高壓電網110kV輸電線路設計探討

摘要：輸電線路的設計要結合不同地域特點從實際出發(fā)，做到安全可靠、經濟適用。高壓電網輸電線路設計好壞將對電力系統(tǒng)運行以及線路本身建設的技術經濟指標是否合理有重要作用。因此，在高壓電網輸電線路設計中要注意一系列問題，尤其是從安全性與可靠性角度出發(fā)，重點考慮接地故障保護的問題。

關鍵詞：高壓電網；110kV輸電線路；設計要點；電力系統(tǒng)運行；接地故障保護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM751 文章編號：1009-2374（2015）09-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0831

改革開放以來，我國的電力工業(yè)快速發(fā)展，取得了重大的成就，為國民經濟和社會發(fā)展做出了巨大的貢獻。隨著現(xiàn)代化進程的加快，電與經濟、電與社會、電與人民的生活越來越緊密。而輸電線路是電力系統(tǒng)中電能傳輸、交換、調節(jié)和分配的主要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主動脈。

輸電線路設計涉及電氣、力學、機械、結構工程、基礎工程、水文氣象等許多科學領域的知識，工程建設中還會牽涉到軍事、交通、航運、郵電通信、農林水利、工礦企業(yè)、城市規(guī)劃、勘測、水文等行業(yè)，施工時需要相關部門的協(xié)調配合。因此，輸電線路是一門綜合性工程。輸電線路設計的正確與否，不僅影響到線路工程建設的技術經濟指標，也牽涉到整個電力系統(tǒng)的安全運行。因此，在輸電線路的設計過程中需要全面透徹地比較與明確的數據支持，才能完成鋪設任務。本文就此對采用高壓電網輸電的方式時線路設計應注意的問題進行討論。

1 短路電流與線路敷設之間的關系

不論是高壓線路設計，中壓設計還是高壓電網配電系統(tǒng)設計，在設計的過程中都會遇到短路電流的問題。在輸電線路的輸送中，中壓輸電半徑遠大于高壓電網所能達到的范圍，但中壓電源并不一定能夠覆蓋工業(yè)廠區(qū)內所有的地方。在實際情況中，其實并不能夠通過一兩個因素簡單的判斷采用何種輸電方式更為合理。因為在有的用電區(qū)域，輸電等級已經成為高壓電網電壓等級的時候，高壓電網線路敷設的實際路徑長度也不能夠簡單地認為是不存在問題的。如果在實際情況中工作人員遇到電氣線路的短路故障時，設計人員必須校驗該回路的斷路器的動作靈敏度，來保證斷路器在短路故障時及時切斷短路故障所在回路或者線路。

2 輸電電壓的設計

2.1 線路電壓損失

線路上的電壓損失與線路長度和截面及材質有關。在不同的敷設條件下應該選用不同的載體，從而決定了在對應的電壓等級和敷設方式及線路的敷設。同時，為了保證電壓質量合格，方便設計人員校驗電壓損失是否在要求的范圍內，110kV電網中允許的最大電壓損失應該根據《輸用電規(guī)則》中電壓的允許偏差來確定。

在高壓電網110kV輸電系統(tǒng)中首先要考慮的因素是壓降問題。設計人員應該非常了解每條線路的電壓降。在實際設計過程中，有的設計人員會認為在計算了線路上的電壓降的基礎上，若電壓降不滿足用戶或者受電端電壓的要求，用放大電纜截面的方法就可以降低線路上的電壓損失。

在選擇了滿足電壓降的線纜之后，隨著線路敷設，如果遇到上述情況增大線路截面積，那么線路的電阻電抗值也會發(fā)生變化，為了保證線纜正常工作不被破壞，與之前選擇的線路所匹配的線路保護所用斷路器參數也需要配合，故在校驗了電壓降之后的另一個問題就是校驗短路的問題。

2.2 輸電電壓的確定

因為受電端部分會需要一個明確的受電端電壓，但是在輸配電或者是輸變電的過程中，線路阻抗會隨著輸送線路的增加而升高，因此在線路上的壓降就會增大，以至于當到達用戶受電端時低于所需電壓，導致輸電配電不成功。一定的電壓等級線路與其送電能力相關。電壓等級越高，輸電半徑相對較大及高壓等級線路的輸電半徑大于中高壓電網線路輸電半徑。另外，線路中電力負載越多，輸電半徑越小。綜上，輸電電壓的確定取決于輸電電壓等級和用戶終端密集度。

