高压输电线路设计相关问题探讨

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　　摘要：高压输电线路的特点决定了其设计工作的主要内容及原则，输电线路除导线、地线、绝缘子及金具等定型产品外，还需根据工程所经过地区的实际气象、地形、地质条件进行杆塔、电流、防雷等设计，本文仅就高压输电线路设计相关的几个问题进行简要探讨。
　　关键词：高压输电线路 设计
　　
　　高压输电线路是基建行业中一个非常特殊的领域，由于工程建设的特点决定了施工环境异常恶劣、外部条件也非常差的局面，因此，高压输电线路的设计工作显得尤为重要。如何设计出优质的高压输电线路，是值得我们重视的课题。
　　1、高压输电线路铁塔结构设计。高压输电铁塔是电力部门主要的电力传输工具，随着我国经济的迅速发展，铁塔的需求量也在逐渐增加。在高压输电线路铁塔结构设计选型过程中，随着计算机容量的扩大，铁塔电算速度加快，机时明显缩短。只要优化过程编制合理，设计参数选择恰当，先编好一个塔的基本电算数据，全部优化过程最多可在一天内完成。用动态规划与满应力计算相结合，将铁塔几何尺寸、结构布置优化和杆件强度及稳定计算同时应用于送电线路铁塔设计也成为现实。加之基础设计程序化，甚至可扩大到铁塔和基础同时进行方案优化设计，其优越性比凭借经验和判断进行设计的传统方法日益显著。
　　2、高压线路电流差动保护的设计。高压输电线路保护，直接影响电力系统的安全经济运行。探索新的保护原理和设计方法，以提高输电线路保护的性能，是高压输电线路保护研究领域中的一个重要课题。（1）保护原理分析。电流差动保护是基于故障分量的保护，由于电力系统正常运行时可看成线性系统，在故障时则可近似地将系统看成故障分量系统与正常运行系统的叠加，保护采用故障分量系统分析，以减少负荷电流的影响。（2）方法的设计：在高压线路的各种保护原理中，电流差动保护作为纵联保护的一种，能够完成全线快速切除故障的任务，且该保护具有灵敏度高、简单可靠、选择性好等优点。新型差动保护在仅需一个电流传输通道的情况下能够可靠地反映各种内、外部故障的范围，在通道正常时具有较高的可靠性，能够满足超高压、长距离输电线路对继电保护主保护的要求，其原理保证了正常运行时系统振荡不误动，对暂态过程影响不敏感；新型差动保护采用故障分量原理，在非全相运行时不会误动与拒动，对高阻接地故障等的情形，在较小使用浮动门槛后将有良好的灵敏度。
　　3、高压输电线路舞动防治方法设计。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素。舞动产生的危害是多方面的，诸如跳闸、导线电弧烧伤、金具损坏、导线断股断线、倒塔等。舞动会造成重大的经济损失和社会影响。防舞措施虽然种类庞杂，但归根到底都是针对诱发舞动的因素、舞动机理及舞动模式的。防舞措施应跟据其产生的原因进行相应设计：（1）避开易形成舞动的覆冰区域与线路走向。根据观测，结冰季节主导风向与导线轴线的夹角大于45°是舞动形成的条件之一，这个夹角愈小，作用在导线上的垂直分力就愈小，就不利于舞动的形成。因此，线路设计时应当尽量避开这些因素的影响，在技术经济指标允许的条件下，尽可能绕过强舞动地区，而在线路走向上，应尽可能减小冬季风向与线路走向间夹角。（2）提高导线系统抵抗舞动的能力。由于舞动给线路带来的主要威胁是机械损坏和电气故障，如果线路设计考虑提高导线系统抵抗舞动的能力，那么虽有舞动发生，也不会给线路带来机械与电气故障。（3）加装防舞器。依据稳定性防舞机理开发出的防舞装置有：双摆防舞器、偏心重锤等。在舞动治理过程中，我国科技工作者研制、开发出了多种防舞效果良好的防舞装置和防舞方法，在舞动治理实践中发挥了重要作用。
　　4、合理选择单芯电缆的敷设方式，正确选择其接地方式。就目前而言，我国中高压单芯电缆敷设、安装问题较多，对单芯电缆敷设、安装的一些最基本的规定、禁忌，有些技术人员还不懂，因单芯电缆只有一相，如果外面缠绕有磁滞能产生涡流的钢铁、镍等金属，会产生环流，造成铁管发热，进而影响到电缆，最终甚至烧坏电缆造成很大的事故。因此，要合理选择单芯电缆的敷设方式，正确选择其接地方式。单芯电缆严禁穿带有磁性能产生涡流的钢管、铁管；不应采用闭环的铁抱箍进行电缆固定。单芯电缆的接地，需要根据线路载流量进行计算，确定采用保护接地、直接接地、还是交叉互联接地哪种接地方式最为合适。
　　5、高压输电线路的防雷设计。近年来，根据故障分类统计，线路因雷击而引起的事故日益增多，对线路的安全运行造成了严重威胁，有部分110KV线路又是跨境线路，每次事故巡视不但浪费了巨大的人力、物力而且加大了运行维护人员的劳动强度，由此线路的防雷保护成了运行维护的重中之重。（1）架设避雷线。架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还能起到分流作用，以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位，可以减小线路绝缘子的电压和降低导线上的感应过电压。（2）降低杆塔接地电阻。高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比，根据各基杆塔的土壤电阻率的情况，尽可能地降低杆塔的接地电阻，这是提高高压送电线路耐雷水平的基础，是最经济、有效的手段。（3）增加杆塔绝缘。由于输电线路个别地段采用高杆塔这就增加了杆塔落雷的机会。高塔落雷时塔顶电位高，感应过电压大，而且受绕击的概率也较大。为提高线路绝缘，降低线路跳闸率，我们常采用增加绝缘子片数或更换成防污瓷瓶的方法以增加绝缘来提高耐雷水平。（4）加装线路避雷器。加装线路避雷器以后，当输电线路遭受雷击时，雷电流的分流将发生变化，一部分雷电流从避雷线传入相邻杆塔，一部分经塔体入地，当雷电流超过一定值后，避雷器动作加入分流。因此，线路避雷器具有很好的钳电位作用，这也是线路避雷器进行防雷的明显特点。
　　6、输电线路污闪设计。高压线路需根据所经地区的污秽程度、污秽耐受电压目标值、绝缘子型式和绝缘子串布置方式等多方面影响因素进行耐污闪设计。在污秽绝缘设计时，要注意高压线路所用绝缘子串具有以下特点：（1）多采用高强度大盘径绝缘子，现有的污闪试验数据较少。（2）输电线路采用8分裂导线，绝缘子串承受的机械载荷较超高压线路大幅增加，需采用2~4串并联的绝缘子串布置方式。由于并联绝缘子串的污闪电压比单串绝缘子低，需通过试验来确定其污闪电压。（3）输电线路的绝缘子串长度在10 m以上，沿绝缘子串的积污分布和电位分布是不均匀的，在轻污秽时污耐压特性呈一定的非线性特性，需采用真型试验来确定单片绝缘子的污耐压值。
　　总之，高压输电线路的设计必须贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做到安全可靠、经济适用、符合国情，从实际出发，结合地区特点，积极慎重地推广采用成熟的新材料、新结构等先进技术，同时，设计人员应在确保线路设计安全可靠的前提下，综合考虑线路工程的经济造价、施工条件及日后的运行维护等因素，确保高压输电线路的安全、高效运行。

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