送电线路的防雷设计（精选10篇）
送电线路的防雷设计 篇1
摘要：电力网络的建设前提是先进行线路的设计, 线路设计的好坏它关系着线路的投资运行费用与运行的可靠性;线路的路径选择在线路设计中起着举足轻重的地位。本文通过对送电线路的路径选择的技术分析, 归类总结技术要求与规范, 为其路径选择提高工作效率。
关键词：架空线路,送电线路,路径
架空线路的路径选择是一项综合性和实践性很强的工作。下文主要从线路路径的选择应结合各种因素、多种情况考虑论述。
1 选线步骤
选线的目的是在线路起讫点间选出一个技术上、经济上较合理的线路路径。分为室内图上选线和现场选线两步进行。
1.1 室内图上选线
该阶段主要任务是做好先期准备工作, 包括取得各种所需资料并在地形图上设计线路方案。过去一般需要现场测得地形图, 如今各测绘单位就有各种比例的航测图。图上选线在五万分之一或十万分之一的地形图上进行。必要时也可选用比例尺比五万分之一更大的地形图。地形图最好要较新版本的, 比例要切合实际, 观看此比例的图纸既可把握全局又可兼顾局部。
先在图上标出线路起讫点、必经点。然后根据收集到的资料 (有关城乡规划、工矿发展现划、水利设施规划、军事设施、线路和重要管道等) , 避开一些设施和影响范围, 同时考虑地形和交通条件等因素, 按照线路路径最短的原则, 绘出几个方案, 经过比较, 保留两至三个较好的方案。
1.2 现场选线
现场选线是把室内选定的路径在现场落实、移到现场, 为定线、定位工作确定线路的最终走向, 设立必要的线路走向的临时目标 (转角桩、为线路前后通视用的方向桩等) , 定出线路中心线的走向。在现场选线过程中, 还应顾及到塔位特别是一些特殊塔位 (如转角、跨越点、大跨越等) 是否能够成立。对于超高压送电线路, 还应考虑沿线每6~8km有一设置牵引机或张力机的场地及设备运达场地的条件。
现场选线的工具早期多为经纬仪及全站仪。现GPS测量 (即全球卫星定位系统) 也较为普遍, 采用卫星定位测量既快捷、精准度又较高, 且可大量减少在选线过程中的林木砍伐量, 将环境影响降到最小。结合上文中提到的线路路径在Google地球中查出的经纬度坐标, 可在现场较为快速准确地将路径选定。若要将其绘于地形图上, 只需将经纬度坐标换算为地形图对应坐标系数据即可。
2 路径选择的原则
选择线路路径时应遵守我国有关法律和法令。线路路径的选择应结合交通条件及地质地形情况考虑。沿线交通便利, 便于施工、运行, 但不要因此使线路长度增加较多。若条件允许, 最好将路径选在交通相对便利的地方, 现在的施工及运输一般都由较大型的机械来承担, 若交通不便, 势必影响施工进度。在可能的情况下, 应使路径长度最短、转角少、角度小、特殊路越少、水文地质条件好、投资少、省材料、施工方便、运行方便、安全可靠。
地质方面一般应观察记录沿线地质地貌现象, 对土、石、水等做必要的物理与化学分析, 如土壤种类、湿度、水质对混凝土的侵蚀程度等。除按上述常规经验选择外, 还应特别注意避开采空区, 以免地面塌陷而危及线路安全。如一些采掘业发展史较长的省份, 采空区相当多, 再加上部分小矿私挖滥采, 造成了许多地区地面塌陷而危及建构筑物的安全。
3 选线的技术要求
3.1 一般要求
(1) 线路与建筑物平行交叉, 线路与特殊管道交叉或接近, 线路与各种工程设施交叉相接近时, 应符合相关规程规定的要求。
(2) 线路应避开沼泽地、水草地、易积水及盐碱地。线路通过黄土地区时, 应尽量避开冲沟、陷穴及受地表水作用后产生强烈湿陷性地带。
(3) 线路应尽量避开地震烈度为六度以上的地区, 并应避开构造断裂带或采用直交、斜交方式通过断裂带。
(4) 线路应避开污染地区, 或在污染源的上风向通过。
3.2 对选择转角点的要求
线路转角点宜选在平地, 或山麓缓坡上。转角点应选在地势较低, 不能利用直线杆塔 (因上拔和间隙不足等) 或原拟用耐张杆塔的处所, 即转角点选择应尽量和耐张段长度结合在一起考虑。转角点应有较好的施工紧线场地并便于施工机械到达。转角点应考虑前后两杆塔位置的合理性, 避免造成相邻两档档距过大、过小使杆塔塔位不合理或使用高杆塔。
3.3 对选择跨河点的要求
(1) 应尽量选在河道狭窄、河床平直、河岸稳定、不受洪水淹没的地段。对于跨越塔位应注意地层稳定、河岸无严重冲刷现象。塔位土质均匀无软弱地层存在 (淤泥、湖沼泥滩、易产生液化的饱和砂土等) , 避开地下水位较深地段。
(2) 不宜在码头、泊船的地方跨越河流。避免在支流入口处、河道弯曲处跨越河流。避免在旧河道、排洪道处跨越。
(3) 必须利用江心岛、河漫滩及河床架设杆塔时, 应进行详细的工程地质勘探、水文调查和断面测量。
3.4 对选择山区路径的要求
(1) 尽可能避开陡坡、悬崖、滑坡、崩塌、不稳定岩堆、泥石流、卡斯特溶洞等不良地质地段。
(2) 线路和山脊交叉时, 应从山鞍经过。线路沿山麓经过时, 注意山洪排水沟位置, 尽量一档路过。线路不宜沿山坡走向, 以免增加杆高或杆位。
(3) 应避免沿山区干河沟架线。必要时, 杆位应设在最高洪水位以上不受冲刷的地方。
(4) 特别注意交通问题、施工和运行维护条件。
3.5 矿区选线的要求
线路进入矿区时应尽量避开矿区, 或少压矿带。当线路必须在矿区 (如煤田) 上架设时, 应考虑在煤田境界线或断线上架设, 以便共用安全煤柱。当无境界线或断层线可利用时, 应尽量垂直煤田走向架设, 缩短通过煤田线段的长度。
在矿区煤田范围内架设的送电线路时, 尽量使两回线路分开架设或保持一定距离, 避免同时遭受塌陷的影响。
3.6 线路经过多气象区选线的要求
由于大部分输电线路位于山地, 地形复杂、植被繁茂。云南又属高海拔地区, 所以一条线路途经多气象区的情况时有发生, 为使线路节省投资且安全可靠, 在路径选择时应尽量避免反复穿越恶劣气象条件区域。若条件允许, 应尽量选择气象条件较好区域的等高线沿地势走线, 确需穿越恶劣气象条件区域的, 在满足规程规定的同时应尽量缩短穿越长度。
同时, 对于线路途经河谷、湖泊、沼泽、山谷受风面等微气象区域时也应尽量避开。
3.7 严重覆冰地区选线的要求
(1) 要调查清楚已有线路、植物等的覆冰情况 (冰厚、突变范围) 、季节风向、覆冰类型、雪崩地带。避免在覆冰严重地段通过。
(2) 避免靠近湖泊且在结冰季节的下风向侧经过, 以免出现严重结冰现象。
(3) 避免出现大档距, 避免线路在山峰附近迎风面侧通过。
(4) 注意交通运输情况, 尽量创造维护抢修的便利条件。
4 结语
架空送电线路路径的选择是一个复杂而多变的过程, 不可一概而论。一条线路很难通过一次勘测就可以完全通过, 往往要经过反复修改线路走向。选择路径过程除文中提到的这些情况外, 还有很多不可预见因素。但不论过程如何, 路径选择的最终结果都是为了将路径合理化、经济化、安全化。以上是本人在线路设计中总结的一些经验, 希望能够得到大家的批评指导, 以求改正和完善。
参考文献
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[2]张俊生.架空输电线路设计小议[J].科技情报开发与经济, 2006, (11) .
[3]黄焰林.输电线路设计与维护[J].科技创业月刊, 2005, (10) .
