论文部分内容阅读
【摘 要】当下，我国的电网建设速度不断加快，超高压和特高压输电工程相继投入运行。高压架空送电线路的设计是电网建设的重要内容，它直接关系着电网的稳定。合理设计架空送电线路有着重要的现实意义，本文针对高压架空送电线路的设计展开论述，分别从：路径选择、杆塔选型、排杆定位以及杆塔基础设计等方面进行了研究。
【关键词】架空送电 线路设计 路径选择 杆塔选型 杆塔定位 基础选型
【中图分类号】TM726 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0020-01
0 引言
当下，我国的用电量增加迅速，国家大力投资电网建设，高压架空线路朝着数量多、复杂化程度高的方向发展。这就导致了各线路之间的交叉现象，对供电的可靠性带来了影响。因此，要对高压架空送电线路进行深入研究，尤其要在路径的选择上加大研究力度，要深入到架线的现场，针对民事工作难以处理，资金短缺等问题给出具体对策，更重要的是要合理設计线路走向。
1 架空送电线路的路径选择
就高压架空送电线路的路径选择来说具有很强的实践性。贯穿整个选择过程的指导思想是：在线路的起点和终点之间选择一条既经济又安全的合理路径，同时满足可行性要求。主要分为室内的图上选择和现场的选线两大部分。对于前者而言，主要完成的是前期的准备工作，整理好选线过程中需要的资料，并借助卫星图片，在地形图上设计出路径选择的初步方案，根据得到的工程资料，避开不适宜地区走线，综合考虑交通气候因素。对于后者而言，核心工作是将设计出的方案落实到现场实践中，定出线路的大致走向。在实际现场，还应该考虑到特殊塔位的设立是否可行。在早期，人们广泛采用的现场选线工具是经纬仪和全站仪，当下，GPS被普遍采用，它具有更快捷，准确度更高的特点，同时也能避免大量的林木砍伐，降低了选线给环境带来的不利影响。
高压架空送电线路的路径选择和技术要求需要遵循一定的原则。在遵守我国相关法律法规的前提下，还应该综合考虑交通条件和地理情况。选择的路径应该具有便于施工和运行维护的交通便捷条件。尽可能的使得路径长度最短，转角的个数和特殊跨越段越少越好。在地质方面，应该选择水文地质条件好的路径，尽量避开开采空区，防止地面坍塌给电力线路带来安全事故。当线路需要经过河流流域时，应该尽量选择河床平直和稳定的地段，这样才不会经常受到洪水袭击，跨越塔应该位于底层稳定的地方。在山区路径选择上，要避开陡坡、悬崖以及易出现泥石流的地段，当出现线路与山脊交叉现象时，应该使线路从山脊的山鞍通过[1]。另外，尤其值得注意的地方是覆冰地区的选线，在选线之前，要对已经存在的线路覆冰情况和类型进行调查，掌握覆冰严重和经常雪崩地区，尽量让线路避开这些地区。为了防止线路上结冰，应该尽量让线路远离湖泊。
2 架空送电线路的杆塔选型
杆塔有多种型式，它们在造价、占地以及施工运输等方面都有很大区别。在整个电力线路的施工工程费用中，杆塔工程约占据了1/3，可见，杆塔的合理设计是非常重要的。在南网的标准化塔型设计还未全面应用的情况下，比较成熟的杆塔设计为通用塔型设计。在设计初期，通常会根据线路的工程地形和档距大小设计出几种杆塔，设计原则是保证工程的经济性和合理性[2]。另外，也应该对杆塔的使用负载条件进行充分利用，减少特殊杆塔的使用，如果杆塔的转角较大，应该尽量降低此杆塔的高度。如果设计的杆塔位于规划区内，比如：将杆塔设计于道路的绿化带，应该选择使用同塔 多回的钢管杆，有效节省了杆塔的占地面积，同时也有利于城市的景观美化，但是，如果杆塔的转角较大，则应该采用钢杆，这是因为转角大的杆塔很容易造成杆顶的挠度变形。当遇上高压走廊狭窄的情况时，紧凑型杆塔是较为合适的塔杆型式。
3 架空送电线路排杆定位的设计
就架空送电线路排杆定位的原则来说，尽量不在陡坡处设立杆塔，以减少土石方的数量。尽量避免将杆塔设立在洼地、水库、断层等地质条件不好的地方。在进行档距配置时，要充分利用杆塔强度，同时，应该对杆塔使用的条件给以严格的限制，两个相邻的档距在大小上应该适配，不应该有过大的差别，以防产生纵向上的不平衡力。如果不同的导线相邻时，在设计档距大小时，应该结合档中导线的实际情况，灵活调节档距。最后，在确定塔杆的位置后和塔型后，应该全面检查线路的设计条件，对设计是否有违背设计规范、规定的地方进行验证，检查的主要项目包括：对杆塔的使用条件进行检查，对导线的运行条件进行检查，对使用的绝缘子串的强度和耐张力进行检查等[3]。
