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输电线路设计优化分析

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【摘要】湖区的特点是海拔较低、地势平坦、地基承载力较差、风速较大,为保障湖区正常用电,本研究主要针对湖区特点对输电线路设计进行特殊性分析,并结合现状,针对当前湖区线路设计中的不足进行改进;从杆塔基础方面、导线设计方面以及防雷设计方面,细化阐述湖区输电线路设计优化措施,以期为湖区输电线路运行安全水平提供支持。

【关键词】湖区;地耐力差;风速大;易受雷击;设计优化

近年来,用电需求日益增加,这一变化对电力系统的供电能力、供电安全提出了较高的要求。湖区作为一类特殊区域,其在气候条件、地理环境等方面,与其他区域存在一定的差异,这些差异对湖区输电线路设计工作提出了新的要求。因此,分析湖区输电线路设计的优化具有一定的必要性。

1湖区输电线路设计的特殊性

相对其他地区而言,湖区输电线路设计的特殊性体现在以下几方面:①风速问题。输电线路运行后,风力容易影响输电线路的稳定性,如设计阶段未考虑好风速问题,可能会造成相关故障问题。相对于平原地区而言,湖区基本风速较高,在设计阶段,应适当增加湖区的设计基本风速水平,以确保输电线路设计方案契合湖区的实际风力状况。②杆塔基础问题。湖区的地质多以淤泥质粘土、粉质粘土为主,地基承载力较差,地下水位较高,水质对基础有一定程度的腐蚀性,输电线路投运后常出现杆塔整体沉降、基础不均匀沉降等问题,威胁输电线路安全,设计时需对杆塔基础进行特殊考虑。③覆冰较轻、雷击率较严重。湖区往往位于平原地带,海拔较低,地势平坦,气候受水域影响较大,冬季导地线的覆冰厚度一般较小;同时由于地势平坦,杆塔组立后会有“突出”效应,易遭受雷击。基于上述状况,在设计阶段,应充分考虑湖区输电线路架设施工的特殊性,确保输电线路设计方案,能够满足施工阶段对施工组织、作业管理等的要求。

2湖区输电线路设计现状分析

结合当前湖区输电线路设计工作来看,其设计工作中存在的不足主要包含以下几种:

2.1杆塔基础设计

在湖区输电线路中,杆塔基础无疑是一种重要的支撑构件。与丘陵地区等区域相比,湖区在自然气候、水文条件等环境因素方面的特殊性:杆塔基础更容易出现腐蚀、开裂等问题。从湖区输电线路设计层面来看,在杆塔选择方面,部分设计并未充分考虑湖区环境湿度大、风速大等特征,对杆塔基础的腐蚀作用。随着湖区杆塔基础使用时间的延长,其出现腐蚀、开裂等问题的频率较高。因此,加强湖区输电线路的杆塔基础设计优化,具有一定的必要性。

2.2导线设计

导线作为电力输送的主体,其性能与输电线路的运行安全存在密切关联。结合当前湖区输电线路设计现状来看,由于受到前期调查工作开展不足、缺乏设计经验等因素的影响,部分湖区输电线路设计方案的导线在运行阶段,表现出了不同的问题。如导线规格选择不当,影响其抗风性能,进而诱发相关故障。因此,在后续湖区输电线路设计工作中,应在充分重视这类问题的基础上,加强导线的优化设计,以保障湖区输电线路的整体设计质量及运行安全。

2.3防雷设计

结合当前湖区输电线路设计现状来看,湖区输电线路在防雷设计方面也存在一定的问题,具体体现为:①特殊气候环境对线路防雷性能的影响。与其他地区相比,湖区的气候环境较为特殊。架设输电线路后,在实际运行期间,如前期并未做好输电线路设计。②特殊地理环境对线路防雷设计提出的要求。丘陵地区的多山特征具有一定的避雷作用,而相比之下,湖区地势相对平坦,其对线路防雷设计的要求更高。如输电线路设计未充分重视这一问题,则可能面临一定的雷击事故风险。

3设计优化措施

这里主要从以下几方面入手,针对湖区输电线路的优化进行分析和研究:

