高压输电线路是电网的骨架,随着国民经济快速增长,各地电网建设迅猛发展,电力建设实现了跨越式发展,供电可靠性进一步提高,电网输送能力大大增强。但在电网建设中,要充分考虑各个方面的问题,优化设计、合理施工,最大限度降低工程成本,实现社会效益与经济效益的最大化。
输电线路路径选择是整个线路设计工作中的关键,方案的合理性对线路的经济、技术指标和施工、运行条件起着重要作用。在这个过程中,首先要了解当地的气象、水文、地质条件。根据当地地形特点,合理选择路径。在此基础上,对线路沿线地上、地下、在建、拟建的工程设施,尤其是采矿区的资料,进行充分的收集和调研。并应用卫片选线技术,进行多方案路径比选。应用全寿命周期成本(LCC)管理方法,比选出最优路径。
路径应避开不良地质、水文及气象地段,提高工程抵御自然灾害和突发事故的能力和水平;避让了危及线路安全可靠运行的设施,减少了线路建设对地方规划及其它设施的负面影响;尤其是最大程度地避让了采矿区,提高线路的安全运行条件。在各方面条件允许的情况下,本次工程线路尽可能与已有及拟建电力线并行,减少交叉跨越,降低建设成本。做好输电线路对环境影响的各项评价工作,对涉及外部条件的环境影响评价、压覆矿产评估、地质灾害评估、文物调查及评估、地震安全性评价等工程前期工作都需得到相关行政管理部门的许可批准后,工程才能实施。
送电线路的导线长期在旷野、山区或湖海边缘运行,需要经常耐受风、冰等外荷载的作用,气温的剧烈变化以及化学气体等的侵袭,同时受国家资源和线路造价等因素的限制。因此,在设计中,对电线的材质、结构等必须慎重选取。线路的输送容量、传输性能、环境影响问题对输电线路的技术经济指标都有很大的影响。要从导线的电气特性、机械特性、投资分析及施工等多个方面对各种导线截面进行技术经济比较,特别在导线选型造价分析中按全寿命周期费用最小为原则分析比较,而不是只考虑基建初投资,这样可以全面考核各导线方案的技术经济性,最后推荐出在技术和经济上最优的导线型号及截面。导线在线路建设投资中所占的比例较大,110k V线路一般要占工程本体投资的12%左右,且它也影响到铁塔荷载的大小和铁塔高度、地线支架高度的选择,如果再考虑因导线方案变化而相应造成的杆塔工程量和基础工程量的变化,其对整个工程的造价影响极其巨大。合理选择导线截面是安全运行和降低建设投资的关键问题之一。因此,按全寿命周期费用最小为原则选择导线结构,对降低输电线路投资具有重要的意义。
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%~35%。目前我国高压输电线路所采用的普通基础(不包括桩基础)均属于浅基础类型,分回填土和原状土两大类。分别按土重法和剪切法计算。输电线路杆塔基础在受力上与其它建筑物基础有所不同,主要是输电线路杆塔基础除了受下压力作用外,还要受大小基本相等的上拔力作用,同时还有水平力作用。而一般的建筑物结构的自重大,基础只受下压力,不出现上拔力。因此在输电线路基础设计时都要既能满足上拔力又能满足下压力的要求。既要利用土的地耐力承受压力,又要利用土的重力抵抗拔力。输电线路杆塔基础有一个显著的特点,基础在全路径内分散,沿线地形地貌、地质条件、地基力学性质差异性极大,交通运输条件也是千差万别。在输电线路基础设计时,要结合塔位地质情况、基础荷载特性、地基承载能力、基础施工方法等因素综合比较基础的技术经济性、环境保护和施工条件。
输电线路中的金具节能问题已经引起极大关注。在国家电网颁布的《“两型三新”线路设计建设导则》中明确了采用节能型金具,如铝合金悬垂、预绞式悬垂、预绞式耐张、预绞式间隔棒、预绞式防振锤等新能节能型金具。
通过大量实验证明,铝合金金具线夹节能效果明显,在发达国家已普遍采用,在我国也已引起有关部门的高度重视,在部分供电部门开始应用,在技术上已经过关。节能金具结构先进,减少营运维修频率,大幅度节约了线路维修费用,但金具价格为传统金具的数倍,如果将其节能效果计算进去,一般2年左右就可以收回全部投资,而且长此以往将会产生巨大的经济效益。
全寿命周期成本管理,是指从设备、项目的长期经济效益出发,全面考虑设备、项目或系统的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新,直至报废的全过程,即从整个项目生命周期出发进行思考,侧重于从项目决策、设计、施工、运行维护等各阶段全部造价的确定与控制,使LCC最小的一种管理理念和方法。此方法科学的划分设备在寿命周期内的一切费用项目,又利用统计资料和方法建立费用估算关系式和费用模型,从而可按不同需要相当准确地估算出设备寿命周期费用,供决策和管理之需。其核心内容是对设备、项目或系统的LCC进行分析,并进行决策。
对于输电建设项目而言,系统效率我们认为由下述三个效率的乘积来表述。
输电线路的系统效率=输送能力×可利用率×运行的可靠性。
此外,由于寿命周期费用是在一个长时期内发生的,对费用发生的时间顺序必须加以掌握。材料和劳务费用的价格一般都会发生波动,在估算的时候对此要加以考虑。还有,在计算费用时必须考虑“金钱的时间价值”。
当进行一个输电工程设计时,要根据其在系统中担负的角色来决定其输送能力,同时要考虑它的使用条件和适用期限。要依据规定的使用条件和适用期限来决定系统的可利用率、可靠度、运检度、运行方式等涉及所需的参数。寿命周期费用同这些参数有着相当密切的关系,例如:提高线路的可靠性将使建设费用增加,但运行费用相应可以降低。当然,为了希望通过可靠性和运检度,就必须在设计阶段大力对各种技术和材料进行技术创新和改进,这是很重要的。在设计的不同阶段必须进行全局方案和局部方案的比较研究。
总之,输电线路是电力系统的动脉,它将巨大的电能输送到四面八方,是连接各变电站、各重要用户的纽带。输电线路的安全运行直接影响到电网的稳定和向用户的可靠供电。因此,输电线路的安全运行在电网中占据举足轻重的地位。作为输电线路设计工作者,必须全面考虑多方面因素,控制好线路结构的安排,从线路的安全性能、在线监测、硬件结构等方面深入分析。此外,设计阶段还需要注重先进技术的引进,并在日常工作中,抓好关键技术攻关,提高科技支撑能力,通过技术改造的方式来保证设计效果,因时制宜、因地制宜地的推出新技术、新方案,解决新问题。
摘要：随着国民经济实力的增强,我国的高压输电线路逐渐呈现距离长、容量大的特点。而220kV及110kV输电线路作为我国现阶段主要的供电网,担负着电能输送的主要任务,其供电可靠性直接影响着电能输送的安全性和稳定性。
关键词：高压输电线路设计,路径优化选择,导地线选型,基础设计,新型节能金具,全寿命周期管理