4 架空送电线路杆塔的基础选型
在架空送电线路设计中，杆塔基础是重要的构件，它直接关系到架空送电线路的整体稳定，对线路的安全运行起着重要作用。在工程造价和施工工期上也占有很大的比重，因此，要重点对待。在实际情况中，电力线路沿途的地址情况各异，进行基础选型时会面临错综复杂的外在环境，需要对不同情况进行分别考虑。应遵守的基本原则有：基础形式的选择应该与实际的地形和水文情况以及施工条件相配合，在规程和规范规定的范围内尽量降低工程造价。铁塔的基础结构设计需要满足的功能是：可以承受各种工况下的负荷，工作性能良好，具有一定的耐久性能，出现异常的突发事件时能够保持整体的稳定。基础设计首先应满足构造要求，保证地基的稳定性和结构的强度，同时合理考虑施工设备的进、退场和地质特点，选用最经济合适的基础形式，一般选用混凝土量指标最低的基础形式，且混凝土强度等级不宜太高，现场大体积混凝土才易施工。
下面对几种常用的基础型式进行分析：1）轴心直柱式刚性基础。这种基础的中心位于塔脚的垂直线上。在35-220kV的线路中使用较为广泛，主要的优点是便于施工，进行基础预偏调整的时候也十分灵活，可以容易的进行铁塔的调整就位。主要不足在于基础的尺寸较大，需要对基础进行平整处理，因此造成较大的挖方量，对环境带来了一定的不利影响，具有较高的造价。2）斜插现浇钢筋混凝土基础。这一基础的主柱双面是倾斜的，其坡度和塔身的坡度保持一致，有利于主材的水平力传递到基础底部，有效减少了基础主柱水平力，改善了主柱和底板的受力情况。主柱的水平力减少了，大大改善了侧向的倾覆稳定性，同时，也减少了主柱的截面积。主要不足在于一旦转角超过30度，将会造成较大的预偏值，对这一预偏值的计算很难做到准确。另外，在底脚螺栓与塔脚处需要火曲，很难保证加工质量。目前，这种基础型式在220kV等级的线路中应用较多。3）掏挖扩底基础。这种基础能充分发挥原状土的承载性能，节省混凝土和钢材用量，有利于降低工程造价，同时由于开挖面积小也有利于水土保持，对于沿途地质条件较好路段，受力较小的直线塔有条件时应优先考虑掏挖扩底基础型式。4）挖孔桩基础。这种基础型式在地形较陡，用长短腿结合一般加高基础都满足不了地形高差变化的的塔位山地上非常适用，全部采用人工挖掘，仅仅需要进行护壁的建筑，不需要模板，也不需要进行土方的回填。其优点是从基础中心到保护边坡的距离很短，开挖的土石方量很少，占地少，有利于环境保护等。不足在于一旦碰上风化岩石，将很难建筑基坑。这一基础型式在山区高压线路中应用较多。5）钻孔灌注桩基础。这种基础是用专门的机具钻（冲）成较深的孔，以水头压力或水头压力和泥浆护壁，放入钢筋骨架和水下浇注混凝土的桩基。钻孔灌注桩基础国内有一套设计理论，也有成熟的施工、运行经验，该基础型式安全可靠、可承受很大的荷载，根据上部荷载的大小及地质情况可灵活选用多种桩基布置型式，特别适合于无法使用天然基础的软土层分布厚的大转角或荷载很大的直线塔位。该基础型式最大的缺点是工程造价高，特别是按电力定额计算出的造价比普通基础大得多，而且施工难度相对较大；由于需使用专门机具，对杆塔位置的场地要求也较高。为节约工程投资，降低工程造价，应根据实际地质情况及荷载要求，尽量减少钻孔灌注桩基础的使用。
5 结语
作为一个复杂而多变的过程，高压架空送电线路的设计不能一概而论。通常情况下，需要经过反复的线路修改和优化才能达到理想的效果。对于线路设计来说，要尊重实际，以实际情况为基础，综合考虑各种因素的影响，不能照本宣科的一味生搬硬套。本文从路径选择、杆塔的选型、排杆定位以及杆塔基础设计等方面对设计的具体内容进行了阐述，以期能够加快工程的建设进度并实现线路设计的科学合理和经济适用。
参考文献
[1]荆林国，张韶晶.输电线路设计应注意的问题[J].农村电气化，2006，（11）.