3.1杆塔基础方面

杆塔基础作为湖区输电线路方案的基本构成,其设计合理性,与湖区输电线路的整体防雷能力、输电安全水平等存在密切关联。结合当前湖区输电线路的杆塔基础设计现状来看,杆塔基础设计因未充分考虑湖区气候条件、地理环境等因素,而易产生腐蚀、开裂、沉降等问题。为了保障杆塔基础功能的正常发挥,在湖区输电线路设计中,应加强对以下几种要点的处理:(1)杆塔基础材质选择。根据湖区输电线路所处环境的特殊性,在选择杆塔基础材料时,宜选择具有良好耐腐蚀、强度高、抗老化作用的材料。如可选择聚氨酯复合材料制成的杆塔,作为输电线路的支撑。(2)杆塔基础防雷性能分析。位于湖区的杆塔基础多采用高杆、高塔,以确保输电线路的对地距离充足。以某跨湖高压线路为例,其采用的高塔呼高达40m以上。如图1所示,高杆塔虽然满足了湖区输电线路的对地距离要求,但基于高度与引雷范围之间的密切关联,湖区的高杆塔的反击闪络率较高。此外,由于湖区环境湿度较大,在雷雨天气中,湖区范围内的杆塔基础容易引导大电流雷电落雷。对此,加强杆塔基础的防雷性能分析,具有一定的必要性。在设计阶段,为了减少雷击事故对杆塔基础的影响,应重视杆塔基础的防雷设计。具体而言,可行的优化设计思路为:依据湖区现场的雷区危险程度分布,确立差异化的杆塔防雷设计方案。在Ⅳ级雷区,采用大盘径双串绝缘子布设杆塔基础,并于杆塔基础适宜位置,布设空气间隙型避雷器、接闪器。此外,还可通过适当加长接地网敷设长度的形式,降低湖区Ⅳ级雷区的接地电阻。而在Ⅲ级雷区范围内,采用大盘径双串绝缘子替代传统绝缘子,并加设塔头侧针,以发挥引雷作用。

3.2导线设计方面

导线设计无疑是湖区输电线路设计优化的关键所在。根据湖区的气候特征,可将导线设计部分的优化要点确定为:(1)抗风优化设计。在湖区,输电线路的抗风振、风舞是影响输电线路运行安全的关键所在。为了避免出现上述状况,在前期设计阶段中,可参照湖区的实际风速等相关信息,确定基本风速参数,并以此为依据,采取安装预绞丝、防振锤,相间间隔棒等措施防止导地线振动及舞动。(2)防雷优化设计方面。相对于平原地区而言,湖区在地理条件方面的特殊性决定着:该区域的输电线路更容易出现雷击问题。这一状况对导线设计提出了较高的要求。对此,可结合湖区相关气候信息及输电线路运行安全信息,确定导线的恰当绝缘参数,一次为基础,保障线路的整体耐雷性。

3.3设计质量评估方面

完善的设计质量评估环节,是保障湖区输电线路设计质量的关键所在。因此,在实践设计工作中,应充分加强对湖区输电线路设计质量的重视,通过对湖区输电线路方案的多维度分析,确定可靠的质量评估数据[3]。例如,可分别从抗雷、抗风等方面,评估湖区输电线路的设计质量。在防雷效果方面,可借助模拟实验形式,分别确定当前湖区输电线路方案在导线、杆塔基础等要素方面的防雷状况,并以整个输电线路方案为参照,展开可靠的防雷效果模拟分析,将分析结果与预期设计目标进行对比,如二者存在差异,应考虑进一步优化湖区输电线路的设计方案。而在抗风设计方面,评估工作应重点结合湖区理念输电线路的基本风速等信息,综合展开评估。逐一确定湖区输电线路导线、地线的风耐状况,判断大风带来的振动、舞动等问题,对输电线路性能及安全性的影响。

4结论

综上所述,加强湖区输电线路设计的优化具有一定的必要性。为了提升输电线路设计方案与湖区输电要求之间的契合性,应在充分把握湖区气候、输电要求等特征的基础上,运用恰当的策略,加强湖区输电线路设计的优化。此外,还应注意评估湖区输电线路的运行质量,及时确定更新方案,以保障湖区的正常用电。

参考文献

[1]李俸祺.电力工程高压输电线路设计要点解析[J].建材与装饰,2019(16):279-280.

[2]代光灿.浅谈高压输电线路设计工作中应注意的要点[J].低碳世界,2019,9(3):92-93.

[3]刘庆.高海拔山区输电线路抗风主动防灾关键技术研究[J].科技资讯,2019,17(1):43+45.

作者:曾健 单位:国网湖南省电力公司益阳供电分公司

输电线路设计优化分析责任编辑:张雨    阅读:人次