多回输电线路同塔架设关键技术与经济性分析

一、引言

在当今社会，电力作为经济发展和社会生活的重要能源支撑，其需求持续呈现增长态势。城市化进程的加快，使得城市规模不断扩张，这对电力供应的可靠性和输电容量提出了更高的要求。但土地资源稀缺、城市规划限制，使得输电线路走廊获取困难，传统单回输电线路占地广、容量有限，难以满足需求。同塔多回输电技术通过在同一杆塔架设多回线路，提高单位走廊输电能力、节省土地，还能降低征地拆迁费用，优化电网结构，提升运行灵活性与可靠性。深入研究该技术的关键要点与经济性，对其广泛应用及电力系统可持续发展意义重大。

二、同塔多回输电线路关键技术

2.1 杆塔结构与导线布置

2.1.1 杆塔结构

同塔多回输电线路由于需要承载多回线路的重量和张力，对杆塔的强度和稳定性要求更高。目前常用的杆塔结构有自立式铁塔和钢管塔。自立式铁塔具有结构简单、制造方便、成本相对较低等优点，但其占地面积较大。钢管塔则具有风阻系数小、压屈稳定系数高、承载性能优良、外型美观等优势，能够有效减小占地面积，特别适用于城市等空间有限的区域。在设计杆塔结构时，需要综合考虑线路的电压等级、回路数、导线型号、气象条件以及地形地貌等因素。例如，对于高电压等级和多回路的输电线路，应选用强度更高、刚度更大的杆塔结构，并合理增加杆塔的高度和根开，以确保杆塔在各种工况下都能安全稳定运行。

2.1.2 导线布置

导线布置方式直接影响到输电线路的电气性能、电磁环境以及施工和运行维护的难度。常见的导线布置方式有水平排列、垂直排列和三角排列。水平排列方式结构简单，施工和维护相对方便，但相间距离较大，占用的走廊宽度较宽。垂直排列方式能够有效减小走廊宽度，且在防雷性能方面具有一定优势，但杆塔高度相对较高。三角排列方式则兼具水平排列和垂直排列的部分优点，其相间电容和电感分布较为均匀，对提高输电线路的输送能力有一定帮助。在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的导线布置方式。例如，在城市中心区域，由于空间有限，通常优先采用垂直排列或三角排列方式，以减小走廊宽度；而在开阔的农村或山区，可根据地形和线路走向选择更为经济合理的布置方式。同时，还需考虑导线之间的相互影响，合理确定导线之间的距离和高差，以避免导线舞动、鞭击等现象的发生。

2.2 绝缘配合

2.2.1 绝缘子选型

绝缘子作为输电线路绝缘的关键部件，其性能直接影响到线路的安全运行。在同塔多回输电线路中，由于电压等级高、电场分布复杂，对绝缘子的绝缘性能和机械强度提出了更高的要求。常用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。瓷绝缘子具有良好的电气性能和机械强度，但其重量较大，易发生老化和脆断。玻璃绝缘子具有自洁性能好、零值自爆等优点，但其外形尺寸较大。复合绝缘子则具有重量轻、绝缘性能好、憎水性强等突出优势，在同塔多回输电线路中得到了广泛应用。在选择绝缘子时，需要综合考虑线路的电压等级、污秽程度、气象条件以及运行维护要求等因素。对于污秽严重的地区，应优先选用防污型绝缘子或复合绝缘子，并适当增加绝缘子的爬电距离，以提高绝缘子的抗污闪能力。

2.2.2 绝缘间隙确定

绝缘间隙的大小直接关系到输电线路的绝缘水平和安全性。在同塔多回输电线路中，需要合理确定导线与导线之间、导线与杆塔之间以及不同回路之间的绝缘间隙。绝缘间隙的确定需要考虑工作电压、操作过电压和雷电过电压等因素的影响，并结合线路的实际运行情况进行校验。一般来说，绝缘间隙应满足在各种过电压条件下不发生放电的要求。还需考虑线路在运行过程中可能出现的导线风偏、舞动等情况，适当加大绝缘间隙的裕度，以确保线路的安全可靠运行。对于同塔多回输电线路中的交叉跨越部分，也需要特别注意绝缘间隙的设计，以防止不同线路之间发生放电事故。