[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] 彭向阳，周华敏，郑晓光，等.架空送电线路特殊增容运行研究[J].中国电力，2010.
【关键词】架空送电 线路设计 路径选择 杆塔选型 杆塔定位 基础选型
【中图分类号】TM726 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0020-01
0 引言
当下，我国的用电量增加迅速，国家大力投资电网建设，高压架空线路朝着数量多、复杂化程度高的方向发展。这就导致了各线路之间的交叉现象，对供电的可靠性带来了影响。因此，要对高压架空送电线路进行深入研究，尤其要在路径的选择上加大研究力度，要深入到架线的现场，针对民事工作难以处理，资金短缺等问题给出具体对策，更重要的是要合理設计线路走向。
1 架空送电线路的路径选择
就高压架空送电线路的路径选择来说具有很强的实践性。贯穿整个选择过程的指导思想是：在线路的起点和终点之间选择一条既经济又安全的合理路径，同时满足可行性要求。主要分为室内的图上选择和现场的选线两大部分。对于前者而言，主要完成的是前期的准备工作，整理好选线过程中需要的资料，并借助卫星图片，在地形图上设计出路径选择的初步方案，根据得到的工程资料，避开不适宜地区走线，综合考虑交通气候因素。对于后者而言，核心工作是将设计出的方案落实到现场实践中，定出线路的大致走向。在实际现场，还应该考虑到特殊塔位的设立是否可行。在早期，人们广泛采用的现场选线工具是经纬仪和全站仪，当下，GPS被普遍采用，它具有更快捷，准确度更高的特点，同时也能避免大量的林木砍伐，降低了选线给环境带来的不利影响。
高压架空送电线路的路径选择和技术要求需要遵循一定的原则。在遵守我国相关法律法规的前提下，还应该综合考虑交通条件和地理情况。选择的路径应该具有便于施工和运行维护的交通便捷条件。尽可能的使得路径长度最短，转角的个数和特殊跨越段越少越好。在地质方面，应该选择水文地质条件好的路径，尽量避开开采空区，防止地面坍塌给电力线路带来安全事故。当线路需要经过河流流域时，应该尽量选择河床平直和稳定的地段，这样才不会经常受到洪水袭击，跨越塔应该位于底层稳定的地方。在山区路径选择上，要避开陡坡、悬崖以及易出现泥石流的地段，当出现线路与山脊交叉现象时，应该使线路从山脊的山鞍通过[1]。另外，尤其值得注意的地方是覆冰地区的选线，在选线之前，要对已经存在的线路覆冰情况和类型进行调查，掌握覆冰严重和经常雪崩地区，尽量让线路避开这些地区。为了防止线路上结冰，应该尽量让线路远离湖泊。
2 架空送电线路的杆塔选型
杆塔有多种型式，它们在造价、占地以及施工运输等方面都有很大区别。在整个电力线路的施工工程费用中，杆塔工程约占据了1/3，可见，杆塔的合理设计是非常重要的。在南网的标准化塔型设计还未全面应用的情况下，比较成熟的杆塔设计为通用塔型设计。在设计初期，通常会根据线路的工程地形和档距大小设计出几种杆塔，设计原则是保证工程的经济性和合理性[2]。另外，也应该对杆塔的使用负载条件进行充分利用，减少特殊杆塔的使用，如果杆塔的转角较大，应该尽量降低此杆塔的高度。如果设计的杆塔位于规划区内，比如：将杆塔设计于道路的绿化带，应该选择使用同塔 多回的钢管杆，有效节省了杆塔的占地面积，同时也有利于城市的景观美化，但是，如果杆塔的转角较大，则应该采用钢杆，这是因为转角大的杆塔很容易造成杆顶的挠度变形。当遇上高压走廊狭窄的情况时，紧凑型杆塔是较为合适的塔杆型式。
3 架空送电线路排杆定位的设计
就架空送电线路排杆定位的原则来说，尽量不在陡坡处设立杆塔，以减少土石方的数量。尽量避免将杆塔设立在洼地、水库、断层等地质条件不好的地方。在进行档距配置时，要充分利用杆塔强度，同时，应该对杆塔使用的条件给以严格的限制，两个相邻的档距在大小上应该适配，不应该有过大的差别，以防产生纵向上的不平衡力。如果不同的导线相邻时，在设计档距大小时，应该结合档中导线的实际情况，灵活调节档距。最后，在确定塔杆的位置后和塔型后，应该全面检查线路的设计条件，对设计是否有违背设计规范、规定的地方进行验证，检查的主要项目包括：对杆塔的使用条件进行检查，对导线的运行条件进行检查，对使用的绝缘子串的强度和耐张力进行检查等[3]。
