基于全寿命周期管理理论的输电线路工程设计优化研究.pdf
欧阳枫
摘 要：设计在输电线路工程建设中应树立全寿命周期管理服务意识，设计理念不仅要技术先进、经济合理，还要从全寿命周期管理的角度进行技术经济比较，合理安排全寿命周期管理各个环节的投资，最大限度的发挥投资效益。
关键词：输电线路 设计 全寿命周期
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0026-02
近年来，国家电网公司正积极推行建设项目的全寿命周期管理，目的是能够积极推进全寿命周期管理在电力企业中的应用。而设计工作处于输电线路工程建设的前期，对整个输电线路全寿命周期管理起到决定性作用。在设计阶段，应具备服务意识，提出技术先进、经济合理的设计理念，充分考虑地形、地质条件，施工机械系列配置，优化路径选型、导线选型、铁塔结构、基础形式及其他金具、绝缘子、接地装置等，通过线路各设计专业的全过程机械化施工设计，实现设计与施工有机且有效衔接。同时要兼顾到投运后的运行维护成本及故障、退役处置成本，从全寿命周期管理的角度进行技术经济比较，合理安排全寿命周期管理各个环节的投资，最大限度地发挥投资效益。
输电线路设计应以全寿命周期管理理论为基础，结合线路工程的实际情况开展全寿命周期成本的最优化设计，通过在路径选择，气象、环境条件研究，导地线选型，绝缘子选型，杆塔选型，基础选型，机械化施工，运行维护等几方面进行设计分析。
1 路径优化
在路径方案的选择上，需要充分征集线路所经地区相关部门意见，结合当地红线规划等因素来考虑线路走向，通过仔细踏勘、详细调查线路附近厂矿企业，充分考虑线路对储存易燃易爆物品建筑的安全距离；要综合考虑施工、运行等因素，尽量靠近公路，方便线路施工和运行；通过细化路径，尽量减小路径曲折度，降低工程投资；设计时要合理选择各类交叉跨越位置，公路、河流、电力线等跨越位置选择对工程造价有较大影响，应尽量减少交叉跨越已建及待建送电线路，特别是高电压等级的送电线路，在现场踏勘时现场标注已建电力线位置，收集属地电力公司的电网规划，以降低施工过程中的停电损失，提高运行的安全可靠性。
2 导地线选型
输电线路设计时导地线的选择要综合各方面因素，不仅要满足初期建设成本，更要满足导线等年运行费用，通过必要的经济技术比较，进行合理选择，最终达到初期建设成本及电能损失费、折旧费、修理费、维护费的最优组合。
导线选择是输电线路设计的重点，它对线路的输送容量、传输性能和技术经济指标都有很大的影响。近年来，输电线路设计中有针对性的选用了新型节能导线，此类导线的选用能够减少线路损耗电量，输送损耗的优势十分明显，通过一次投入，节能效益在线路几十年的运行寿命中持续不断的产生；同时也能降低无线电干扰、可听噪声等对环境的影响，带来土地节约的环境效益，而节能导线耐腐蚀、耐振动、抗冰雪的性能又能降低事故概率和维护强度，保证可靠供电，减少停电损失。
我国的大气环境条件目前处于连续下降的态势，使得电力网络的污秽绝缘配置需要不断升级。降尘量和酸雨现在是地线腐蚀的主要原因，地线的寿命不如导线。在近些年的设计中通过比较发现，铝包钢绞线与镀锌钢绞线相比，具有导电性能好、单重轻、耐腐蚀性能强、运行寿命长的优点，目前被广泛应用。
3 绝缘子选型
