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摘 要：在现阶段我国电力系统的相关设计过程中，架空输电线路的设计是一个复杂的核心课题，其设计不仅需要相关设计师熟悉专业知识，并且还需要有处理现场有可能发生的各种复杂局面的工作经验。因此，在本文中笔者就主要针对目前我国架空线路各环节中的设计应注意事项进行了全面、深入地分析，与此同时还就目前设计和常规设计中的几个关键点的区别工作做出阐述和介绍，仅供大家参考。
关键词：优化；架空输电线路；设计；有效措施
中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0063-02
引 言
在目前我国电力线路的设计过程中，其线路设计工作一般可以详细分为了室内的选线定位、现场勘察、现场定位测量、室内排杆定位等几个关键性环节，这几个环节共同组成并且相辅相成，各自都拥有工作的关键点。那么在下文中笔者就结合着多年在该领域内的设计经验，简要研究和分析一下在输电线路设计过程中各个环节和常规设计工作的异同以及需要尤其注意的几个关键性问题：
1 优化架空输电线路设计的有效措施
1.1 输电线路路径优化
我国输电线路选线是线路设计的关键环节，路径设计方案的科学性对其线路的经济、技术指标以及施工和运行条件都起着至关重要的作用。在整个过程中，设计人员应该首先了解当地的气象、水文以及具体的地质条件。并根据当地地形特点，科学合理地选择其设计路径。
1.2 架空输电线路的导地线选型工作
在监控输电线路的设计过程中，需要对电线的应用材质、结构等因素进行慎重的选取和检测。在检测和选取过程中，管理人员要从电力线路导线的具体电气特性、机械特性、投资分析和施工的许多方面对项目进行各种导线截面的经济比较和相关技术的分析，而不只是考虑其架空输电线路的基建初投资。图1为架空输电线路选择电力线路的导线截面。
1.3 架空输电线路的基本设计
在实践中杆塔基础作为相关输电线路结构的核心构成部分，其工程的整体性造价、工期和劳动总消耗量在整个工程项目中占很大比重，电力线路建设周期约占整个项目建设周期的一半，那么总体的运输量就约占到整体工程的60%之多，相关基本建设成本占项目总成本的20～35%。输电线路杆塔基础在其应力水平上不同于其他建筑基础。其主要原因是输电线路杆塔基础除了受到相应的向下压力外，还会受到相同大小的上拔力的影响，并且还将有水平方向上力的作用。许多输电线路杆塔基础都有着明显的特点，地基分布在整个路径上，沿线地形也十分明显，地质情况、地基力学的基本性质差异非常大，并且该地区的交通运输条件同时也是鱼龙混杂。所以在输电线路的基本设计中，从塔的地质条件、地基荷载的具体特征、地基承载力和基础施工手段等方面，综合分析比较地基的技术经济效益、环保效益和施工条件。
1.4 杆塔类型的选择
对于运行十多年的老线路出现对地距离不够出现的隐患问题，设计新建线路时要合理采用较高的杆塔使水平档距减小从而提高导线对地距离。加高线路工程设计时采用酒杯型钢管塔减少占地面积，安装便捷，同时还可以缩短工期。另外電杆的埋设深度应根据电杆的材料、高度、土壤情况而定，但不应小于杆长的1/6，使电杆在正常情况应能承受风、冰等荷载而稳定不致倒杆。为使电杆在运行中有足够的抗倾覆裕度，对电杆的稳定安全系数有如下规定：直线杆不应小于1.5；耐张杆不应小于1.8，转角、终端杆不应小于2.0。电杆埋深一般值见表1。
电杆埋深一般可以用如下公式计算：电杆的埋深=L/10+0.7，其中L为杆长。