4 架空送电线路杆塔的基础选型
在架空送电线路设计中，杆塔基础是重要的构件，它直接关系到架空送电线路的整体稳定，对线路的安全运行起着重要作用。在工程造价和施工工期上也占有很大的比重，因此，要重点对待。在实际情况中，电力线路沿途的地址情况各异，进行基础选型时会面临错综复杂的外在环境，需要对不同情况进行分别考虑。应遵守的基本原则有：基础形式的选择应该与实际的地形和水文情况以及施工条件相配合，在规程和规范规定的范围内尽量降低工程造价。铁塔的基础结构设计需要满足的功能是：可以承受各种工况下的负荷，工作性能良好，具有一定的耐久性能，出现异常的突发事件时能够保持整体的稳定。基础设计首先应满足构造要求，保证地基的稳定性和结构的强度，同时合理考虑施工设备的进、退场和地质特点，选用最经济合适的基础形式，一般选用混凝土量指标最低的基础形式，且混凝土强度等级不宜太高，现场大体积混凝土才易施工。
下面对几种常用的基础型式进行分析：1）轴心直柱式刚性基础。这种基础的中心位于塔脚的垂直线上。在35-220kV的线路中使用较为广泛，主要的优点是便于施工，进行基础预偏调整的时候也十分灵活，可以容易的进行铁塔的调整就位。主要不足在于基础的尺寸较大，需要对基础进行平整处理，因此造成较大的挖方量，对环境带来了一定的不利影响，具有较高的造价。2）斜插现浇钢筋混凝土基础。这一基础的主柱双面是倾斜的，其坡度和塔身的坡度保持一致，有利于主材的水平力传递到基础底部，有效减少了基础主柱水平力，改善了主柱和底板的受力情况。主柱的水平力减少了，大大改善了侧向的倾覆稳定性，同时，也减少了主柱的截面积。主要不足在于一旦转角超过30度，将会造成较大的预偏值，对这一预偏值的计算很难做到准确。另外，在底脚螺栓与塔脚处需要火曲，很难保证加工质量。目前，这种基础型式在220kV等级的线路中应用较多。3）掏挖扩底基础。这种基础能充分发挥原状土的承载性能，节省混凝土和钢材用量，有利于降低工程造价，同时由于开挖面积小也有利于水土保持，对于沿途地质条件较好路段，受力较小的直线塔有条件时应优先考虑掏挖扩底基础型式。4）挖孔桩基础。这种基础型式在地形较陡，用长短腿结合一般加高基础都满足不了地形高差变化的的塔位山地上非常适用，全部采用人工挖掘，仅仅需要进行护壁的建筑，不需要模板，也不需要进行土方的回填。其优点是从基础中心到保护边坡的距离很短，开挖的土石方量很少，占地少，有利于环境保护等。不足在于一旦碰上风化岩石，将很难建筑基坑。这一基础型式在山区高压线路中应用较多。5）钻孔灌注桩基础。这种基础是用专门的机具钻（冲）成较深的孔，以水头压力或水头压力和泥浆护壁，放入钢筋骨架和水下浇注混凝土的桩基。钻孔灌注桩基础国内有一套设计理论，也有成熟的施工、运行经验，该基础型式安全可靠、可承受很大的荷载，根据上部荷载的大小及地质情况可灵活选用多种桩基布置型式，特别适合于无法使用天然基础的软土层分布厚的大转角或荷载很大的直线塔位。该基础型式最大的缺点是工程造价高，特别是按电力定额计算出的造价比普通基础大得多，而且施工难度相对较大；由于需使用专门机具，对杆塔位置的场地要求也较高。为节约工程投资，降低工程造价，应根据实际地质情况及荷载要求，尽量减少钻孔灌注桩基础的使用。
5 结语
作为一个复杂而多变的过程，高压架空送电线路的设计不能一概而论。通常情况下，需要经过反复的线路修改和优化才能达到理想的效果。对于线路设计来说，要尊重实际，以实际情况为基础，综合考虑各种因素的影响，不能照本宣科的一味生搬硬套。本文从路径选择、杆塔的选型、排杆定位以及杆塔基础设计等方面对设计的具体内容进行了阐述，以期能够加快工程的建设进度并实现线路设计的科学合理和经济适用。
参考文献
[1]荆林国，张韶晶.输电线路设计应注意的问题[J].农村电气化，2006，（11）.
[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] 彭向阳，周华敏，郑晓光，等.架空送电线路特殊增容运行研究[J].中国电力，2010.