电力工程及其输电线路设计与施工的技术分析

引言

电力工程在能源输送与分配领域占据重要地位，是支撑社会经济稳定运行的关键基础设施。输电线路作为电力工程的重要组成部分，如同人体的“血管”，肩负着将发电厂电能传输至变电站和用户端的重任，其设计方案的优劣与施工质量的高低，在很大程度上影响着电力系统的安全稳定运行与经济效益。在我国“双碳”目标逐步推进以及新型电力系统建设不断加快的大环境下，输电线路发展呈现出新趋势，并且需要适应更加复杂多样的环境（涵盖高山、荒漠、沿海等特殊地形）。由此可见，深入探究输电线路设计与施工的核心技术，对促进电力工程持续发展具有积极意义。

1 电力工程及其输电线路设计与施工的重要性

在现代社会中，电力设备是人们不可或缺的基础设施之一，而输电线路则是实现电力输送的重要手段。因此，对于电力工程的输电线路建设和管理工作具有非常重要的意义。一方面，输电线路的设计需要考虑多种因素，如地形地貌、气候条件、环境影响等因素，输电线路的建造也需要注意安全问题，以确保人员的生命财产安全。另一方面，输电线路的运维检修也是十分重要的，因为输电线路一旦出现故障，将会对整个电网造成极大的影响。因此，电力工程的输电线路建设和管理工作是非常关键的一环，它不仅关系到能源供应的稳定和可靠性，还涉及人民的生活质量和社会经济发展。

2 输电线路设计关键技术分析

2.1 路径规划与勘测技术

多维度路径优化与地形地质适应性设计：输电线路路径设计通过“三维立体勘测 + 多目标决策”技术体系，综合考量技术可行性、经济性与环保性。在地形与地质适应性方面，平原地区以直线杆塔（占比 70%80% ）为主，保障路径顺直；山地丘陵沿等高线布线，坡度 ⩾25^∘ 时使用耐张杆塔；面对煤矿采空区、岩溶发育区等特殊地质，优先绕行或设跨越段，无法绕行时采取注浆加固（深度 ⩾30m ）等措施。

2.2 气象条件适应性设计

荷载参数取值与导线弧垂修正：输电线路设计需充分考虑风速、覆冰、气温等气象要素，按 50 年一遇标准取值。在风速方面，依据《110kV-750kV架空输电线路设计规范》（GB50545），平原地区基本风速取 10-15m/s ，山区取 15-25m/s ，台风区（如东南沿海）需提高至 30m/s ；覆冰条件下，轻冰区（ ⩽10mm ）采用普通绝缘子，中冰区（ 15.20mm ）增加绝缘子串长度（ ⩾1.2 倍标准值），重冰区（ ⩾30mm ）需采用防冰导线（如螺旋绞合式）及融冰装置（直流融冰电源容量 ⩾50MW ）；当最低气温达 -40% （东北、西北）时，导线应选用低温韧性钢芯（ -40^∘C 冲击功 ⩾27J ）以避免脆断。

2.3 导线与杆塔选型技术

导线选型与杆塔选型方面，在导线选型上，需基于输送容量与经济电流密度选择导线型号： 110kV 线路采用 JL/G1A-240/30 钢芯铝绞线（载流量 445A，经济电流密度 1.15A/mm² ）； 220kV 线路使用 JL/G1A-400/35（载流量 645A），当输送容量 ⩾200MVA 时选用 JL/G1A-630/45；500kV 及以上特高压采用分裂导线（4-8 分裂），分裂间距 450-500mm 以降低电晕损耗。同时，特殊环境下（如沿海盐雾区）需选用防腐导线（锌层厚度 ⩾130 μ_m) ，高海拔地区（ ⩾1000m ）每升高 1000m 导线绝缘水平提高 10% 。在杆塔选型上，按受力特性分为直线塔（承受垂直荷载与水平风荷载）和耐张塔（承受导线张力，用于转角、跨越段）：直线塔 110-220kV 采用猫头型， 500kV 及以上采用酒杯型，材质优先选择 Q420 角钢（比 Q345 钢节省钢材 15% ）；耐张塔采用干字型或门型，按转角度数（ 0°-90° °）分级设计，转角 ⩾30^∘ 时需设置拉线或加强型塔头；特殊杆塔在跨越江河时采用高塔（呼高 ⩾80m ），如长江跨越塔呼高 120m ，采用钢结构（抗压强度⩾345MPa ），基础采用沉井式（直径 ⩾15m ，埋深 ⩾50m ）。

