基于全壽命周期理論的某輸電線路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)體會(huì)

李達(dá)

摘 要：目前隨著工程項(xiàng)目管理理論的發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到全過(guò)程管理的重要性，并提出了全壽命周期理論，要求從工程建設(shè)、運(yùn)行等多個(gè)階段進(jìn)行管理，保證工程在壽命期的安全運(yùn)行。該文主要對(duì)全壽命周期理論的某輸電線路工程優(yōu)化進(jìn)行分析，以期給工行研究者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：全壽命周期理論 某輸電線路 工程優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0031-02

傳統(tǒng)輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)只能從機(jī)械與電氣等方面對(duì)輸電線路相關(guān)性能進(jìn)行考慮，不能綜合分析。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷量越來(lái)越大，為了促進(jìn)電力工程項(xiàng)目的建設(shè)和發(fā)展，必須將新型的全壽命周期理論管理應(yīng)用到實(shí)際工作中，推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展。

全壽命周期表示工程規(guī)劃、實(shí)施到報(bào)廢的全過(guò)程。傳統(tǒng)線路設(shè)計(jì)時(shí)，主要利用一次性投資成本評(píng)估輸電工程的經(jīng)濟(jì)性，不能對(duì)輸電運(yùn)行、維護(hù)等進(jìn)行考慮，影響了項(xiàng)目可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

全壽命周期成本表示整個(gè)工程支付的總費(fèi)用，主要由運(yùn)行、維護(hù)與建設(shè)成本組成，可以將其表示為：LCC=IC+ OC+MC，其中：LCC為壽命周期成本；IC為一次性投資成本；OC為運(yùn)行成本；MC為維護(hù)成本；經(jīng)過(guò)修正可將上述公式表示為：

LCC=IC+OC+MC+FC，其中：FC為中斷輸電可靠性成本。

工程經(jīng)濟(jì)中經(jīng)常遇到兩種或多種互相排斥方案經(jīng)濟(jì)效果相同情況，一般使用不考慮資金時(shí)間價(jià)值靜態(tài)法與考慮資金時(shí)間價(jià)值動(dòng)態(tài)分析法操作。為了便于比較，將成本算到一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)中，可以將以時(shí)間為基準(zhǔn)的壽命周期表示為：，N為送變電工程經(jīng)濟(jì)壽命；r為現(xiàn)值折現(xiàn)率，由通貨膨脹與預(yù)期利率組成，MCi為工程投入i年的維修成本；FCi為工程投入i年的可靠性成本；OCi為工程投入第i年運(yùn)行成本；IC為一次性投資成本；PLCC為壽命周期成本現(xiàn)值。

1 某輸電線路工程路徑優(yōu)化

1.1 工程情況

該工程電壓等級(jí)是750 kV，全長(zhǎng)2×178 km，路徑曲折系數(shù)為1.16，航空距離為2×153 km，使用單、雙回路混合架設(shè)，線路沿西北-東南走線。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)該工程主要從路徑優(yōu)化、導(dǎo)線優(yōu)化選型、鐵塔優(yōu)化設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)優(yōu)化配置、絕緣配置等進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮氣象條件與水文巖土情況。

1.2 路徑選擇原則與操作

選擇路徑時(shí)必須結(jié)合電力系統(tǒng)規(guī)劃要求，綜合考慮城市、文物、林業(yè)、水文地質(zhì)及沿線交通等情況。綜合考慮后，盡量靠近現(xiàn)有公路，滿足路徑安全、經(jīng)濟(jì)與可靠性要求。

此次借助1∶5萬(wàn)地形圖，總覽1∶20萬(wàn)地形圖，進(jìn)行了電氣、地質(zhì)、測(cè)量與方案認(rèn)定。同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)厮?、軍事及自然情況進(jìn)行分析，達(dá)到了最佳效益。最終線路一段路徑進(jìn)行了優(yōu)化，縮短了2.55 km路徑，節(jié)省了550萬(wàn)元，保證了線路運(yùn)行安全。

2 某輸電線路導(dǎo)線優(yōu)化選型

輸電線路電磁環(huán)境參數(shù)主要從工頻電廠 、工頻磁場(chǎng)、可聽(tīng)噪音與無(wú)線電干擾等進(jìn)行分析，綜合評(píng)價(jià)擬建線路對(duì)無(wú)線電接受的影響，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電精確估計(jì)。該工程電磁環(huán)境指標(biāo)取值如下。工頻電廠 ：對(duì)于非農(nóng)業(yè)、人員活動(dòng)與偶爾有人經(jīng)過(guò)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)為10 kV/m；村莊等公共區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)為7 kV/m，非農(nóng)業(yè)與人員少的地區(qū)場(chǎng)強(qiáng)為12 kV/m；靠近民房時(shí)，房屋距地面1.5 m電廠不能超過(guò)4 kV/m。工頻磁場(chǎng)：非公眾活動(dòng)區(qū)域、農(nóng)業(yè)偶又熱行走場(chǎng)強(qiáng)為0.5～1.0 mT；公眾接近或線路跨越公路長(zhǎng)期未0.1～0.5 mT；公眾活動(dòng)區(qū)域與人員流動(dòng)頻繁區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)低于0.1 mT?？陕?tīng)噪音：距離導(dǎo)線投影20 m外的濕導(dǎo)線條件下，噪聲控制在55 dB；距離導(dǎo)線投影20 m外，距離地2 m時(shí)無(wú)線電干擾為58 dB。

