摘要：35kV～110kV，输电线路是比较常见的线路，在电力系统中、输电线路占据着重要地位，随着社会主义新时代的发展，输变电发展是提供基础性条件。开展规范35kV～110kV输电线路设计，有助于改善整体输送电效率，降低电路施工、运行成本，维护电力行业的健康持续稳定发展。
关键词：35kV～110kV；输电线路；设计要点
引言
伴随着中国社会经济社会的高速发展，电力工业蓬勃兴起，用电负荷日益扩大，电力实施设备数量与日俱增，输电线路设计成为一项常规性的工作，特别是对于35kV～110kV的输电线路设计来说，更是一项常规性的工作。当前，我国35kV～110kV输电线路设计技术与西方发达国家仍然存在一定的差距，设计技术相对落后、设计策略呈现凌乱化、分散化等问题日益凸显。如何适应新时期电网事业的迅猛发展，优化和完善原有的35kV～110kV输电线路设计方案，整合创新科学化的35kV～110kV输电线路设计策略，切实提高输电线路设计的工作实效，降低成本，增加收益，显得尤为重要。
一、基础设施设计
1.塔杆结构型式及分类
架空线路使用的杆塔按使用材料分类，常见的有钢筋混凝土电杆、钢管杆及自立式角钢塔，按受力特点可分为终端杆、直线杆塔、转角杆塔。
2.导线选择
常用的架空线的材料有铝包钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线，随着现代科技的发展，新型导线不断问世，现在还增加耐热铝合金导线；导线的选择应根据不同地区气象、水文、地质、档距等特点，对导线选择的导体是不同，针对各导线的特点，分别对其选择使用如下所述：
铝包钢芯铝绞线：铝包钢芯铝绞线具有结构简单、架设与维护方便、线路造价低、传输容量大、又利于跨越江河和山谷等特殊地理条件的架设、具有良好的导电性能和足够的机械强度、抗拉强度大、塔杆距离可放大等特点；故钢芯铝绞线是输电线路中常用的导线。
钢芯铝合金绞线：钢芯铝合金导线也称为铝镁硅合金导线，它是在电工铝中加入镁和硅两种元素（加入总量约1%）得到的铝合金产品。架空导线中使用的铝合金导线按其机械性能和电性能不同分为两种型号，分别为LHA1型和LHA2型，前者比后者强度更高一些，同时电阻率也大一些。
与钢芯铝绞线相比，在相同的重量下，钢芯铝合金绞线有更大的截面，电性能好、强度高、电阻小、重量更轻、载流量大、计算拉断力大，在不改变对地距离的情况下，可以加大档距，减少铁塔数量；根据导线的特点，该导线能适应各种复杂气候，高山峡谷、大江湖泊、天气复杂恶劣的冰雪及重冰区等大跨越段，这样降低线路工程的综合造价。
耐热铝合金导线：耐热铝合金是在铝绞线中加入锆元素制成的，其耐热的机理主要是由于锆的加入提高了铝的再结晶温度，使铝合金的耐热性得到显著的提高。不过锆的加入使铝合金的电阻率升高，导电性能下降，在抗拉强度、长期容许使用温度等技术指标相同的情况下，58%IACS 导电率的耐热铝合金将要遭到淘汰。早期的开发的耐热铝合金如：58和160%IACS耐热铝合金、高强度耐热铝合金等属于固溶型耐热铝合金。固溶型耐热铝合金中，锆元索的添加量一般都不超过0.1%。在铝材中添加锆元素能提高铝材的耐热性，同时也降低铝材的导电率。减少锆元素的添加量，则不能保证铝材的耐热性。因此，早期开发的固溶型耐热铝合金，耐热性能提高因受锆元素添加量的约束，长期容许使用温度一般为150℃，生产工艺也较为复杂和难以控制。
新开发的超耐热铝合金、特耐热铝合金及高导电超耐热铝合金等属于固溶析出型耐热铝合金。这类耐热铝合金生产中，锆元素的添加量远远超过0.1%，达0.3%以.上。为保证合金线材的导电率不低于58%IACS，固溶析出型耐热铝合金首先通过高温热轧，使得锆元素在铝材中强制性过饱和。然后进行不低于80%的冷加T和长时间的热处理，如得不到应有的析出组织，还要进行二次热处理。因此，周溶析出型耐热铝合金的生产工艺不仅比周溶型耐热铝合金更复杂，还需增添特殊的热处理设备。同时，固溶析出型耐热铝合金线的生产成本与周期显然高于固溶型耐热铝合金。但周溶忻出型耐热铝合金却能得到优异的性能指标：导电率不低于58%IACS甚至60%IACS、长期容许使用温度不低于210℃，可达230℃，可使输电线路输送容量增加一倍以上。
