淺析城市架空輸電線路設計的優化

曾健

摘 要：隨著社會經濟的不斷進步，科學技術水平的不斷提高，社會民眾對智能電網建設的要求也越來越高。高壓架空輸電線路對人民日常生活的影響在城市中表現得尤為突出，如線路走廊對城市規劃的影響、導線電流的噪聲污染、電磁幅射干擾影響和線路施工引起的停電和交通問題等，本文從環境保護方面提出了對城市高壓架空輸電線路設計的優化措施。

關鍵詞：架空輸電線路；城市；環保；優化

中圖分類號：TM751 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0091-02

引 言

近年來，隨著國民經濟的快速增長，社會對電力的需求也逐漸增加，在城市電網的快速發展中，電網的結構越來越復雜，同時對輸電線路的設計也提出了更高的環境保護要求。相比農村地區，城市的架空輸電線路對社會的影響更明顯，主要表現在以下幾點：①架空輸電線路走廊占用城市用地，影響城市規劃和城市美觀；②架空輸電線路在施工過程中引起過渡性停電、道路封閉，影響民區生活和城市交通；③架空輸電線路產生的不規則噪聲、寬帶噪聲對周邊居民有一定影響；④架空輸電線路的接地網存在泄地電流，極限情況下會有電擊可能；⑤周圍電視和廣播信號在高壓架空輸電線路電磁場強度超過極限的情況下會受到干擾。

針對以上幾方面，架空輸電線路在設計階段應充分考慮環境因素，盡可能減少對周邊環境的破壞，減少在施工過程中及運行階段對城市居民生活的影響。本文引進先進的設計理念，通過合理優化設計方案，使高壓架空輸電線路對城市環境的影響減小到較小水準，滿足人民群眾對生活環境越來越高的要求。

1 架空輸電線路簡介

本文所指高壓輸電線路是特指110kV電壓等級及以上的輸電線路，這類型輸電線路受造價控制，入地的代價較大，現階段仍主要采用架空型式。架空輸電線路主要由導地線、絕緣子、桿塔、基礎和接地裝置五部分構成：

（1）導地線：導地線通常采用鋁、鋁合金等良導體絞制而成。導線承擔傳導電流的功能，一般根據經濟電流密度選擇截面大??；地線用于防止導線遭受雷擊所引發的事故，一般架設在導線上方，與接地裝置聯通，共同起到防雷作用。

（2）絕緣子：通常采用鋼化玻璃材料或有機復合材料，能將導線與桿塔絕緣，既要承受導線的機械強度，又要承受導線的高壓電氣強度。

（3）桿塔：導地線的支撐結構，將導地線抬升到足夠高度，以保證對地安全，城市常用的型類有角鋼塔、鋼管桿、鋼管塔。

（4）基礎：桿塔的根基，一般深入地下，在城市多數采用樁式基礎。

（5）接地裝置：一般采用鋼筋網，埋設于地下淺層，用于導引雷電流泄入大地。

2 架空輸電線路對城市的影響

相比農村地區，城市的架空輸電線路對社會的影響更明顯，主要表現在以下幾方面：

（1）架空輸電線路走廊占用城市用地，影響城市規劃和城市美觀；

（2）架空輸電線路在施工過程中引起過渡性停電、道路封閉，影響民區生活和城市交通；

（3）高壓架空輸電線路由于電暈放電，將產生頻帶很寬的噪聲，特別是特高壓輸電線路產生的不規則噪聲、寬帶噪聲，100Hz整數倍的純凈的聲音，會對人的身心健康造成嚴重影響，在設計中要充分考慮；

（4）高壓輸電線路的接地網中會有大量的直流和交流電流，行人在電流進入電勢分布區域周圍的位置，則兩者之間的間隙將形成電位差，即跨步電壓。行人行走的兩腳之間的距離通常是0.8m，當步進電壓大于40～50V時，就可能造成電擊，會造成人生；

（5）周圍電視和廣播信號在高壓架空輸電線路電磁場強度超過極限的情況下會受到干擾，并出現電磁輻射。我國的環境保護有關規定，住宅區的電場限值頻率為4kVm，然而，我國和國際標準相比還有一定的差距，需要在這些方面做出改進，與國際標準差距縮小。