架空送电线路勘测的初步设计探讨 篇2
1架空送电线路的初勘与协议
初勘的目的是选择合理的线路走径，和确定一些原则问题。如导线截面、气象条件、杆塔型式等。并沿线收集地质、水文、气象等资料。初勘工作分下述几个步骤。
1）搜集线路经过地区的最新地形图。一般根据线路的长度选择1/1000~1/50000的地形图为宜。由于我国建设发展很快，一些新的工业厂矿、居民点、水利工程、公路、铁路、送电线路等很难及时反映到地形图上，在选线前，必须对地形图作必要的补充。
2）室内选线。室内选线是在室内地形图上进行的，选择几个线路走线的较佳方案，以便初勘中进行实地勘测与比较。室内选线首先应选定关键部位的线路走径，如大跨越的位置，不仅影响投资大小，而且还影响到方案是否可行问题，一般应选定二、三个跨越方案，进行综合比较。再如两端变电站进出线位置，要服从规划的排列位置，也应首先确定。有时线路中遇到狭窄地带，线路走径位置受到限制，也应首先摸清情况，妥善加以解决。
线路路径的选择应根据以下原则：①线路路径应尽量短，转角数应尽 量少；②尽量避免通过居民区；③尽量避免跨越大河流、山谷尽量减少跨越铁路、公路的次数；④尽量避免跨越交叉输电线路；⑤尽量避免与通讯或信号线路平行接近与交叉；⑥要避开飞机场、电台、导航台；⑦避开炸药库、油库和其它堆放易燃物质的场所；⑧尽量避免穿过森林和苗圃，果树园；⑨避免通过容易塌陷的煤矿等开采地带；⑩尽量避开污秽严重的地区；注意沿线地形的地质状况。线路应尽量走在比较平坦的地带，尽量避免穿过大山和积水地区，尽量避免通过地质如岩石或流沙等地带；在满足上述原则的基础上，线路应尽量靠近公路，使施工与运行维护方便；线路路径的选择还应考虑到如今后可能出现的其它临近线路留出位置。
按照这些原则在地形图上选定几个方案，提供给初勘便于进行比较。
3）初勘与协议。初勘即按照室内选线选定的路径，逐个方案进行现场实地调查比较。因现场情况千变万化，不可都反映到地形图上，必须进行现场调查，以便确定各路径方案是否可行；初勘应首先在关键部位进行。如大跨越地点，不仅要选择跨越档距最小的位置，还要现场调查是否有地形可利用，是否有冲刷或塌方现象等等。
初勘中除了核对室内选线方案是否可行外，还应调查下列资料：①线路各段的地质情况，地下水深度；②沿线交通运输条件，可供利用自公路，大车道的通向；③线路各种交叉跨越的次数，各种叉跨越要求的估计高度，有无需要特高塔作交叉跨越使用等；④沿线气象情况，有无大风、重象，有无低压或弱电线路断线倒杆的现象；⑤沿线需砍伐的树木种类及其数量；⑥沿线农作物产量。
初勘中，对重要的大跨越和难以通过跨越物应进行测量，取得数据。其它地段可以不用仪器测量。但要弄难位置，以便能准确于地形图上，提供给设计与概算使用。
对于重要的跨越与接近（如铁路、公路，航运、厂矿、邮电机场等），在线路径初步确定定后，应与有关单位进行卸议，取得书面复文件。此外，还应与市、县规划部门协商，得规划部门的同意。
2送电线路勘测设计中几个方案的确定
1）路径方案的确定。根据初勘实地调查与协议情况，对路径方案进行技术经济比较。比较内容有线路长度与投资，电压损失，电能损耗，施工与运行难护条件，和线路的安全可靠性等，从比较中推荐出最优方案。
2）导线与避雷线的确定。根据系统规划提供的负荷资料及所选定导线截面，结合目前了解到的发展规划进行效验．经验告诉我们，由于我国国民经济发展速度较快，加上各行各业缺乏长远规划，往往当线路一建成，很快就达到满负荷。经过几年后，多数线路都在过负荷下运行，不仅损耗高，而且导线连接点发热，运行很不安全，导线截面的选择宜偏大而不宜偏小，另一方面，按照《城市电力网规划设计导则》，电网系统，导线牌号应力求统一，每个电压等级选用两种规格较好。避雷线的安全系数一般应大于导线。
3）气象条件的确定。从气象台搜集来的历年气象资料与初勘调查了解到的气象情况进行分析，确定设计气象条件。
气象条件中关键的是最大风速、最高气温与最低气温、平均运行气温与结冰厚度。一般各地区都有经过分析而选定的气象条件，设计时可根据现场调查情况进行补充修正。
大跨越处的计算气象条件，应进行专门调查而确定，一般应比附近平地线路的计量气象条件为高。
4）防置保护与接地方式的确定。根据送电线路的电压等级和负荷性质确定是否全线架设避雷线、架设避雷线时，采用单避雷线还是双避雷线。杆塔上避雷线对边导线的保护角一般采用200~300初步设计中还应确定杆塔的接地方式（是否每杆接地）。接地装置的型式（射线式、环式或电极式）。
5）绝缘子和金具的选用。初步设计中应根据电压等级选择线路采用的绝缘子，（是针式瓷担，还是悬式；是瓷质还是钢化玻璃质；是普通型还是防污型）。提出绝缘子的型号与每串片数。
绝缘子的选择首先是根据负荷的重要性和电气上的要求来进行的。
由于污秽，即使在正常工作电压下也可能沿绝缘子表面闪络。为此，规程规定了各种污秽等级下的单位泄漏距离（又称泄漏比距），用以确定绝缘子串的绝缘强度。
6）线间距离的确定。架空线路的线间距离，由下列条件决定：①导线在档距中的工作情况；②架空线路的绝缘配合。导线在档距中由于受到风的作用而不同步摆动，受到冰的作用，上下舞动，因此要求线间有足够的距离。实际上杆塔不可能随着档距的变化而任意改变线间距离的大小，一般要求有一种基本线间距离的标准杆型，（比如水平线间距离110仟伏4米，35仟伏取3米），对于大档距，需再增加1-2种大线间距离的杆型，以满足工程需要。
架空线路绝缘配合的目的，不仅线路在正常运行情况下具有必要的绝缘水平，而且在线路发生过电压时，也应保持必要的绝缘水平。线路的绝缘水平一方面決定于绝缘子的数量、类型、杆塔材料等，另一方面也决定于导线至杆塔各构件间隙的距离。如果这一间隙距离太小，将引起导线与杆塔构件之间发生闪络，以致酿成接地短路故障，引起线路跳动闸。为此，要求线路导线至杆塔的间隙，在大气过电压时与线路绝缘的冲击强度相当：在内部过电压时，与线路绝缘的工频耐压强度相当：在正常工作电压时，保证不致被最大工作相电压击穿。
通常的高度方法是，确定一定线间距离的杆型，对它进行间隙校验。校验的方法是按照外过电压、内过电压和运行电压的三种条件计算出绝缘子串偏斜角度，再按表2-3规定的最档小间隙，作间隙园，当间隙轩乐与杆塔构件（包括拉线）相交，即为合格。
浅谈高压送电线路的设计 篇3
路径选择的目的, 是在线路的起、迄点间, 综合考虑各种因素, 选出一条投资造价最省, 技术条件最好, 能符合全面、经济、合理条件的路径。路径选择是输电线路设计的一个重要步骤, 直接反映了线路是否先进可行和经济上是否合理。选择输电线路路径时, 应认真按地形、地质、河流、交通、气象条件、路径长度、城镇规划、施工、运行条件等因素做方案比较定出合理路径, 做到经济合理、安全适用;本着统筹兼顾、全面安排的原则, 多做几个方案, 进行经济、技术比较, 做到线路经济合理、运行可靠、施工方便。选择线路输电路径时, 首先在“万分一”地图上绘好大概线路走廊, 然后再实地踏勘。在踏勘过程中, 注意避开不良地带 (如滑坡、流沙、泥沼、盐碱地等) , 还应尽量避开影响运行的其他地区 (如有严重腐蚀性气体厂区、重雷区等) , 并应考虑邻近的设施 (如电视发射台、机场、铁路通信设施以及弱电线路) 的相互影响。
2 导线选择
送电线路的导线截面, 除根据经济电流密度选择外, 还要按电晕及无线电干扰等条件进行校验。大跨越的导线截面宜按允许载流量选择, 并应通过技术经济比较确定。海拔不超过1000m地区, 采用现行钢芯铝绞线国标时, 如导线外径不小于9.6mm, 可不验算电晕。验算导线允许载流量时, 导线的允许温度:钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+70"12 (大跨越可采用+90℃) ;钢芯铝包钢绞线 (包括铝包钢绞线) 可采用+80~C (大跨越可采用+100℃) , 或经试验决定;镀锌钢绞线可采用+125℃。环境气温应采用最高气温月的最高平均气温;风速应采用0.5m/s (大跨越采用0.6m/s) ; 太阳辐射功率密度应采用0.1W, cf Il2。导线和地线 (以下简称导、地线) 的设计安全系数不应小于2.5。地线的设计安全系数, 宜大于导线的设计安全系数。架设在滑轮上的导、地线, 还应计算悬挂点局部弯曲引起的附加张力。在稀有风速或稀有覆冰气象条件时, 弧垂最低点的最大张力不应超过拉断力的60%。悬挂点的最大张力。不应超过拉断力的66%。地线应满足电气和机械使用条件要求, 可选用镀锌钢绞线或复合型绞线。验算短路热稳定时, 导、地线的允许温度:钢芯铝绞线和铝合金绞线可采用+200℃;钢芯铝包钢绞线 (包括铝包钢绞线) 可采用+3000C;镀锌钢绞线可采用+4000C。计算时间和相应的短路电流值应根据系统情况决定。
3 杆塔设计
在已经选好的线路路径上, 进行定线、断面测绘, 在纵断面图上确定杆塔的位置, 称之为定位。它是线路设计的一个重要环节, 其质量关系到线路的造价和施工、运行与维护的方便及安全。因此, 必须进行细致的工作, 排定出杆塔配置的最佳方案。杆塔结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法, 结构的极限状态是指结构或构件在规定的各种荷载组合作用下或在各种变形或裂缝的限值条件下, 满足线路安全运行的临界状态。