2.1 單回路導(dǎo)線選型

第一，從技術(shù)比較分析。結(jié)合工程情況：（1）導(dǎo)地線布置使用國(guó)網(wǎng)公司的7A2與7A4模塊。（2）考慮到系統(tǒng)輸送容量與海拔高度，導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線截面使用、、與等導(dǎo)線方案。（3）參選導(dǎo)線電流密度與電能損失時(shí)，由于各國(guó)情況不同，選擇也有所差異，選擇時(shí)參照我國(guó)經(jīng)濟(jì)電流密度。電流密度中0與超過(guò)了經(jīng)濟(jì)密度，其他均符合。（4）導(dǎo)線電廠強(qiáng)度與電暈計(jì)算發(fā)現(xiàn)，排除外，其他方案均符合。（5）可聽(tīng)噪聲分析發(fā)現(xiàn)，不允許超過(guò)為55 dB。（6）導(dǎo)線結(jié)構(gòu)無(wú)線電干擾值。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，海拔2 500 m以下，此次選擇方案均滿足55 dB要求。

第二，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性方面比較發(fā)現(xiàn)，初期投資從小到大分別是、和，其中在導(dǎo)線節(jié)省投資方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。但是工程地形復(fù)雜，容易出現(xiàn)擴(kuò)徑風(fēng)險(xiǎn)，因此，此次使用導(dǎo)線。

2.2 雙回路導(dǎo)線型號(hào)與選型

第一，此次塔型使用：水平偏移2 m的7D2模塊，國(guó)網(wǎng)公司使用750 kV設(shè)計(jì)雙回路輕冰塊系列；水平選擇1 m小鼓型，應(yīng)用到地勢(shì)平緩的區(qū)域。相鄰導(dǎo)線使用0.5 m傘型導(dǎo)線，經(jīng)常使用國(guó)外750 kV與1 000 kV。（1）電磁環(huán)境分析，三種方案均符合要求。（2）防雷方面分析，鼓型塔防雷較差；傘型塔效果由于鼓型塔。（3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，0.1 m位移的鼓型塔比2 m位移鼓型塔輕；轉(zhuǎn)交塔應(yīng)用0.5 m位移比2 m鼓型塔輕，可減少耗材。

經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)械性能、電磁環(huán)境、電氣參數(shù)等的分析發(fā)現(xiàn)，雙回路可排除6×LGJ400/45導(dǎo)線方案，可應(yīng)用6×LGJ500/45導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。

第二，從經(jīng)濟(jì)性分析，海拔在2 200 m時(shí)，同塔雙回路優(yōu)劣排序?yàn)椋?、與6×JL/LGJ-500/65。綜合分析后，此次使用導(dǎo)線。

3 某輸電線路鐵塔優(yōu)化

進(jìn)行輸電線路鐵塔優(yōu)化時(shí)，主要從頭部、塔身及腿部進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體分析如以下幾點(diǎn)。

第一，頭部?jī)?yōu)化。（1）雙回塔直線與轉(zhuǎn)角塔型選擇如圖1所示。經(jīng)過(guò)分析：直線塔使用1.0 m比2.0 m塔重輕，減少了鐵塔耗材。通過(guò)位移式滿應(yīng)力計(jì)算可知，0.5 m比1.0 m傘型塔輕，減少了耗材。（2）對(duì)單回路塔頭比較時(shí)，主要對(duì)兩種酒杯型式進(jìn)行分析。方案2降低了酒杯塔地線支架，而且鐵塔全高較低，符合滿應(yīng)力計(jì)算，保證了鐵塔可靠度。

第二，塔身優(yōu)化。塔身優(yōu)化主要從節(jié)間與斜材布置兩方面優(yōu)化。為了保證鐵塔上下受力均勻，此次根據(jù)規(guī)格角鋼臨界計(jì)算長(zhǎng)度，結(jié)合內(nèi)力規(guī)律不進(jìn)行等距布置，得到理想經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，斜材與主材夾角一般控制在40°～59°之間。

第三，優(yōu)化鐵塔腿部。由于該工程水土與環(huán)境保護(hù)較重要，因此，此次將塔腿設(shè)計(jì)為全方位到底腿，利用自然地形，減少開(kāi)挖，滿足0基面要求。

4 結(jié)語(yǔ)

此次主要對(duì)基于全壽命周期理論的某輸電線路工程優(yōu)化進(jìn)行分析，主要從路徑、導(dǎo)線優(yōu)化選型及鐵塔優(yōu)化等進(jìn)行分析，為了體現(xiàn)全壽命周期理論的應(yīng)用，還要優(yōu)化基礎(chǔ)配置，滿足輸電線路工作需求，提高供電質(zhì)量，希望該文的分析可給相關(guān)研究學(xué)者提供借鑒。

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