摘要：随着我国电力事业的发展，输电线路工程建设项目不断增多，为保证优质高效的完成输电线路工程，降低工程成本。本文将全寿命周期理论应用于输电线路工程优化设计工作中，对影响输电线路工程建设的各个因素进行了优化设计，以期为输电线路工程建设项目提供相应的借鉴。
关键词：全寿命周期理论；输电线路；优化设计；
1.全寿命周期理论概述
（1）工程项目全寿命周期理论的基本概念
全寿命周期是指从工程项目开始进行规划、实施、运营到报废的全寿命周期过程。具体可分为项目建议书、可行性研究阶段、设计阶段、施工阶段、运营维护阶段及回收处理阶段[1]。
（2）工程项目全寿命周期设计理念
工程项目的全寿命周期设计理念是指保证项目施工质量的前提下，在项目设计前以全寿命周期实施运营成本最低为指导思想，从项目实施的实际情况、环境影响因素、后期运营维护等多个方面进行综合考虑编制设计方案，并对所提出设计方案进行分析比较，选择工程项目全寿命周期最优的设计方案。
（3）全寿命周期理论成本分析的基本方法
1）输电线路工程全寿命周期成本的计算[1]
全寿命周期成本通常由建设投入成本、运营成本以及维护成本三个基本方面组合而成，其是指工程项目在整个寿命周期内所花费资金的总额。寿命周期成本
的常用的计算公式为：
LCC=IC+OC+MC
其中，LCC是指寿命周期成本，IC是指一次性投资成本，OC是指运行成本，MC是指维护成本。
结合输电线路工程的实际情况，在进行输电线路寿命周期成本计算时应考虑增加由故障和维护造成中断输电成本FC，则可将上述公式修改为：
LCC=IC+OC+MC+FC
其中，LCC是指寿命周期成本，IC是指一次性投资成本，OC是指运行成本，MC是指维护成本，FC是指中断输电成本。
2）输电线路设计方案全寿命周期成本现值的计算
在输电线路设计方案选择时应选择技术合理且全寿命周期成本最低的方案，通过利用动态分析法将发生在不同时点转化为同一时点，然后对其进行比较分析，从而选择合理的方案。常用的动态分析方法包括现值比较法、年值比较法及差额内部收益法等。在对输电线路设计方案进行选择时一般采用现值法来进行分析，如下式所示[2]：
其中，PLCC代表寿命周期成本现值；IC代表一次性投资成本；OC代表第i年投入的运行成本；MC代表年维修成本；FC代表中断输电成本；r代表折现率；N代表经济寿命数。
2.基于全寿命周期理论的输电线路工程优化设计
（1）输电线路路径的优化
1）路径选择的原则
在对输电线路路径进行选择时应根据项目设计的要求，结合项目所处的外部环境和社会环境，综合考虑各因素的制约，选择合理的线路路径，减少输电线路长度，提高其安全性、可靠性及经济性[2]。
2）输电线路选线的工作过程和路径优化方法
①输电线路路径优化方法
在进行输电线路选线时应根据地形图结合电气、结构、地质、测量等专业的意见并对自然保护区域、军事设施区域及城市规划要求进行充分了解，综合进行线路的选择和方案的认定。输电线路路径优化方案应坚持以人为本统筹兼顾的原则。
②输电线路路径优化的工作过程
输电线路路径优化工作过程首先是召集具有一定能力的相关技术人员对相关工程资料进行研究和布置工作。其次是对所选择的路径方案进行现场实地勘察、收集相关影响因素资料，对可能发生拆迀赔偿等方面事件进行认真细致的分析。最后对重要的交叉跨越进行实测，掌握附近输电线路的运行情况[3]。
（2）输电线路导线优化选型
1）单回路导线型号选择
①技术比较
在对单回路导线型号选择时应从导地线布置、导线结构截面、导线电流密度、导线表面电场强度、不同导线结构的无线电干扰值、可听噪声以及地面工频电场强度等多个方面对进行技术比较，从而选择最满足项目实际需求的输电线路导线[3]。
②经济比较
在对输电线路导线进行经济性比较时通常采用寿命周期年费用最小的方法来进行计算，计算公式如下[3]：
其中，NF代表年费用；M代表施工年数；t代表施工相关时间；Z代表折现总投资；u代表折算年运行费用；
2）双回路导线型号选择
①技术比较
