輸電線路設計過程中的關鍵因素及其管控方式分析

譚文韜TAN Wen-tao

（蘇州電力設計研究院有限公司，蘇州215011）

0 引言

輸電線路項目長期以來都是電網投資的重點領域和關鍵內容，其設計方案的合理性將直接關系到區域電網結構和電網投資規模。因此，輸電線路項目設計時必須綜合性的分析各類影響因素并制定具有針對性的管控措施，不能僅僅滿足于對特定因素的要求，應該全方位的考量設計方案的合理性，從項目工程全壽命周期的角度評估設計方案的質量，有針對性的優化輸電線路項目設計方案中的各類關鍵因素，確保輸電線路項目在安全性、投資規模、工程進度和資源環境利用等方面都能實現綜合最優化的目標[1-3]。

本文首先梳理了輸電線路設計過程中需要考慮的各類重點因素，包括安全可靠因素、經濟效益因素、資源環境因素和施工難度因素幾大類，并逐一對各項因素進行具體分析和梳理，形成了輸電線路設計過程中的關鍵因素。與此同時，針對不同類型的因素，制定分類分項的管控應對策略，幫助實現輸電線路設計過程中關鍵因素的管控，確保設計方案能夠實現綜合最優化[4-5]。

1 輸電線路設計方案

本文在進行輸電線路項目設計關鍵因素和管控方式的研究中，重點選取S 區域A 變電站110kV 線路送出工程作為典型案例，分析輸電線路項目設計方案的全過程，進而明確設計過程中需要考慮的關鍵因素及其管控方式。

1.1 項目概況

S 區域A 變電站110kV 線路送出工程位于長江三角洲平原區，整體地形較為平坦，交通和運輸均較為便利，整體區域水系較為發達，因此，在進行設計過程中對路徑中的地形參數進行確定，即平地占70%、河網占20%、泥沼地占10%。結合工程項目前期的地質情況分析和現場查勘的結果，線路涉及區域無明顯不良地質活動。本線路工程涉及區域將覆蓋城市郊區、居民集中區和工業園區等地帶，可能會穿越35kV 線路、國道省道以及河流等。

1.2 影響因素

在項目設計過程中，首先需要進行安全因素的評估，包括滿足絕緣配合設計，即架空線路中要保障電氣安全距離（如導線與桿塔的距離、中央導線與底線的距離、不同導線間的距離等），確保導線與地面和各類跨越物間的最小安全距離。電纜線路中要保障導電線芯與外部環境的隔離，選用合理型號的電纜及其附件，減少護層上的環形電流，確保電纜運行過程中的安全性。其次，本項目在進行線路設計過程中，需要盡量考慮周邊環境的影響，做好電纜線路的防火等工作，在穿越城市主干道及居民區域時候，本項目可以采用電纜穿越的方式，避免架空線路對工業和居民區域規劃的影響，并重點考慮線路通道沿河流和道路布置，便于后期施工運行。此外，項目方案在設計過程中，需要重點關注城市內各類市政管線的布局，盡量避讓燃氣和通信等管網，在交通便利區域可采用全機械化施工方式。

1.3 方案確定

在方案確定的過程中，需要全面考量整體區域的電網結構、線路的路徑長度和覆蓋范圍、周邊自然環境和城市規劃布局、施工條件和便利程度等多種因素，在各個可行方案中選取經濟性最高的方案，在確保方案安全合理的前提下，實現經濟性的最優。此外，在方案確定的過程中，除了將客觀的影響因素納入到方案比選中外，應該結合整個輸變電工程在中期和長期的規劃，免于之后出現線路交叉等問題，提前考慮到電力未來的規劃布局。

經過項目整體情況的分析，針對各類影響因素進行綜合考量，最終確定項目的設計方案。本工程新建線路路徑總長6.6km，其中新建雙回架空線路路徑長2.6km，新建雙回電纜線路路徑長4.0km。導線采用2×JL3/G1A-300/25 鋼芯高導電率鋁絞線，地線采用2 根48 芯OPGW-120 光纜。新建雙回角鋼塔12 基，其中雙回路直線塔4 基，雙回路耐張塔8 基。具體情況如圖1 所示。

