220kV架空输电线路设计探析

李炜

摘要：随着时代的不断发展，智能电网已经成为一种趋势，在其建设过程中，我们需要考虑其对城市的不利影响，并对220kV架空输电线路进行优化设计，提高应对各种不利天气的能力，保障电网的安全稳定运行。在进行架空输电线路设计时，设计人员必须要准确把握输电线路设计要点，结合实际情况，因地制宜地合理优化设计方案，从而才能有效地保障输电线路运行的安全性和稳定性，为我国电力行业的可持续发展提供基本保障。基于此本文分析了220kV架空输电线路设计。

关键词：220kV；架空输电线路；设计

1220kV架空输电线路对城市的不利影响

220kv输电线路的优缺点众所周知，电路的设计不能离开人们的生活环境，也就是说工作人员对于输电线路的制定需要结合人们的生活习惯，科学严谨的制定设计方案。制定方案的原理就在于需要从220kv输电线路的不足出发，结合周围的环境，尽最大可能避免出现隐患。高压输电线路都暴露在大自然之中，受环境、气象的影响，会出现很多故障，220KV线路也不例外。输电线路的故障分为瞬时性故障与永久性故障，输电线路常见故障分类有下列：1）断线倒塔；2）污闪；3）覆冰；4）风偏；5）雷害；6）外力破坏等。

对于220kv输电线路来说，最常见的故障有污闪，局部恶劣气象导致的断线、倒塔，导线舞动引起的导线损伤，雷击等。不仅如此，220V电分为双火和一零一火，双火的意思是用380/220变压器变的，稳定性好，而一零一火是有缺点的，当上端380V电出现三相不平衡时，零线就会出现便宜，造成220V电压波动，容易烧坏用电器，220V是平衡的没有相位差，如果电机没有启动器是无法启动的，而380V是有相位差120°的，所以这也是要考虑的。众所周知的是，目前输电线路中最常用的就是220kv输电线路，所以220kv输电线路的优点自然就比较突出，比如输电线路电压越高，相同截面积下输送的电能相对较多，损耗小；理论上输送线路越高输电成本就越小，适合远距离输送。220kv的最大优点就是可实现大跨度输送。

2220kV架空输电线路设计的具体要求

架空线路和电缆线路为高压架空输电线路的两种最为普遍形式。其中，架空线路应用更为广泛。架空线路以无绝缘性作为裸导线，依靠绝缘子送电。因此，简单来说，架空输电线路是由输电线路杆塔、绝缘子和输电线路导地线组成的。

2.1输电线路杆塔

输电线路为架空输电线路的主要支撑结构，根据其材质，可以分为钢筋混凝土杆塔和铁塔。输电线路杆塔按照其结构特点可以分为直线塔、终端塔、换位塔、分体塔等。

2.2输电线路导地线

一般来说，在对高压架空输电线路的导地线进行选择时，导电性能良好的金属为其首选材料。曲率半径较大的导地线可以产生电晕放电现象。分裂导线是高压架空输电线路最为常用的导线，这是分裂导线可以提高其输送的容量。此外，增设避雷线也是必须的，这是由于架空输电线路中的感应和雷击过电压会对导地线产生不利的影响。在对高压架空输电线路进行设计时，相关工作人员应该综合考虑架空输电线路的具体途径以及外界不良因素对它产生的影响。

2.3绝缘子

绝缘子是高压架空输电线路中最重要的元件。在荷电负载以及过度电压的条件下，绝缘子可以起支撑导线的作用，它还可以在存在电的部分元件与大地之间起绝缘作用。绝缘子的性能特征很大程度上与绝缘材料的质量的好坏相关。按照其材料，绝缘子可以分为玻璃绝缘子、悬式盘型绝缘子和有机复合材料绝缘子等。在对高压架空输电线路进行设计中，相关工作人员尤其应该考虑绝缘子的性能，因为高压架空输电线路的设计会受绝缘子电气强度、荷载能力的影响。

