110kV电压等级的输电线路设计

与建材装饰2016年7月110kV电压等级的输电线路设计武帅（重庆万州区电力设计事务所重庆万州404000）摘要：电力工业作为一项资金、设备以及技术都比较密集的产业，为了确保设备的可靠性以及经济性，充分适应电力生产的发展，则需要选择最佳的输电线路设计方案，本文主要对110kV输电线路设计的重要性、110kV电压等级中输电线路的基础设计以及整体线路设计的要点进行分析，以期为相关人员提供参考。关键词：110kV；输电线路；设计中图分类号：TM751文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）29-0255-021引言目前我国110kV输电线路绝大部分采用杆塔架空导线的方式设计，少部分城区受到城市景观的影响采用电缆地埋的方式设计。采用架空方式设计，不但能减少投资，还能方便运行维护，有效提高供电的可靠性和安全性，因而对110kV架空输电线路设计进行研究有着十分重要的意义。2110kV输电线路设计的重要性输电线路就是输送电能，并联络各发电厂、变电站使之并列运行，实现电力系统联网；电力系统联网后，既提高了系统安全性、可靠性和稳定性，又可实现经济调度，使各种能源得到充分利用。所以高压输电线路是电力工业的大动脉，是电力系统的重要组成部分，其中110kV输电线路在这个大动脉中占有非常重要的份额，也是电力系统中最基础的输电线路电压等级。为了确保电力事业能够持续健康发展下去，则需要做好110kV输电线路的设计工作，提高输电效率，减少输电成本，更高效的适应电力市场发展需求，进一步增强电力市场的核心竞争力，为企业创造更多的价值和效益，促进电力事业的蓬勃发展。3110kV输电线路基础设施设计3.1塔杆结构型式及分类作为架空线路中所使用的杆塔，可以根据其使用材料的材质进行分类，可分为钢筋混凝土电杆以及铁塔两种；若按照受力的特点以及用途则可以将其分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔以及终端杆塔等。（1）一般线路的直线段上则适合使用直线杆塔，当线路运行正常时会伴有垂直荷载以及水平荷载，能够对断线以及其他顺线路方向上的张力有所支持。（2）耐张杆塔不但能够承受垂直方向的荷载以及水平方向的荷载，还能够对更大顺线路方向的张力有所支持，例如断线时的张力或者是施工时紧线的张力。（3）线路的转角处则更适合使用转角杆塔，其受力特点跟耐张杆塔的受力特点相同，但水平荷载的值较大，因为转角杆塔的水平荷载中还包含了角度合力。（4）线路首末段则适合使用终端塔，不管是耐张型的终端塔，还是转角型的终端塔，其受力特点跟耐张、转角杆塔都相同，正常运行时需要承受单侧的顺线路方向的张力。3.2正确选择架空导线的材料110kV输电线路的电压等级较高，为了确保导线的输送容量以及对地安全距离，则要选择不同的架空线。常见的几种架空线的材质为铝、铝合金、钢和铜等，而这其中铜作为最理想的导线材料，其导电性能和机械强度均较好，但价格较贵，除特殊需要外，一般不适合用在输电线路中。而铝制材料的导电性能仅次于铜，且质量轻，价格低廉，但机械强度较低，抗腐性也较差，因而也不适合单独用作110kV输电线路。铝合金的导电性能与铝相近，机械强度接近铜，价格却比铜低，并具有较好的抗腐性能，不足之处是铝合金受震动断股现象比较严重，使其使用受到限制。而钢的机械强度较强，价格低廉，但导电性能差，为了避免其被腐蚀，则需要对其进行镀锌处理，钢材料的架空线常作为避雷线使用。综合以上各种材质的优缺点，选择110kV输电线路的导线时，一般考虑选用钢芯铝绞线，以钢作为芯线，主要用来承受架空导线的机械荷载，以铝作为外层导线，由于交流电的集肤效应，外层电阻率较小的铝导线主要用来承载电流，输送电能的作用。4110kV输电线路设计要点4.1案例分析某水电站需架设1回110kV上网输电线路至某城郊区1座110kV变电站，两点直线距离约40km，途径40%的丘陵和60%的山地地区，途中需翻越海拔约1350m的一座群山，穿越一大片林区，线路架成后能实现水电站的信息数据上传以及调度通讯自动化。根据以上条件，对110kV线路输电线路进行优化设计与分析。4.2110kV输电线路设计要点4.2.1做好杆塔定位设计①做好模板曲线的设计工作，所谓的模板曲线主要指在最大弧垂气象条件下，根据一定的比例对悬链线进行绘制，即处于最电力建设·255·与建材装饰2016年7月大弧垂时，导线在空中悬挂的形状相似。