小议配电线路设计

【摘 要】配电线路设计时配电网规划设计中的一个重点,本文结合设计经验,从导线类型选择、路径选择、导线截面积选择、杆塔类型的选择、技术性与经济性对比等方面探讨了配电线路设计的关键,为配电线路的设计要点做了归纳总结.

【关 键 词】电力系统；配电网；架空线路；设计

1.引言

电力系统主要可以分为发电、输电、变电、配电、用电几个环节.配电网是电网的末端,直接与用户相连,也是辐射面积最广的网络.配电线路是电网向用户提供电能的最终路径,其运行关系到配电网的可靠性、电能质量、输送效率等多方面.由于电能不能大量储存的特点,其生产、输送和使用是同时进行的,要求各个环节都要做到可靠与节能,因此从配电线路设计建设之初,便要综合这些方面进行规划设计[1-4].由于配电网靠近用户的特点,配电线路除广泛采用的架空线路外,还采用了大量电缆敷设或架空线路与电缆相结合的方式.本文从这两方面出发,结合配电线路设计的主要步骤,探讨配电线路设计中的关键部分.

2.配电线路设计的流程

配电线路设计,从接受设计任务开始,直至提供完整的设计资料.其流程一般依次如下：接受设计任务,确定线路的起点终点和电压等级,选择导线类型,掌握地形图并规划线路路径,规划设计路径图,根据气象材料及路径确定导线截面积、档距、转角及杆塔类型,列出材料清单、编制工程预算,技术经济对比确定最佳方案,报批并形成最终设计材料.

配电线路的设计应严格遵守此流程,具体的设计中,关键问题主要体现在导线类型选择、路径选择、导线面积与杆塔的选择、技术性与经济性对比等环节[5-7].

3.配电线路设计的关键

3.1导线类型的选择

配电线路的导线类型可分为架空输电线路与电缆线路,由于架空输电线路应用较为普遍,因此要特别注意电缆线路的特点.相比于架空线路,电缆敷设线路的优点是无需使用杆塔、占地少,故障少,受运行环境影响小,其缺点是结构相对复杂、施工周期长、建设费用高、对施工技术要求高、检修维护复杂、输送能力和扩展能力相对较差.电缆线路一般应用在架空线路走廊建设或征地不便、对建设不敏感、距离较短、前期预留了电缆敷设通道的地区.输电线路的绝缘性能配合,最低应当满足线路在工频运行电压、操作过电压和雷电过电压等各种长期或短暂故障条件下安全可靠的运行.

还需要考虑的是特殊电力线路的使用,为了配合通信,当前广泛采用了电力线路或架空地线与通信通道（一般为光纤）结合的方式,则需要考虑更多的安全问题,如光纤复合架空地线等.这些复合线路的结构选型应特别注重耐雷击性能,短路电流值,发热性能,承重能力等,并结合系统情况和线路复合情况确定.

3.2线路路径选择

线路的路径应与线路类型的选择综合考虑,尤其是对于电缆敷设线路,应特别注意路径中有无河沟、道路等不利于电缆敷设施工或者电缆运行安全的障碍.架空线路的路径选择相对自由,几乎能适应各种自然与社会条件,但需要考虑杆塔的布置、线路走廊的征地、与建筑的安全距离、周围居民架设线路的意见等社会问题.应当尽量避免穿越耕地、民居,尽量沿公路、桥梁进行布置,可以有效的减少社会问题.

3.3导线截面积的确定

输电线路的导线截面,关系到输送能力、输送安全、过负荷能力、线路重量、杆塔受力等诸多问题,不能仅依靠满足电能输送量来选择.建议根据配电网络及预定的电压等级,参考经济电流密度进行选择.也可以根据线路预订的最大输送容量,结合不同类型导线的材料与结构进行电气性能和机械特性等比选,以年费用最小作为指标,进行综合技术经济性能的比较后确定.

除经济性的考虑,输电线路的导线截面还要考虑技术性能与安全性能.例如,不同材质的导线在不同的温度、载流量下的性能有所差异.根据设计规范,验算导线允许的最大载流量时,允许温度宜按下列规定取值：钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线宜采用+70℃,必要时可采用+80℃；大跨越宜采用+90℃；钢芯铝包钢绞线和铝包钢绞线可采用+80℃,大跨越可采用+100℃,或经试验决定；镀锌钢绞线可采用+125℃.

3.4杆塔的选择

杆塔的选择主要是考虑承受的拉力、压力、线路的弧垂应力与不同电压等级等,杆塔类型宜符合,常用的杆塔按其受力性质,可分为悬垂型和耐张型杆塔.其中悬垂型杆塔主要是考虑垂直受力,可细分为悬垂直线杆塔与悬垂转角杆塔；而耐张型的杆塔又可分为耐张直线杆塔、耐张转角杆塔和终端杆塔.杆塔按其回路数,应分为单回路、双回路和多回路杆塔.

杆塔外形的选择与构件布置应根据导线和地线排列方式,以结构简单、受力均衡、传力明确、外形美观为原则进行规划.对不同类型杆塔的选用,同时需要结合占地所需范围、杆塔的材质、运行维护方便、施工便利、制造工艺等因素进行优化选择,优先选取技术先进并且经济合理的设计方案.考虑到普遍应用的配电线路为在平原和丘陵等地,尤其是在选择路径的基础上,故架空线路的走廊一般为便于运输和施工的非农田和非繁华地段.因此可因地制宜地优先采用拉线杆塔和钢筋混凝土杆,以降低费用和增加施工的便利.对于山区等不便于施工的线路杆塔,应依据地形特点,配合不等高的基础,采用全方位长短腿结构形式,这类杆塔的数量不宜太多,应特别注意杆塔的稳固性与受力的合理性.

3.5技术性与经济性对比

线路设计中的技术性与经济性对比应当贯彻设计的始终,从线路类型的选择与走廊、杆塔的选择以及建设、长期维护费用和扩展的便利、输送容量及远期规划等方面综合考虑.在经济性相差不大的情况下,应优先选择技术先进的方案.当前线路建设往往是与电网、变电站的建设同时进行,部分配电线路由于是专门为厂矿、企事业单位专门加设,故推荐的作法是将两种或多种方案的经济性做出预案,由总体规划部门或收益单位参考决定.

3.6线路设计中的新技术

近年来,由于负荷密集程度的增加,部分地区新建了20kV配电网络,或将原有的10kV配电线路升级改造为20kV,虽然这一电压等级符合我国的国家标准与国际标准,但由于应用较少,故当地一般不存在已有工程可以提供借鉴,这时就需要设计人员向已建设的地区和设计人员借鉴经验,并结合本地区实际进行改造创新.

随着智能电网技术的开创于发展,基于智能电网的智能配电也逐渐开展.智能配电包含分布式电源、实时监控和综合测量等技术,为输电网降低损耗、提高可靠性等方面都有贡献,但对输电线路设计也提出了要求,如在杆塔和线路中增加监视测量设备等,这对设计人员提出了更高的要求.

4.总结

本文主要探讨了线路、杆塔、走廊的选择等方面,而对于绝缘、附属设备选择没有过多介绍和研究.配电线路设计中的关键点包括导线类型选择、路径选择、导线截面积选择、杆塔类型的选择、技术性与经济性对比等诸多方面,而新出现的电压等级和新技术的推广应用更对设计人员提出了高要求.