架空输电线路设计的优化

摘要：在电力系统中，输电线路起着重要的骨架作用，它将电能从变电站输送到用户。近年来，随着电网建设的快速发展，架空输电线路所面临的内外部环境变得越来越复杂，其空间越来越小，在路径的选择，智能化设计上都面临着新的问题。在新形势下合理有效地进行架空输电线路的优化设计显得非常重要。

关键词：架空输电线路；设计；优化；安全监测

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0122-02

1 输电线路线径的优化设计

在架空输电线路的工程建设中，线路路径选择是重要环节之一，它与整个电网的安全、可靠和稳定有着直接的联系。对于地形复杂的地区来说，线路两端的变电站廊道会变得十分紧张，另外选择的路径要尽量避开厂矿企业、规划区以及地质较差的地带。因此，在路径选择上要充分运用与公路、铁路以及电力线等的交叉跨越点；尽量减小线路路径，选择交通运输条件好，便于施工运行的路径；制定好线路路径后要上报给有关部门审核；施工过程中要注意测量的准确，与实际的地理情况相结合，减少曲折路径。设计人员应该对地形图进行认真仔细的分析，切实保证方案的可行。

2 输电线路的优化设计

当下，智能电网的概念逐渐普及，它集先进的网络技术、传感技术以及计算机技术于一身，实现了电网运行的安全、可靠、高效、高质量、经济等。智能电网的主要优点在于：具有较强的自愈能力，运行经济、高可靠性等。进行输电线路的智能化设计是建设智能电网的重要环节。在实施远距离大容量输电过程中，需要不断增强输电线路防范故障以及抵御灾害的能力；为此，建设相应的线路防灾保障信息共享技术平台十分必要，该技术平台能够监测到具有较大破坏力的自然灾害信息并进行相应的分析和预报，提高输电线路的综合防灾能力。经过电力工作人员多年的不懈努力，当下已经发明出一种新型的高级输电线路安全运行监测系统。在该系统中，集成有全天候监测传输导线、绝缘子以及覆冰情况的相关机制；通过远程视频监测装置还能够实现远程控制。先进的传感器被应用于该系统中，如：红外、光纤、电流以及湿度等传感器，大大提高了线路监测水平。

2.1 输电线路的运行安全监测

近年来，随着大型电力设备厂商对新型传感器的研究和开发，各类先进的传感器被应用于架空输电线路上。将传感探头设置于输电线路的探测热点上，获得相应的监测信号。在在线监测中，传感器的特性是非常重要的，它实现了对输电线路状态以及实时环境的全方位监测。进行在线监测的重要设备是：红外传感器，它实现了对导线温度的监测；电流互感器，实现对电流的监测；对环境变化实施监测的传感器；对绝缘子污闪进行检测的传感器；对覆冰拉力进行监测的传感器等等。当下，我国的架空输电线路中，普遍采用的是钢芯铝绞线以及钢芯合金绞线，在考虑输电线路的安全上，重点考察的是在发热作用下，导线机械强度和导线连接处所受到的影响。按照相关规定，导线允许的温度限额为70℃，在不改变当前输电线路结构和保证电网安全的基础上，尽量提高输电线路的输电能力。

2.2 绝缘子的污闪监测

在架空输电导线上，绝缘子是非常重要的设备，它保证了导线与横担和杆塔之间的可靠绝缘。在实际使用中，绝缘子需要承受来自导线垂直方向的荷重以及水平方向的拉力，受风吹日晒以及雨淋冰雪的作用，绝缘子的特性也会受到相应的影响。因此，保证绝缘子有良好的电气性能和较强的机械强度是非常重要的。绝缘子的污闪现象会造成大面积的停电，降低电网的可靠性。当下，在绝缘子污闪事故的预防中，较为先进的方法是绝缘子污秽程度在线检测；这种方法通过检测绝缘子污秽的相关信息，对发生污闪事故的概率进行预测评估，及时预防污闪事故的发生。在该系统中，检测出绝缘子的污秽程度是一大重点。在国际上，常用的方法是最大泄漏电流法。通过测量泄漏电流，可以综合反映出电压、气候以及绝缘子污秽等因素，对绝缘子出现污闪现象进行准确的评估，实现自动检测和报警功能。在这种方法中，泄漏电流的测量十分方便，因此，在在线监测中使用十分适宜。即：通过在绝缘子上安装相应的电流传感器，对泄漏电流实施实时的监测。

2.3 输电线路覆冰的监测

我国幅员辽阔，输电线路所处的地理位置复杂多变，覆冰现象也较为严重。导线覆冰后会导致舞动振幅的增大，造成相间闪络、跳闸停电以及导线折断等事故。对输电线路的覆冰情况有充分的了解，及时控制不良状况有利于阻止导线受到进一步的破坏。对此，国内外学者也进行了深入研究，建立了相应的观冰站、气象站等，对现场进行观察和对数据进行收集，各相关技术也有了较大的进步。其中，输电线路覆冰的在线监测是较为先进的方法之一。相应的系统能够对导线现场覆冰的相关信息进行及时、准确的记录，为防冰改造提供信息参考。图像法、称重法以及弧垂法是较为常用的检测手段。其中，图像法是在输电线路的塔杆上安装相应的摄像图，对实时图片进行采集，从而计算出导线的覆冰面积和厚度。这种方法操作起来较为简单，并且具有直观的特点。存在的不足是：摄像图只能监测距离较近的导线覆冰情况，所采集的信息也是极为有限的；在积雪较多的天气环境下，摄像图有可能被冰雪覆盖住而无法起到监测作用。称重法的原理是在输电线路上安装相应的拉力传感器，对一个垂直档距中的导线重量进行测量，将测量的结果减去导线的净重，得到的就是覆冰的质量，通过相应公式换算得到覆冰厚度。称重法具有直接、简单、可靠的特点，是当下使用较为广泛的一种在线监测手段。最后，弧垂法是通过采集的诸如导线倾角、弧垂等信息，与线路参数和状态方程等相结合，共同推导出导线的覆冰重量和厚度，这种方法计算得到的结果是档内平均值，在反映覆冰具体分布情况中效果较差，另外，在不均匀覆冰情况下，这种方法存在较大的误差。

3 远程无线通信方式

在架空输电线路运行过程中，所采用的传感器能够获取相应的监测信号，这些信号通过无线通信网络实现远程传输，被输送至监控中心；另外，监测系统也实现了远程设备的无人化巡视。这样，电力公司能够完全控制电力专网，对输电线路的运行状况进行随时掌握。当下使用较多的远程无线通信方式是分组无线业务方式，它与因特网相连，共同构成了中心计算机到多个用户点的组网方式。GPRS技术也被运用其中，它能够实现对资源的高效利用，具有较快的传输速度、网络覆盖面积广等优点，在输电线路的故障定位监测中较为实用。

4 结语

架空输电线路在电力系统中担负着输送和分配电能的重要工作，保证输电线路的安全可靠具有重要意义。本文通过对线路优化设计的探讨，对先进技术的使用，旨在进一步提高架空输电线路的运行水平。

参考文献

[1] 吴勇.关于输电线路设计方案的探讨[J].大科技：科技天地，2011，（15）：15-17.

[2] 刘扬.浅析架空输电线路设计[J].中国电力教育，2009，（3）：12-14.

作者简介：董智勇（1980-），男，河北唐山人，唐山供电公司工程师，就读于华北电力大学；韩宝民（1980-），男，河北唐山人，唐山供电公司工程师，硕士；彭玉松（1981-），男，河北唐山人，唐山供电公司工程师。

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