钢材材质为现行国家标准Q235 系列和Q345 系列。按实际使用条件确定钢材级别, L63×5 及以上角钢规格可以采用Q345 钢材。螺栓和螺母的材质及其特性应分别符合现行规范《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》和《紧固件机械性能螺母》的规定。关于导线型号。常规330k V线路采用2XLGJ-300/40 导线, 相应每相总铝截面面积为600.18mm , 330k V线路杆塔与基础的连接采用地脚螺栓方式。
为了使塔型规划合理经济, 典型设计中对杆塔规划进行了专题研究, 收集了各个地区多个输电线路工程所积累的大量杆塔实际使用情况的资料数据。同时选择有代表性的工程, 利用无约束排位方式重新进行排位, 以取得不受已设计铁塔使用条件限制的资料数据。采用上述方法对不同设计的各种杆塔使用条件组合方案进行技术经济比较, 得出各模块在技术上可行且经济合理的杆塔系列, 力求典型设计的塔型设计科学、经济、适用。
随着送电线路电压等级的提高, 杆塔越来越重, 也越来越高, 相应的施工难度加大。杆塔组立方法主要有整体起吊和分片吊装。分片吊装目前常用的是悬浮抱杆和落地冲天抱杆两种方法。不论采用哪种方法组立杆塔, 都必须首先考虑安全问题。按照客观规律办事, 才能使各种立塔方法在安全的前提下发挥作用。
4 防雷设计
4.1 降低杆塔接地电阻
高压送电线路防雷水平的高低将会随杆塔接地电阻的增加而降低。只有确保架空地线、接地引下线、地网相互之间的有效连接, 才可以保证杆塔接地电阻的降低。如果是在土壤电阻率较低的地区, 就应该采用钢筋混凝土杆或是铁塔杆, 选择地质较好的区域, 进行深埋并加长水平射线, 也可以有效的降低接的电阻。如果塔基接地体周边的电阻率较高且土层薄, 就应该选择土质较好、较深的地方, 也就是接地装置埋深地方, 必须大于0.6 m, 合理运用截面的接地引下线, 并在其引下线上加垂直地体。引下线表面可以利用长效腐蚀降阻剂来作为防腐处理。
4.2 架设避雷线、安置避雷器
架设地线是高压线路防雷措施中最基本的一项, 其主要的目的就是防止雷直接击中导线。为了使避雷线能够更好的发挥起作用, 应该减少绕击率, 是保护角保持在20~30 度。在原来的防雷设计中, 只是按照规定对其进行设计, 只要满足杆塔避雷线的保护角就可以, 并没有考虑到因地制宜因素, 忽视了地形要素, 致使线路闪络次数频繁, 电网无法正常运行。在山地的线路容易受绕击的影响, 为了有效的解决这个问题就应该用屏蔽角公式进行计算, 并校正杆塔的保护角, 针对保护角偏大问题, 尽量采取减少雷电绕击概率的设计方法。减少外边相避雷线的保护角或者采用负角保护。由于避雷线的架设, 并不能有效的降低导线上的感应过电压, 就需要安装避雷器, 避雷器可以最大限度的将雷击产生的电流泻放到大地上, 将过电压控制在一定的范围内, 使输电设备及输电线路得到安全的保障。要对雷电进行监测, 并时时关注天气状况, 最大限度的消除设备隐患。
4.3 架设耦合地线
要想改变屏蔽方面的技术措施, 就应该架设耦合地线。耦合地线对减少绕击率起的作用, 并不大, 但是在雷击杆塔中起着分流和耦合的作用, 可以有效的降低杆塔绝缘所承受的电压, 是线路的防雷水平得到提高。在高土壤电阻率较低的地区运用耦合线, 可以保证耦合线和导线之间的距离, 档距中的垂直距离也可以得到有效的保证。可以有效的防治大风, 可以减少覆冰或是化冰对其的影响, 尽量的减少其与耦合线接触产生的短路现象及引起雷击杆塔破坏导线事故的发生。
结束语
总之, 在高压送电线路设计中必须按一定的方式和原理进行, 从而保证在电力行业中发挥重要的作用和价值。
参考文献
[1]陈斌, 张建锋, 王毅.山区送电线路设计需要注意问题的思考[J].山东电力技术, 2009 (01) .
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架空送电线路铁塔设计分析 篇4
关键词：架空送电；转角塔，不对称设计
中图分类号：TM753 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0030-02
在我国实际的架空送电线路铁塔的应用中，转角塔在超过110 kV的送电线路中以每100 km仅30基左右的较小应用量成为了一种辅助型送电架空铁塔设计，但是随着城市对于电力需求量的日益增加，输电网络错综复杂，工业与普通居民对电力的需求程度不一样，使得羊角型塔、十字型塔、鼓型塔、酒杯型塔等多种传统的架空送电铁塔设计已经不再能够满足城市的用电需求。为了解决这个问题，不对称转角型铁塔的设计方案成为了解决我国越来越多大功率输电线路进入城区诸多问题的优秀设计方案。因此，优化转角塔的设计成为了一个很有研究价值的课题。
1 转角塔铁塔的主要优势
虽然转角塔也是传统架空送电线路铁塔的一种定型模式，但是其却有着自己显著的优势。在传统对称架空铁塔设计模型中，在输电线路角度发生了偏移的时候，传统对称架空铁塔极其容易因为风力从不同角度刮吹导致铁塔主体架构承受过大的压力，而导致铁塔的稳定性不足造成安全隐患，使得设计过程中设计人员不得不增加铁塔整体的用材结构规模设计来解决这个棘手的问题，因为这个原因，传统铁塔相比转角塔就造成了大量的材料浪费。而转角塔的不对称设计刚好解决了这个问题，其多变的角度设计可以满足不同地区的气候等诸多环境对于架空送电线路铁塔的技术要求。
2 架空转角塔结构的确定
确定架空送电线路转交铁塔的最终结构实际上就是确定转角塔设计过程中的两翼临界角度，因为在这个临界角度内所设计的转角塔模型都是合理的。
2.1 临界角的含义
我们知道，风由内向外方向吹来时，角度荷载方向（即导线张力、避雷线二者所产生的矢量力）与风荷载的方向相反。那么，在风的水平档距固定的情况下，转角塔模型中必然有某个转角刚好抵消铁塔整体机构所受到的水平力。反之，一旦风向转向，为了使得转角塔主体结构水平受力为零也会出现某个临界角度。
2.2 临界角度数值的确定
确定具体的临界角数值具有重大的实际价值，一旦我们能够确定这个临界角度，我们就只需要在这个临界角度内合理设计转角铁塔结构，便能因此最大程度地减少设计与施工成本。临界角由最大风速反向的风荷载确定，并且临界角的大小与反向分压大小成线性增长关系。
例如，当水平档距的大小为400 m（即档距450 m），正常规格的送电导线设计可承受的极限风速为30 m/s和20 m/s时，“临界角”的最大值分别为13.2 ？觷和11.2 ？觷（并且临界角的大小还会因为送电导线材料的差异而会有不同的数值）。
因此，在实际临界角的计算与选取中，我们为了安全起见，在忽略建设材料的诸多材料等因素的前提下，我们通常会相应的增加临界值的数值，在上面的例子中，我们便会将临界值的数值相应的增大到20 ？觷和15 ？觷，其他情况以此类推。在实际的设计与建设过程中，为了最大程度的节省设计施工成本，在保证安全前提下，如果我们能找到符合设计的转角塔模型，我们就不应该在拘泥于其他传统的架空送电线路铁塔设计模型而造成大量的不必要，甚至完全可以避免的财力与人力的浪费，因此设计出最合理临界角的转角塔便显得尤为重要。
2.3 水平档距的临界值
水平档距指的是不对称铁塔模型设计过程中，随着转角临界角度变化而随之变化的最大水平档距。临界水平档距直接影响铁塔的安全性，实际水平档距的大小与临界水平档距的大小关系是评判一座架空送电线路铁塔设计方案科学合理的主要理论依据，也是评判一座架空送电线路铁塔能否实施竣工的重要标准。
3 不对称铁塔临界角的实际应用
不对称转角塔的“临界角”仅仅为我们解决了设计上的设计难题。现代架空送电线路铁塔在我国居民工业用电的过程中扮演着极其重要的角色，因此，在合理的架空送电线路铁塔设计方案的前提下，如何保证架空送电线路的稳定性与耐用性，让建造竣工的转角塔完美适应转角塔所在地的气候、工况等许多实际情况，这在技术上也向我们提出了诸多要求。转角塔在实际应用过程中应该满足以下前提。
3.1 塔身受力要趋于稳定
在不对称转角塔设计模型中，转角塔整体所受到的荷载与导线产生的张力的方向相反时，转角塔的主体部分所受到的力的大小会发生根本性的变化。在这种情况下，控制手拉的转角塔塔身很有可能变成受压控制塔身。
3.2 合理增加临界角的实际应用数值
转角塔的实际选取的“临界角度”大于理论设计所计算出的“临界角度”时，转角塔主要的荷载方向上，其矢量方向的两侧架构所受的力会有很大的差异。如果二者的差异过小便会使得不对称转角塔的内部构造和相关材料的规格大小发生变化，从而造成不必要的成本浪费，同时其实用性也大打折扣，这是不可取的。同理，为了最大程度的节约建设材料，就必须使得二者之间存在足够的差距，使不对称转角塔结构规格和其他限制塔身结构的条件改变。换句话说，也就是较小型的不对称转角塔相比较大型的不对称转角塔而言会消耗掉更多的建设材料。与此同时，较小型铁塔的不对称设计不会成为转角塔整体架构的不利因素，因为反向风等一系列随机荷载只能是有利的因素。