作为导线安全運行的重要构件，绝缘子有着用量大，易损坏难维护的特点，其突出表现是其一次建设成本所占比重不大，但后续运维任务却很繁重。因此，在绝缘子选型中开展全寿命周期成本比较就显得尤为重要。目前广泛运用的瓷制盘型绝缘子、钢化玻璃盘型绝缘子、棒式复合绝缘子和玻璃复合绝缘子这几种绝缘子各有优缺点。通过比较，在笔者研究的地区，目前复合绝缘子存在冰闪故障方面的缺陷，而新型的防冰闪复合绝缘子能有效防止冰闪事故的发生，为覆冰地区输电线路安全运行提供了有力的保障。玻璃复合绝缘子不仅具有硅橡胶复合伞裙良好的憎水性和憎水迁移性，抗污闪能力强的优点，而且还是具备玻璃材料较高的机械强度的产品。
4 杆塔选型
根据工程的特点，可以通过杆塔外型、杆塔结构等方面的分析计算和优化设计，最终确定最优化的杆塔选型及结构结果。在杆塔选型和优化过程中，要贯彻全寿命周期管理理念，综合考虑工程全过程来进行设计方案优化。通过优化设计后，减少塔材，有效较低了工程本体投资，保证了一次性建设成本的节约，确保了杆塔设计的经济性。
5 基础选型
铁塔作为输电线路的组成部分，其基础设计直接关系到线路的安全运行、工程投资以及工程的综合效益。输电线路设计时，要通过对地质条件、基础作用力、典型塔型及基础型式综合比较，确定经济适用的基础型式。通过近年类似工程设计方案比较，发现装配式板索基础混凝土方量最优，土石方开挖量少，且由于混凝土均为预制，缩短了施工周期，但对土质要求较高，对于无水粘土层厚度>3.5m的桩位，推荐采用装配式板索基础；对于无水粘土层<3.5m的桩位，掏挖基础设计埋深较小、方量省，综合造价与斜柱插入式基础及直柱式基础相比均具优势，且有效避免大开挖对环境的影响，故推荐优先采用掏挖式基础。而灌注桩基础能有效避免大开挖基础在施工过程中产生的地基变形、基础偏移和沉降等问题，充分利用原状土的承载力，做到基面零开方，对自然地貌的影响微乎其微；同时灌注桩基础能有效避免大开挖基础在施工过程中产生的地基变形、基础偏移和沉降等问题，综合费用较大开挖基础节约10%～25%；直柱板式基础对地质条件差，地耐力低，特别是对于软、流塑粘性土、粉土及粉细砂等基坑不易成型的塔位较为适合；对于岩石地基优先采用岩石锚杆基础及岩石嵌固基础，充分利用岩石自身的强度，挖方和弃渣量少，材料运输量小，施工简单，施工周期短，钢材和混凝土用量少，节省投资，较好地保护生态环境；复合式锚杆基础能综合上部原状基础和下部岩锚基础的优点，在控制上部掏挖深度的同时，能有效提高基础的承载能力
6 全过程机械化施工
在设计阶段，就要按照全过程机械化施工的要求，充分考虑地形、地质条件，合理施工系列配置，在实现设计与施工有机、有效衔接。通过地质勘探，摸清地质情况后选用合理的机械化施工方式。
组塔方式可以根据现场条件选择，比如：道路运输条件好可以选择双平臂抱杆分解组塔，而地形局促、山地丘陵的情况下选择液压提升落地双摇臂抱杆分解组塔比较合适。导线架设时，如果线路途径地段线路较多，建议采用无人旋翼机展放；紧线施工时可以采用小牵引机、双滚筒绞磨、液压绞磨等高可靠性动力装置；在山区丘陵等地形恶劣环境，旋挖钻机移动方便可以完成成孔、吊装钢筋笼和导管，无需配合的吊车，机械化程度高，同时成孔时无需泥浆循环，环境效益显著。
通过以上几方面的探究发现，输电线路设计时若能从项目全寿命周期出发，结合沿线地质、交通条件、施工与装备技术状况，对路径、塔位选取、运输规划等开展多种设计方案必选，为线路后续的优化、运行、维护和检修创造有利条件，实现工程综合指标的先进合理及整个寿命周期总成本的最小化。
参考文献
[1] 宋建虎，李杰，张毅.输电线路工程全过程机械化方案[J].科技与创新，2016（8）：96.endprint