圖1 S 區域A 變電站110kV 線路送出工程路徑圖

在方案設計時，本項目采用電纜線路避開丙類倉庫（易燃易爆地區），并采用電纜線路繞行通過規劃高壓燃氣閥站（沿閥站圍墻外走線），架空輸電線路線路盡量以雙回路同塔出線，通道之間控制適當的距離，盡量減少占用土地。此外，本工程中部分新建電纜通道兩側的地下管線、綠化較密集，考慮施工空間有限并減少遷移工作量，不具備放坡開挖條件，考慮采用拉森樁支護開挖。架空線路的設計也避讓了中心城區等工業和居民聚集的地方，避免大范圍的房屋遷移和城市土地占用，提高了項目的經濟效益。

2 輸電線路設計過程中考慮的關鍵因素

輸電線路項目設計是一個周期性的過程，在不同階段下需要考慮的因素是復雜多樣的，輸電線路項目在設計過程中必須綜合考量各類型因素的實際情況，進而制定出最為合理的設計方案。目前，單一因素或較少因素的考慮已經無法滿足新型環境下對輸電線路設計的要求，設計工作必須全方位和多角度對輸電線路設計過程中考慮的關鍵因素進行分類和整合，結合實際情況對重點因素進行管控。本研究將輸電線路設計過程中考慮的關鍵因素分為四大類，分別是安全可靠因素、經濟效益因素、資源環境因素以及施工難度因素，具體情況如下：

①安全可靠因素：安全因素是輸電線路設計過程中需要考慮的首要因素，設計項目的安全性和安全等級必須完全滿足設計區域與設計項目中的各項要求，該因素也是整個輸電線路項目設計時設計人員最為關注的因素。設計方案選擇過程中，與安全可靠相關的因素主要有三個方面，一是方案所選區域的自然環境，如風荷載情況、覆冰情況、地震等級和氣溫等都可能造成安全性問題，在設計過程中必須加以重視和體現。二是方案所選區域的土質情況，復雜的土質情況是導致倒桿或者坍塌事故的主要原因之一。三是電氣安全距離，輸電線路項目的放電距離（包括對地、對構筑物以及對人）必須嚴格遵循規范標準，否則會有嚴重的安全隱患。

②經濟效益因素：經濟效益因素也是輸電線路設計過程中不可繞開的因素，輸電線路項目設計在滿足各項要求的前提下，經濟性就成為了衡量方案優劣的重要評判指標，如何讓方案在滿足設計標準和規范的前提下盡可能節約投資也是設計人員應該注重的關鍵問題。同樣滿足安全性條件下不同設計方案的路徑長度、輸送容量、材料選擇、土建規模以及耐久程度都將對項目整體的經濟效益產生影響，設計工作就應該選擇方案合理且經濟效益較高的方案，優化項目的經濟投資。

③資源環境因素：輸電線路項目在考慮資源環境因素時具體可以分為兩個側重點，一是考慮項目對自然環境的影響，即設計方案應該盡可能減少對地形地貌、敏感區域和生物植被的影響，二是考慮項目對土地資源的占用，即設計方案應該盡可能減少對土地資源的占用，減少基礎沉降和土體開挖，合理利用走廊通道，確保在項目可行的前提下盡可能減少土地資源的使用占用。資源環境因素也是目前輸電線路設計過程中正逐步受到重視的一大類因素。

④施工難度因素：輸電線路項目在設計過程中進行施工難度因素衡量主要通過幾大方面，一是政處部分的難度，如路徑方案中征地和賠償等協調處理的難度，二是地基處理的難度，即方案沿線地質和場地情況等的施工處理難度，三是線路遷移的難度，即考慮線路遷移過程中施工的難度情況，如施工場地，機械設備等的要求符合程度。只有將上述施工難度因素在實際輸電線路設計過程中加以考慮，才能使項目在實際施工過程中更加順利的推進。

結合上述關鍵因素可知，在輸電線路設計過程中安全可靠因素是前提條件，必須完全滿足并達到相關要求，資源環境因素和施工難度因素是重要條件，應該盡可能考慮這兩部分中的因素，有助于提升后期設計方案的合理性和可行性。經濟效益因素是比選不同方案的重要依據，在滿足各項約束條件的情況下，經濟效益的好壞無疑是衡量一個方案的重要標準和依據。

