110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)方案及優(yōu)化

謝先宗 譚友文

摘 要：文章對(duì)110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容以及分類(lèi)模塊進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了包括導(dǎo)線和地線、絕緣配合和塔頭布置在內(nèi)的主要設(shè)計(jì)條件，最后對(duì)桿塔結(jié)構(gòu)方面上的優(yōu)化以及一些主要的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)等進(jìn)行了詳細(xì)的分析和敘述。

關(guān)鍵詞：典型設(shè)

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面迅速發(fā)展，與此同時(shí)，由于社會(huì)發(fā)展使對(duì)電力的需求量同樣隨之逐漸增大，有關(guān)部門(mén)的預(yù)測(cè)，在2020年的時(shí)候，我國(guó)新增裝機(jī)的數(shù)量將達(dá)500GW。在現(xiàn)階段以及今后相對(duì)當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間以?xún)?nèi)，我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)建設(shè)還有發(fā)展任務(wù)均會(huì)面臨很大的挑戰(zhàn)。規(guī)模如此之大的電網(wǎng)發(fā)展以及建設(shè)，非常有必要對(duì)其實(shí)行集約化的管理形式，使其規(guī)模優(yōu)勢(shì)能夠得到充分的發(fā)揮，同時(shí)使得其資源利用率以及電網(wǎng)工程的管理還有建設(shè)效率都得到顯著提升[1]。

1 110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)的內(nèi)容及模塊分類(lèi)

1.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

輸電線路其最主要造價(jià)是由基礎(chǔ)、導(dǎo)線以及桿塔這三部分構(gòu)成。這其中地形以及地貌會(huì)對(duì)基礎(chǔ)的造價(jià)造成很大的影響，需要充分考慮塔位的具體情況，在實(shí)際情況的基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)；而氣象條件、地形條件以及導(dǎo)線截面決定了輸電線路桿塔的設(shè)計(jì)，絕大部分桿塔的結(jié)構(gòu)形式都是能夠通用的。按照上述的這些特點(diǎn)，文章中需要設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是針對(duì)某特定氣象條件、地形條件以及導(dǎo)線截面條件下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化桿塔的典型設(shè)計(jì)。

1.2 設(shè)計(jì)模塊的劃分及其編號(hào)

根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)模塊分類(lèi)的一些特定的原則，文章設(shè)計(jì)的110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)總共分為15個(gè)模塊（A-O），另外雙回路角鋼塔總共有39種塔型以及單回路總共有39種塔型，最后還有鋼管桿總共18種塔型。

2 典型設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)條件

2.1 導(dǎo)線以及地線

文章設(shè)計(jì)的110kV典型設(shè)計(jì)中使用到的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)型式按照GB1179-1999標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。其中導(dǎo)線型式（鋼芯鋁絞線）為L(zhǎng)GJ-300/40和LGJ-240/30，地線型式（鋁包鋼絞線）為JLB1-95。

2.2 絕緣配合

絕緣配合主要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）絕緣配合原則

通常情況下線路在絕緣設(shè)計(jì)的時(shí)候主要的考慮對(duì)象還是防止污染，按照工程經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)中涉及到的大多數(shù)線路所處的環(huán)境為Ⅱ級(jí)污染區(qū)，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，按照Ⅱ級(jí)污穢區(qū)來(lái)實(shí)施絕緣配合設(shè)計(jì)。對(duì)于同塔雙回路而言，在實(shí)際情況中閃電很有可能同時(shí)雷擊2個(gè)回路，根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，需要對(duì)2回路之間的絕緣水平實(shí)施調(diào)整，采取平衡高絕緣配置的形式，采用這種方法可以減小甚至避免由于雷擊攻擊塔頂而導(dǎo)致雙回路同時(shí)出現(xiàn)跳閘事故的發(fā)生。

（2）確定絕緣子片數(shù)

絕緣子片數(shù)的選擇需要按照工頻電壓的泄漏距離以及有關(guān)的規(guī)定來(lái)確定，其中對(duì)于同塔雙回路我們可以采取平衡高絕緣的形式，所以一定要適當(dāng)?shù)脑黾佑嘘P(guān)的絕緣子片數(shù)以確保安全。絕緣子片數(shù)具體如表1所示。

（3）選擇空氣間隙

在選擇空氣間隙的時(shí)候，需要根據(jù)有關(guān)的規(guī)定和規(guī)程來(lái)進(jìn)行選擇，如果是采取平衡高絕緣的形式，那么空氣間隙則需要根據(jù)配合系數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，其中空氣間隙值具體情況如表2所示。

