浅析高压输变电线路的设计与维护

【摘 要】国家电网计划在十三五规划末期实现智能电网的初步建设，且目前智能电网的一次升级工作已经初见端倪。在此次前所未有的大规模电网升级改造工作中，高压输变电线路的设计和维护工作也发生了颠覆性的变化。本文重点讨论了城市输变电网络的升级工作中的相关要素。

【关键词】高压输变电；线路设计；维护

引言

随着城市规模的扩大，特别是城市居民区规模的扩大，加上智能电网建设的步伐逐渐加快，城市配电网络正由10kV向35kV升级。因为目前单户居民用电供电量已经达到了10kVA以上，拥有1000户左右居民的小区供电容量需求超过1万千伏安。但目前10kV配电网络单台变压器的总容量最高只有3150kVA，这就使得采用10kV进线的小区内往往需要并列多台变压器才可以满足小区的柔性供电。与配网电压等级从10kV向35kV升级的过程对应的，是城市高压输电网络也从110kV向着220kV甚至500kV升级。这就使得输变电工作中的线路升级改造设计任务逐年增加。

1 通道设计与维护

城市输电通道比城际输电通道更加的狭窄和珍贵，目前的城市输电通道一般分为三种实现形式：

其一是传统的沿河道两侧、铁路线两侧、放风林带两侧进行布置，或者沿着城市规划中保留的输电通道带进行布置。这种布置方式因为占地面积大，巡线和维护量较大，在寸土寸金的现代城市中，越来越多的城市架空线路通道被淘汰和用作其他用途的开发。

其二是沿市政管网布设。城市的公路下，分布着错综复杂的市政管网，俗称窨井。这些管网有着不同的用途，分属于不同的单位，但是在实际应用中，不同单位的管线交叉分布，形成一个庞杂的系统。在部署了地铁系统的城市中，地铁维护井为市政管网提供了布置干线，而贴近地面的“上层管网”用作较近位置的管线分布。

其三是目前不少大城市已经开始布置的在地铁网络之下的三层专用输电通道，这类输电通道采用大跨度的深埋软岩巷道，给高压大容量输电网络提供更加“纯净”的输电通道环境。有效的避免了与其他管线共用网络引起的屏蔽距离不够和监测探头频繁损坏的情况。

当然，目前也有新布设220kV线路和500kV线路仍然采用城市架空线路的实现方式，在城市架空线路的维护中，出了绝缘子和避雷器污秽的问题，还应该充分考虑城市空飘、鸟害对于线路的影响。而沿市政管网布置的线路，因为受到其他线路挤占安全控件的影响，很可能造成线路的干扰。同时，因为其他同井线路在维护的过程中，可能会损坏高压输电线路的附属监测系统。专用通道的维护更加复杂，主要分为以下三个方面：

首先，加强地下水控制管理。因为电力专用坑道往往处于整个城市所有管网的最底层，且与地铁等其他管网之间有通道连接，也有排水洞和通风洞通往地面，所以，电力专用坑道可能受到水害的较严重威胁。且电力专用坑道内的弱电设施的布置多采用价格低廉的开放式部署，没有像在其他公用管网内的防水壳和防爆壳的保护，这让水害对于电力专用管网的危害更加致命。一般情况下，电力专用管网会每隔一段距离布置汇水洞，且有专门的泵机将积水从汇水洞通过排水洞泵到地面排水网络中。在电力专用管网中布置的排水设施，都采用了自动化的控制系统和双备份的独立系统，日常维护过程中，我们只需要对泵机进行测试即可。

其次，加强空间安全管理。因为电力专用坑道属于深埋软岩坑道，其埋深一般在50米以上，部分城市的电力专用坑道的埋深在150米以上，而且，因为这些坑道的围岩多为第四系砂层和粘土层，坑道压力较大。在日常维护过程中，应该时刻观察顶板、两帮及底板的变形量，发现问题及时检修，防止出现坑道被压馈的事故。

