不到线路运行要求
雷电是一种自然现象，雷电发生过程中会释放几十安培设置几百万安培的电流，如果雷电直接击中在输电线路电气设备，导致电气设备温度急剧上升，造成线路起火，从而引发大范围的电力故障。高压输电线路大部分采用架空线路，根据电网运行经验，山区架空电力线路遭受雷电绕击的概率是平地的3倍，这主要是由于山区输电线路在建设的时候，会有大幅度的跨越和高差档距，输电线路的档距是线路抗雷比较薄弱的区域。在设计环节，如果线路保护角偏大，则可能导致避雷线无法保护角以内的输电线路，从而导致雷击现象的发生。其次，输电线路经过区域范围广，可能经过高寒区域，高寒地区气候寒冷，雨雪天气比较多，空气中的水分渗透到电气设备，可能导致电力设备出现漏电或者短路故障，需要电力部门频繁维修线路，一定程度上增加了后期运营维修成本[2]。
2 高压输电线路电气设计优化策略
2.1 优化高压输电线路设计
杆塔主要支撑整个输电线路的稳定性和安全性。输电线路设计时，设计人员必须重视杆塔基础型号的选型，确保杆塔基础型号能够满足线路运行的要求。电气设计人员在设计的时候，需要详细了解输电线路铺设区域的环境、地形，确保选择的杆塔基础型号可以满足实际施工需求。杆塔基础型号有单杆、双杆、铁塔等。不同地形和土质选择的杆塔基础型号不同，如果遇到黄土地基、软土地基，则需要根据地基的实际承载力，选择钢筋混凝土桩基础或者混凝土桩，才能有效固定高压输电线路。高压电网架空线路的杆塔常用的基础形式有大开挖基础和原状土基础。大开挖基础主要有钢筋混凝土基础、大板基础、装配式基础等类型，这类基础适合施工区域地质条件比较差、施工难度小的土层；原状土基础包括掏挖基础、人工挖孔桩、岩石基础，这类地基适合地质条件比较好、基础负荷比较小的输电线路杆塔。由于高压电网的线路对地安全距离远，线路架设比较高，对杆塔负荷比较大，所以一般选择铁塔[4]。电压等级越高，则输电线路离地距离越远。根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》13.0.4，在最大计算弧垂情况下，110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV导线与建筑物之间的最小垂直距离分别为5 m、6 m、7 m、9 m、11.5 m。
民间故事作为乡土文化的一个组成部分，它记录了古代人民的生活和斗争，凝聚着他们的智慧和才能。它又从不同方面反映了不同时代农民群众的思想和情感，表达了他们美好的理想和愿望。同时这些民间故事还能激励人们热爱生活、颂扬真善美、鞭策假恶丑。
2.2 选择合适的杆塔基础型号
我国地域辽阔，不同区域的自然环境、地形地貌、气候条件有很大的差异。因此，高压输电线路在设计的时候，需要根据当地的气候条件、地形地貌、水文条件，选择合适的输电线路。在选择输电线路的时候，尽量避免雷电灾害频繁的区域，避免直击雷、感应雷直接击穿输电线路，导致输电线路起火，造成大面积停电事故。其次，在设计输电线路的时候，尽量避开土壤电阻率比较高的区域，以免土壤电阻率过高，对高压电力电缆造成影响。杆塔施工位置尽量避开粘土和软土，选择土质坚硬区域，以免杆塔施工或者运行过程中，出现土地沉陷现象，导致杆塔倒塌现象。因此，高压输电线路在设计的时候，施工单位要作为地质勘察工作，勘察输电线路经过的矿产、地质灾害、水文环境、文物、农田、植被等各个因素，并对其综合评估，将其汇集成资料，提交给设计单位。设计人员根据勘察的数据信息资料，了解输电线路经过区域的地下建筑、地面建筑，尽可能减少线路长度，交叉跨度，确保输电线路工程的质量，还同时确保线路的安全性。其次，输电线路还要尽量避免火车站、飞机场、军事用地、居民区、自然保护区、原始森林以及名胜古迹等区域，以免施工过程中，破坏原有的自然环境和地面建筑。输电线路可以选择靠近国道、省道、县道等公路工程，便于改善交通条件，便于施工[3]。
在加S9与不加S9的情况下，在相同实验条件下重复两次检测，各剂量组回变菌落数均未超过未处理对照组的2倍，而阳性对照组的回变菌落数均超过未处理对照组的2倍，因此木棉花对鼠伤寒沙门氏菌不具有致突变作用，结果为阴性。
2.3 提高高压输电电气线路的耐雷、抗冰性能
不同地区的气候条件、地形地貌具有一定的差异，南方多雨雪天气，夏季容易遭受雷电灾害，北方少雨干旱，天气比较寒冷，输电线路容易覆冰。高压输电电气线路设计不能千篇一律，使用同样的抗雷措施和抗冰冻措施，而是根据每一个区域差异，选择合适的防雷措施和抗冰冻方案。输电电气设计人员必须根据高压电网的电压等级、电网运行方式、电网负荷以及当地过去的线路运行经验、土壤电阻率、雷电强弱等因素，选择合适的防雷技术。如在输电电气设备安装避雷器，一旦电气设备遭受雷击，避雷器可以将雷电电流进行分流，从而避免雷电发生瞬间击穿电气设备绝缘体，导致线路起火。在设计的时候，选择体积小、体重轻、结构简单的避雷器，以免增加电气设备的本身负荷。其次，降低杆塔接地电阻，一旦发生雷击现象，接地电阻将雷电电流引入到地下，防止雷电直接击穿电力设备。此外，在设计的时候，还需要提高输电电气设备的抗冰冻性能，在绝缘子冰闪表面涂抹防水材料法，防止雨水渗透到输电线路内部，造成线路漏电现象[5]。
3 结束语
综上所述，由于高压输电线路范围广、运行环境复杂，高压输电电气线路设计必须结合当地的实际情况，选择合适的输电线路路径和杆塔基础型号，提高线路耐雷和抗冰冻性能。
参考文献
[1]黄伟桂.高压输电线路电气设计研究[J].科技创新与设计,2016(13):186.
[2]展宝加.高压输电电气线路优化设计方案[J].商品与质量,2018(49):127-128.
[3]候迎春.高压输电线路电气设计探讨[J].建材发展导向,2018(21):52-53.
[4]张玉爽.电力工程高压输电线路设计要点分析[J].建筑工程技术与设计,2018(26):2182.
[5]颜明.电力工程高压输电线路设计措施论述[J].建筑工程技术与设计,2018(34):2420.
中图分类号： F407
文献标识码： A
文章编号： 2095-6487（2019）04-0051-02
作者简介： 张小平（1975-），男，汉族，遂宁人，本科，工程师，研究方向：输电线路。
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