3 城市架空輸電線路的優化設計

針對上述架空輸電線路對城市的影響，本文引進先進的設計理念，通過以下設計優化措施，使高壓架空輸電線路對城市環境的影響降低到較低水平。

3.1 城市架空輸電線路走廊的設計優化

目前，城市空間的擴展的速度越來越快，輸電線路走廊用地受到的限制也越來越苛刻，為適應這樣的形勢，在選擇走廊時建議采取以下優化措施：

（1）采用雙回共塔或多回共塔，將兩回或兩回以上走向相同或相近的輸電線路架設在同一系列桿塔上，減少輸電線路絕對用地量。新建輸變電工程在前期工作時，考慮長遠發展，充分預留輸電線路走廊的數量。

（2）采用緊湊型桿塔，減少輸電線路走廊寬度。緊湊型桿塔的橫擔長度較常規桿塔短約20%，可減少走廊占地面積約20%；

（3）采用窄基鐵塔或鋼管桿，減少桿塔占地面積；

（4）美化桿塔造型，使輸電線路桿塔融入城市景觀，成為“風景線”，如采用海鷗展翅型、巨人型、魚型等。

3.2 城市架空輸電線路施工過渡方案設計優化

針對架空輸電線路在城區施工引的停電、交通堵塞等影響，可以采取以下措施減小影響。

（1）位于道路旁邊的輸電線路工程，選取車流量較小的時段進行施工，如上下班高峰期；

（2）盡量選擇春秋季停電檢修時段進行施工，避開用電高峰時段及敏感期，如用餐時段和冬夏季。

3.3 城市架空輸電線路的環境影響限值優化

新建高壓架空線路導線對地最低點大于12m時，如果導線按逆相序排列，則工頻磁場為0.05mt，線高20m的邊導線投影線旁側1.5m處的無線電干擾值<43dB，工頻電場<2kVm，而國家限值為2.5kVm，以上數據均都符合國家規定。根據有關研究發現，在市區的高壓架空線下，一般不會出現在電磁干擾現象，但線路下方的建筑，有可能存在電磁干擾問題，如城市居民生活的屋頂和陽臺，會出現電視、廣播信號失真現象。從上面的調查結果來看，城市高壓架空線路的設計，應盡量提高線路導線的高度，如高度受限，則建議采取以下優化措施：

（1）在桿塔旁側加裝屏蔽盾；

（2）單獨加裝屏蔽線。

3.4 城市架空輸電線路智能化設計

電力傳輸網是電網的重要組成部分，隨著科學技術的不斷進步，網絡也變得越來越智能化，為順應這一趨勢，建立輸電線路防災安全信息共享平臺是有必要的。多臺風地區在夏季和秋季，臺風易造成輸電線路斷線，進而造成倒塔等重大安全事故，如果輸電線路位于城市，這種事故帶來的后果會非常嚴重，因此建議采取先進的傳感技術和高速通信技術，監測絕緣子和導線的實時狀況，收到監測信號的監測中心根據傳輸來的圖像采取及時的應對措施，解決問題，實現輸電線路的智能化。智能化線路能及時發現線路故障，減少事故發生的概率，減少事故造成的損失。

4 城市架空輸電線路的發展趨勢

在發展城市中，輸電線路的傳輸作用與占用走廊之間的矛盾不可避免的，城市架空線路的設計，要充分考慮環境的復雜性和特殊性。在規劃階段，設計者要在滿足可靠性的前提下，找到控制架空輸電線路影響范圍的方法，自行限制走廊的寬度，挖掘走廊的潛力。

走廊越來越緊張，架空輸電線路的發展趨勢將是多回路、大截面。在國內外同塔多回架空輸電線路建設中有許多成功的實例，積累了豐富的設計和運行經驗?，F階段我國國民經濟的快速增長，城市高負荷密度、高負荷的增長，促成了大截面輸電線路的出現。

在一個狹窄的城市電力走廊條件下，線路建設的成本結構發生了很大變化。計算“經濟電流密度表”的基本條件已經改變。多回路、大截面必然要求免維護或少維修、高可靠性。復合絕緣子在維護這一點上的優越性得到了人們的共識，并且已經大面積推廣使用。高可靠性在城市中的意義更為重大，因此，架空線路的部件，如導線、地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎、接地裝置的安全系數應適當增加。

5 結束語

城市高壓架空輸電線路對社會生活影響較大，本文從優化輸電線路走廊、抑制電流噪聲、降低導線電磁幅射干擾影響和減少線路施工引起的停電和交通問題四個方面，論述了架空輸電線路的具體影響并提出了有效的優化措施。最后展望架空輸電線路在城市中的發展趨勢，提出了城市輸電線路工程應向智能化方向發展。

收稿日期：2018-10-10

作者簡介：曾 ?。?978-），男，高級工程師，本科，主要從事輸電線路設計等工作。