2.3 塔頭布置

對(duì)于單回路直線塔來(lái)說(shuō)，如果是在平地那么使用貓頭型或者酒杯型的塔頭就足夠了，但是如果是在山地上，就必須要考慮到風(fēng)偏開(kāi)方等這些外部的影響因素，基于此可以選擇使用貓頭型。而對(duì)于文章中所提到的貓頭塔，就是指在原有的“寬臉貓”的原型對(duì)邊中導(dǎo)線垂直距離的差值進(jìn)行擴(kuò)大。

3 桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化塔身隔面

鐵塔在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)有關(guān)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在鐵塔塔腿以及塔頂?shù)捻敳繖M截面位置、直接受到扭轉(zhuǎn)力的橫斷面位置以及塔身變坡的橫斷面位置必須要設(shè)置橫隔面以確保安全。在一定條件下，一般而言設(shè)置的橫隔面距離不大于5倍的平均寬度，同時(shí)還要小于4個(gè)主材分段。另外一個(gè)方面橫隔面其幾何形狀對(duì)鐵塔重量也有著顯著地影響，如果塔身的斷面比較小，那么采取十字交叉形式就足夠了。

3.2 優(yōu)化塔身坡度

通常情況下鐵塔重量受塔材布材以及塔身坡度的影響非常之大，而鐵塔的自身重量又會(huì)對(duì)基礎(chǔ)的作用力、斜材的規(guī)格等有著非常顯著地影響。在文章的設(shè)計(jì)中，針對(duì)每一種塔型而言，都是在特定的荷載情況下來(lái)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算并設(shè)計(jì)的，對(duì)塔身坡度實(shí)施了多種方案的組合優(yōu)化，對(duì)不同組合塔身的重量都進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，最后對(duì)所有的計(jì)算重量進(jìn)行比較，從而獲得鐵塔的最佳坡度。

3.3 優(yōu)化節(jié)點(diǎn)連接

節(jié)點(diǎn)構(gòu)造毫無(wú)疑問(wèn)是設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，鐵塔真型在試驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)生破壞通常情況下和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理有著非常緊密的關(guān)系。文章的設(shè)計(jì)強(qiáng)化了對(duì)鐵塔節(jié)點(diǎn)的連接、連接桿件的夾角、桿件的構(gòu)造長(zhǎng)度、角鋼兩面的連接等很多方面的計(jì)算研究，以此來(lái)確保節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連接的最優(yōu)化。

3.4 主材布置、節(jié)間優(yōu)化

在確定完鐵塔的塔身的坡度、塔頭的尺寸以及規(guī)劃的高度之后，鐵塔塔身斜材的布置以及主材節(jié)間的布置它們兩者之間是相互影響、相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，為了使得主材的受力能夠更加均勻，在計(jì)算的過(guò)程中可以考慮以下兩點(diǎn)：（1）調(diào)整塔身交叉斜材，這樣使得塔身交叉材盡可能少的出現(xiàn)同時(shí)受壓的情況，最好是不出現(xiàn)，毫無(wú)疑問(wèn)這樣可以降低斜材的規(guī)格。（2）對(duì)主材的計(jì)算長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。選擇構(gòu)件規(guī)格的時(shí)候需要考慮所承擔(dān)的內(nèi)力，另外還要考慮構(gòu)件長(zhǎng)度。如果假設(shè)內(nèi)力保持不變，那么規(guī)格和構(gòu)件的長(zhǎng)度之間是具有正比例的關(guān)系的，調(diào)整同段主材計(jì)算長(zhǎng)度，把那些受力比較大的節(jié)間進(jìn)行壓縮采用這種方式使得主材規(guī)格減小。

3.5 優(yōu)化傳力線路

對(duì)力的傳遞路線進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以減小塔重，同時(shí)還會(huì)在很大程度上影響桿塔其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以文章中設(shè)計(jì)的110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)優(yōu)化了傳力線路。斜材是另外一個(gè)對(duì)塔重有較大影響的重要因素，所以文章在設(shè)計(jì)的時(shí)候在塔頭的適當(dāng)位置配置了”K”型結(jié)構(gòu)斜材，可以減低由于斜材同時(shí)受壓而造成的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行是減小供電成本的最為有效的途徑。選取合適的110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，能夠獲得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。電力設(shè)計(jì)者除開(kāi)采用各種管理措施和技術(shù)措施外，還要求結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提升輸電線路的輸電以及供電能力。

參考文獻(xiàn)

[1]陶紅華.110kV輸電線路典型設(shè)計(jì)方案應(yīng)用及優(yōu)化[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013（17）：116-117.

[2]王小松，李金超.110kVSJ42轉(zhuǎn)角塔塔頭的優(yōu)化[J].天津電力技術(shù)，2010（4）：21-23.