探讨高压送电线路优化设计
摘 要：随着电网建设的大力发展，高压送电线路设计项目越来越多，高压送电线路相对于电缆输送电能有成本低，投资少，安装容易，维护和检修方便等优点，在电能输送方面应用相当广泛。如何对高压送电线路进行优化设计，设计中应该注意哪些事情等是本文分析的重点。
关键词：高压送电线路，电气设计，路径，电气安全，导地线
一、路径选线的优化设计
要使送电线路既安全可靠，又经济合理，必须对线路情况作全面细致的调查研究，在线路起止点间选出一个全面符合国家建设各项方针政策的最合理的线路路径。路径的选择应在遵守国家有关法律和法令的基础上尽可能使线路长度最短，转角少，角度小，特殊跨越少，水文地理条件好，投资少，用料省，施工方便、运行方便、安全可靠。高压送电线路的设计选线，还应尽量少占农田，不占高产田，避开树丛，防止大风天气发生危险事故，如果不可避免，应当将高压线一定范围内的高大数目予以清除或修整。选线时还要选择土质好的路线，避免因自然灾害或者水土流失造成塔基倾覆。
二、 线路电气安全的优化设计
1、电气绝缘
绝缘子是用来支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘的电气设备。绝缘子的形式有针式绝缘悬式绝缘子、瓷横担绝缘子等。一般高压输电线采用的都是悬式绝缘子，有条件的情况下，可以用瓷横担代替绝缘子。对于大多数地区，为了保证绝缘水平，使用的绝缘子或者瓷横担的单位泄露距离应不小于1.6厘米/千伏（额定电压）。
2、 防雷保护
随着国家电网的扩大，雷击输电线引起跳闸、停电事故也日渐增多，所以对送电线路的防雷也显得尤为重要。架设地线是送电线路防雷最基本、最有效的措施。通过架设地线、降低杆塔接地电阻、架设耦合底线和加强线路绝缘与采用不平衡绝缘等方式可以做到高压送电线路的防雷。使用地线防雷的主要作用有：防止雷电直击导线；雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低；对导线有耦合作用，降低雷击塔顶时塔头绝缘（绝缘子串和空气间歇）上的电压；对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应电压等作用。
3、 电弧的熄灭
电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，由于其发光很强和温度很高，对人身安全、供电系统和用电传输有很大影响。因此，在高压传输线路设计时，有必要引起重视，着重考虑可能长生电弧的情况并且加入必要的灭弧装置。
三、导地线的选择
1、弧垂和应力
导线各点所受应力的大小和方向，时沿着导线轴线的切线方向变化的。导线的最低点的应力最小，随着导线高度的增加而变大，在导线悬挂点处的应力值最大。架空线送电线路设计、施工、运行中最主要的问题之一就是弧垂。导线和地线长度的微小变化，都会引起弧垂的拉力的很大变化，对输送电能有很大影响。导线和地线的弧垂越大，拉力越小，从而使安全系数变大，导线和地线的震动就会减弱，杆塔的荷载较小，在机械强度方面的安全改善了。但是，如果片面加大弧垂，为了满足对地的距离要求，杆塔的高度就要增加，使线路的经济技术指标增高、线路的投资就会增大，大风天气导致电线随风摆动、舞动，导线覆冰时产生的不均匀脱冰引起的导线接近，易造成停电事故。因此，应当综合各种电气和机械方面的原因，适当的设计导线、地线的弧垂和应力。
另外，由于架空送电线路导线所处的气象情况时刻都在变化着，如风，雨，温度，冰等随季节的变化，必将引起导线应力和弧垂的变化，因此不同气象条件下导线的弧垂和应力都是不一样的。因此，必须正确而且熟练地掌握各种情况下导线、地线的弧垂和应力的计算。
2、机械物理特性和荷载
送电线路使用最多的导线和地线是铜芯铝线和钢绞线，个别的线路也使用过铝合金线、铝包钢线等。在线路上铜芯铝线应用最广泛。在选择导线和地线的时候，从机械物理特性和荷载方面应当考虑以下几个方面：弹性系数、弹性伸长系数、线性温度膨胀系数、抗拉强度。通过这些条件的校验，选择最合适的导线，保证电能能过稳定、安全的输送。
3、截面的选择
为了使输送的电能得到更好的利用，减少不必要的电能损失，同时也是为了保证供电系统安全、经济、可靠、优质、经济地运行，导线和防雷线的选择也要满足一定的条件。通过发热条件的计算、电压损耗、经济电流密度、机械强度的计算，选择最合适的导线。
四、线路设计的排杆要求
线路排杆方案对线路的工程总投资有很大影响。设计者应先用模板曲线在线路平纵断面图上排杆，确保导线对地的电气安全距离。在初步选定杆型的基础上，进一步比较所排线路杆塔在技术及经济上的合理性。设计者排杆时应注意以下方面：
第一，所选杆型的设计条件必须适合杆位所在实际环境条件；先排定转角杆型，一般耐张段长应控制在2000m以内，如有超过2000m的耐张段，在段内的适当位置排定直线耐张杆；在用模板曲线定位时发现原排定直线杆位置吊档，而此位置又必须布杆，则考虑在此杆位排直线耐张杆；在排直线杆进不要局限在原测定的直线桩位上，可灵活前移，寻找更科学合理的位置布杆；每个转角桩一般均应排杆，不能轻易跳过或前后左右移动，非要移动或跳过的，应到现场观测后再确定。转角杆不宜排在相邻两侧档距较大的地方；过水田和耕地的直线杆应尽量选用无拉线的杆型。
第二，排杆应本着安全节省和方便施工的原则，注意掌握以下尺度：①能布直线杆的杆位就不要布耐张杆；②能一档跨过的就不要在中间布杆；③能选用砼杆的就不要选用铁塔；④能用单杆的就不要用双杆或三联杆；⑤不需要打拉线的地方就不要选用带拉线杆型；⑥能选用轻型拉线塔的杆位就不要选用重型拉线塔；⑦尽量采用垂直排列的杆型；⑧能用小底盘、小拉盘的杆位就应该用小不用大；⑨能不带卡盘或不浇基础混凝土的杆位应尽量不装不浇；⑩用低杆的杆位就不要选用高杆；同时应注意，在符合杆塔使用条件下放大档距，节约投资。
第三，在较窄的线路走廊布杆，为保证线路边相对有足够的电气距离，宜选用垂直排列和上字型排列的杆型；在跨越对地距离较高的低电压等级或同电压等级的线路时，应选用水平排列的杆型；在碰到桩位距通讯线、电力线、建筑物、公路的距离不够时，先按以上原则布杆，然后再到现场决定是否采用电缆。
五、结语
随着科技发展，生产和生活用电量越来越大，电已经成为最重要的资源之一，如何保证电力的供应对于国民经济发展和人民生活水平的提高都有非常重要的意义。如何做好发电站与变电站之间电能的输送显得尤为重要，同时也显现出高压送电线路设计的重要性。在设计和建造的过程中要充分考虑各方面的因素，保证高压电的安全、稳定的输送。
参考文献：
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