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摘要：在当前的高压输电线路中，其主要是由架空输电线路和电缆输电线路为主要表现形式。架空输电线路主要用于空中，其搭设较为困难，容易受到风雨或者雷电的侵蚀，但后期维护相对简单。而电缆敷设主要用于地下，这种方式减少了架设空间，更加美观，但电缆的后期维护较为困难。因此，目前我国依然将架空输电线路作为主要的输电形式。经济的快速发展推动了电网建设的步伐。完善高压输电线路的设计，提高电网运行的稳定性十分重要。
关键词：高压；输电线路；电气设计
随着全球对电力的不断需求,国家也越来越重视电网建设事业,这也给电网建设发展提出了更高的要求,即要不断提高电网建设,不断提升自身输电能力。但是现如今高压输电线路过程中还多少存在着一定问题,为我国高压输电线路的持续发展和运行带了一些压力。高压输电线路建设中的核心部分就是高压输电线路的电气设计,本文从高压输电线路电气设计内容及过程着手,进而指出电气设计中需要注意的问题以此说明电气设计对高压输电线路的重要性。
一、高压输电线路电气设计的内容
架空输电线路的作用是输送电力。它把发电厂、变电所和用户连接起来，构成输电网和配电网。由于它用以传导电流的导线是用绝缘子和金具架设在杆塔上的，故称架空线路和架空电力线路。架空线路一般由导线、绝缘子、金具、杆塔及其基础、避雷线和接地装置等构成（见图1）。可行性分析，初步设计，施工图设计是架空输电线路的3个主要内容。
1.1可行性分析阶段
可行性分析是进行每项任务必不可少的步骤，从建筑规模，设备选材，资金筹备和最终盈利等方面，分析该项任务是否实际可行，在技术上，设计上和经济方面进行一系列的整体规划。可行性分析将会对此高压输电项目建成投产之后带来的经济效益以及未来的社会影响力进行预测，从而对如何建设该项目和怎么样进行施工提出切实可行的意见与方案。进行可行性分析，包括以下四个方面：
1.1.1设计方案
可行性分析主要就是对设计方案进行可行性论证，所以必须做好设计方案。输电线路建设规模、主要设备、施工技术、环境影响等方面都要进行详细的估计。
1.1.2客观的内容
可行性研究报告中所涉及到的内容和研究数据，一定是要在客观真实的基础上的，否则就缺乏了真实性、可靠性，造成输电线路建设各方面的偏差和失误。实事求是的进行市场调研和研究是保证客观的重要前提。
1.1.3风险预测
风险预测是可行性研究报告中重要内容，是工程进行建设之前的活动。在事件没有发生之前，对输电线路可能出现的问题做好科学预测。
1.1.4严密的论证
可行性报告的一个显著特点就是论证性。要做到严密的论证，必须采用系统的分析方法，对输电线路建设的各方面因素都要做好全面、系统的分析。
1.2初步设计
高压输电线路的初步设计是最终项目完成效果的一张草图。根据输电线路实际应用中的需要，整理资料，设计出多种思路，通过不断推敲选出最合适的设计方案。输电线路初步设计主要包括以下几个方面：
1.2.1选择导线、路径和气象条件
输电线路的导线自身参数比较容易受周围环境因素影响，导线下方的工频电场受到影响，电路输电也会受到损失。考虑到这些问题，使用科学精确的计算方法来保证导线电场计算值近似实际气象条件下的真实值。另一方面，输电线路设计时尽量选择在气象条件相对较好的环境下会降低输电线路的损失。
1.2.2铁塔基础建设
铁塔基础是输电线路重要组成部分，同样是保持线路安全稳定运行的保证。由于电气元件暴露在自然环境下，除了正常的机械负荷之外还要受到地形地质条件的影响，所以在初步设计时要充分考虑到这些作用，施工过程中严格控制施工质量，高压输电线路的安全稳定运行就能得到坚强的物质保障。
1.2.3线路绝缘、防雷和防震措施
绝缘子是高压输电线路中重要的电气元件，起到支撑导线和防止电流回地作用。在整条输电线路上，绝缘子的这两个作用必须得到保证。雷电袭击是高压输电线路安全运行的重大隐患，给电力系统带来了大量的麻烦和损失。所以在初步设计时一定要做好防雷措施，准确把握雷电对高压输电线路的伤害原因，有针对性地采取相应的防范措施。高压输电线路由于导线经常处于运行应力较大，所以震动现象以及所引起的后果比较严重。因此，在线路设计上应该考虑防震措施以减少或消除导线的震动，保证高压输电线路的安全稳定运行。
1.3施工图设计
在初步设计完成后确定最有设计方案，然后开始施工图的设计工作，其主要包括工程预算书、概算修正、路径的平面图、杆塔明细表、杆位断面图、杆塔施工图和机电设备安装图等，从而为高压输电线路的施工建设提供指导。
二、设计高压输电线路电气的过程
高压输电线路电气设计可分为三个步骤：前期进行分析、初期的设计工作、根据图纸进行施工。
2.1前期进行分析
高压输电线路的电气设计工程相对来说是一项较为艰巨的设计工程，对可能会发生的事故和风险如若没有进行详细的分析，就会造成电气工程的设计工作无法正常进行。对可能会发生的事故和风险进行详细的分析，是分析高压输电线路可行性的重要核心工作，此项工作包括对高压输电线路的工程规模、所需材料、资金成本、所需各项设备等多方面进行分析和评估，只有通过具体的实地调查和分析，从而得出的评估结果才具有一定的科学性和可行性。
只有具备了高压输电线路的可行性方案，就能够详细精准的分析高压输电线路的电气设计会遇到的问题，方案的设计需要设计工作人员从工程施工设备、施工的环境、技术等方面入手，科学的进行论证。再者，一套科学、合理的设计方案，必须以客观的角度进行设计，才可以确保方案切实可行。