1.5 铁塔结构
架空输电线路塔架结构设计时要考虑结点构造受杆系传力的影响大小、塔身坡度及如何设定传力面、斜塔体及隔膜杆的布置、截面形式的选择等问题。横臂下平面斜杆通常以横斜杆的形式布置。另外，在导线横担根部布置交叉斜材时，很多都与导线横担的主材进行连接。连接部分的主要材料或连接板在纵向荷载作用下很容易发生变形。所以，最常见的解决措施就是将一根短角钢设置在该部位节点上，从而提高了抗纵向荷载的能力。为了满足设计要求，杆系传力要符合规定。
在选择塔型时，控制选料条件、接腿的不同配置不一样的塔身，主材节间分段情况及计算长度等问题进行分析，从而得到优化的组合。另外，布置塔身斜材的形式要对几何尺寸、外荷载及材料截面的性质进行考虑，分析是使用单斜或双斜材料，采用分式双斜材、交叉式斜材、正K形式斜材还是倒K形式斜材，还有对不同部位选择布置形式不同等因素都要仔细比较选择。
设计大坡度塔时，对于组合成十字断面的双角钢，可以在一个平面内使塔身斜材及节点板共同工作。
1.6 导线选择
（1）根据经济电流密度、电晕及无线电干扰等条件校验送电线路的导线截面。宜按照允许载流量及技术经济性选择大跨越的导线截面，对于海拔不大于1km的区域，采用现行钢芯铝绞线国标时，如果导线外径大于9.6mm时可以不用对电晕进行验算。
（2）对导线允许载流量进行验算时，导线的不同其允许温度不同：钢芯铝合金绞线及钢芯铝绞线可采用+70℃，而大跨越那么就采用+90℃；包含铝包钢绞线的钢芯铝包钢绞线可采用+80℃，而大跨越可以采用+100℃，或者通过试验来进行决定；对于镀锌钢绞线可采用+125℃。以最高气温月的平均气温为环境温度，风速要采用每秒0.5m的速度而大跨越的速度为0.6m/s；太阳辐射功率密度为0.1W/cm2。
（3）地线可以由复合线或镀锌线制成，要符合机械及电气使用要求。当导线和地线架设在滑轮上时，应计算由悬挂点局部弯曲引起的附加张力。弧垂最低点的最大张力及悬挂点的最大张力在稀有覆冰气象或者稀有风速下不可以大于拉断力的60%。在检查短路热稳定性时，导线和地线的允许温度如下：铝合金绞线和钢芯铝绞线为+200℃；包含铝包钢绞线的钢芯铝包钢绞线为+300℃；而镀锌钢绞线为+400℃。 2 同塔多回架空输电线路设计中的有关问题
同塔多回路这种手段多适用于电力线路通道比较紧张的情况下，不同的送电方向或不同的电压等级局部所运用同一通道的情况。同塔多回路因为运用了同塔并架，那么假如一出现事故，对于电力系统的负面影响也是非常严重的，为有效应对这种非常特殊的重要性，就一定要在架空输电线路工程设计的可靠方面上重新进行分析和考虑，这样就能够适当提高设计的标准。整体线路的设计原则如图2所示。
2.1 导地线以及金具的安全系数
对同塔多回的线路，因为其荷载比较大，因此，在选择接地线安全系数的过程中，应更加合理和科学，以全面满足线路的安全运行，又能够有效地控制整体电力线路的工程投资。
2.2 绝缘配置
考虑当前多回路线路的关键及停电维护的困难，需要尽可能地减少工作人员的维护工作量，延长其绝缘子的清扫周期，可以进一步提高和设计同塔多回路的泄漏比距。
2.3 防雷特性设计
应该详细地根据送电线路的具体设计手册中所推荐，电力线路的遭受雷击的次数具体为：N=rhT，h=hg-2f/3，该公式中，r作为地面的落雷密度；h作为避雷线的平均高度；T作为年雷日数量；hg作为避雷线的具体悬挂点高度，f作为避雷线的弧垂。那么这个公式具体向我们表明，整体电力线路遭受雷击的具体次数伴随地线的平均高度的增高而不断增多，比如500kV的同塔四回路中导线的平均高度需要比双回路中的增加约为30m左右，比相关单回路的应该增加约为50m，那么在这个基础上的雷击次数就为双回路的1.6～2.0倍之多，并且为单回路受电击次数的3.1～3.5倍张左右；其次一方面就是绕击因素，在地线的保护角都相同之时，塔高就应该增加20m，绕击率随之增大1倍。