耐热铝合金导线的最大特点就是允许工作温度高，与同截面的钢芯铝绞线相比，载流昼能提高50%以上，在线路扩容改造工程中，尤其在线路走廊狭窄地区，只需要更换相近截面规格的耐热铝合金导线，基本上不需要更换铁塔即能达到增大线路输电容量的目的。这非常适用于受用地限制，或更新线路需要化费更多的人力、财力的地方。
3.绝缘子
绝缘子是高压架空输电线路中最重要的元件能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压输电线路连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由钢化玻璃、瓷质及复合材料制成。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。在国内，绝缘子分为三类，分别为瓷质绝缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子，根据不同的地理位置，采用不同绝缘子。
瓷质绝缘子：瓷绝缘子有近百年的运行经验，其抗老化能力较强。在投运后的一段时间内。通过检测手段，可把少数劣化绝缘子更换掉。但随着运行时间的增长，它的老化会日趋严重，瓷绝缘子表面为高能面，被水浸润后形成连续水膜，易于形成导电通路，致使沿面泄漏电流较大。随着电网电压的提高，用增大泄漏距离来提高污闪电压已很难满足要求，因此，只好采用人工清扫和涂料等措施。随着污秽不断加重，瓷绝缘子的耐污性能下降很快。
钢化玻璃绝缘子：钢化玻璃绝缘子有零值自爆的特点，可免除零值测试且自爆后能及时发现及时更换，不掉串，零值自爆率低，自洁性好，不易老化，防雷效果好，机电性能较好，成串电压分布均匀，运行维护较为方便。零值自爆时玻璃碎片自动脱落，线路在经过基本农田区内，不应采用钢化玻璃绝缘子，对农民耕种农作物存在安全隐患，同在在变电构架上也不应采用，同样对构架下设备存在隐患，故在以上两个区域，不建议采用钢化玻璃绝缘子。
合成绝缘子：合成绝缘子为近年来发展起来的新产品，重量轻，自洁性能良好，防污闪能力强，不需测零值，施工运输安装方便，运行数年不需清扫，能大大减轻运行维护工作量及强度，减小了停电损失。
复合绝缘子主要由玻璃纤维环氧树脂引拔棒，硅橡胶伞裙，金具三部分组成。其硅橡胶伞裙采用整体注压工艺，从而解决影响复合绝缘子可靠性的关键问题界面击穿。玻璃引拔棒与金具的联结采用最先进的压接工艺，配有全自动声波探伤检测系统，具有强度高，外型美观，体积小等特点。在施工或平时运输时严禁硬物撞击，碰擦特别是施工人员站在导线上安装或更换完合成绝缘子以后上横担的过程中要千万注意，不能用手紧抓合成绝缘子的伞裙及芯棒，更不能用脚踩踏合成绝缘子的任何部位，因合成绝缘子的伞裙材料为硅橡胶，质地比较柔嫩，极易受损伤而导致粘接层的密封性被破坏，导致合成绝缘子的绝缘性能下降。
二、35kV～110kV输电线路设计要点
2.1.线路路径
对于 35kV～110kV 输电线路来说，线路路径选择的合理性直接影响着整个 35kV～110kV 输电线路的运行与安全。因此在 35kV～110kV 输电线路设计中，线路路径选择是贯穿整个工程的灵魂，线路路径作为工程的重中之重，不仅只是为将两个电源点连接就将问题解决，所谓做设计的思想，要考虑安全、技术、经济、合理。路径方案要做到点中有线、线中有位的原则；
线路路径方案的选择，首先要去规划、政府、国土、林业等相关职能部门收资，落实与本工程线路可能存在的问题，分别在路径图上标注清楚，再采用室内选线与现场相结合，在考虑上述情况后，将线路长度尽力走最短，靠近公路，依照相关规定来调整35kV～110kV 输电线路与规划用地的要求，以免后期出现改线情况而加大经济成本，与此同时，线路路径的选择应满足地区地理条件以及施工运行方便。
35kV输电线路 110kV输电线路
