王杨阳，曾军琴

（湖南经研电力设计有限公司，湖南 长沙 410001）

0 引 言

架空输电线路是山区电网的重要组成部分，由于山区电网系统相对于城市较为落后，架空框架和线路损耗较为严重，因此急需加快山区110 kV架空输电线路的设计规划和优化调整，从而促进山区电网的建设发展。

1 山区110 kV架空输电线路的应用现状

高压输电线路中的110 kV线路在电网中起着关键作用，其建设数量较多，大多数与用户直接相连，在经济建设快速增长的背景下，原有的设计规划标准已经无法满足用电需求，在提高山区110 kV架空输电线路电力传输量的同时，还需配合电网系统增加山区输电线路的经济效益和环境效益。当前输电线路输送容量较小，建设成本较高，而且山区的特点也决定了土地应用和线路架设受到许多限制，利用架空线路设计能够最大限度解决此类问题，帮助山区输电网络持续发展。

2 山区110 kV架空输电线路的设计规划

2.1 设计的前期准备

山区110 kV架空输电线路设计规划需要从施工准备和设计方案入手，根据模拟的数据对导线类型、线路规划、杆塔受力以及避雷情况进行分析。施工准备方面，需要结合山区实际情况和电网建设需求对当地环境进行全面分析，得出适宜的规划负荷要求以及导线型号，并且还要考虑到山区110 kV架空输电线路实际运行后长时间或后续的负荷要求，避免因线路损耗或局部过热等造成各类安全问题。

在初期设计过程中，山区110 kV架空输电线路很容易受到气候条件的影响，为保障施工建设的质量，在输电线路架设中，还需了解当地最高温度和最低温度，计算线路的最大弧垂以及线路距离线路的安全距离，避免架空线路落地或刮碰树木引起线路故障。导线参数设计应当结合夏季与冬季的平均温度计算，保障导线安全载荷，这在高原山区应重点考虑。此外，山区110 kV架空输电线路还会受到风力和雷电的影响，导线距离及防雷设计也需收集数据，为后续导线选型、施工建设以及防雷设计提供参考。准备阶段需要明确山区110 kV架空输电线路的计算方向和规划方案，以此提高架空输电线路的可靠性[1]。

2.2 导线选型

在山区110 kV架空输电线路建设中，对周围环境影响较大的是电磁环境和噪声，架空输电线路建设也需考虑对生态环境的影响。根据前期收集的一些数据可以对110 kV架空输电线路产生的工频电场进行预测，根据叠加原理计算出空间任意一点的电场强度。在预测点(x,y)的电场强度分量为Ex和Ey，可表示为：

式中，Xi和Yi为分别为导线i的横坐标和纵坐标，M为导线数目，Li为导线i及其镜像至计算点的距离。在工频情况下电磁性能具有准静态特性，可应用安培定律将计算结构按矢量叠加得出导线周围的磁场强度，以此判断何种导线更适合山区110 kV架空输电线路建设。

而噪音的计算可根据《110 kV～750 kV交流架空输电线路可听噪声控制技术导则》进行计算，输电线路可听噪声PA计算方法为：

单相导线产生的可听噪音AN的计算方法为：

式中，E为导线表面最大电场强度的平均值，D为测点到被测点的距离，d为子导线直径，n为导线分裂数，ANo为A计权声级校正常数[2]。

本文选择了两种导线型号进行测定，如表1所示。

表1 导线相关参数

山区110 kV架空输电线路多选用双回路杆塔作为建设对象，设定地线与最下端导线间距为11.2 m，与中间导线间距为7.2 m，与最上端导线间距为3.0 m。模拟实际双回路杆塔进行设计规划，计算出两种导线对周围地面1.5 m高以上的电场强度，如图1所示。