3 输电线路施工关键技术分析

3.1 基础施工技术

在电力工程及其输电线路设计与施工中，基础选型与施工质量控制至关重要。分地形基础选型方面：平原软土地基采用埋深 ⩾2.5m 的深埋式钢筋混凝土基础，基坑机械开挖并以长度 ≥6m 的钢板桩支护，混凝土强度等级 C30，配筋率 0.8%1.0% ；山地岩石地基使用钻孔直径 ⩾800mm 的嵌岩桩基础，植入锚固深度 ⩾1.5m 的 Φ28 螺纹钢锚杆，灌注膨胀率 0.02%0.03% 的 C40 微膨胀混凝土；沙漠地区采用预制装配式基础以减少现场用水，基础周边设高度 ⩾1.2m 的沙袋固沙防蚀。施工质量控制上，混凝土浇筑分层振捣（每层厚度 ⩽300mm ），插入式振捣棒振捣 20-30s 保证密实度 ≥95% ，严格控制基础顶面高程偏差在 ±5mm 、轴线偏差 ⩽10mm ；养护采用覆盖洒水法，养护期 14 天，冬季施工覆盖电热毯确保养护温度 ⩾5°C 。

3.2 杆塔组立技术

在吊装工艺方面，铁塔（高度 ⩾30m ）选用分解组立，采用悬浮抱杆（高度为塔高 1/3-1/2），起吊滑车组倍率 3-5 倍，构件吊装时起吊速度控制在 ⩽0.5m/s 以避免冲击荷载；混凝土杆（高度 ⩽24m ）则采用整体组立，使用倒落式人字抱杆（起吊角 60^∘-70^∘ °），并设置反向制动绳（安全系数≥3.5），单基杆组立时间控制在 4-6 小时。杆塔校正时，组立后采用全站仪进行：直线塔垂直度偏差需 ⩽1/1000 塔高，倾斜方向偏差 ⩽50mm ；耐张塔需考虑预偏值（按设计张力计算，通常向受力反方向预偏 30-50mm ）以确保受力后塔身正直。螺栓紧固使用扭矩扳手（M20 螺栓扭矩 ⩾300N⋅m ），保证紧固率 100% ，当线路途经山区时，防盗螺栓占比需 ≥30% 。

3.3 导线架设技术

张力放线工艺与紧线附件安装：采用额定张力 ⩾50kN 的张力机与最大牵引力 ⩾80kN 的牵引机配合，将放线张力控制在导线拉断力的 20%-25% （如 JL/G1A-400/35 导线张力约 18-22kN），以避免导线塑性变形。关键控制要点如下：使用直径 ⩾ 导线直径 10 倍的尼龙轮放线滑车防止导线磨损；跨越施工时，搭设高度 ⩾7m 的绝缘跨越架跨越公路，跨越 110kV 及以下带电线路时保持安全距离 ⩾2m ，并采用承重 ⩾500kg 的无人机引渡导引绳；导线接头采用从中间向两端的液压压接工艺，要求压接后接续管握着力≥95% 导线拉断力，弯曲度 ⩽2% 管长。紧线时运用“张力差法”控制弧垂（误差 ±2.5% ），确保同一耐张段内各相导线弧垂偏差 ⩽50mm 。附件安装方面，绝缘子串垂直度偏差需 ⩽5mm ，开口销齐全且开口角度 ⩾60^∘ °；防震锤安装距离偏差 ±30mm ，与导线固定牢固（握力 ≥1.5kN ）；分裂导线的间隔棒间距偏差 ⩽30mm ，安装位置按档距等分（误差 ⩽50mm ）。

结束语

输电线路设计与施工技术的发展在电力工程建设进程中发挥着重要作用。现阶段，特高压、智能化、绿色化逐渐成为技术演进的重要方向：设计环节借助 BIM+GIS 技术实现数字化建模，施工过程中智能装备的应用不断拓展（如带电作业机器人、智能巡检无人机），运维管理引入状态监测系统，可对导线温度、弧垂、微风振动等参数进行实时监测。未来，随着新材料、新结构的推广应用，输电线路有望朝着更高电压、更大容量、更智能化、更绿色环保的方向发展，从而为新型电力系统的能源输送提供更有力的支撑。

参考文献

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