阐述优化设计在110kV输电线路工程中的应用
来源:用户上传
作者:
【摘 要】随着国网公司基建管理工作的细化，输电线路工程的要求越来越高，基建信息管理系统的应用、信息化平台的投运、“创优夺旗”、网优工程等标准及规范越来越具体实用。110kV输电线路工程的优化管理的优劣直接影响到城市骨干网架的运行质量，高质量的工程可以提高稳定的能源供应，减少输电线路运维管理费用，提升优质服务的内涵，提高“N-1”线路及设备安全运行水准。本文结合优化设计的基础内容和输电线路工程中的相关知识，总结出优化设计在输电线路工程中的应用，主要包括：铁塔结构设计优化，勘测手段和设计信息处理技术优化，排位优化及路径优化，线路设计优化和输电线路环保型优化设计。中国论文网
【关键词】优化设计;110kV输电线路;优化方法
引言
随着电力体制改革的进一步深化，近几年，我国电网建设迅猛发展，每年电网基本建设的投资额都相当的大。因此，开展输电线路优化设计的研究，建立线路优化方案是一个重要课题。本文结合优化设计的基础内容和输电线路工程中的相关知识，总结出优化设计在输电线路工程中的应用，主要包括：铁塔结构设计优化，勘测手段和设计信息处理技术优化，线路设计优化和输电线路环保型优化设计。
一、优化管理的工作依据
输电线路工程优化管理的宗旨为“创新管理工作流程，优化管理工作模式，提高安全质量管理效益”。
优化管理的主要依据为国网公司、省市公司及国家相关部门的安全、质量管理规定，包括《国家电网公司基建安全管理规定》、《国家电网公司基建质量管理规定》、《国家电网公司输变电工程施工安全风险识别、评估及预控措施管理办法》和《国家电网公司输变电优质工程评定管理办法》等文件要求，从项目管理、安全管理、质量管理、技术管理和造价管理入手，主要抓好民事协调、隐蔽工程、分项工程质量验收、初检及复试报告、施工台账、标准工艺、信息化平台和三级验收等方面细节管理，逐级双基双建，即安全质量之基，国网优质工程模式优化管理之基。
二、輸电线路铁塔优化设计
1.节点设计合理
节点布置，属于局部设计，对大角钢、组合角钢塔，节点的设计是很关键的，节点设计是否合理，对塔重和受力都有很大影响。我们参考了意大利SAE公司设计的5O0kV沙江线路铁塔，其铁塔的主斜材准线可交于一点，斜材准线也可交会于主材边缘。斜材，辅助材尽可能和主材直接相连，允许采用双排或三排螺栓，一个螺栓允许穿过3-4层部件，力求取消节点板。尽量采用双剪的连接形式，减少节点板的长度和螺栓数量。
2.杆件布置合理
在开始进行杆件布置之前，要与电气专业密切配合，领会电气的设计意图。在满足电气要求的前提下，杆件布置力求做到主材传力清晰，构造力求简单，杆件准线尽可能交于一点，减少偏心。平面内同一节点处的两主材夹角要满足17°以上，以避免整体失稳。受压主材的长细比尽量控制在50-70之间。对于酒杯型、猫头型铁塔的上、下曲臂的内侧主材，根据有关资料和试验，应尽量使用双组合主材，减小连接过程中引起的偏心力，受力较大的杆件选用双角钢后，螺栓由单剪变为双剪，减少了螺栓数量，减小节点板尽寸，还减小了风荷载的作用力。合理设置斜材、辅助材，使主材、斜材“物尽其用”，使一根主材中，各段同时达到或靠近满应力。斜材、辅助材与主材之间的夹角不得小于15°，达到减小斜材受力，达到支撑主材的目的。在单斜材的析架中，斜材的设置应使长的杆件受拉控制，短的杆件受压控制，还应作单、双斜材的经济比较。合理选择塔身的坡度，使塔身准线的交点尽量靠近外力（导、地线负荷及风荷载）的重心，这样塔身主材受力合理，斜材受力最小。根据塔脚弯矩的作用力及拟选用的主材规格，来选用合理的塔脚根开和塔顶宽度，大根开的塔身尽量采用大交叉的斜材型式，主材可分5―6格。使用K型腹杆时，采用内置撑杆的V形式。整个铁塔，力求减少变坡次数，使变形均匀，减少突变。