3.3 科学细化建设材料的分级
在不对称转角塔的材料设计过程中，为了适应小对称转角塔的设计，我们还应该细化其他的材料分级，虽然细化材料的分级会在一定程度上增加加工、施工的复杂程度，但是对于采用小对称设计模式的转角塔是很有利的，当然，如果能在不增加加工、施工复杂程度的基础上细化这种分级自然最好不过了。
4 试验验证不对称转角塔设计的合理性
实践是检验真理的唯一标准。不对称转角设计方案的科学合理并不能等同于架空送电线路铁塔实际架设的科学合理，只有在科学合理的实践过后，我们才能确定设计方案的最终合理性。2002年9月，国家电网电力建设试验所为了验证架空送电路线铁塔的工程质量是否合格，是否能够满足实际环境对其整体架构的稳定性、耐久度等方面的诸多要求而进行了一次真型力学实验。实验过程中，研究人员选取了六种不同的试验环境：地线张力差，运行覆冰，事故断中导线，事故断右边导线，正常90 ？觷大风以及90 ？觷大风超载。试验结果表明，只有在试验荷载工况大于220%的时候，铁塔上下的两个曲形臂轴才开始出现一定程度的损坏，在这个试验荷载工况的范围内时，试验中的ZM3直线试验塔正常工作且塔身的零部件并未出现任何异常。试验结果与最初的设计要求预想完全一致，建设竣工后的铁塔是稳定安全的，我们可以将这个设计运用到实际的架空送电线路的建设中去。
5 结 语
不对称转角塔在我国架空送电路线中的应用前景是非常广阔的。一方面，不对称转角塔的设计不仅可以减小因为城市建设力度的增加而导致电力网络线过于错综复杂所带来的管理维护难度，同时也能减小城市变电所的体积大小而减少占地，优化中小型变电所的进出线路复杂程度。另一方面，我们也不能够一味地追求节约成本而在本来不适用的地理气候、输送电（比如电压压力过载等）环境下或者错误的设计建设不对称转角铁塔，而应该在科学合理的前提下优先考虑建设不对称转角塔，从而最大限度的建设合理的监控送电线路电网网络，实现效益最大化的目标。
参考文献：
[1] 夏开全，刘思远，于维俭，等.架空送电线路铁塔安全状态评价方法研究[J].工业建筑，2010，（14）.
[2] 刘志华.送电线路铁塔设计研究[J].硅谷，2011，（12）.
覆冰地区送电线路基础的选型设计 篇5
架空送电线路基础在设计与施工中具有明显的行业特点:
首先, 送电线路工程往往长达数十公里甚至上千公里, 经过地区的气候、水文、地形地质条件差异巨大, 施工工地“点多面广”, 受现场环境恶劣、材料运输困难、大型机械设备难以进场等条件的制约, 因此线路基础在设计和施工中需要考虑的边界条件较多。
其次, 杆塔基础所承受的荷载特性复杂, 基础在承受拉/压荷载作用的同时, 还承受着较大的水平荷载作用。通常情况下, 杆塔基础抗拔和抗倾覆稳定性是其设计控制条件, 而建筑等其他行业基础下压稳定性才是其设计控制条件, 与杆塔基础差异较大。
二、覆冰地区送电线路工程的基础选型设计
送电线路工程基础设计及施工应遵循的原则有:安全可靠、经济适用、满足工期、因地制宜、保护环境、技术先进, 等等。根据以上原则, 覆冰地区送电线路工程可以选择的基础形式有: (1) 最普通的大开挖基础; (2) 掏挖类基础。各类基础的优缺点及适用条件见表1。
经上述比较, 只要地质条件满足要求, 应该优先采用掏挖类基础, 当不能满足时采用大开挖基础。
(一) 大开挖基础设计
大开挖基础型式较多, 按基础对地基的影响可分为轴心基础 (基础中心在塔脚的垂直线上) 和偏心基础 (基础中心在塔腿主材的延长线上) ;按基础本体受力状态可分为刚性基础和柔性基础;按基础主柱的形态又可分为直柱基础和斜柱基础。无论按何种分类, 在送电线路工程中, 大开挖基础一般统称为板式基础。广东电力设计研究院常用的板式基础如图1所示, 其中等截面斜柱柔性基础是该院结合多年工程经验独立研发的新型基础。
板式基础与掏挖类基础相比, 最显著的优点就是施工速度快、工期短、受地下水影响小。
钢筋混凝土现浇板式基础在地形平缓的塔位应用较多, 与铁塔的连接方式有两种, 即地脚螺栓式和角钢斜插式。
角钢插入式的板式基础, 铁塔主材所产生的内力不是作用在主柱顶上, 而是直接传递到基础底板。当基础下压时, 主材内力传到基础底板中心, 由此产生的水平分力由侧向土抗力承受, 垂直分力使基础底板中心受压。由于偏心距较小, 塔腿斜材的水平力在基础底板处产生弯矩也小, 所以底板配筋较小。当基础上拔时, 铁塔主材的上拔力由斜插式的主角钢承受, 其配筋计算仅考虑斜材的水平分力和垂直分力, 一般按构造配筋即可满足要求。
角钢斜插式板式基础比地脚螺栓式板式基础要节约混凝土和钢材。若在山地和丘陵地带使用斜柱式基础, 对施工过程中的基础根开控制和插入角钢的就位要求较高。若设计考虑不周或施工不当, 极易引起基础外侧边坡不够或基础根开不准。因此, 山地和丘陵地带较平缓场地的板式基础 (不易掏挖成形的) 可以采用斜柱式, 但在山坡较陡的塔位最好采用地脚螺栓直柱式基础。
由于转角塔和终端塔施工时基础顶面需要预偏, 当转角度数大于30°以上时预偏值较大, 对插入角钢的预偏值很难计算准确。因此, 虽然在综合造价上斜柱基础较高, 但为了配合采用地脚螺栓与塔脚连接构造的需要, 对于30°～60°转角塔、60°～90°转角塔及终端塔宜采用偏心刚性基础。
结合2008年初冰灾粤北地区倒塔的实际情况, 角钢插入式的板式基础在塔腿与基础连接处的破坏远远多于地脚螺栓连接方式的板式基础, 这是因为导地线不均覆冰控制工况和融冰情况下产生纵向不平衡张力以及水平扭矩对插入角钢的破坏远大于地脚螺栓, 而且插入角钢破坏后修复比较困难, 建议20mm冰及以上重冰区的基础设计宜采用地脚螺栓连接方式。
(二) 掏挖类基础设计
掏挖类基础的最大特点是能够充分利用地基原状土的力学性能, 提高基础的抗拔、抗倾覆承载能力。具有开挖土方量小、钢材用量少、节省模板、施工简单、节省投资等优点。掏挖基础 (人工挖孔桩基础) 由于发挥了原状土的粘聚力及侧向土抗力, 露出地面高度可根据塔位地形与铁塔长短腿自由配合, 做到不开施工基面直接进行基坑开挖, 在施工中避免了大开挖及支模板, 对位于陡坡地形的塔位在安全性、经济效益及对环境的保护方面具有明显的优势。
该类与大开挖基础相比大幅减少了基面土石方量, 保护了塔基自然环境及塔位的稳定, 从综合效应来看, 具有明显的优势。按设计和使用经验, 本工程中人工挖孔桩基础大量用于塔位范围内没有地下水涌出的各种直线型塔及转角塔。
(三) 岩石 (嵌固式) 基础设计
岩石嵌固式基础适用于各种风化程度的岩石, 它采用人工掏挖成型, 能充分利用岩石自身的强度抵抗基础外荷载, 既减少了石方开挖量, 环保效益显著, 又大大减少混凝土的使用量, 在山区使用较合理, 具有显著的经济效益。
岩石嵌固式基础优点突出的同时也具有明显的缺点。
(1) 岩石嵌固基础需要一定面积的防风化保护层, 施工时尽量不用爆破以免破坏岩体结构。
(2) 岩石嵌固基础主柱露高不能太大, 否则基础刚度不够, 而且不能埋太深, 否则施工时需要大量的防护措施。
(3) 岩石嵌固基础需要较强的施工工艺, 需要挖成圆形并保持锥度。
本工程由于受施工工期以及施工单位技艺水平的限制, 岩石嵌固基础这种具有显著经济效益的基础形式并没有被大量使用。
三、工程实例分析
(一) 双向偏心板式基础与人工挖孔桩基础的比较
结合220kV安螺线解口入贤令山变电站送电线路工程实际情况, 现在选取30°～60°转角塔JB622在山地类型主柱露高为1.5m的两种基础形式进行比较分析:
如表2所示, 板式基础与人工挖孔桩基础比较在综合造价上有一定的优势, 而且施工工期较短, 受地下水的影响也小, 在地形条件允许下, 本工程尽量使用板式基础。不过在地形较为陡峭或者边坡条件不好的塔位, 本工程都使用了人工挖孔桩基础, 考虑到环保因素, 从尽量减少大面积开挖和减少土石方量的这个角度看, 选取人工挖孔桩基础较为合适。
(二) 线路基础施工应注意的几个问题
1. 为防止山洪冲毁铁塔, 在距离山顶较远、塔位周围地形容易形成汇水面的塔位, 应构筑排水沟, 排水沟应根据现场地形顺坡修建, 排水口应远离塔位。
2. 施工场地清理及基坑开挖, 应保留塔位中心桩, 作为校核柱顶标高、基础埋深的参考标志。若不能保留, 应将中心桩引出。
3. 对于根开较小的直线塔, 不宜设计成高低腿。
4. 土体较为不稳定的塔位处, 应构筑护坡。护坡施工时, 必须保证嵌入部分的地基稳定性, 必须适当留有渗水孔。
四、结语
如何确定覆冰铁塔基础型式应依赖于对水文地质条件作深入详尽的了解, 根据工程的实际情况, 遵循安全可靠、经济适用、满足工期、因地制宜、保护环境、技术先进等六大原则。确定合适的基础型式可以大大降低工程本体投资, 并为超高压送电线路安全可靠地运行提供有力保证。
参考文献
[1]架空送电线路基础设计技术规定 (DL/T5219-2005) [S].