3220kV架空输电线路设计

3.1220kV架空输电线路的导线选型

目前，钢芯铝绞线导线在我国应用最为广泛。钢芯铝绞线是指内部为钢线而外部为铝线，2种材质绞制而成的一种导线。这种导线的特点是机械强度好，能满足220kV电能输送的要求。但是在实际中，由于导线部分通常需要在电杆上架设，直接在外部环境中暴露，需要长期承受来自外部环境的日照、温度和恶劣天气的侵蚀和破坏，加上导线自身挥发气体的侵蚀，更为重要的是，其自身质量也会随着时间的推移而发生相应变化，因此对导线进行选择的过程中，不仅需要对电气性能和导线的机械强度加以考虑，还需要依据输电线路四周环境加以选择。

3.2220kV架空输电线路的杆塔设计

杆塔在输电线路中起着重要的结构支撑作用，在保证符合电磁场与绝缘安全限制条件的要求下支撑架空输电线路的地线与导线。在杆塔的基础选型以及施工的过程中，不仅应该确保其相关设计符合一系列科学性标准和技术性要求，还应该具体结合施工现场的地质情况与施工外部环境情况来予以选择，并最终计算出工程的整体造价。

3.3基础设计

在220kV输电线路当中塔杆基础是其重要的组成部分之一。塔杆基础所消耗的劳动量和工期造价占了整个工程的很大一部分。同时建设塔杆基础会消耗将近一半以上的工期，其运输量达到整个工程的2/3，总花销占了整个工程总支出的1/3。就目前而言，我国大部分的220kV输电线路都是采用以浅基础最为建设基础的类型，主要包含了两大类：回填土、原状土。它们分别按照土重法以及剪切法计算。在220kV输电线路的塔杆基础设计中，其中受力方面的设计与其他的建筑有着非常大的区别，最大的区别是输电线路除了会受到一个向下的外力外，还会受到一个上拔力的作用，并且还会受到相应的水平力作用。而且许多的建筑物拥有着较大的体型，一般情况下只会受到一个向下的作用力，很少会受到一个向上的作用力。

在设计220kV输电线路的时候应该考虑到下压力以及上拔力两种情况进行设计。不仅可将将自身的重力与向上的作用力持平，还能够利用土壤自身的耐力来承受相应的压力。杆塔基础还存在一个非常明显的特点，其内径较为分散，同时周围的地质条件和力学性质存在着很大的差异。所以需要在对输电线路设计时，要充分考虑施工的方法、地基的承载能力等多方面的影响因素。

3.4220kV架空输电线路的防雷设计

（1）增加有效避雷设施：在绝缘子的两端进行放电间隙的并联。并联间隙防雷是和传统防雷保护方式不同的一种“疏导型”防雷保护方式，采用间隙装置与绝缘子串并联，接闪雷电，疏导工频电弧，虽有雷击闪络，但无永久性故障，重合闸能够成功动作，从而有效地防止绝缘子损坏，避免雷击事故发生。在绝缘子串两端并联一对金属电极（又称招弧角），构成保护间隙。在架空线路遭受雷击时，并联间隙因冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压，故首先放电，随后产生工频短路电弧。短路电弧在电动力和热浮力的作用下，向远离绝缘子串的方向运行，最后稳定在并联间隙底部进行燃烧，直至跳闸熄灭。由于电弧被拉向远离绝缘子串的方向，从而避免了其对绝缘子串的灼烧，有效地保护了绝缘子串不受伤害。（2）降低接地电阻：在电力输电线路的设计防雷中，有效的降低接地电阻也能够较好的发挥防雷效果。就目前的来看，对接地电阻进行降低的方法主要有两种。第一是水平接地体的使用。水平接地体在理论上是可以实现电阻降低的，但是在实际应用中，这种降低效果比较弱，主要是因为一方面，水平接地体很容易发生腐蚀。另一方面是水平接地体的使用寿命比较短。因为这两个原因的存在，所以水平接地体的降阻作用十分的有限。第二是降阻剂的运用。在水平接地体的使用基础上，用降阻剂后接地电阻随着时间的推移而下降，并且由于其PH值一般在7.6-8.5之间，有的呈中性略偏碱，对接地体有钝化保护作用，无腐蚀现象。在目前的降阻剂当中，具有突出效果的是高效膨润土降阻防腐剂。虽然此种降阻剂本身的降阻率不高，但是在加入水之后，此种降阻剂可以发生膨胀，而且膨胀的体积会达到原来的3至5倍。在接地体的周围进行此种降阻剂的利用，相当于扩大了接地体的截面，这就会使得周围土壤和接地体的电阻达到有效的降低，甚至清除。