3.外负荷正常
正常状态，应计算以下工况：风向与线路方向相垂直;风向与线路方向的夹角成45°和60°;风向顺线路方向;对于矩形（不等边宽）塔，还应计算风向与线路方向的夹角成30°。此外，还应计算垂直档距最小水平档距不变时的前面各种工况。转角塔的风荷载一般计算转角等分线方向的工况。计算塔身风荷载作用于计算基础作用力对，内压调整系数与计算铁塔自身强度和变形时的不一样，风压高度变化系数与铁塔将来所在的周围地面粗糙有关。铁塔大多位于田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市的郊区，取B类。近海海面、小岛的取A类。A类是B类的1.26倍左右。因此，在进行铁塔塔优化设计时可对其杆件布置，节点设计以及在正常状态下的外载荷分布进行优化设计。
三、线路设计优化
1.线路路径选择
输电线路设计方案中最主要的是路径方案，路径方案直接影响输电线路工程造价的本体费用及其他费用，优化路径方案是控制造价的核心和关键。路径选择应结合城镇及当地规划部门意见，使得线路对城镇及当地规划区的影响最小;应尽量避开工厂、村庄、房屋，减少对居民房屋拆迁或跨越;避开部队的军用设施，满足其控制距离要求或取得权属单位认可;避开通信设施、广播电视设施等，满足其安全要求;避开地质条件差的地区，避开高山峻岭，使线路往地质条件较好的平地，较低的山丘经过，从而降低线路本体造价;尽量避开重要矿产区域及采石场;应综合考虑运行、施工、交通条件和路径长度，做到线路路径经济合理，安全可行。
2.杆塔选型
不同塔型的塔材用量、占地、运输、施工等均不相同，同时也一定程度上影响了基础的材料用量，塔型选择是影响输电线路工程造价最敏感的因素，因此，优化塔型设计，是控制工程造价的最有效最直接的途径。在杆塔设计中，应遵循“安全可靠、结构合理、外形美观、经济适用、方便施工安装和运行维护”的原则，结合工程的导线型号、气象条件、地形地貌等参数条件进行规划选型排杆，确定经济档距、呼高，确定杆塔数量及塔材用量。
3.基础配置
杆塔基础作为线路结构设计的重要组成部分，其投资占整个输电线路工程造价很大比重，不同的基础类型影响工程造价的程度也不同，例如采用原状土基础可以大幅度降低工程土石方，减少土方开挖、回填及余土堆放对周围环境的影响，实现工程的经济效益和社会效益。优化基础配置，应根据不同的工程的地质、水文等条件，进一步优化基础埋深及尺寸，选用最经济合理的基础型式，优先选用原状土基础，尽量减少灌注桩基础的使用，从而降低基础工程量及工程投资。
结语
本文从输电线路铁塔优化设计和输电线路线路优化这两个方面来说明优化设计在输电线路工程中的应用。在铁塔优化设计中给出了相应的设计思路和具体实例。在线路优化中更加具体的把优化函数、建模方案和相应的优化方法都列了出来。优化设计在输电线路工程中有着很多应用，但这两个方面中的优化方法具有代表性，能够反映出优化设计这一知识对输电线路工程的影响。优化设计这一思想可以推广到输电线路工程中的各个方面中，本文只是对其中常用到的几个场合做出了分析。譬如，在输电线路工程环保中的应用，可以用优化设计的思想解决输电线路中的环保问题。
参考文献：
[1] 李小平，超高压输电线路总体设计最优化方法的研究清华大学硕士研究生论文1987.5.
[2]皮昌林.110KV输电线路工程技术问题及施工质量控制[J].中国新技术新产品.2011（23）
[3]朱锡来.浅谈110kV输电线路工程基础施工要点[J].中国高新技术企业.2011（24）
（作者单位：河北省送变电有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14931091.htm