[2]建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002) [S].
[3]500kV架空送电线路勘测技术规程 (DL/T5122-2000) [S].
[4]鲁先龙, 程永锋.我国输电线路基础工程现状与展望[J].电力建设, 2005, (11) .
送电线路综合防雷措施探析 篇6
我公司的送电线路共有一千一百余公里, 所有的线路都具备一定的防雷装置, 保证了线路的安全供电。但由于分布在近六百公里维护半径区域内, 地形地貌复杂, 气象条件不一, 所以也多次发生雷击闪络, 造成线路跳闸。为此我们对每一次的雷害事故进行了深入的分析和总结, 对跳闸线路的各个方面情况进行了比较, 并根据不同的实际情况采取了相应的防雷害措施, 使送电线路的雷害事故不断降低。以下就是我局综合运用送电线路防雷措施的具体过程。
1 送电线路雷害情况分析
1.1 雷击跳闸分析
送电线路遭受雷击的事故主要有以下四个方面的原因:一是绝缘子击穿, 二是架空地线的元婴, 三十由于雷击时产生的雷电流大小原因, 第四就是由于线路杆塔接地电阻值大。分析输电线路的跳闸, 我们应该从以上的几个方面分别进行分析研究、制定对策。
1.1.1送电线路绕击成因分析
我们研究后发现输电线路地形地貌已经线路本体的设计呼称高、保护角、等等因素都是造成输电线路跳闸的原因, 在丘陵山区等地形的输电线路要比在平原地区的线路跳闸绿更好, 基本上3~4倍的关系, 在山区我们的输电线路经常需要整体跨越两座山的大沟、大坎不免会出现一些档距过大、高低差过大的现象, 这也正式线路被雷击的一些具体的原因, 同事一些地区的雷电往往较为集中地会爆发, 这样此区段就更会经常地发生所谓的线路绕击从而造成线路跳闸。
1.2 将近几年赤峰供电公司遭受雷击进行一下具体分析。
我市位于蒙古高原向辽河平原过渡的地带, 地理环境复杂多样, 高原、山地、平原、丘陵、盆地俱全, 既有崇山峻岭, 又有河谷平川;既有浩瀚的沙地, 又有广袤饶无际的天然森林、草原和肥沃的良田, 整体地貌属山地丘陵区;气候属中纬度温带内陆季风气候;通过对遭受雷击杆塔的接地电阻测量结合对杆塔地理位置的分析, 我们可以判断发生的绕击雷害少于直击雷害的次数, 杆塔遭受雷击的情况完全符合两种雷击闪络的特点。
2 常用防雷措施及其特点
根据国家有关规定及国内外防雷工作的实际情况, 架空输电线路的防雷基本上有以下几种, 在这里简要进行一下介绍。
2.1 架设避雷线
在我国大部分地区基本上都是采用架设避雷线的方法来进行防雷, 这也是得到很多单位、专家认可的一种最有效、最善于解决问题的防雷手段。它有效的防止了雷电直接击中导线, 同时还具分流作用。
2.2 安装避雷针
安装避雷针也是一种较为常见和见效的防雷手段。但是大家要注意, 用避雷针防雷我们要避免由于避雷针而导致雷击概率增大;同时它的保护范围相对于避雷线小很多;同时也存在这一些危害。
2.3 加强线路绝缘
在输电线路建设的过程中, 不免会进行设计大跨越的杆塔而且很高, 这样也对雷击防范有缺陷, 增加了落雷的几率, 并且容易遭受绕击雷。
2.4 预放电棒与负角保护针
预放电棒的作用机理是减小导、地线间距, 增大藕合系数, 降低杆塔分流系数, 加大导线、绝缘子串对地电容, 改善电压分布;负角保护针可看成装在线路边导线外侧的避雷针, 其目的是改善屏蔽, 减小临界击距。制作、安装和运行维护方便, 以及经济花费不多是其特点。
2.5 装设消雷器
消雷器在输电线路运行过程中应用还不是很好, 但是我们也不能说它完全对线路的防雷没有效果, 但是消雷器对于线路本身的要求比较严格, 需要接电阻不能超标, 在安装过程中应做好环节的控制。使其真正发挥效果。
3 综合运用防雷措施
在设计施工阶段对线路防雷保护已经考虑到了, 但影响架空送电线路雷击跳闸率的原因很多, 而且有些因素也很复杂, 所以, 我们要结合当地实际情况, 处理线路的雷害问题, 要进行综合治理。在实施防雷措施改进之前, 需要仔细调查分析, 详细掌握地矿、线路、线路运行等各方面的问题, 核算线路的耐雷水平, 再进行措施研究的可行性、工作量、效果及经济效益等。
3.1 在雷害区安装消雷器
通过雷击闪络统计分析, 我们确认220k V元大线的93#杆至125#杆之间是一个强雷电活动区, 经过实地勘察后, 我们引进了丹东供电公司的全金属多针型的消雷器。它的主要功能是在雷击放电的先导阶段发挥最大限度的作用, 利用装置感应产生的迎面先导电荷, 消弱和均衡雨云的电场强度, 抑制雷电先导的发展, 使之低于形成雷电场强的临界值, 延缓雷电主放电的到来时间。当雷云中的所含电荷能量积累到足以能形成雷击主放电, 此时对电气设施已无大的威胁。因此消雷器在一条件下所起的作用是驱雷器。至文章截稿时, 该线路该地段未再发生雷击闪络跳闸事故。
3.2 在山区和沙地上改善接地电阻
2000年大乌线165#杆发生雷击闪络跳闸故障, 该杆塔位于巴林草原的沙丘上, 由于连续几年的干旱及当年春季干旱少雨, 使沙丘上的杆塔接地电阻剧增。发生雷击后测试该杆塔的接地电阻, 其阻值达一千多欧姆;而在雨季中进行测试时, 其阻值仅几十欧姆。根据这种实际情况, 我们又进行了改善沙地杆塔接地的工作, 我们采用了增加接地极的数量并且我们挖深了深度进行埋设, 使杆塔在沙地也达到了设计上的基本的标准要求;对于一些在岩石基础的接地体我们尝试的使用了先进的化学产品进行降低阻值以达到要求。
4 结论
通过我公司十余年防雷工作的实践, 综合运用送电线路的防雷措施, 能够有效地减少因雷击造成的送电线里跳闸。但随着地区电网的不断扩大, 特别是赤峰地区新增的风力发电电源点, 他们为了获取更好的风能资源, 都建在偏远山区, 而且输电线路长度较长, 经过的地区气候条件恶劣, 更应做好送电线路的防雷工作。还需要现代科学技术不断发展, 新技术、新材料不断被发现和应用, 我们应利用科学技术的新成果做好的线路防雷工作。
摘要：本文从论述送电线路的防雷的四道防线入手, 详尽的分析了我公司1993年以来送电线路发生雷击闪络故障的原因, 讨论了我公司所采取的防雷措施, 并对今后的防雷工作提出了若干建议。
关键词：架空线路,雷击,防雷措施
参考文献
[1]电力工程高压送电线路设计手册.东北电力设计院.