2.4 铁塔以及其基础
根据相关塔的外荷载和塔体风压，将同一塔的多回路与单回路进行比较，将成倍地增加，那么相应铁塔的自重、基础作用力也将同时大幅度地增加。为了有效地保证其可靠性的基本要求，多回路铁塔及其基础的设计工作可以借鉴重要工程系数与大跨度重要工程系数相乘的做法，需要适当加强多回路结构设计的安全系数。对于500kV或者220kV的大截面导线等同塔多回路，为了保证建筑材料的形状系数和塔体的风压可以降低，可以考虑钢管桁架结构，也可以采用较高强度钢材的交叉塔等较为特殊的型式。
2.5 同塔多回路电磁环境
同塔多回路通常深入人口相对密集的地区，相关线路与建筑设施和房屋相邻、通信等设施比较密集，所以需要重点研究多回路的电磁因素影响，其中主要的内容应该包括：电力线路对通信线路干扰及风险因素的影響；对收音机和电视机的各种干扰效果；可听噪声的影响；高压静电磁场对外界环境的影响；接地线路设备的接地电位提高。
3 结束语
通过上文的研究和分析，那么我们已经详细了解了输电线路的设计工作是一门比较复杂的学科，这项工作的具体要求为相关电力线路的设计人员，一方面需懂专业知识，同时，需要有处理复杂情况的经验。那么在架空输电线路设计过程中，相关的设计人员应该重视防雷设施的设计及其材料的安全系数，这样才能够确保架空输电线路整体性的安全质量。
参考文献
[1]杨晓敏.架空输电线路设计的问题及对策探讨[J].中华民居（下旬刊），2016，07.
[2]崔 燕.优化架空输电线路设计的对策[J].科技情报开发与经济，2018，25.
[3]侯锐钢.优化架空输电线路设计的对策探讨[A].中国国家及个人企业，2017：4.
收稿日期：2018-11-18
关键词：优化；架空输电线路；设计；有效措施
中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0063-02
引 言
在目前我国电力线路的设计过程中，其线路设计工作一般可以详细分为了室内的选线定位、现场勘察、现场定位测量、室内排杆定位等几个关键性环节，这几个环节共同组成并且相辅相成，各自都拥有工作的关键点。那么在下文中笔者就结合着多年在该领域内的设计经验，简要研究和分析一下在输电线路设计过程中各个环节和常规设计工作的异同以及需要尤其注意的几个关键性问题：
1 优化架空输电线路设计的有效措施
1.1 输电线路路径优化
我国输电线路选线是线路设计的关键环节，路径设计方案的科学性对其线路的经济、技术指标以及施工和运行条件都起着至关重要的作用。在整个过程中，设计人员应该首先了解当地的气象、水文以及具体的地质条件。并根据当地地形特点，科学合理地选择其设计路径。
1.2 架空输电线路的导地线选型工作
在监控输电线路的设计过程中，需要对电线的应用材质、结构等因素进行慎重的选取和检测。在检测和选取过程中，管理人员要从电力线路导线的具体电气特性、机械特性、投资分析和施工的许多方面对项目进行各种导线截面的经济比较和相关技术的分析，而不只是考虑其架空输电线路的基建初投资。图1为架空输电线路选择电力线路的导线截面。
1.3 架空输电线路的基本设计
