淺析架空送電線路設計定位方法

郭曉武

摘 要：作為電力系統的關鍵組成部分，輸電線路要負責主要的輸送以及電能分配的工作。因此，要對架空輸電線路進行科學合理的設計，保證輸電線路運行的可靠性，確保電力系統能夠穩定供電。本文對架空輸電線路平斷面定位的方法和需要注意的問題進行探討，希望能對業界同行提供參考。

關鍵詞：輸電線路；電力系統；線路設計

中圖分類號：TM726.3 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0148-02

1 引 言

近年來，我國社會經濟發展的越來越快，為滿足經濟發展的需要，國家在電力電網的建設中投入的資金也越來越多，特別是對高壓輸電線路的建設尤為重視。通過做好架空線路的設計，可以有效減少工程投資，并提升輸電線路的運行質量與安全效果。而設計定位作為輸電線路設計過程的關鍵步驟，對控制整個線路工程的設計質量起到很大的作用。

2 平斷面圖設計

對于平斷面圖設計工作而言，要事先選定好相應的線路路徑，在此基礎上開展相應的現場定線、斷面測量，然后才可以在平斷面圖上確定出桿塔的位置，這一排定塔位的過程被稱為（室內）定位。平斷面圖分為縱斷面圖和平面圖兩個部分。輸電線路縱斷面圖是沿線路中心線的剖面圖，表示沿中心線的地形、被跨越物的位置和高程。對于平面圖而言，主要是表示輸電線路沿中心線左右各20～50m寬的地形平面圖。平面圖和斷面圖都展成直線畫在一張圖上，簡稱平斷面圖。當線路遇到有轉角時，在平面圖上標出轉角方向，并注明轉角的度數。地形復雜時，例如當線路中心與邊線高差較大，邊線對地限距有可能不滿足要求時，還需畫出局部橫斷面圖。平斷面圖比例一般水平方向為1：5000、垂直方向為1：500；對于地形復雜的地區或要求精度比較高時，水平方向為1：2000，垂直方向為1：200。在平斷面圖的下方，應填上樁號、標高和樁距。并應留有填寫桿塔形式（也可標示在塔位上方）、桿塔編號和檔距等的空欄，備定位時使用。圖1示出了某條線路的一段平斷面圖。

3 定位模板曲線

所謂的模板曲線，主要是指在最大弧垂氣象條件下，根據相應比例尺所繪制出的導線的懸垂曲線。也就是說，曲線與最大弧垂的形狀基本相同，繪制模板曲線是用于進行桿塔定位的。應當注意，模板曲線所用的比例尺，要與平斷面圖中所使用的比例尺一致。模板曲線通常繪制成和縱軸對稱形式，橫方向的總長度約為代表檔距的2～3倍，一般平原地區可取±400m。模板上應標明K值和比例尺。根據連續檔導線力學計算原理可知，在連續檔各檔導線的水平應力應該保持一致，比載也相等。所以，連續檔各檔檔距無論檔距大小，懸垂線的形狀也是相同的。因此，把模板曲線上任意兩點固定作懸掛點，則其間的弧線即為該檔距的導線的懸垂曲線。

4 在平斷面圖上用模板曲線定位的方法

一方面，要確定特殊桿塔的塔位。例如終端塔，耐張塔，轉角塔或特殊跨越塔等可以先確定。另一方面，由已定位的桿塔開始定其它中間塔位。首先算出已定位桿塔和待定位桿塔導線懸掛點的高度H。然后在斷面圖上移動模板曲線，并使對稱軸（y軸）始終保持鉛錘位置，對地面的最小距離等于定位裕度Δh，在已定位桿塔處，曲線對地面的高差等于該桿塔導線懸掛點高度H。則模板曲線另一側對地面高差等于導線懸掛點高度的點所對應的地面即為待定塔位。定位時，同時要考慮其他影響因素，如下面講到的定位原則等，以盡量減少返工。

5 模板曲線k值的選擇和校核

根據上面所介紹的塔位定位方法排定塔位時，實際上還有一個矛盾尚未解決：當塔位沒有排出前，工作人員對于不同耐張段內的各檔的檔距還不確定，具體數值有待計算。因而，設計人員也就無法得到代表檔距，不能對最大弧垂條件下導線應力進行相應的計算，進而求出模板曲線的K值。為了有效地解決這一問題，現階段多采用試湊和逐漸趨近的方法。也就是說，要事先根據地形情況先假定一個代表檔距，之后再進行K值的求解，K值計算公式如下：