浅析高压送电线路优化设计 篇7
根据工程设计实践, 以近年来设计工作为例, 出现的新特点如下:电力线路横跨多县、市, 在系统中有重要地位, 设计为高可靠性线路;途经地段工农业发展迅速, 大多线路临近或穿行于严重污秽区, 对线路绝缘要求高;地段临近山根, 风速大, 覆冰厚, 微气象条件复杂, 对线路结构要求高;个别地段水位埋深浅, 地表水、地下水对线路基础影响较大;与铁路、高速公路、等级通信线、110k V电力线数次交叉跨越;OPGW作为1种新兴的信息传输通道, 在电力系统越来越普及, 设计时必须考虑;大量采用先进设备, 计算机深入到测量、设计计算、成图等各个方面, 显露绝对优势。
2 线路设计优化
2.1 基本要求
设计单位必须对其勘察、设计质量负责, 勘察、设计文件应当符合有关法律、行政法规的规定和建筑工作质量、安全标准、建筑工程勘察、设计技术规范以及合同的约定。设计文件选用的建筑材料、建筑构配件和设备, 应当注明其规格、型号、性能等技术指标, 其质量必须符合国家规定的标准。
2.2 优秀设计的技术要求和实现
2.2.1 变电站出线廊道规划与实施
因近年来变电站出线要求非常频繁, 故出现变电站前廊道有限, 站内有间隔而站外无廊道的问题, 合理规划进出线廊道显得更加重要。根据变电站供电范围内的负荷预测, 许多分析、计算必须到位, 除按常规布置廊道外, 应满足确保本期, 服从长远, 兼顾后续的设计原则, 通过现场测量地形, 计算机AUTOCAD绘图, 考虑其中各回出线单双变换的情况, 合理选择单双回路终端杆塔型。必要时, 可选择近年来我国大量采用的钢管终端塔, 甚至采用电缆进出线, 以使各回出线均满足安全距离。
2.2.2 线路走径的优化设计
线路路径的选择是整个线路工程建设的关键环节, 直接关系到整个电网的安全、可靠和技术经济性, 在线路工程主要经过农耕地, 村庄布点密集, 线路两端变电站廊道紧张, 线路路径选择的重点放在避开厂企业、村镇的规划区、不良地质地带的基础上, 合理选择与高速公路、铁路、电力线、Ⅱ级通信线的交叉跨越点, 满足对通信线影响的要求, 最大限度地使得线路路径最短, 交通运输条件较好, 施工和运行条件方便。
在施工设计中, 在初设走径图的基础上, 应准确测量, 合理调整路径, 减少曲折, 缩短距离, 做好局部设计。在山区线路设计时, 有些设计过分强调为便于施工运行沿公路走线, 因此遇上林区即大范围避让。作为选线人员, 应先在地形图上认真分析定线, 再到现场踏勘核对, 落实预计的方案是否可行, 以避免出现“之”字形、半圆形、大转角等
2.2.3 详尽调查沿线工程地质、水文及气象条件
为使工程能获得较精确的沿线气象条件, 应根据规程对观测场、距本线路距离的要求, 走访气象站, 经计算平均最大风速、极端最低气温、历年平均气温、历年平均雷暴日数, 结合沿线现有送电线路、通信线路的运行经验及造成自然灾害等资料情况分析后, 获得本线路的气象条件结果表。
2.2.4 有针对性地科学制定杆塔位排定原则杆塔位排定
依据《架空送电线路设计技术规程》中有关规定和本工程所采用的各种杆塔设计条件进行。线路通过经济作物林区时, 不砍伐通道, 对与个别垂直距离不满足要求的进行剪枝、削顶, 甚至砍伐, 线路跨越普通树木时, 按砍伐施工通道和保证安全运行的原则进行设计, 如须砍伐防护通道, 按照线路宽度加林区主要树种高度的2倍进行。在非经济林类树木自然生长高度不超过2m、导线与树木 (考虑自然生长高度) 的最小垂直距离不小于4.5m情况下不砍伐防护通道。
2.2.5 主力杆塔和地线的选型设计
根据以往工程的设计经验, 在杆塔选型中一般采用根据工程导线型号及水文气象地质特定情况而选择在该地区使用了多年的杆塔型, 这些塔型, 具有丰富的施工及运行经验, 不仅可以缩短设计订货周期, 同时有利于运行单位的检修及备品备料。但在实际应用中必须因地制宜, 综合考虑。
2.2.6 交叉跨越的设计保证
近年来线路工程的一大特点是交叉跨越多而线路在果树、枣树地里的测量异常困难, 故实际中在果树地里运用了高架穿线进行测量, 在果树树梢上看过去;在枣树地里采用仪器架低, 利用枣树树身之间空隙穿行, 遇到实在过不去的如遇到大树干、临时房屋, 采用几何法进行修正。
3 技术分析
3.1 单回路塔与双回路塔配合问题
长期以来, 当变电站架构排定后, 由于终端塔位及廊道限制, 为保证当期线路及后续工程的顺利进出线, 在终端多采用双回路终端塔, 在廊道规划中拥挤地段多采用双回路架设, 这带来1个单双回路变换的问题, 主要体现在单回路各相导线最大风偏时在直线塔上悬垂绝缘子串偏移造成导线对杆塔净空距离、导线线间距离无法满足规程要求, 此类教训很多。另外, 线路两侧变电站相序经常出现不吻合情况, 在单回路上双回路塔档内进行调整是经常采用的1个方式。例如祥周电厂1回220k V输电线路进入某站段即是这种情况下处理较好的1个例子, 当时有2种方案可供选择, 一是采用单回路耐张塔, 另一是采用直线猫头塔。根据实际, 按规程要求, 对线路直线单回路塔和双回路终端塔配合情况进行计算机软件详细计算, CAD准确绘图, 提出理论计算模式, 最终拿出合理的直线塔位移施工图纸 (一般情况下, 直线塔不作位移) 。并根据两端变电站相序情况, 提出了相序调整方案。该方案被采用后已运行2年多, 各方面均证明设计合理, 计算准确, 且经济效益显著。
3.2 铁塔基础改进
500k V桂林变电站至木马变220k V双回、双分裂送电线路在施工中遭遇连阴秋雨, 线路所经局部地带地下水位很高, 个别塔位积水成池, 施工机械无法展开。如采用常规基础, 不但施工难以进行, 工期难以保证, 基础安全受力也受到一定影响。根据雨季现场情况, 参考各单位意见, 对常规基础进行改进, 确定基础型式为“自重式基础”, 即基础的抗拔、受压、抗倾覆均由基础自身完成, 不再考虑土壤受力。
基础改进应注意2个方面: (1) 正确分析铁塔基础受力, 应首先保证安全, 针对轴心受压基础, 轴心受拉基础, 分别选取不同的K值。 (2) 新基础计算的前提条件是地基承载力满足设计要求, 若地质属淤泥或淤泥质土, 则必须进行重新设计。
3.3 降低输电线路杆塔接地电阻的措施
要解决输电线路杆塔接地电阻偏高的问题, 先要对偏高的原因进行认真的分析, 到现场认真勘探测量, 进行严格的计算设计, 制定出切合实际的降阻措施, 主要有: (1) 水平外延接地, 杆塔所在地若有水平放设的条件, 则尽量采用此法。因其施工费用低, 不但可降低工频接地电阻, 还可有效地降低冲击接地电阻。 (2) 深埋式接地极, 如地下较深处的土壤电阻率较低, 可用竖井式或深埋式接地极。
3.4 城市架空输电线路的设计
在经济发达地区或工业城市, 负荷水平、负荷密度高速发展, 要求电能以220k V或110k V输送至负荷中心, 而城市建设中的市政规划, 对景观及环保要求越来越高, 对架空线走廊的限制也越来越严格。土地和环境景观等资源的占用不再是无偿或微不足道的了, 线路建设中用于征地赔偿和搬迁以获得走廊使用权的各项费用在建设成本中的比例越来越高。在某些情况下, 采用单侧三相垂直排列的杆型, 虽仅架设一回线路, 但与电缆线路比较, 效益却很可观。狭窄的路径走廊, 促使钢管杆的出现, 它在技术上能满足输电线路的要求, 如价格与角钢塔可比时, 其应用领域将更广泛。钢管杆不仅造型美观, 安装快捷, 占地面积省, 符合现代城市环境对架空线路的高要求, 而且还与城市地势较为平坦, 走廊宽度小, 线路施工不方便等特点相适应, 故得以迅速发展, 给设计选择带来了方便。
线路的走廊宽度由塔头尺寸、风偏、安全距离3部分组成。减少线路走廊宽度的关键在于控制塔头尺寸和风偏。采用固定挂点的直线杆塔以及固定跳线的耐张塔, 是减少塔头尺寸和限制导线风偏的有效措施, 也是控制走廊宽度的有效措施。走廊的日益紧张, 发展的趋势将是多回路、大截面。
摘要：近年来, 由于我国国民经济持续良好发展, 电力工程高压送电线路的设计出现了许多前所未有的特点, 故在设计中应采取相应的策略针对工程设计中出现的具体技术问题进行理论推导、实践应用, 总结设计经验, 为线路设计提供科学参考。
关键词：高压送电线路,优化设计
参考文献
浅谈高压送电线路设计防雷措施 篇8
1 线路雷击跳闸的主要因素和原因
高压送电线路遭受雷击事故主要与四个因素有关, 即线路绝缘子50%的放电电压, 有无架空地线, 杆塔的接地地阻和雷电流强度的影响。在当前的高压送电线路中各种防雷措施都具有相关的针对性。因此在进行高压送电线路防雷措施的选择中需要明确雷击跳闸的成因和其容易产生的后果。
1.1 高压送电线路反击造成的雷击跳闸
雷击中杆、塔顶部或者避雷线的时候, 雷电电流可以通过塔体和接地体顺利的进入大地之中, 避免了对周围环境的影响。同时, 由于雷电流通过塔体和接地体的时候, 使得塔体电压增高, 使得与导线上存在的电压产生感应电压, 当期超过电压送电线路的绝缘闪络电压值的时候, 导线与塔体之间就会发生相应的闪络, 这种闪络则被称之为反击闪络, 同时造成雷击跳闸。
1.2 绕击成因
雷电绕击率与避雷线对边导线的保护角、杆塔的高度以及高压送电线路所经过的地形、地理条件和地质有着直接关系。在山区设计线路的时候, 高压送电线路遭受雷击的击率约为平底的3~4倍, 这主要是由于在山区设计线路的时候不可避免的会出现大跨度、高低差距大的线路走向问题, 这也是线路耐雷击最为薄弱的环节。