在实践中杆塔基础作为相关输电线路结构的核心构成部分，其工程的整体性造价、工期和劳动总消耗量在整个工程项目中占很大比重，电力线路建设周期约占整个项目建设周期的一半，那么总体的运输量就约占到整体工程的60%之多，相关基本建设成本占项目总成本的20～35%。输电线路杆塔基础在其应力水平上不同于其他建筑基础。其主要原因是输电线路杆塔基础除了受到相应的向下压力外，还会受到相同大小的上拔力的影响，并且还将有水平方向上力的作用。许多输电线路杆塔基础都有着明显的特点，地基分布在整个路径上，沿线地形也十分明显，地质情况、地基力学的基本性质差异非常大，并且该地区的交通运输条件同时也是鱼龙混杂。所以在输电线路的基本设计中，从塔的地质条件、地基荷载的具体特征、地基承载力和基础施工手段等方面，综合分析比较地基的技术经济效益、环保效益和施工条件。
1.4 杆塔类型的选择
对于运行十多年的老线路出现对地距离不够出现的隐患问题，设计新建线路时要合理采用较高的杆塔使水平档距减小从而提高导线对地距离。加高线路工程设计时采用酒杯型钢管塔减少占地面积，安装便捷，同时还可以缩短工期。另外電杆的埋设深度应根据电杆的材料、高度、土壤情况而定，但不应小于杆长的1/6，使电杆在正常情况应能承受风、冰等荷载而稳定不致倒杆。为使电杆在运行中有足够的抗倾覆裕度，对电杆的稳定安全系数有如下规定：直线杆不应小于1.5；耐张杆不应小于1.8，转角、终端杆不应小于2.0。电杆埋深一般值见表1。
电杆埋深一般可以用如下公式计算：电杆的埋深=L/10+0.7，其中L为杆长。
1.5 铁塔结构
架空输电线路塔架结构设计时要考虑结点构造受杆系传力的影响大小、塔身坡度及如何设定传力面、斜塔体及隔膜杆的布置、截面形式的选择等问题。横臂下平面斜杆通常以横斜杆的形式布置。另外，在导线横担根部布置交叉斜材时，很多都与导线横担的主材进行连接。连接部分的主要材料或连接板在纵向荷载作用下很容易发生变形。所以，最常见的解决措施就是将一根短角钢设置在该部位节点上，从而提高了抗纵向荷载的能力。为了满足设计要求，杆系传力要符合规定。
在选择塔型时，控制选料条件、接腿的不同配置不一样的塔身，主材节间分段情况及计算长度等问题进行分析，从而得到优化的组合。另外，布置塔身斜材的形式要对几何尺寸、外荷载及材料截面的性质进行考虑，分析是使用单斜或双斜材料，采用分式双斜材、交叉式斜材、正K形式斜材还是倒K形式斜材，还有对不同部位选择布置形式不同等因素都要仔细比较选择。
设计大坡度塔时，对于组合成十字断面的双角钢，可以在一个平面内使塔身斜材及节点板共同工作。
1.6 导线选择
（1）根据经济电流密度、电晕及无线电干扰等条件校验送电线路的导线截面。宜按照允许载流量及技术经济性选择大跨越的导线截面，对于海拔不大于1km的区域，采用现行钢芯铝绞线国标时，如果导线外径大于9.6mm时可以不用对电晕进行验算。
（2）对导线允许载流量进行验算时，导线的不同其允许温度不同：钢芯铝合金绞线及钢芯铝绞线可采用+70℃，而大跨越那么就采用+90℃；包含铝包钢绞线的钢芯铝包钢绞线可采用+80℃，而大跨越可以采用+100℃，或者通过试验来进行决定；对于镀锌钢绞线可采用+125℃。以最高气温月的平均气温为环境温度，风速要采用每秒0.5m的速度而大跨越的速度为0.6m/s；太阳辐射功率密度为0.1W/cm2。
（3）地线可以由复合线或镀锌线制成，要符合机械及电气使用要求。当导线和地线架设在滑轮上时，应计算由悬挂点局部弯曲引起的附加张力。弧垂最低点的最大张力及悬挂点的最大张力在稀有覆冰气象或者稀有风速下不可以大于拉断力的60%。在检查短路热稳定性时，导线和地线的允许温度如下：铝合金绞线和钢芯铝绞线为+200℃；包含铝包钢绞线的钢芯铝包钢绞线为+300℃；而镀锌钢绞线为+400℃。 2 同塔多回架空输电线路设计中的有关问题