2.2防雷设计
自然气象条件对于35kV～110kV输电线路的影响是不可预估的，尤其是雷雨交加的情况下，往往会产生高压雷电，危害性极强，极易对电气设备回路系统造成瞬间冲击，极易造成短路故障，严重情况下可能会导致燃烧或者爆炸，因此在35kV～110kV输电线路设计中必须要做好防雷设计。在35kV～110kV输电线路设计过程中，为提高防雷设计的科学性和有效性，需要全面把握35kV～110kV输电线路的运行情况，根据相关的规程规范的要求，35kV～110kV输电线路均按标准考虑防雷设计，35kV线路应在变电站两端1.0km～1.5km范围内，架设地线，110kV全线按地线架设，每基杆塔均应接地，降低泄流处电阻值，确保其处于可保护范围内，一定程度上缓解电压冲击伤害，从而维护35kV～110kV输电线路的安全运行，维护输电线路及设备的安全运。
2.3防污设计
35kV～110kV输电线路设计过程中，防污设计是一项重要内容，全面把握35kV～110kV输电线路的污秽情况，提高设计的合理性，明确35kV～110kV输电线路污秽等级，推进35kV～110kV输电线路防污秽设计的顺利开展。35kV～110kV输电线路方式的设置与全面考虑防污秽设计的目标电压，绝缘子积污特性作为重要的考量因素，根据工程所在地区的实际情况，合理对绝缘子的选型，提高防污秽等级效果，最大程度上降低污秽对35kV～110kV输电线路所造成的不利影响，采取科学的污秽处理技术措施，为35kV～110kV输电线路的安全运行创造优良条件。
2.4杆塔选型与定位设计
杆塔设计选型，根据接入系统的要求，确定该工程导线截面，再参照工程的气象条件，选择相应的杆塔设计模块，根据杆塔设计模块的设计条件，在杆塔合理的使用范围内使用。
在纵断面图上确定定位杆塔，如终端杆、直线杆塔、转角杆塔等的位置，根据现场情况与实际测量的数据相结合，合理排列杆塔位置，确保导线、跨越线在对地和被跨的线路，满足相应的安全距离，如此继续下去直到另一特殊杆塔为止，杆塔定位后在纵断面图必需进行下列校验。
（1）杆塔荷载校验，一般只要实际的水平档距和垂直档距小于各自的设计档距，即可认为杆塔荷载校验合格。
①水平档距的校验：就是将校验的电杆前后两个档距之和的一半与设计的水平档距相比校，若小于设计档距，则符合要求。
②垂直档距的校验：利用杆塔使用的条件，垂直档距是由杆塔两侧导线最低点间的距离决定的，可直接从图上量出被校验杆塔相邻两档最大弧垂点之间的距离，此即垂直档距，若垂直档距小于设计的垂直档距，则符合要求，否则应对横担进行校验。
（2）杆塔上拔校验，要是在杆塔定位时某一直线杆的悬点位于相邻两侧杆塔悬挂点之下时，应进行上拔校验。
一般利用最低温度作杆塔上拔校验的条件，校验方法是利用“冷板”校验，即同绘制最大弧垂曲线一样绘制出最低温度状态的弧垂曲线模板（采用最大弧垂曲线时的代表档距），俗称“冷板”。
把冷板曲线在纵断面图上放正，使冷板曲线恰恰通过被校验杆塔两侧相邻杆塔的导线悬挂点上，若被校验杆塔上的悬挂点在冷板曲线上方，则不会出现上拔，否则就会发生上拔。如果发生上拔，应将上拔杆加高或将直线杆换成轻型耐张杆。
（3）导线风偏后对地及对其它突出物净距离的校验。
根据定位模板曲线定出的杆塔位置对线路中心及对交叉跨越物的垂直距离是满足要求的，但为了确保安全，还必须验算导线出现风偏时边导线对山坡、陡壁及与线路相邻建筑物、树木之间的净距离是否满足要求。
一般是测出危险点的横断面图，直接在横断面图上校验。校验用的气象条件应选下面两种中较严重的情况①导线无冰、最大风——风偏角最大弧垂也较大；②导线覆冰，相应风速——风偏角较小，但弧垂可能最大。
（4）邻档断线时交叉跨越距离的验算。
交叉跨越档的线路杆塔，如采用直线杆，邻档断线后因导线应力降低、弧垂加大，使导线与被跨越物之间的距离不符合要求，故需验算。
在跨越档的哪一侧断线，影响导线断线后的应力，一般按下述经验来选择断线档：①连续档距大致相等，选在档距较多的一侧；②跨越档两侧档距一大一小，选在大档距内断线；③跨越档两侧档距一大一小，小档距的邻档为一很大的档距。