2 防雷措施设计原则
线路防雷保护首先在于抓好基础工作, 目前国内外在雷电防护手段上并没有出现根本的变化, 很大程度上要依赖传统的技术措施, 只要运用得好, 仍然是可以信赖的。对已投运的线路, 应结合地区的地貌、地形、地质以及土壤状况与接地电阻的合理水平给出正确的评价, 找出可能存在薄弱环节或缺陷, 因地制宜地采取措施。
3 高压送电线路设计防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因, 对照下面内容, 我们就可以有针对性的对设计中送电线路经过的不同地段, 不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。
⑴加强高压送电线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比, 加强零值绝缘子的检测, 保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。我们在设计高压线路时充分比较各种绝缘子的性能, 分析其特性, 认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点, 并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点。特别是玻璃是熔融体, 质地均匀, 烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体, 仍具有足够的绝缘性能, 所以设计中我们多考虑采用玻璃绝缘子。
⑵降低杆塔的接地电阻。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。对于土壤电阻率较高的疑难地区的线路, 则应跳出原有设计参数的框框, 特别是要强化降阻手段的应用, 如增加埋设深度, 延长接地极的使用, 就近增加垂直接地极的运用
⑶根据规程规定:在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段, 可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大, 并使流经杆塔的雷电流向两侧分流, 从而提高高压送电线路的耐雷水平。
⑷适当运用高压送电线路避雷器。由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时, 避雷器就加入分流, 保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验, 在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器, 运行反映较好, 但由于装设避雷器投资较大, 设计中我们只能根据特殊情况少量使用。
(5) 对线路中测出的接地电阻不合格的杆塔的接地电阻进行重新测试;并测试土壤电阻率。对查出的接地电阻不合格的杆塔接地放射线进行开挖检查, 重新对本杆塔的敷设接地线, 并进行焊接。对检查中发现已烂断或无接地引下线的杆塔接地装置进行焊接, 并对接地电阻重新测试, 不符合规定的重新进行敷设。对被浇灌在保护帽内的接地引下线, 采取的方式可为将引下线从保护帽内敲出, 再重新浇灌保护帽或将引下线锯断重新进行焊接。
4 其它方面
作为设计部门, 我们在进行送电线路设计时还应注意以下几点:
(1) 在选择高压送电线路路径时, 应尽量避开雷电多发区或对防雷不利的地方;对于易受雷击的杆塔接地, 要尽量降低接地电阻。
(2) 在选择避雷方式时也要充分考虑本地区的防雷经验及特点, 选用合适的避雷方法;
(3) 对于雷击多发区也应当减少大档距段的设计和在规程允许的范围内降低塔高。
(4) 加强高压送电线路的验收。对于新投产的高压送电线路, 做好高压送电线路的验收工作, 抽查接地体的埋深是否符合规程的要求, 射线长度是否达到设计的长度, 接地体与接地引下线是否有可靠的电气连接, 这些都是保证杆塔可靠防雷基础。
(5) 对已投运的线路, 生产单位要加大对老旧线路的投资和改造力度, 对运行中发现问题较多的线路、雷击频发区段, 要集中人力、资金, 尽快进行改造。
结束语
送电线路的防雷设计 篇9
【关键词】架空送电线路;铁塔基础;角度变换;施工效率
随着经济不断发展，架空送电线路铁塔基础角度变换的设计，必须严格按照国家相关规定执行，从多个方面进行计算和确定，才能减少工程投入，避免工程变更情况出现，从而提高工程施工过程的安全性，确保架空送电线路铁塔基础角度变换的施工质量。
一、架空送电线路铁塔基础角度变换的工程概况
在对某架空送电线路进行设计时，根据工程施工要求，线路的长度控制在30千米左右，电压为220千瓦，采用的导线是双回双分裂的LGJ630/45，并且，地线采用的是LGJ-150/35和36芯OPGW，以保证整个施工过程的安全。由于受到地理因素的影响，对附近居民造成一定干扰，因此，对路线的部分路段进行改线，经过两次改线后，确定了最终的位置和角度。但是，在进行第二次改线时，由于该路段前部分所处的环境比较复杂，地形不能从第一次的基础上进行重新更改，必须采用第一次所确定的塔为，才能保证工程的正常施工。本文将该路段定位在P13和P17之间，在实践过程中，设计了两种方案，以降低架空送电线路铁塔基础角度变换工程的施工成本。
二、相关规范条例的分析和具体设计
根据架空送电线路基础设计技术的相关规定，在条件允许的情况下，首选原状土作为施工基础。由于P13地处山顶的坎边位置，地表的植被层有30厘米厚，基本为褐灰色，而土质成分主要是粘性土，含有少量砂石和植物根系，在植被层的下部基本为砂质粘性土，为花岗岩风化形成的，干湿程度居中，局部存在强风化块状，因此，整体来说P13所在的区域地质结构比较松散、情况比较良好。根据架空送电线路铁塔的设计要求，制定了下面两种方案：
1.采用P13第一次改线时使用的SJ633转角塔，以直柱全掏挖型作为基础部分，并将主柱的直径设计为两米和二点四米，同时底板的直径设计为3.7米和3.8米，坑深为七米和八米。通过对基础受力、转角塔与点之间的间隙，以及铁塔整体结构的审核，在进行第二次改线时，可保持原有设计与位置不变。
2.根据转角度的要求，对P13的塔型和基础部分进行重新设计，以满足P13转角向右右37°12′48″的要求，同时，进行基础部分的重新挖坑。因此，需要在原来的基础上扩大范围进行挖坑，并将原有的基础废除，才能保证整个塔位的稳定性，提高架空送电线路铁塔基础角度变换工程施工的安全性。在实际设计中，第二种方案采用的是SJ632转角塔，以直柱混凝土台阶作为基础部分，主柱的直径设计为1.2米和1.4米，基础底板的直径设计为4米和4.4米，基础坑深为4.2米和4.4米。
根据相关设计要求规定，架空送电线路铁塔基础角度变换工程施工，应优先选择方案一，可以大大减少基础部分的浪费，从而降低施工成本，提高材料的有效利用率。在《110～500kV架空送电线路施工及验收规范》的规定中，没有对基础部分给以详细的要求和说明，对于允许的施工偏差：地脚螺栓式和主角钢插入式整基基础扭转必须低于10′这个要求，工程项目参建各方持有不同意见。根据实际施工情况来看，可要将上述规范中提到的转角塔整基基础值，看作是转角塔整基基础顺线路与横线路两轴线与该线路顺线路方向中心线和横线路方向中心线之间存在的角度偏差。因此，在没有特殊情况下，转角塔基础的横向路方向应该是内角平分线的方向，而转角平分线方向是指顺线路的方向。
根据转角塔基础角度變化工程的实际情况来看，双回线路同塔的使用范围较广，部分工程施工中，双回路塔还可以作为分歧塔使用，因此，在实际线路敷设过程，根据线路的方向选择合适的回路转角，才能确保架空送电线路的正确安装。所有，转角塔基础中两个轴线的设计要根据导线布置情况、基础荷载情况等来进行，同时对工程施工给出相应的要求，才能提高转角塔基础工程的施工效率。根据上述规范的要求，以线路方向作为基础轴线的确定方向，对第二次改线的角度进行计算得出，基础扭转的偏差值已经超过上述规范中允许的范围。由此可见，采用方案一进行转角塔基础施工，不能完全满足相关验收要求，必须对P13的基础施工进行慎重考虑，才能确保架空送电线路铁塔基础角度变换工程的顺利施工。
三、实际施工中存在的特殊情况
在实际施工中，除了同踏多回路转角塔基础两个轴线的设计外，其它的特殊情况也需要高度重视。例如：在进行线路设计时，遇到线路与新建变电站相交汇的情况，则需要对解口点进行中心设计，按耐张塔的方式进行设计，便于以后的解口操作。对线路顺线路方向中心线、基础顺线路轴线等进行计算，得出相应的角度偏差值，以满足预留解口用的耐张塔、基础荷载等相关要求，确保设计方案可行。如果采用其它设计方案，则有可能提高施工成本，造成不必要的资金浪费，因此，在设计施工线路方案时，要从方面进行综合考虑，以提高工程的施工质量。
四、结束语
根据施工要求，对架空送电线路铁塔基础角度变换工程的设计进行分析和探讨，有利于减少施工过程的资金投入，避免重复返工情况出现，从而提高整个工程的经济效益。
参考文献
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[4]李峰，袁骏，侯建国，安旭文.我国输电线路铁塔结构设计可靠度研究[J].电力建设，2010，11：18-23.