2.3 防雷与接地

2.3.1 防雷措施

同塔多回输电线路由于杆塔较高、线路较长，遭受雷击的概率相对较大。一旦发生雷击事故，可能导致多回线路同时跳闸，对电力系统的安全稳定运行造成严重影响。因此，防雷是同塔多回输电线路设计和运行中的重要环节。常见的防雷措施包括安装避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、安装线路避雷器等。避雷线能够有效地引导雷电流入地，减少雷电流对导线的直接冲击。降低杆塔接地电阻可以提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸次数。加强线路绝缘能够提高线路在雷击过电压下的绝缘强度，降低发生闪络的概率。线路避雷器则可以在雷击过电压作用下迅速动作，将过电压限制在一定范围内，保护线路设备的安全。在实际工程中，应根据线路所处地区的雷电活动强度、地形地貌以及土壤电阻率等因素，综合采用多种防雷措施，以提高线路的防雷性能。例如，在雷电活动强烈的山区，可适当增加避雷线的根数和保护角，同时安装线路避雷器；在土壤电阻率较高的地区，应采取有效的降阻措施，如采用伸长接地极、换土等方法降低杆塔接地电阻。

2.3.2 接地设计

良好的接地是确保防雷措施有效实施的关键。在同塔多回输电线路中，接地设计应满足以下要求：一是保证杆塔接地电阻满足设计要求，一般情况下，杆塔接地电阻应不大于规定值；二是确保接地装置具有良好的导电性和热稳定性，能够承受雷电流的冲击；三是合理设计接地网的布局，使接地电流能够均匀分布，避免出现局部电位升高的情况。接地装置的形式主要有水平接地极、垂直接地极和复合接地极等。在设计接地装置时，需要根据土壤电阻率、地形地貌以及杆塔结构等因素选择合适的接地形式和尺寸。例如，在土壤电阻率较低的地区，可采用水平接地极为主的接地方式；在土壤电阻率较高的山区，可采用垂直接地极或复合接地极，以提高接地效果。还应注意接地装置的防腐处理，以延长其使用寿命。

2.4 电磁环境控制

2.4.1 工频电场和磁场

同塔多回输电线路在运行过程中会产生工频电场和磁场，对周围环境和人体健康可能产生一定的影响。为了控制工频电场和磁场的强度，使其满足相关标准要求，在设计阶段需要采取一系列措施。合理选择导线布置方式和杆塔结构，优化导线的排列顺序和相间距离，以降低电场和磁场的强度。例如，采用紧凑型导线布置方式可以减小导线表面的电场强度，从而降低工频电场的影响。适当增加导线对地距离，能够有效降低地面处的电场强度。还可以通过采用屏蔽措施，如在杆塔上安装屏蔽线或在导线周围设置屏蔽环等，进一步减少电场和磁场的泄漏。

2.4.2 无线电干扰和可听噪声

同塔多回输电线路还会产生无线电干扰和可听噪声，对周围的无线电通信设备和居民生活造成干扰。无线电干扰主要是由于导线表面的电晕放电产生的，可听噪声则主要来源于导线电晕放电和绝缘子串的放电。为了降低无线电干扰和可听噪声，可采取以下措施：一是选择表面光滑、半径较大的导线，以减少导线表面的电场强度，降低电晕放电的发生概率；二是合理设计绝缘子串的结构和布置方式，减少绝缘子串的放电；三是在输电线路附近设置无线电干扰防护区，避免在防护区内建设对无线电干扰敏感的设施。对于可听噪声，可通过采用低噪声导线、优化导线布置以及在居民区等敏感区域设置隔音屏障等措施进行控制。

三、同塔多回输电线路经济性分析

3.1 建设成本分析

同塔多回输电线路的建设成本主要由杆塔和基础、导线和绝缘子以及其他相关费用构成，各部分成本受技术特性影响呈现不同变化趋势。在杆塔和基础成本方面，因需承载多回线路的重量与张力，杆塔需具备更高的尺寸和强度标准，这使得杆塔的材料用量大幅增加，制造工艺也更为复杂，直接导致材料与制造成本显著上升。以同塔四回输电线路为例，相较于同塔双回线路，其杆塔高度与荷载大幅提升，钢材使用量激增，成本显著提高。基础建设同样面临挑战，为确保杆塔稳固，需采用更大尺寸或更复杂的基础形式，如桩基础、沉井基础等，进一步推高了基础建设成本。导线和绝缘子成本在建设成本中占比较大。随着回路数增加，导线的总长度和截面积相应增大，绝缘子数量与型号也需同步提升，直接带动成本上涨。并且，高电压等级、多回路输电线路对导线和绝缘子的质量性能要求严苛，常需选用高强度铝合金、耐热导线及高性能复合绝缘子等高价材料，进一步加重建设成本负担。其他建设成本方面，同塔多回输电技术虽能节省线路走廊宽度，降低征地和青苗赔偿费用，但因其施工难度大、技术设备要求高，施工费用会有所增加。此外，工程设计、监理、调试等费用也会对总成本产生影响。虽然该技术部分建设成本有所增加，但通过节省走廊资源，在一定程度上实现了成本的优化，为其在土地资源紧张地区的应用提供了经济可行性。