3 三相短路接地故障的分析

高壓電網輸電中三相短路故障的短路最嚴重，因為三相全部短路會產生相當大的沖擊電流。遇到這種短路的情況，必須馬上切除避免危害的發(fā)生。如果居民用電網絡三相短路電流持續(xù)在系統(tǒng)中存在而不切除，輕者會影響到其他的用電設備的正常工作，重者可能會導致火災，所以對于斷路器的校驗就是非常重要的工作。

對于普通的高壓電網用電單元來說，由于其遠離發(fā)電機，可采用無限大電源容量的網絡短路計算方法。在選擇斷路器的時候，對斷路器的短路保護的校驗必須滿足該回路短路電流大于斷路器的瞬時或短路延時動作電流整定值的1.3倍。

4 互感器的解決方案

我們知道在基爾霍夫電流定律中一條定律是流入電路中任一節(jié)點的復電流的代數和等于零。這條定律就是零序電流互感器的工作原理。在用電設備正常工作時，線路與電氣設備各相電流的矢量和為零。此時，零序電流互感器由于二次側繞組無信號輸出，故執(zhí)行元件不動作。如果線路與電氣設備各相電流的矢量和不為零，即發(fā)生接地故障時，由于故障電流的產生，導致零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產生一定的磁通，這時就會使其二次側感應電壓執(zhí)行元件動作，為了接地保護來切換輸電線路上的斷路器動作機構，避免危害的發(fā)生。

5 線路設計

雖然我們已經從理論上了解到線路短路問題基本的計算方法，但也沒能夠解決輸送較遠的高壓電網輸電線路中比較合適的線路敷設和保護參數。因為在實際設計過程中高壓電網輸電的電壓等級，會給設計人員帶來顧此失彼的情況。對此，下面舉一個例子進行分析。

假設由于條件的限制，某建筑物附近不能提輸小型變壓器的安裝，且它需要帶載用電負荷為110kW，此時就用高壓電網輸電的形式為此建筑物輸電。

根據變電所和需要輸電的建筑物之間的距離所知，這是一個長距離高壓電網輸電，而輸電電纜的選擇是根據高壓電網出線端配電型斷路器來選擇的，現(xiàn)根據110kW的用電負荷來計算其電流，根據計算出的電流可以選擇一個合適的斷路器，再根據斷路器的配比選擇電纜。因為是長距離高壓電網輸電，此時還得計算輸電端和用電端的電壓降是否在誤差允許的范圍內。

但是此時對該條輸電線路的設計并未完全結束，因為是長距離輸電，如果在最遠端產生短路故障時，斷路器的靈敏度是否有足夠的能力及時切斷短路的線路。尤其是當輸電線路發(fā)生單相短路的時候，所以對斷路器還需要校驗其對單相短路電流的靈敏度。

6 結語

總之，高壓電網輸電線路的設計是一項技術含量較高、勞動強度較大、時效性要求很高的野外工作。輸電線路設計的正確與否，不僅影響到線路工程建設的技術經濟指標，也牽涉到整個電力系統(tǒng)的安全運行。因此，在設計過程中要避免在線路設計中脫離工程實際，一味生搬硬套。要做好高壓電網輸電線路設計工作，只有結合實際，因地制宜，通過優(yōu)化方案，不斷探索與創(chuàng)新，進一步加深初步設計階段的設計深度，才能滿足建設堅強電網的要求，為我國的電力建設創(chuàng)建優(yōu)質工程提供指導作用。

參考文獻

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[2] 郭思順.高壓電網輸電線路設計基礎[M].北京：中國電力出版社，2013.

作者簡介：藍昭鋒（1971-），男，廣東陽春人，廣東電網陽江陽春供電局春華電力發(fā)展有限公司副總經理，電氣助理工程師，研究方向：輸配電線路設計。

（責任編輯：蔣建華）endprint