計算出K值（假定值）后，就可以選用相應的弧垂模板曲線來排定塔位。隨后，設計人員要按照所排定的塔位，對實際代表檔距以及對應的實際K值進行計算。這一過程中，如果實際K值與原有模板曲線K值出現相等或者是誤差較小的情況，那么就說明所排塔位是有效的。否則，設計人員應按實際K值重新進行排位，并調整塔位、塔高，重新計算代表檔距，一直到所選用的模板與最后確定的代表檔距一致為止。

6 桿塔定位原則與校驗

在進行桿塔定位工作時，不僅要對塔位、配置檔距等問題進行考慮，同時還要研究塔型的選擇。這些問題在進行定位工作時，都要引起設計人員的注意。一方面，設計過程中要做到少占基本農田，并且要盡可能地降低施工土石方量。另一方面，在進行桿塔的選用時，要盡可能選擇經濟的桿塔型式，并且要對桿塔的高度進行設計。這樣一來，才能確保桿塔滿足實際的使用要求。需要注意的是，選擇時要盡可能的降低鋼材的使用量，并且減少特殊桿塔的使用。充分利用地形，排位時高、矮塔應盡量配合使用。

在初步排定桿塔的位置后，設計人員要對輸電線路不同部分的設計條件做出嚴格的檢查與校驗，通常來說要做好以下幾方面的內容：①不同種類的桿塔在進行設計工作時，要對桿塔的機械荷載狀況進行校驗，校驗工作的內容不僅包含水平檔距、垂直檔距，同時還要對最大檔距以及轉角度數等內容進行校核，確保相關數值不超過設計的允許值。②直線桿塔的上拔校驗。導線或避雷線上拔時，將使橫擔承受向上的彎曲力矩，從而影響橫擔的機械強度和桿塔的穩定性，由于導線上拔，使絕緣子串搖擺角增大，危及安全運行。因此，如果設計中直線桿塔處于相對較低的位置處，設計人員不僅要對搖擺角進行校核，同時還要對上拔狀況進行校驗。③直線桿塔的搖擺角校驗。當塔位位于較低的位置時，其垂直檔距和水平檔距的比值通常較小，容易出現懸垂串風偏搖擺時帶電部分對鐵塔構件凈空距離不滿足要求的情況，這種情況可以通過調整塔位、塔高，或者增掛重錘來處理。④要對耐張絕緣子倒掛進行相應的校驗。定位在較低位置處的耐張型桿塔，將引起耐張絕緣子串上仰，致使部分絕緣子裙邊積雨、雪、污垢等，從而降低了絕緣強度。因此，上仰的耐張絕緣子串應當倒掛。⑤要做好懸垂串垂直荷重的校驗工作。在進行山區線路的設計工作時，定位在高處的桿塔由于垂直檔距一般會比水平檔距大，所以導線的重量會大于絕緣子串的承載能力。這一條件下，設計人員要做好校核工作，并且要確保定位之后高處桿塔的垂直檔距，要比最大允許的垂直檔距小。若校驗不合格，則應調整桿塔位置，仍不能解決問題時，這一條件下就可以使用雙串或者是多串懸垂串，進而可以有效提高承載效果。⑥要做好導線懸掛點的應力校驗工作。高處桿塔的兩側檔距，如果存在過大或者是懸點高差過大的問題，那么導線懸點的應力就可能會大于相應的允許值。因而，定位過程中要對大檔距或者是大高差檔距進行懸點應力校驗工作。⑦設計人員要對懸垂角進行校驗。高處桿塔的垂直檔距如果出現較大的問題，會導致導線以及避雷線的懸垂角超過其線夾懸垂角允許值。解決方法是通過塔位或桿高的改變，或采用雙懸垂線夾的辦法來改善。⑧校核工作還包含導線風偏后對地、物距離的計算，同時還要做好交叉跨越間距的校驗工作。在進行定位工作時，要直接從斷面圖上量出導線靜止時對于輸電線路中心線各個點之間的距離并檢查風偏后對各種危險點的凈空距離，這樣就可以確保線路運行過程中的安全效果。如果安全距離不夠，應調整塔位置及高度，或挖掉土方。

7 結束語

對于設計定位工作而言，它是送電線路設計工作中的一個重要的環節，是一項技術性很強的工作，需要將理論和實踐融合于一個整體。線路工程會受到外界多種因素的制約影響，經常會碰到各種問題，要做好定位工作，需要設計人員深入現場，進行細致研究，不斷優化排位方案，并認真進行上述各種校驗工作。

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收稿日期：2018-9-13