探讨110kV送电线路设计 篇10
110k V此段送电线路为本市主要送电线路工程之一, 电压等级为110k V, 单回路架设。线路全长13.6 km, 采用导线LGJX-300/40, 地线GJX-50。该工程沿线地形、地质条件有些复杂, 运用人抬运距较远, 施工难度也大, 工期要求紧, 使设计具有较大的难度和意义。
1 路径选择及边坡稳定处理
由于该线路地质条件复杂, 选择合理的线路路径为该工程设计最重要的问题。设计选择路径要考虑施工和运行的方便, 又要保证塔位安全, 路径经济合理。所选塔位应尽量避开不良地质段;当线路的地势需要交叉时, 尽量平缓通过;选择塔位时应同时确定基础形式, 减少土石方开挖量和水土流失的措施, 从而降低铁塔施工对环境的破坏影响。
因铁塔根开较大, 设计中采用全方位不等高腿与保坎护坡相结合, 尽量减少对原始地貌的破坏, 并严格规定施工弃土堆放位置, 避免因弃土跨塌引起塔基下侧浅层滑坡, 为此设计提出了严格的施工要求和处理措施。
在现场定位过程中, 设计人员针对塔位地形情况, 充分考虑了塔基周边排水系统的设置, 并对接地沟槽开挖布置方向也作了明确要求, 避免接地沟槽形成汇水沟冲刷塔基。对个别塔位采取在保坎外侧局部 (2m~4m) 用素混凝土封面, 以有效保护塔基下侧坡面不被冲刷而垮塌。
2 气象条件确定
线路设计中气象条件的选择是保证线路安全运行的关键之一, 收集准确的气象数据, 合理划分气象区对线路的技术经济指标起着重要的作用。在初勘阶段, 设计人员实地了解了所经线路, 收集了沿线的气候情况和与工程有关的气象条件参数, 经调查数据显示, 沿线地区极低温度均在零度以下, 因此合理确定该线路的覆冰情况是设计中的难点和重点。
确定覆冰情况主要由沿线的调查记录资料所反映的该地段凝冻天气出现的基本规律, 以及通过对沿线已运行的其它电力线路和通信线路覆冰情况和风害的调查了解, 并对线路经过点的大量居民的调查访问来确定该线路的覆冰值取值, 其它气象参数根据收集气象数据, 经综合论证和计算确定出该线路设计气象参数。
在施工图设计的外业终勘阶段, 对沿线作了进一步调查访问, 并注意对个别易形成严重微气象条件地形的调查, 在设计中采取了加强措施。
3 防雷设计
此段输电线路由于档距较大, 杆塔所处地势偏高, 因此, 此段输电线路易遭受雷击, 设计尽量采用必要防雷措施以减少线路的跳闸率。该工程设计主要采取了以下防雷措施:
1) 在选择高压送电线路路径时, 尽量避开了雷电多发区或对防雷不利的地方;设计尽量减少大档距段的使用和在规程允许的范围内降低塔高。
2) 全线架设双避雷线。为了提高避雷线对导线的屏蔽效果, 减小绕击率, 避雷线对边导线的保护角应做得小一些, 根据《110k V~500k V送电线路设计规程》规定110 k V送电线路避雷线对边导线的保护角一般采用20°~30°, 该线路属山坡送电线路, 考虑到线路雷暴日较多, 该工程所选用杆塔防雷保护角均小于20°。
3) 提高线路的绝缘水平。高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比, 加强零值绝缘子的检测, 保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。在设计时, 充分比较各种绝缘子的性能, 分析其特性, 认为玻璃绝缘子有较好的耐电弧和不易老化的优点, 并且绝缘子本身具有自洁性能良好和零值自爆的特点。特别是玻璃是熔融体, 质地均匀, 烧伤后的新表面仍是光滑的玻璃体, 仍具有足够的绝缘性能, 该工程设计中耐张串采用玻璃绝缘子。
4) 降低杆塔的接地电阻。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。
4 大高差档的杆塔定位问题
大高差档是指两杆位之间档距、高差之比H/L>0.25, 在山坡线路设计中, 大高差档有时出现的, 做好大高差档设计是山坡送电线路设计难点所在, 也是重点所在。该工程有2处为大高差档, 对此从以下两方面作重点考虑:
1) 对于大高差档要求勘测人员测量更精细, 对每个控制点都必须测量清楚, 并在图上逐一标明。应力弧垂计算采用斜抛物线方程, 选用大模板, 用模板绘制切地线后, 再按斜抛物线方程人工计算出各控点处导线弧垂和对地距离以作校验, 避免出现在控制点处漏设杆塔, 造成不必要的经济损失。
2) 对于大高差档设计, 导线悬点应力是否满足要求, 设计时也予以重视。规程规定导线悬点应力不得超过导线最大设计应力的110%, 否则应对该档作导地线张力放松设计。该工程设计时对两处大高差档均进行了放松计算。
根据笔者对送电线路设计的经验, 认为遇到大档距大高差情况时, 必须使用大高差模板, 如有可能尽量考虑在档内较适合立杆塔位处, 增加一或二基杆塔。既可减少杆塔的档距和高差, 调整导线弧垂, 保证导线对地距离要求, 又能满足导线悬点应力的要求, 更增加了线路的安全可靠性。从长远经济效益来看, 是完全值得的、必要的。
5 山区线路基础设计环境保护
近年来, 随着人们环保意识的增强, 送电线路基础设计环境保护越来越得到重视, 山区线路基础设计环境保护显得尤其重要。设计时我们以“创建环保型送电线路”为目标, 设计重点考虑做好水土保持工作, 设计时通过采用铁塔全方位长短接腿、调节基础主柱高度、进行基面的综合治理和提出合理的施工方案等措施以达到水土保持的目的。
5.1 铁塔全方位长短接腿和使用加高基础
由于地形高低起伏的原因, 输电线路铁塔各个塔腿所在的地面往往高低不一, 通过开挖土方平基可以使铁塔各个塔腿处于同一高程平面, 但如果开挖土方量过大, 既耗费了大量的工时劳力, 又对自然环境造成了不利影响, 因为大面积的开挖破坏了原有的植被, 开挖后的余泥如处理不当极易造成水土流失, 甚至危及铁塔的安全。为保护自然环境, 减少植被受损和水土流失, 所有塔型均设计了全方位长短腿。
各塔四条腿可根据实际地形自由调节组合, 并配合高低基础使用以适应塔位原地形。这样基本上不需降低基础的施工基面, 改善了以往工程中根据根开大小平整一块场地而造成大量土石方开挖和水土严重流失的情况, 能节约大量的基面土石方开挖费用及水土流失赔偿费, 使送电线路铁塔施工对塔位附近植被的损坏程度降到最低。另外还配合使用加高基础, 在施工完毕后地面原地形回填后仍外露一定高度, 这样可将水土流失减少到最低程度。
5.2 基面的综合治理
基面综合治理是针对该段线路铁塔按传统的方法大量平基所带来的问题, 应采用相应的预防和治理措施。这些措施除合理选定塔位、采用全方位长短塔腿、选择适宜的基础型式外, 还包括要求施工时尽量不开挖或少开挖施工基面, 基坑直接下挖, 基面挖方按规定要求放坡、基面排水、护坡、护面及人工植被等, 此外还可以因地制宜采取一些有效的治理措施, 如个别特殊塔位出现较多的余土堆填时, 需作砌挡土墙或余土外运处理等。
基坑直接下挖是对位于山地的塔位, 在保证塔腿露出地面的前提下, 要求基坑开挖时尽量不开挖或少开挖施工基面, 基坑直接下挖, 保留原有的地形和植被。
基面排水也是基面的综合治理的一种主要方法。通畅良好的基面排水, 有利于基面挖方边直通主基础保护范围外临空面的土体稳定。为防止上山坡侧的雨水、山洪及其它地表水对基面的冲刷影响, 均需在塔位上坡侧 (如果基面有降基挖方, 距挖方坡顶水平距离≥4m外) 依山势设置环关排洪沟, 以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。同时, 要求基面开挖周边排水沟, 并引向实土区排水。
6 结论