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摘要：高压输电线路既是电力系统的重要组成部分之一，又是电力工业的大动脉。高压输电线路设计止确与否，将对电力系统运行的可靠性、经济性，以及线路本身建设的技术经济指标是否合理起着决定性作用。本文主要从铁塔结构设计、防雷设计和防污损等几个方面分析了设计工作的要点，旨在为提高高压输电线路设计质量提供参考。
关键词：高压输电线路； 电线路设计； 设计要点
前言
高压输电线路工程设计具有综合协作性强，业务牵涉面广，签订协议对象多，技术专业面广的特点。因此为了确定一个好的设计方案，一般需要工作人员从各自专业特点要求提出意见，并经全面的技术经济比较，才能最后确定。同时高压输电线路肩负着电能输送的重任，电力工作者更要高度重视高压输电线路的设计，确保高电压安全、高效的运输到用电地区。以下本文就高压输电线路设计要点进行分析。
1.高压输电线路杆塔结构设计的要点
1.1杆塔型式选取的注意事项
首先应充分了解拟建输电线路的情况，主要包括以下几个方面：①气象条件，应了解线路所经地区属于几级气象区，共有几个气象区，线路气象区的分段情况，是否能套用典型气象区等；②杆塔的设计档距，杆塔的水平、垂直、最大允许档距均应小于或等于选用定型杆塔的设计值，任一项不合格均应对所选用的定型杆塔进行验算，无问题后才能选用；③线路所经地区地质情况，如岩钮、流砂、一般土或湿陷性大孔性黄土等。应了解土的容重、上拔角、计算抗剪角、地耐力、地下水位高度。
其次根据地形条件，规划出合理的档距和常用的杆塔型式。特别是对直线杆塔的型式，应选用最经济合理的塔型和高度。
最后对杆塔，还应从各种具体条件要求综合考虑，参考类似工程所用杆塔.拟出杆型方案，提出代表性杆塔，进行全面的技术经济比较。选用杆塔的水平、垂直、最大允许的档距均应小于或等于选用定型杆塔的设计值，任一项不合格时均应对所选用的定型杆塔进行验算，无问题后才能选用[1]。
1.2杆塔头部尺寸设计要点
（1）直线杆塔横担长度的确定
直线杆塔横担的长度，在运行电压、内过电压、外过电压三种情况由于风力作用引起导线的偏移。横担长度应考虑带电作业情况的间隙要求，计算条件是：气温15℃、风速10（m／s）。带电作业杆塔上带电部分与接地部分的最小间隙应满足表1所列数值。同时，对操作人员需要停留的工作部位，应考虑人体活动范围300～500mm。对杆塔的接地部分系指杆（塔）身，包括脚钉、横担。直线杆塔横担的长度还应考虑在运行电压最大风速时的风偏角，导线绝缘子串最上面的绝缘子边缘不能碰导线横担，若有拉线时，还应计算导线及带电部分对拉线的间隙。
1.3杆塔荷载计算的注意事项
1）转角耐张杆塔的转角范围的转角度数较小时，如为5°～30°的转角杆塔（见图1），还必须计算反风向的水平荷载，验算钢筋混凝土双杆的基础埋深，对铁塔应验算其内角受压，及基础受反向风荷载由受压而变为受拉时，其尺寸及埋深是否满足设计要求。
2）荷载图中要用箭头表示各种荷载的方向，注意方向不能搞错。例如：垂直荷载的箭头向下表示下压力，向上表示上拔力；水平荷载向右对转角杆塔表示正向风荷载，向左则表示反向风荷载；纵向荷载在同侧表示杆塔承受弯矩，若两边线的荷载箭头相反，则表示杆塔承受扭矩。
3）当安装方法不同时，必须按照实际情况分析计算安装情况的荷载，并对施工单位提出安装要求。
2.避雷线支架的确定
2.1避雷线对边导线的保护角
架设避雷线的目的是为了防止雷电直击导线。因此，从防雷的角度而言，避雷线对导线的保护角 （见图1）一般是越小越好.对某些雷电严重地区甚至采用负保护角 （见图2）。
杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用20°～30°；330kV线路及双避雷线的220kV线路一般采用20°左右；山区单避雷线的线路一般采用25°左右；山区宜采用较小的保护角。为满足保护角要求，避雷线支架高度（见图1）应为：