2.2设计的初期
初期高压输电线路电气的设计，主要是以草图设计为主，在草图设计的基础之上根据实际的施工环境再进行修改，确保最终呈现的设计方案是最适合实际情况的电气设计方案。设计工作人员主要的设计工作有：确定天气、输电路径的选择、导线的选择、输电铁塔的确认、防震防雷设施的安排等等。在输电的过程中，输电导线时常会因为外界环境的原因，受到一定的影响，致使电能源大幅度的流失。因此，在设计方案时，需要根据高压线路径的实际环境计算具体的电量。输电铁塔是完成高压输电的重要部分，输电铁塔决定了输电过程的安全性。地震和雷电等自然现象都是属于不可抗拒的自然因素，电气工程设计工作人员需要充分的了解绝缘子的核心部分，针对地震和雷电等现象优化电气设计方案，防治高压输电线路受到自然因素的毁坏，保障高压输电可以正常的进行。
2.3根据图纸进行施工
电气设计方案需要根据实际的情况进行不断的修改和完善，最终才可以设计出最合适的电气工程设计方案和图纸。高压输电线路电气工程的设计，需要切实的根据最终的设计图进行施工。在进行实际施工时，设计人员需要一步步落实图纸中的线路和路径以及输电塔等设备的确定，决不能忽视高压输电线路设计中的任何一个环节。
三、高压输电线路设计存在的问题及对策
高压输电线路随着国民经济的飞速增长得到迅猛的发展，但随着发展的进行也伴随着一些问题，下面探讨一下高压输电线路设计存在的一些问题及解决方案。
3.1选择路径
路径选择是整个输电线路设计中的关键，科学合理的选择方案在经济、技术指导以及施工、运行条件等方面都起着重要的作用。为了给线路施工以及运行维护创造良好的条件，在选择路径时要考虑沿线气象、地质、水文等自然条件，妥善协调好输电路径和周边的其他设施、资源开发和环境保护之间的关系。选择路径是要按照国家现行的法规政策，综合比较论证，选择出最佳的路径方案。最佳路径的选择基本要求：尽量选择路径短的，曲折系数愈小越好；尽量选择直线线路，避免太大的转角角度和太多的转角次数；转角点的地形要尽量选择较平坦的地方，转点的距离尽量大些；选择沿线交通相对便利的地方，最好距离公路或者航道比较近；选择地质条件良好的地方，避免洪涝、地震等自然灾害对线路造成严重影响；做到少占用建筑用地、注意保护名胜古迹和大片的农田作物；线路选择要尽量避开其他障碍物，要与城乡规划、通信、航空、铁路等部门协调好；如果输电线路的选取无法避开很大的跨越，那么工程施工量和投资就比较大，一定要选择好跨越地点，规划好整条线路的设计。在线路选择时要兼顾到工程实际和经济性问题，综合考虑占地费用赔偿和民事工作。线路选取要最大限度地满足电网系统的建设需求。
3.2杆塔基础型式的选择
输电线路用绝缘把导线固定在杆塔上以完成电能的传输。杆塔是高压输电线路的主要结构，它根据机械强度和绝缘强度来进行机构设计，由钢筋混凝土或者钢材建造而成。杆塔型的选取需要根据具体的地形地质情况来进行，因地制宜，规划杆塔选型。根据地质条件的不同，输电线路杆塔基础型式也比较多样化。针对软土地基、黄土地基、冻土地基、岩体地基要做出不同的选型。在杆塔基础型式的选取上发展新技术是对输电建设的重大贡献。比如，人工斜挖原状土基础的载力高，不容易变形，消除了安全隐患，而且开挖量小，节省材料。因此，在覆盖层较厚、可塑性粘土中采用人工斜挖原状土基础可以提高设施的承载能力和抗覆压的稳定性。软土地复合式小桩基础，做成直桩与斜桩网状分布，使其倾斜度与设施所受到的上拔力和水平力方向向下，从而承载力较大。除此之外，其工程造价相对较低，操作简单。
3.3输电线路抗冰设计
对于高压输电线路，要根据不同地区的气象信息，对线路的抗冰性能做好线路设计，争取做到保证线路运行安全稳定又相对节省工程造价。因为各地区的气象条件不同，冰厚也不相同，因此，要采取不用的冰厚设计值。在设计过程中，要对输电线路所经地区的地形地质情况、风向以及湿度进行综合性分析，科学合理地确定冰厚设计值。抗冰所采取的措施通常采用重型抗冰塔和加强导线。在重冰区要相隔一段距离就设置一个基抗串耐张塔，导线要采用机械强度较高的材质。为防止由于线路不平衡的张力作用和脱冰震动对导线造成损伤，要用预绞丝护线条保护导线。抗冰设计的一个重要方面是防止绝缘子冰闪，增大爬电距离和增大绝缘子串长度，改善绝缘串的伞型结构。在绝缘子表面涂上防水材料可以很大程度上降低覆冰绝缘子漏电的可能性。
结语
输电线路工程建设的设计方案一定要结合实际，因地制宜，设计出满足电网建设的最高要求。如果设计脱离工程的实际，仅仅只是纸上谈兵，一味生搬硬套是对工程建设的不负责任，无法保障设计的质量与满足电网发展建设的需要。所以在高压输电线路的设计过程中，务必理论与实际相结合，设计出科学、合理、专业化的方案，在施工过程中严格按照设计方案建设出满足电网要求的工程项目。
参考文献
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论文作者:钱育树, 任小龙
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/16
标签：线路论文; 高压论文; 导线论文; 杆塔论文; 设计方案论文; 绝缘子论文; 路径论文; 《电力设备》2016年第5期论文;