3.5抗干扰措施的优化设计

为了提高电子式互感器的抗干扰能力，在部分应用环境下可以使用防护器件，需要注意的是所使用的防护器件不可以对互感器的正常工作状态造成干扰，在没有抗干扰措施和施加抗干扰措施两种状态下的输出情况，互感器在加抗干扰措施的同时也加入了TVS管与RC滤波电路，可以得到相互重合的波形，通过FFT分析法对两种波形进行研究，这两种滤形只存在0.01%的差异，提示在电子互感器中加入防护器件对于正常运行状态下的互感器不会造成影响。

4220kV架空输电线路设计管理

4.1工程施工方案设计

施工方案的编制是我们进行施工的重点，由于220kV架空线路是一个专业工作，在编制施工该技术和方案的时候，需要和相关的专业人员进行联系。在编制的过程中，需要加大对影响因素的考虑。我们需要根据220kV架空线路以往的施工过程中遇到的问题进行研究。220kV架空线路工程在施工之前，需要编制专门的施工组织设计，从而满足人们的生产需求。

4.2智能化优化

电网中重要组成部分之一为输电网，伴随着社会的不断进步，科学技术也发展迅猛，输电网也变得越来越智能化，为了顺应时代的发展需求，相关工作人员很有必要建立起一个网络安全信息的共享平台。举个例子，秋天和夏天台风较多的地区容易发生断电、线塔倒塌事故等问题，针对这些地区，可以采取先进的传感器技术和高速通信技术，实时检测和监视绝缘子以及导线的具体情况，把实际的状况及时传送到信号监控中心，并采取必要的解决措施。这种方法不仅可以使线路故障等问题的机率减小，也能使高压架空输电线路设计的变得智能化优化。

4.3加强人员的管理

4.3.1施工人员选择

220kV架空线路属于专业工程，我们在实际施工的时候，对质量的要求十分的严格，在实际施工的时候，我们应该加大对影响因素的分析，对于现阶段，我们在处理存在的问题的时候，需要加大对专业人员的应用。在进行施工人员选择的时候，我们应该针对实际工程的需要进行选择。对于已经存在的施工人员，我们需要加大培训力度，提高工作人员的工作能力。施工单位需要不断的对自身所拥有的施工人员进行考核，对于考核不合格的人，需要采用合理的方法进行处置。

4.3.2加强培训

比如定期组织护线员进行培训，内容包括电力设施保护的相关法律法规、线路的基本组成、常见危险隐患点等；划定护线责任段，建立护线员定期汇报制度，要求护线员对所负责的护线段定期进行巡视，并做好巡视记录，定期汇报巡视结果；开展护线员回访工作，定期对护线员工作进行检查，加强与护线员的交流沟通；通过对群众护线员的教育宣传，使其逐步影响身边的人，提高群众的电力设施保护意识。

4.4加强监测

采取先进科技手段，尽快应用输电线路在线监测系统，在电力设施保护重点区域内的杆塔上安装视频在线监测装置，对重点区域进行实时监测，实时监控，以保证及时发现隐患及时采取措施。

4.5努力提高环境保护意识

生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业。要清醒认识保护生态环境、治理环境污染的紧迫性和艰巨性，清醒认识加强生态文明建设的重要性和必要性。因此，环境保护不仅对于高压架空输电线路的长远发展具有重要意义，更对于全社会、全人类的发展具有积极的作用。在高压架空输电线路的设计过程中，不仅要考虑经济问题，更要考虑生态、环境问题，这就需要相关工作人员具备环境保护意识，充分考虑输电线路设计的每一个方面对环境的影响，努力做到环境保护第一，经济利益第二。

总之，我们在开展电网建设工作的时候，需要加大对220kV的电的了解，对设计的工作进行指导，从而确保输电线路设计水平。

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