式中：式中 为保护角的允许值； 为导线悬挂点到导线横担中心的距离（m）； 避雷线悬挂点到避雷线支架中心的距离（m）； 为雷线支架高度（m）。
2.2避雷线与导线间的水平偏移和垂直距离
在覆冰地区，避雷线与导线不均匀覆冰或脱冰时，会引起导线和避雷线跳跃，及至造成避雷线和导线间发生鞭击或闪络。避雷线脱冰时，还会发生冰块冲击导线等情况。因此，要求避雷线与导线间有水平偏移。其验算方法，可采用导线验算垂直线间距离方法进行。正常运行的电气间隙 ，是采用线路额定相对地运行电压的等效空气间隙[2]。避雷钱与导线的水平偏移见表2所列数值。
3绝缘子结构设计
3.1材料选择
应考虑绝缘子的运行条件和机械负荷大小，选取适当的绝缘材料：例如，一般运行条件下的交流绝缘子应根据机械强度选取硅质瓷或铝质瓷或用相应的玻璃绝缘材料，高强度悬式绝缘子还要考虑耐电弧问题。对于复合绝缘子，要考虑户外条件下耐气候和耐电老化问题等。
3.2瓷件设计工艺性
瓷件一般应是回转体；内孔尽可能为直孔；尽可能避免不便于加工的槽、孔结构；各部位厚薄变化应尽可能均匀，避免尖锐边缘，特别是法兰内部瓷件端面尖端应倒角，以改善其机械强度；应避免细长结构，瓷件高度对主体直径之比值最好不大于5；选择瓷件装烧部位应注意重心平稳，且考虑该处不上釉对绝缘子性能影响不大等。大瓷套壁厚一般为25～60mm，小型瓷套可为10～15mm。
3.3绝缘子胶装部分结构设计
图2盘形悬式绝缘子头部绝缘体受力状态
从设计结构上提高绝缘子的机械强度，是一种经济合理的方法，效果也比较显著。为此，首先应该注意到，陶瓷、玻璃等材料属于脆性材料，其压缩强度比拉伸或弯曲强度大得多，因而绝缘子设计中应尽可能使其处于受压状态，尽可能避免拉伸或弯曲应力。盘形悬式绝缘子的设计结构就是本着这一原则考虑的。它们在运行时虽然承受了巨大的拉伸负荷，但绝缘体内部所受的应力却主要是压缩应力（见图2）。因此，很小尺寸的绝缘子就能承受几十甚至几百千牛的拉力。衡量盘形悬式绝缘子头部机械设计是否优良的标准，就是看该部分还存在的拉伸、弯曲或剪切应力的多少，这几种应力越少，设计结构就越好。
4接地形式的分析
总体来说，简单的接地形式是更有效的接地形式，比如在总长240m的放射形水平接地极上，连接16个接地模块，这种形式的接地电阻值和接地模块所起的降阻比率的精确计算难度是很大的。一般来说，接地极根数越多，屏蔽得越厉害，降阻效果越不明显。因此在设计过程中，放射形接地极根数应尽司+能地少，一般不宜超过4根。如：某变电站采用深埋放射形接地极降阻改造接地装置，共布置了10根射线，接地电阻值由原地网的2Ω降至1.2Ω（不过，当放射形接地极增加至8根以后时，接地电阻值几乎没有变化）。如果改成4根更长的放射形水平接地极，接地电阻值就会降至1Ω以下了。将上述8根单根长度50m的放射形水平接地极换成4根单根长度100m放射形水平接地极后，接地电阻值将会由原来的18.1Ω降至14.3Ω，下降20.9%，实现进一步降阻。
5.结语
随着我国经济的不断发展，用电量不断提高，为了满足日益增长的用电需求，必须保障高压输电线路的安全、稳定的输送能力。这就要求在设计时，我国必须要高度重视高压输电线路设计工作，尤其是对杆塔结构、导线等关键环节加以关注。电力工作者也应以设计工作为契机，将设计转化为高压输电线路运行质量的保障，进而确保电力事业的持续、稳定发展。
参考文献：
[1]覃弘达.对高压输电线路工程设计施工问题的探讨[J].机电信息.2013（30）.
[2]谢振刚.高压输电线路工程施工问题研究[J].黑龙江科技信息.2013（07）.
[4]梁世奋.高压输电线路工程设计施工问题探讨[J].科技咨询导报.2014（26）.
论文作者:王婧怡
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/20
标签：杆塔论文; 避雷线论文; 导线论文; 绝缘子论文; 线路论文; 荷载论文; 高压论文; 《基层建设》2016年1期论文;