3 關鍵因素的管控應對措施分析

前述章節的四大類因素都是輸電線路項目在設計過程中需要考慮的重點因素，針對每一類型的重點因素都需要有相應的管控應對措施，從而實現輸電線路項目設計的合理化，其具體的應對措施如圖2 所示。

圖2 輸電線路設計過程中關鍵因素的管控方式分析

①安全因素管控應對措施：針對輸電線路設計過程中的安全可靠因素，其在管控應對時應該注重對路徑的選擇，結合前期勘察和綜合分析設計合理的線路路徑，使得上述因素對于輸電線路項目安全可靠性的影響降至最低。其次，充分結合地質條件和周邊環境選擇安全可靠的基礎選型，充分結合路徑方案和氣象條件選擇安全可靠的桿塔類型，確保最終設計方案滿足各項標準規范。

②經濟因素管控應對措施：針對輸電線路設計過程中的經濟效益因素，其在管控應對時應該注重對多路徑的模擬和多情景的對比，對材料和設備進行比選，形成經濟效益最優的方案，提升整體工程的投資效益。與此同時，在考慮輸電線路項目經濟因素時，不僅需要考慮工程項目當前的造價情況，更需要結合整體的遠景規劃來確定容量和規模，實現周期內經濟效益的最優。

③資源環境因素管控應對措施：針對輸電線路設計過程中的資源環境因素，其在管控應對時應該對路徑沿線自然環境和土地資源的勘察，明確沿線地形地貌和通道布局，對能夠避讓的區域要進行合理的避讓，對能夠充分利用的土地資源要高效充分利用，從而實現對環境破壞最新和對資源利用最充分的兩個目標。

④施工因素管控應對措施：針對輸電線路設計過程中的施工難度因素，其在管控應對時應該對方案沿線的場地和地質情況進行詳細勘察，路徑選擇要結合后期施工難度進行綜合性考慮，盡可能在條件允許的情況下選擇施工難度較小的方案，避免后期項目在推進過程或者項目投資額度方面產生問題，進而影響項目的正常投運。

綜上所述，不同的影響因素有著不同的管控措施對其進行管控和約束，安全可靠因素的管控方式側重于關鍵安全因素的指標判斷和分析，經濟效益因素的管控方式側重于不同方案和情景的對比分析，資源環境因素的管控方式側重于地形和空間的分析，施工難度因素的管控方式側重于地質和政處等情況的分析。

4 結論

輸電線路項目設計開展過程中應該關注和解決的重點問題是多樣化的，在設計時必須做好充分的前期準備和綜合因素的考量，制定好各類因素的合理管理措施，實現項目設計的合理化。本研究針對輸電線路設計過程中的關鍵因素及其管控方式進行研究分析，形成了如下結論：

①輸電線路項目設計過程中需要考慮多類型的因素，單一或少數因素的考慮不能適用線路設計的新型要求，必須梳理和形成完善的關鍵因素體系并制定對應的管控措施，確保輸電線路項目設計滿足各類型的需求。

②輸電線路項目設計關鍵因素主要分為安全可靠因素、經濟效益因素、資源環境因素以及施工難度因素，其中安全可靠因素主要與方案設計時的自然氣候特征、區域土質情況和電氣安全距離等有關；經濟效益因素主要與設計方案的路徑長度、土建規模、材料選擇以及輸送容量等有關；資源環境因素主要與設計方案的沿線地形地貌、土地占用以及通道利用等有關；施工難度因素則與設計方案的政處、線路遷移難度和地基處理等有關。

③不同類型的關鍵因素需要側重于不同的管控內容，安全可靠因素的管控重點是要充分考慮周邊環境和地質條件來選擇合理方案；經濟效益因素的管控重點是要進行多情景模擬和多方案對比；資源環境因素的管控重點是要減少環境破壞和充分利用土地和通道等資源；施工難度因素的管控重點是尋找沿線政處和地基處理等較為建議的方案。