在对双回路导线型号进行选择时应从技术方面对其进行合理的分析，以保证导线型号选择的正确性。双回路导线型号技术比较具体包括：导地线布置、导线截面、机械性能、电磁环境、导地线参数等方面[4]。
②经济比较
在对双回路输电线路导线进行选择时同样需要考虑其经济性，其通经济性比较常采用寿命周期年费用最小的方法来进行计算，具体同单回路导线型号选择经济性比较。
（3）输电线路铁塔优化设计
1）输电线路铁塔优化设计的基本原则[4]
①结合项目实际情况对铁塔尺寸、塔身坡度、铁塔根开、占用耕地面积以及工程量进行合理确定，降低工程成本。
②符合强度配合原则，确保铁塔传力路径清晰结构受力均勾。
③根据项目的地形情况，合理确定铁塔长短腿方案，降低工程造价，减少施工难度。
2）输电线路铁塔头部优化
①双回路铁塔头部的优化主要通过加强各层横担位置的布置优化，使铁塔主材强度充分的被利用。
②单回路铁塔塔头部的优化主要是在保持导线距地距离的基础上，通过塔窗布置优化降低外荷载，减少塔头迎风面积。
3）输电线路铁塔塔身的优化
①铁塔塔身节间长度的优化应坚持铁塔上下受力均匀，材料强度充分运用的基本原则，对综合协调坡度和长细比之后逐步使铁塔接近满应力状态，在主材支撑间距设计过程中不拘泥于等距布置，以使主材强度得到高效利用[3]。
②塔身斜材布置的优化不仅影响其自身规格，也对其主材的选用具有一定的影响，因此在对塔身斜材布置的优化时应以主材的临界计算长度为依据，合理的进行节间形式的确定，提高材料性能，降低工程成本。
4）输电线路铁塔腿部的优化
输电线路铁塔腿部优化主要是对铁塔腿部所使用的材料及强度方面进行，其具体优化方法同塔身的优化方法相同。
（4）输电线路基础优化配置[4]
①基础配置的基本原则
在对输电线路基础进行优化配置的过程中应坚持施工技术的可行性、经济性以及符合环境保护以及可持续发展的要求。
②常用基础型式及应用
原状岩土基础主要包括掏挖基础、岩石基础、挖钻孔桩基础等，为保证其完成之后具有较高的承载能力，应将土方量与混凝土量之比控制在1.2：1以内，这样既可以提高岩土的承载能力，又可以避免对施工范围内的生态环境造成破坏。
微型桩是指利用小型的钻孔工具预先在地基中进行成孔，然后防止钢筋笼和注浆管，最后将泥浆灌入孔中，形成直径较小的承载力桩。其具有施工简单、承载力高、造价低等诸多优点。
（5）对输电线路工程材料使用的优化
为保证输电线路工程实施过程中成本达到最优水平，应在对进场材料的标准、规格、数量及各类质量证明文件进行细致的检查，检查合格后方可进行进场。同时在项目实施之前依据科学的方法对进场材料的采购周期、批量、库存量进行计算，使采购与存储费之和最低。
第一，材料采购和存储费用之和：F=Q/2×P ×A+S/Q×C
其中：F为采购和存储费用之和，A为存储费率，Q为采购量，P为单价，S为总采购量，C为每次采购费。
第二，计算最优采购量：
，Q0为最优采购批量
通过对材料采购优化管理，可以减少输电线路工程的采购费用和存储费用，降低工程成本。
结语
本文首先对全寿命周期的基本概念、设计理念以及成本分析的基本方法进行了阐述，为后文奠定了理论基础。然后从输电线路路径、导线、铁塔以、基础及材料使用方面分别进行了优化设计，从而实现对输电线路进行全寿命周期优化的目的。
参考文献：
[1]李泓泽，郎斌.全寿命周期造价管理在电力工程造价管理中的应用研究[J]华北电力大学学报，2008，29（1）：7-11
[2]钟小平，金伟良.输电线路全寿命周期设计理论方法[J]结构工程师，2011（10）：74-77
[3纪伟.全寿命周期设计理念在输电线路工程设计中的应用[J]江苏电机工程，2009，（11）：26-28
[4]鲁国起，张焰，祝达康.全寿命周期成本及其在电网规划中的应用[J]现代电力，2009，（12）：23-25
论文作者:王玉华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/13
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