摘要：本文阐述来输电线路设计的必要性与原则，然后从勘测与路径优化选择，导线的选择，防雷接地设计与除冰设计这四个方面来进行具体的分析研究，希望能对我国电力事业的发展有所帮助。
关键词：输电线路设计；研究；电力系统
输电线路的设计对电力系统的运行来说有着至关重要的作用。在对输电线路进行设计的过程中，研究开发人员需要考虑到种种因素，包括输电线路本身在客观上应该注意的因素以及由于实际的天气情况可能产生的风险等因素。设计人员对设计过程中的每一个细节都应该十分重视，否则很有可能因为一个小问题导致整个输电线路瘫痪。由于电力传输的复杂性，对输电线路进行设计是很有必要的。
1输电线路设计的安全原则
目前，无论哪一个行业的发展都在倡导“安全第一”的理念，同样， 输电线路设计时必须严格遵循这一准则。只有保证输电线路达到安全要求后才能正式投入到运行中，这些都是设计人员需要高度关注的问题。输电线路设计时维护安全性能的方案包括以下几方面内容。
1.1意识方面
思想观念上对输电线路设计给予高度重视，这才是确保线路设计安全的前提条件。若设计人员安全意识不足，所设计出来的方案肯定会存在安全隐患。电力施工单位在安排设计师时要经过相关的职能考核，在思想、专业、技能等方面挑选经验丰富的设计师参加设计，为后面的安全施工提供保证。
1.2路径方面
由于各种输电设施的结构存在差异，在输电线路路径设计上应该从实际情况出发。设计人员应先具体勘察分析输电布置情况，再制定切实可行的运行方案以指导设计。线路勘测是路径设计不可缺少的工作，在监测阶段可以找准线路沿线施工的状况，从多个角度把握输电线路的设计。
1.3杆塔方面
杆塔是输电线路设计的核心基础，杆塔自身的稳定性直接决定了输电线路能否长期运行，影响了线路输电功能的发挥。设计过程中应该严格把握杆塔的设置点，控制好每个杆塔之间的距离。一是可以防止电力聚集造成输电线路损坏；二是能避免施工阶段出现各种安全问题而危害人员安全。
1.4工具方面
电力系统的作业需要运用到不同的电力工具，在使用工具时若选择不当会引起不同的意外事故。一般情况下，技术人员在安装输电线路时需选择绝缘工具，防止线路电压带来的不利影响，这些对于维护电力施工作业的安全性都是很重要的。
2线路设计相关问题
2.1勘测与路径优化选择
如何能够获得准确的勘测资料并能对路径进行优化。传统的作业模式一般是现场勘探然后反馈到设计者，然后进行手工绘图，这种方式容易受到当地的地形地貌的具体情况的限制，特别是在多山、地质结构复杂的地方，改线或者局部调整经常发生，从而影响到线路规划的效率和质量，也容易造成浪费。不过随着科技发展，遥感卫星和航拍技术成熟，运用海拉瓦——洛斯达技术来实现对线路的优化成为可能。利用遥感、航测获取相关地形、地质信息建立起立体数字地面模型，然后进行测量优化选线和初级排位，最后根据设计排位情况进行现场定位，并测量杆桩间距离、高差、危险断面和重要叉跨越，对不合理的路径进行改线，最终完成路径的优化。
2.2导线的选择
导线是输送电能的最主要介质，也是关乎到整个输电线路能否安全、有效运行的关键。导线的选择对线路的输送容量、传输性能、环境问题(静电感应、电晕、无线电干扰、噪声等)以及对输电线路的技术经济指标都有很大的影响。
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在进行导线选择时，要切实考虑当地的高差环境对导线应力、强度的要求以及对周边环境的影响。根据《电力线路设计规程》规定：“导线在弧垂最低点的应力不得超过导线瞬时破坏应力的40％，如果导线悬挂点比最低点高很多时，悬挂点的应力可较弧垂最低点应力高10％。”因此在考虑导线的应力设计时，应该保证任意点的应力必须低于导线瞬时破坏应力的44％。如果线路档距高于该高差所要求的限值，则应放松导线应力，但需考虑弧垂增加产生的危险。根据笔者多年的设计与施工经验，认为可以选择高强钢芯铝合金绞线，如JLHA2／G3A-300／40。这种导线的强度高且具有良好的弧垂特性和过线能力，适合在山区线路送电工程中使用。