先选在相邻较大档距断线，如裕度小，需验算相邻小档距内断线；④跨越档一侧为大档距，且靠近非直线杆，验算同上。
（5）耐张绝缘子串倒挂校验。
在山区，当地形高低差过大时，将引起低处的耐张杆塔上的耐张绝缘子串上仰，致使绝缘子瓷裙槽中积存雨、雪、污垢等而降低绝缘强度，为此要对耐张绝缘子串是否需要倒挂进行校验。
2.5定位时的注意事项
（1）孤立档，尤其是档距较小的孤立档，会使杆塔的受力情况变坏，施工困难、检修不便，应尽量避免出现。
（2）打拉线的杆塔应注意拉线的位置，在平地，应避免打在路边或泥塘洼地，在山坡地应避免顺坡打而使拉线过长。
（3）杆塔定位时，还应考虑立杆、打临时拉线和紧线的位置。
（4）杆塔位于陡坡时，应注意其基础受冲刷情况，必要时，采取保护措施。在覆冰区定位，应尽量避免大档距，并使杆塔布置得均匀些。
2.6基础设计
送电线路基础的设计，对工程造价起着重要作用。随着电力建设的不断市场化，输电线路的辅助施工费用占用工程总价的比重越来越高，环境保护越来越受重视，因此，需要在设计时综合考虑各项经济效益和社会效益，选择适当的基础型式，减小施工开挖量和环境的破坏，达到安全、环保、经济的设计目的。
结合沿线的不同地形、地质特点，基础型主要设计采用掏挖基础型和人工挖孔桩基础式，该基础的特点是基坑基本采用人工掏挖成型，可辅以分层定向松动小爆破；基坑开挖难度不大，不用模板，不用回填土，柱子与底板做成圆形；柱子配筋、基脚做成蒜头型，按刚性设计。按剪切法进行抗拔稳定计算，充分利用原状土承载力的优点，所以混凝土用量较省，钢材用量较少，土石方量最少，施工工艺简单。
本工程丘陵地带地质主要为硬塑粘性土、无地下水、土夹石及风化岩石，对于基础作用力不大的塔形在这类土壤地区采用掏挖式基础比较合适。该基础型式为本工程拟采用的主要基础型。
2.7专家系统，综合诊断
输电线路要综合考虑技术先进性和成熟性，加强电力设备的状态监测技术、状态诊断技术、状态维修技术等等研究，是我们开展输电线路设计的前提和基础。充分运用专家经验及人工智能建立的专家系统将会有利于我们做出较为精确的综合诊断分析，并且通过实践产生的新情况、新思路、新观点又会进一步丰富经验和完善专家系统，使该系统能够更好的发挥作用。当前，我们对设备状态的诊断主要集中在建立数据统计分析上。反复的试验、运行、维修数据表明，设备异常，伴随着计算机技术和人工智能技术的发展和应用，设备管理工作的标准化、程序化及数据资料的完整化正进一步增强。
2.8提高人员素质，优化结构
提高从业人员素质是我们做好35kV～110kV输电线路设计的核心和关键。35kV～110kV输电线路设计工作所涉及的专业面广，技术要求较高，需要各类专业技术人员分工协作，加强合作，需要大量专业人员的参与和合作。随着国家电网的进一步普及，电力设施快速发展的要求更加迫切，对35kV～110kV输电线路设计人员素质提出了更高的要求。因此，迫切需要提高专职人员的综合素质，引进一大批高素质的35kV～110kV输电线路设计人才队伍，合理优化人才结构，适应新时期的35kV～110kV输电线路设计工作。
三、结束语
通过以上分析可知，为全面提高35kV～110kV输电线路设计的合理性，规范开展基础设施设计，技术要求；掌握35kV～110kV输电线路设计要点，塔杆准确定位，与专家系统设计合理；做好防污损设计与防雷设计，为电力系统的安全稳定运行提供可靠支持，从而实现更为科学的设计，更加合理的选择配套设备，实现工程项目寿命周期成本相对最小化的目标，同时实现工程项目建设的最大经济效能与最大社会效益。
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论文作者:邓守勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/25
标签：线路论文; 杆塔论文; 绝缘子论文; 导线论文; 铝合金论文; 耐热论文; 污秽论文; 《基层建设》2018年第32期论文;