再次，因为电力专用通道中往往部署高电压等级和大容量的输变电设施，所以，虽然城市电网已经形成了智能电网要求的相对独立的分级网状拓扑，但是，任何一条输变电线路的故障都会给电网带来较大的运行压力。在专用通道的日常管理中，我们应该加强巡查并利用技术手段进行输变电状态管理，防止线路出现故障。

2 系统状态管理和建立健全自愈机制

电网从计划检修时代向着状态检修时代的转变用了接近10年的时间，而从状态检修想状态自愈的转变用了不到5年的时间。智能电网的最终硬件建设目的是实现电网的柔性、交互性、自愈性、智能化的双向供电。目前，智能电网的建设正沿着国家电网的规划有条不紊的进行。随着十二五计划圆满收官，国家电网的输变电系统完成了以下技术变革：

其一、实现了相对独立的各个电压等级的网状网络。拉手线路和柔性母线的技术，可以使用更加苛刻的整定值切除故障线路或者故障节点，而在系统运行平稳或者系统预计负荷量增加时，系统会尝试并入热备用线路。当两个节点之间的高压回路发生断路时，两个节点之间的低压线路可以实现互通，减少远端高压环路的供电压力。在相对独立的各个电压等级的网状网络初步形成后，变电站已经不再是低压网络的电源接入点，而是成为了不同电压等级网络之间双向互联的通道。因为在高压网络出现故障时，部分电能会通过低压网络分担传输，这个过程可能实现低压网络向高压网络的供电。而且部分小型发电厂并入的是220kV网络甚至110kV网络，这就使得电网从采用低压电网作为电源网络的管理中积累了经验。

其二、利用复送电技术和并列运行技术实现柔性供电。因为网状网络的存在，使得电网的冗余可以达到柔性供电的基本要求。通过苛刻的电能质量管理回路保护技术，将电网单一输变电回路的暂态故障通过热备用的形式切除，而在一定周期后，或者电网需要更大负荷时，将热备用线路恢复，这种状态可以让线路得到休整，也可以实现电网在高电能质量运行状态下的电能质量保护和故障自愈。

其三、实现输电线路和变电节点的状态管理。

通过高频噪音监测系统、红外监测系统、绝缘油监测系统、频响监测系统、绝缘监测系统等检测方式，可以对于电网系统的微小故障进行监测和记录，这些监测信息与系统负荷信息一起进入输变电大数据中，通过对于这些大数据的分析，输变电管理人员可以判断某线路进入冷备用或者检修状态的窗口，以便人工介入对于系统进行检修。

城市输变电网络的建设和管理过程中，实际需要考虑的是电网大数据信息的获取和自动化应用。不管这个管理过程是来自分布在电网中的探头和大数据硬件系统，还是来自管理人员的日常巡查，两者都是现代电网输变电设计和管理的关键。建立健全了自愈机制和柔性供电机制的智能电网并不能减轻电网的管理业务量，其只是电网在急剧增加的电网容量和功能需求中适应性的一个技术提升。

3 结束语

十二五规划和十三五规划是我国智能电网建设的关键时期，按照国家电网的相关规划，到十三五规划末期，我国的智能电网会初步建成。在这个过程中，输变电工作的工作内容会发生实质性的专变，从表面上看大多数工作内容会从“强电工作”转移到“弱电工作”中去，而实质上是电网的智能化进程使得电网的一次和二次系统都得到了前所未有的技术提升。输变电工作应该积极适应系统提升的具体要求，积极研究新型设备的维护管理方式，积极研究系统改扩建和技改的设计问题，使得电网输变电工作在智能电网的建设过程中得到稳步的提升。

参考文献：

[1]唐正文，丰阿丽.浅析高压输变电线路的设计与维护[J].电源技术应用，2013（10）.

[2]曾广宇.高压输变电线路的设计与维护措施分析[J].电源技术应用，2014（01）.

[3]罗贤钦.500kV电网输变电线路的运行与维护管理.[J].低碳世界，2013（12）.