要先对各气象条件下的比载进行计算，并对临界档距进行计算，对气象条件进行判别和控制，通常建议使用临界温度法以及临界比载法，对最大垂直弧垂出现的气象条件进行判别：是覆冰无风状态，还是最高温时无风状态，而后求得定位模板曲线，并剪切制作。②选定塔位，对档距以及杆型进行配置。选择塔位时要遵循档距配置的基本原则，最大限度地利用杆塔的高度和强度，尽量不要使相邻杆塔之间的档距相差太悬殊，防止杆塔承受过大的纵向不平衡张力，尽量避免出现孤立挡。设计选用杆塔时要尽可能的选择经济性较强的杆塔，尽可能的减少占有农田以及耕地，减少施工土石方量。4.2.2注意覆冰线路的设计设计杆塔时，杆塔结构的荷载要设计的足够大。设计人员要对线路覆冰所形成的外加荷载予以充分考虑，并根据经常发生的严重覆冰情况，设计最为合适的架设耐覆冰式的输电线路，此线路所使用的杆塔跟一般的杆塔相比，机械强度要更大，而档距要小，导线的张力则较小。为了防止发生碰线的问题，则在布置此塔型的导线时选择水平布线的排列方式，适当的增加导线跟避雷线之间的距离。针对覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，要增加融冰装置设计以及可进行除冰措施的材料设计。设计110kV输电线路通讯时，要使用在线监控的方式对线路覆冰的状况进行监控，待输电线路投入使用后，为管理人员巡线管理以及应用融冰和除冰技术提供便利。4.2.3做好防雷设计如何作好110kV输电线路的防雷设计：①线路路径选择时避开多雷区；②作好杆塔接地装置设计，保证线路具有一定的耐雷水平；③作好避雷线设计工作，避雷线主要作用是防止雷电直击导线，同时在雷击杆塔时起分流作用，对导线起耦合和屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。避雷线可分为一般避雷线、绝缘避雷线、屏蔽避雷线和复合光纤避雷线四种。一般避雷线主要采用镀锌钢绞线，其型号的选择视所保护的导线型号而定。由于一般避雷线采用逐基杆塔接地方式，会产生较大的附加电能损失，所以对于超高压输电线路往往将避雷线加以绝缘。绝缘避雷线利用一只带有放电间隙的绝缘子与杆塔隔开，雷击时利用放电间隙击穿接地。屏蔽避雷线与一般避雷线分段配合架设，以防止输电线路电磁感应对附近通信线路的影响。复合光纤避雷线的外层铝合金绞线起防雷保护和屏蔽作用，芯部的光导纤维起通信作用。根据各种避雷线的功能，并接合110kV输电线路的实际需要，选择不同的避雷线设计方式。4.2.4专家系统，综合诊断电力工程要对技术的先进性以及成熟性予以充分考虑，注重对电力设备状态监测技术、诊断技术以及维修技术的研究，以做好110kV输电线路设计的基础工作。利用专家的经验以及人工智能的方式，建立专家系统，以便作出更为综合的诊断，并且通过实践产生的新情况、新思路、新观点对专家系统进行进一步的丰富以及完善，充分发挥其系统的作用。现阶段，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，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。4.2.5提高素质，优化结构做好110kV输电线路设计的关键在于提高从业人员素质，进行110kV输电线路设计时所涉及到的专业面较广，因而需要不同专业的技术人员进行分工协作，加强彼此之间的合作，同时要不断提高专职人员的综合素质，引进一大批高素质的110kV输电线路设计人才队伍，合理优化人才结构，适应新时期的输电线路设计工作。5结语总而言之，电网能够经济的运行则能够有效减少供电成本的投入，而选择科学合理的110kV输电线路设计优化方案不但能够节省建设使用的材料，还能够进一步提高线路的利用率，降低雷击事故以及覆冰灾害带来的损失，为电力企业带来更高的经济效益以及社会效益，进一步增强输电线路的供电能力。参考文献[1]李丛岱.110kV线路系统防雷分析[J].中国高新技术企业，2014（1）：135~137.[2]王传坤，宋辉，张贤秋，等.分析35~110kV输电线路设计要点[J].中国科技博览，2016（5）：327.[3]赵聪.浅谈110kV输电线路设计[J].城市建设理论研究，2013（24）：36.收稿日期：2016-7-4作者简介：武帅（1979-），男，工程师，大学本科，主要从事电力设计工作。电力建设·256·