同塔多回路这种手段多适用于电力线路通道比较紧张的情况下，不同的送电方向或不同的电压等级局部所运用同一通道的情况。同塔多回路因为运用了同塔并架，那么假如一出现事故，对于电力系统的负面影响也是非常严重的，为有效应对这种非常特殊的重要性，就一定要在架空输电线路工程设计的可靠方面上重新进行分析和考虑，这样就能够适当提高设计的标准。整体线路的设计原则如图2所示。
2.1 导地线以及金具的安全系数
对同塔多回的线路，因为其荷载比较大，因此，在选择接地线安全系数的过程中，应更加合理和科学，以全面满足线路的安全运行，又能够有效地控制整体电力线路的工程投资。
2.2 绝缘配置
考虑当前多回路线路的关键及停电维护的困难，需要尽可能地减少工作人员的维护工作量，延长其绝缘子的清扫周期，可以进一步提高和设计同塔多回路的泄漏比距。
2.3 防雷特性设计
应该详细地根据送电线路的具体设计手册中所推荐，电力线路的遭受雷击的次数具体为：N=rhT，h=hg-2f/3，该公式中，r作为地面的落雷密度；h作为避雷线的平均高度；T作为年雷日数量；hg作为避雷线的具体悬挂点高度，f作为避雷线的弧垂。那么这个公式具体向我们表明，整体电力线路遭受雷击的具体次数伴随地线的平均高度的增高而不断增多，比如500kV的同塔四回路中导线的平均高度需要比双回路中的增加约为30m左右，比相关单回路的应该增加约为50m，那么在这个基础上的雷击次数就为双回路的1.6～2.0倍之多，并且为单回路受电击次数的3.1～3.5倍张左右；其次一方面就是绕击因素，在地线的保护角都相同之时，塔高就应该增加20m，绕击率随之增大1倍。
2.4 铁塔以及其基础
根据相关塔的外荷载和塔体风压，将同一塔的多回路与单回路进行比较，将成倍地增加，那么相应铁塔的自重、基础作用力也将同时大幅度地增加。为了有效地保证其可靠性的基本要求，多回路铁塔及其基础的设计工作可以借鉴重要工程系数与大跨度重要工程系数相乘的做法，需要适当加强多回路结构设计的安全系数。对于500kV或者220kV的大截面导线等同塔多回路，为了保证建筑材料的形状系数和塔体的风压可以降低，可以考虑钢管桁架结构，也可以采用较高强度钢材的交叉塔等较为特殊的型式。
2.5 同塔多回路电磁环境
同塔多回路通常深入人口相对密集的地区，相关线路与建筑设施和房屋相邻、通信等设施比较密集，所以需要重点研究多回路的电磁因素影响，其中主要的内容应该包括：电力线路对通信线路干扰及风险因素的影響；对收音机和电视机的各种干扰效果；可听噪声的影响；高压静电磁场对外界环境的影响；接地线路设备的接地电位提高。
3 结束语
通过上文的研究和分析，那么我们已经详细了解了输电线路的设计工作是一门比较复杂的学科，这项工作的具体要求为相关电力线路的设计人员，一方面需懂专业知识，同时，需要有处理复杂情况的经验。那么在架空输电线路设计过程中，相关的设计人员应该重视防雷设施的设计及其材料的安全系数，这样才能够确保架空输电线路整体性的安全质量。
参考文献
[1]杨晓敏.架空输电线路设计的问题及对策探讨[J].中华民居（下旬刊），2016，07.
[2]崔 燕.优化架空输电线路设计的对策[J].科技情报开发与经济，2018，25.
[3]侯锐钢.优化架空输电线路设计的对策探讨[A].中国国家及个人企业，2017：4.
收稿日期：2018-11-18