同时导线的载流量大小也是不容忽视的重要因素，在国外曾经出现过一种耐热铝合金导线，这种导线的导电部分采用耐热铝合金线，在1500C时强度都不降低，相比一般的导线输电能力增大50％，不过这种导线在高温下线损比较大，而且与相同规格的钢芯铝绞线比价格也要昂贵多。另外伴随材料学的发展，出现了采用有机复合材料代替金属材料作为芯线的导线如碳纤维芯软铝绞线、碳纤维与玻璃纤维混合芯软铝绞线这种导线具有重量轻、强度大、线损少的优点，特别适合用于解决线路扩容以后产生的线损严重、弧垂较大、对地距离偏小的问题。不过同样这类导线的生产成本比较高昂，且需要进口，不过目前我国已经有企业在引进生产该类导线，且该类导线的全球2/3试验线路在中国进行，对日后该型导线的普及以及降低造价都有不错的优势。
2.3防雷接地设计
防雷技术是电力系统维护的重要策略，能够保证电力系统在恶劣气象系统下的正常运行。架设避雷线是输电线路最基本也是最有效的防雷保护措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时也可以起到减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位以及通过对导线的耦合作用来减小线路上绝缘子的电压，还可以对导线产生屏蔽作用以降低导线上的感应过电压。通常来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。
降低杆塔的接地电阻也是提高线路耐雷能力的有效措施，通过接地可以把电力系统上的强电流、电压引入地下以达到防雷效果。特别是对没有架设避雷线的杆塔更要做好接地。特别是在山区由于接地电阻率大于1000Ω•m，可以采用降阻剂使接地电阻进一步下降（如石墨构成的降阻模块）。
在设计时还可以考虑采用架设耦合地线、装设自动重合闸装置、采用中性点非有效接地方式、加强绝缘和采用不平衡绝缘等方式来保护线路。
2.4除冰设计
输电线路覆冰是电力系统的严重自然灾害之一。导线严重覆冰时容易引起断线、断股甚至倒杆等事故，造成大面积长时间中断供电（如2008年的大雪灾）。同时导线覆冰除增加了导线荷载外还可能激发导线舞动。目前，我国电力系统中除冰的主要技术有：短路通流融冰技术、导线对导线两相短路融冰技术、导线对地线单相短路融冰技术以及常规的机械除冰方法。不过随着相关科技和材料学的发展，新的除冰技术和方式出现，作为设计者对于这类经过检验的合格的新技术应该多加理解，并在设计的线路中合理运用以达到提升输电线路的防冰能力。如：CO2激光热熔法；涂设吸收太阳能的防覆冰涂料；用冰去除附着冰层防止输电线路结冰；无源防冰覆盖层；有源防冰覆层等等。当然，在线路设计时选用新除冰技术时必需考虑到电力线路运行中相关的电气、热力和机械等条件的约束。同时要充分考虑到现场的地理环境和实际应用问题，以便能更好地实现和提高除冰新技术的实用性、有效性和可操作性以及降低相应成本。
3结语
对电力系统输电线路的设计进行 研究是很有必要的。由于输电线路的复杂性，在进行设计的 过程中，应当从多个方面进行设计研究，在保证线路的安全 性的同时，对线路进行优化，提升线路的稳定性与合理性，确保电力系统的正常运行。
参考文献：
[1]周琦.电力输电线路设计中多回路同塔技术的应用问题探讨[J].电力系统装备,2017,（12）:76-77.
[2]熊娟.对某110kV输电线路防雷问题的探讨[J].北京电力高等专科学校学报(社会科学版),2012,29(2):234-235.
论文作者:孙寒非,孙海涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/8
标签：导线论文; 线路论文; 杆塔论文; 应力论文; 电力系统论文; 避雷线论文; 路径论文; 《基层建设》2019年第17期论文;