图1 工频电场强度模拟结果

从图1可以得出2*JL/GLA-240/30导线强度最大值为0.96 kV·m-1，而LGJ-500/45最大工频电场强度约为0.74 kV·m-1。在0～30 m范围内，2*JL/GLA-240/30模拟结果明显高于LGJ-500/45，并且噪声在山区110kV架空输电线路影响程度较小，从而可以得出LGJ-500/45单根导线比2*JL/GLA-240/30分裂导线的效益更高[3]。

2.3 施工建设

在施工建设阶段需要考虑到山区110 kV架空输电线路的地理环境比较特殊，其线路故障因素更多，在施工建设时需按照设计图纸和方案进行。明确勘测施工位置后，需结合地质情况建设杆塔，避免出现倒塔现象。在进行线路杆塔设计时需根据输电线配置情况，优化调整输电线路位置，检验运行安全情况，保证输电线路之间的有效配合。此外，上文提及的导线选型模拟只是粗略分析，实际导线截面大小、分裂间距以及导线类别都需要根据供电区域载荷规划和线路运行标准进行确定。为保证施工建设的合理性，还应结合当地电网系统的发展规律进行预测，计算出线路的传输容量，为后续可能出现的扩建或调整保留空间，以便应对山区110 kV架空输电线路的规划要求。

2.4 绝缘防雷

雷电对于山区110 kV架空输电线路来说是一个不容忽视的问题，由于没有城市中其他避雷设施的防护再加上山区本身的特点，都使得架空输电线路更容易受到雷电的影响，因此必须要做好架空输电线路的防雷保护，促进输电线路的可靠供电。

雷电对输电线路的影响主要是输电线路受到雷击之后出现的过电压问题，雷电首先击穿气体介质，作用在导线绝缘子上的电压比它表面闪络电压高30%～50%，会产生一个电场造成空气中的自由电子形成一个闭合电路，从而导致绝缘短路，损坏绝缘物质，若线路表皮损坏还会直接影响内部电缆，出现电缆被击穿破坏的情况。我国对离地距离小于40 m的输电线路不采取防雷击措施，其计算公式为：

式中：a代表感应过电压系数，单位为kV·m-1；hd为导线悬挂的平均高度。

存在避雷线且雷击位置距离输电线路小于65 m时的感应雷过电压计算公式为：

式中：k表示导线和避雷线的耦合系数。在规划设计中，通常情况下忽略110 kV输电线路的工频电压对线路绝缘产生的影响。

通过计算和模拟数据可知，在接地电阻不变时，在110 kV输电线路中增加绝缘子，可以减少线路跳闸次数。另外架设耦合地线也能够起到对雷电流的分流作用，不过山区110 kV架空输电线路在施工建设中可行性低，经济成本较高，非必要设计时应避免首选。

避雷器的不断发展给设计规划带来了更多的帮助，不过在实际设计中需要注意山区线路杆塔环境恶劣，一般要采用不需要和导线直接相连的外串联间隙型避雷器，其在设备运行中不会受到工频电压的影响，即便避雷器出现故障问题，也不会影响线路的正常工作。另外，经过山坡的线路中避雷器应安装在下山坡侧杆塔边相，而双回线路塔适宜安装在中相[4]。

目前很多山区110 kV架空输电线路避雷线的保护角都大于10°，尤其在山坡杆塔保护角还会变大。在绝缘防雷设计中要适度减少容易遭受雷电攻击的杆塔保护角，可以将避雷线挂点外延，对横担进行改造，但在实际施工建设中此方法较为复杂。此外，也可以将导线挂点向内移动，只需要在实施过程中考虑电气距离即可[5]。

3 结 论

山区110 kV架空输电线路是电网系统建设的关键环节，在保障架空输电线路建设质量的同时，还需考虑整体电网的运行载荷、生态效益以及经济成本。通过前期准备、导线选型、施工建设规划以及绝缘防雷设计来保障110 kV架空输电线路的供电质量及安全性，结合山区实际情况科学合理地制定设计方案，才能促进山区110 kV架空输电线路建设的有效落实。