（贵州电力设计研究院 贵州省贵阳市 550002）
摘要：高压架空输电线路是我国电力系统运行过程中极为重要的组成部分，但随着高压架空输电线路的增加，其设计问题也逐渐暴露，因此本文结合高压架空输电线路在导线设计与杆塔设计方面的具体要求，探讨对于高压架空输电线路设计的优化措施，同样从高压架空输电线路导线以及线路杆塔两个角度进行探讨，旨在提高高压架空输电线路设计的科学性与合理性。
关键词：高压架空输电线路；导线；杆塔
随着近年来我国国民经济的高速发展，为了满足人们日益提高的电力能源需求，电力系统与电力网络的建设规模以及覆盖范围也在不断扩张，输电线路的电压等级不断提高，高压架空输电线路的覆盖面与重要性愈发突出。在这种情况下，为了进一步发挥高压架空输电线路的重要作用，有必要对线路设计进行进一步的优化。
1.高压架空输电线路设计要求
1.1输电线路导线设计要求
高压架空输电线路通常选用具有良好导电性能的金属线路作为导线，出于避免电晕放电现象产生的需要，应当确保导线具备较大的曲率半径。而出于确保导线通流密度合适的需要，还应当根据输电线路架设的需求，参考工程输送容量合理确定导线截面。高压架空输电线路通常会使用分裂导线，以确保输送容量能力满足电力需求，但在感应过电压与雷击过电压的影响下，输电线路可能会存在使用的安全性与稳定性的问题，因此需要在输电线路上方架设避雷线，以保护输电线路。一般来说，重要的输电线路，会制定相应的保护措施，例如，增加地线架构保护角、增加避雷线等。在设计高压架空输电线路的过程中，需要注意输电线路路径应满足净空走廊与地面宽度的充裕性，并综合考量外部自然环境与气候变化等因素对于高压架空输电线路可能带来的影响。
1.2杆塔设计要求
杆塔是高压架空输电线路的重要支撑结构，主要是由钢铁等金属或钢筋混凝土材料制成。根据使用需求的不同，杆塔也可以划分为转角塔、直线塔、换位塔、终端塔、轻重冰区分界塔、分支塔、特高压酒杯塔等[1]。对于高压架空输电线路而言，杆塔设计的合理与否，直接关系到线路能否顺利架设与运行，因而需要对杆塔的口宽、坡度、横担型式与地线支架型式等方面的设计加以重点优化，以提高杆塔的实用性与有效性，减少不必要的材料损耗。
2.高压架空输电线路设计优化措施
2.1高压架空线路设计的标准化优化措施
如果新建高压架空输电线路导线最低点超过12m，则一旦导线以逆向序的次序排列，则距地面1.5m左右的环境下，工频磁场低于0.05mT、工频电场低于2kVm，边相导线投影20m左右的0.5MHz无线电干扰值低于43dB。其中，工频电场值低于5kVm，不符合我国居民区工频电场强度评价标准的国家推荐限值2.5kVm，因此违背了国家相关规定。由研究表明，城市地区高压架空线路下，工频电磁场超标的情况基本上不会存在超出国家标准的情况，但如果线路下有建筑物存在，则工频电场与工频磁场超标的情况较为常见。另外，城市居民住宅的楼顶与阳台可能存在电磁场畸变情况，远超国家限制，不符合国家规定。基于这些因素，在设计城市地区的高压架空线路时，应当尽量改善建筑物工频电场与工频磁场超标的情况，改善电磁场畸变情况，例如，在线路杆塔处设置屏蔽线、增加杆塔高度或在建筑物中加设接地线等[2]。
2.2杆塔的设计优化措施
2.2.1地线支架的优化
常见的地线支架型式包括两种，其一为悬臂结构的挂线角钢，容易发生角钢受弯的情况，导致挂线角钢与地线支架之间材料不协调的问题；其二为框架型式的地线支架，能够增加框架强度，减少材料形变的可能性，便于后期运维与检修，避免了传统挂线角钢受弯的问题，因为优化后的杆塔可以选择第二种地线支架型式。
2.2.2横担型式的优化
高压架空输电线路的杆塔，对于V串直流悬垂塔通常会选用单坡横担或变坡横担两种横担型式，但单坡横担相比之下容易发生挂线角钢受弯、塔重增重或横担根部较高等情况，但同样也存在较为明显的优势，如构造简单、传力清晰等。但如高压架空输电线路为特高压线路，则横担较长，甚至超过14m，则单坡横担的使用会增加横担高度和钢材的耗损量，因而可以采用变坡横担的型式以避免以上问题，可以减少钢材耗损量，同时尽量避免挂线角钢受弯的情况。
2.2.3塔身口宽与坡度的优化
杆塔上下的口宽情况与杆塔整体刚度与塔重直接相关，越小的口宽就会产生越小的刚度，也会相应地产生较大的塔头位移与形变情况，增加头部塔身主材内力与塔重。但越大的口宽则会导致杆塔塔重越大，因此需要在设计与优化的过程中，对塔身口宽进行合理选择，在确保杆塔刚度不受影响的前提下，尽量减少口宽，充分利用杆塔构件的承载能力，在最大限度下减少塔重。
同时，杆塔塔身的口宽也会与杆塔的坡度相关，在一定程度的塔身口宽情况下，塔身坡度越小，则杆塔斜材越短，受力越小，重量越轻，但同时也会增加杆塔主材的内力与规格。研究表明，杆塔主材通常占据塔身重量的五分之二左右，可见主材大小与杆塔重量之间有密切的联系。相反，坡度越大、杆塔根开就越大，主材所受的内力就越小，主材规格也会相应减小，但同时，也会增加斜材长度、内力与规格，而斜材会受到长细比的限制，因而这种方式的经济效益较小。高压架空输电线路的杆塔塔身坡度与基础作用力、占地空间的大小直接相关，越小的塔身坡度，会产生越大的基础作用力，但占地空间较小；越大的塔身坡度会产生越小的基础作用力，但占地空间较大，因而也需要确保塔身的坡度合理性，才能够实现对杆塔结构的优化设计。综合以往设计与优化经验，考虑到杆塔口宽、坡度与塔重之间的关系，在设计的过程中，充分满足横担型式构造要求与避免形变的基础上，合理控制塔身口宽，避免杆塔由于口宽过大而增加不必要的材料损耗，同时若设计塔重差距较小，则应当尽量减小塔身坡度，以减少占地空间。
结语
在对高压架空输电线路进行优化设计的过程中，需要严格遵守国家的相关技术规定与施工规范，并综合考量建设区域、人口密度、地面高度、环境、气候、电力需求等各种综合因素，旨在确保线路设计优化的科学性与合理性。另外，也需要在线路设计过程中充分应用智能化、自动化技术，提高线路应用质量与效果。
参考文献
[1]方毅. 浅谈高压架空输电线路设计的优化方法[J]. 科技创新与应用, 2015(26):220-220.
[2]朱明接. 浅谈高压架空输电线路设计的优化措施[J]. 通讯世界, 2014(2):110-111.
论文作者:牟松芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：杆塔论文; 线路论文; 高压论文; 导线论文; 坡度论文; 型式论文; 地线论文; 《电力设备》2017年第31期论文;