3.2 运行维护成本分析

同塔多回输电线路的运行维护成本因技术特性而呈现复杂性。在检修和维护难度方面，因其结构复杂、回路众多，检修时需充分考虑各回路间的相互影响，比如检修单回线路时，必须采取隔离措施防范其他回路感应电压对作业人员造成伤害。同时，较高的杆塔和复杂的导线布置，使得传统检修工具与方法难以满足需求，需引入专用设备和技术，大幅增加检修维护成本；故障排查与定位也因线路特性变得困难，依赖先进检测设备才能提高处理效率。运行维护成本构成多元，涵盖设备维护、检修、巡检、故障处理及人员培训费用。设备维护聚焦杆塔、导线等关键设备的定期保养，保障设备稳定运行；检修费用包含定期与故障检修开支；巡检采用人工与无人机等手段；故障处理旨在快速定位修复故障；人员培训则着重提升运维人员专业技能与安全意识，通过系统化成本管理，才能有效控制同塔多回输电线路的运行维护成本。

3.3 长期经济效益分析

同塔多回输电技术在长期经济效益方面优势显著，主要体现在节省线路走廊资源与提升输电容量两大核心层面。在节省线路走廊效益上，伴随土地资源稀缺与地价攀升，传统输电线路占地广的弊端日益凸显。同塔多回输电技术凭借在同一杆塔架设多回线路，大幅缩减线路走廊宽度。如相较于四条单回 500kV 输电线路，同塔四回 500kV 输电线路可减少走廊宽度约 1 0 7 m ，显著降低征地、拆迁费用，减少对周边环境的影响。同时，节省出的土地资源可用于城市建设、农业生产等，提高资源利用效率。在提高输电容量效益上，面对不断增长的电力需求，同塔多回输电技术无需大规模拓展线路走廊，就能有效提升单位走廊宽度的输电容量，避免新建大量线路的高额投资。此外，更高的输电容量有助于优化电网结构，增强电网运行稳定性与可靠性，降低停电事故发生概率，为社会经济发展筑牢电力保障，带来显著的经济与社会效益。综合评估，尽管同塔多回输电线路建设与运维成本较高，但节省线路走廊、提升输电容量带来的长期效益远超成本投入，还契合可持续发展理念，具备良好的社会与环境效益，是经济可行且极具应用前景的输电方式。

四、结论

同塔多回输电技术作为解决输电走廊紧张、提升输电容量的新型技术，在技术层面已取得显著成果。通过对杆塔结构、绝缘配合、防雷接地及电磁环境控制等关键技术的研究与优化，充分保障了线路运行的安全、可靠与稳定。在经济性上，尽管建设和运维成本较高，但凭借节省线路走廊、提升输电容量带来的长期效益，使其具备显著优势。综合来看，该技术在土地资源紧张、电力需求旺盛地区极具应用前景。未来，需进一步加强关键技术研究，优化设计施工工艺，完善技术标准规范，并强化运维人员培训，推动同塔多回输电技术在电力系统建设中发挥更大作用，助力电力系统可持续发展。

参考文献：

[1]孙源.同塔多回输电线路雷电流传感器的关键应用技术研究[D].哈尔滨工业大学,2020.

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[2] 唐萃 . 同塔多回和串补输电线路参数特性对保护的影响机理及对策研究 [D]. 华中科技大学 ,2018.

[3] 段家振 . 浅析同塔多回路输电线路带电检修技术 [J]. 科学技术创新 ,2020,(21):153-154.

[4] 郭红旭. 同塔双回输电线路防雷技术研究[D]. 哈尔滨理工大学,2021.

[5] 管明文. 同塔多回高压输电铁塔结构设计及应用研究[J]. 冶金管理,2019,(13): : 5 0 + 5 2 .

[6] 郑艺兵. 同塔多回路输电线路带电检修技术的探讨[J]. 山东工业技术,2018,(17):162.

[7] 唐萃 . 同塔多回和串补输电线路参数特性对保护的影响机理及对策研究 [D]. 华中科技大学 ,2018.

作者简介：鲁露（1987.08-），男，汉族，湖南常德，大学本科，工程师，主要研究输电线路方向