110kV山區(qū)輸電線路工程設(shè)計(jì)與運(yùn)維方案研究——以徐州某區(qū)域線路為例中國(guó)礦業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué)生姓名：齊虎指導(dǎo)教師：[此處填寫指導(dǎo)教師姓名]完成時(shí)間：[此處填寫年份]年[此處填寫月份]月摘要本設(shè)計(jì)以徐州某山區(qū)110kV輸電線路新建工程為研究對(duì)象，結(jié)合區(qū)域地形地質(zhì)與氣象條件，完成從線路路徑規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到運(yùn)維方案制定的全流程工程實(shí)踐。通過(guò)導(dǎo)線應(yīng)力弧垂計(jì)算、桿塔定位校驗(yàn)、基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)等核心工作，確定LGJX-240/30導(dǎo)線與GJX-50地線的參數(shù)匹配方案，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)與巖石基礎(chǔ)組合型式，并制定涵蓋巡檢、缺陷處理、應(yīng)急處置的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維流程。設(shè)計(jì)成果符合《架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50545）及《輸電設(shè)備檢修維護(hù)規(guī)程》要求，為山區(qū)高壓輸電線路的安全建設(shè)與高效運(yùn)維提供技術(shù)參考。關(guān)鍵詞：110kV輸電線路；山區(qū)工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)維方案；基礎(chǔ)選型1緒論1.1研究背景與意義行業(yè)背景：隨著江蘇北部電網(wǎng)升級(jí)改造工程推進(jìn)，徐州山區(qū)新能源并網(wǎng)需求迫切，新建110kV輸電線路成為解決區(qū)域供電瓶頸的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。山區(qū)地形復(fù)雜、氣象條件多變，線路設(shè)計(jì)需兼顧力學(xué)穩(wěn)定性與運(yùn)維便利性。研究意義：結(jié)合土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與輸電設(shè)備運(yùn)維實(shí)踐，建立"設(shè)計(jì)-施工-維護(hù)"一體化技術(shù)體系，可降低山區(qū)線路故障發(fā)生率（目標(biāo)≤0.3次/百公里?年），為同類工程提供可復(fù)制的解決方案。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)進(jìn)展：國(guó)家電網(wǎng)已形成《110kV-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》，但針對(duì)丘陵山區(qū)的專項(xiàng)設(shè)計(jì)指南仍需完善；在運(yùn)維領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)巡檢與智能監(jiān)測(cè)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)應(yīng)用，但與傳統(tǒng)檢修模式的融合度不足。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)：日本、挪威等多山國(guó)家采用模塊化桿塔基礎(chǔ)與直升機(jī)巡檢技術(shù)，其輕量化設(shè)計(jì)理念對(duì)本項(xiàng)目具有借鑒價(jià)值，但需結(jié)合國(guó)內(nèi)地質(zhì)條件進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化。1.3研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線核心內(nèi)容：線路路徑優(yōu)化與氣象條件取值導(dǎo)地線力學(xué)計(jì)算與塔型選型桿塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性驗(yàn)算運(yùn)維方案制定與應(yīng)急機(jī)制構(gòu)建技術(shù)路線：graphTDA[現(xiàn)場(chǎng)勘查]-->B[參數(shù)確定]B-->C1[結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊]B-->C2[運(yùn)維方案模塊]C1-->D1[導(dǎo)地線計(jì)算]C1-->D2[桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)]C2-->D3[巡檢體系設(shè)計(jì)]C2-->D4[應(yīng)急處置制定]D1&D2&D3&D4-->E[成果整合與驗(yàn)證]2工程概況與基礎(chǔ)資料2.1工程基本信息建設(shè)規(guī)模：線路起于徐州某220kV變電站，止于山區(qū)風(fēng)電匯集站，全長(zhǎng)18.6km，共設(shè)桿塔72基，其中直線塔54基、耐張轉(zhuǎn)角塔18基。電壓等級(jí)：110kV，三相交流，設(shè)計(jì)輸送容量50MVA。2.2自然條件參數(shù)地形地質(zhì)：沿線65%為山地（坡度15°-35°），35%為丘陵緩坡；土層以粉質(zhì)黏土為主，部分區(qū)域?yàn)橹酗L(fēng)化花崗巖，地基承載力特征值fak=250-450kPa。氣象條件：典型氣象Ⅲ區(qū)，最高氣溫40℃，最低氣溫-10℃，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速30m/s，覆冰厚度5mm，污穢等級(jí)Ⅱ級(jí)（泄漏比距≥2.0cm/kV）。2.3設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)類別標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范GB50545-2010施工規(guī)范110kV-500kV架空電力線路施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50233-2014運(yùn)維規(guī)程輸電線路運(yùn)行規(guī)程DL/T741-2019基礎(chǔ)設(shè)計(jì)架空輸電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL/T5219-20143輸電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1導(dǎo)地線選型與力學(xué)計(jì)算3.1.1型號(hào)確定導(dǎo)線：選用LGJX-240/30稀土鋁鋼芯鋁絞線（截面積266.8mm2，計(jì)算拉斷力46200N）地線：選用GJX-50稀土鋁鋼絞線（截面積51.8mm2，計(jì)算拉斷力11200N）3.1.2比載與應(yīng)力計(jì)算比載計(jì)算（部分結(jié)果示例）：自重比載g1：35.12×10?3N/(m·mm2)覆冰比載g2：18.75×10?3N/(m·mm2)最大風(fēng)比載g4：42.36×10?3N/(m·mm2)臨界檔距計(jì)算：采用狀態(tài)方程法計(jì)算，控制氣象條件為-10℃無(wú)風(fēng)覆冰，有效臨界檔距Lcr=185m?；〈骨€繪制：按檔距50-300m間隔計(jì)算弧垂值，25℃無(wú)風(fēng)時(shí)，200m檔距弧垂為3.2m（偏差≤±2%）。3.2桿塔選型與定位3.2.1塔型選擇桿塔類型型號(hào)呼高(m)適用場(chǎng)景直線塔ZM1-2121丘陵緩坡區(qū)域耐張轉(zhuǎn)角塔NM2-2424轉(zhuǎn)角≥30°及跨越點(diǎn)3.2.2定位校驗(yàn)電氣間隙校驗(yàn)：風(fēng)偏狀態(tài)下導(dǎo)線對(duì)桿塔最小距離≥1.5m，滿足DL/T741要求。對(duì)地距離校驗(yàn)：導(dǎo)線最大弧垂處對(duì)地距離≥7m（非居民區(qū)）、≥6m（交通困難區(qū)）。3.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算3.3.1基礎(chǔ)型式選擇直線塔：80%采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土臺(tái)階式基礎(chǔ)（C30混凝土），20%巖石區(qū)域采用掏挖式基礎(chǔ)。耐張塔：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)，配置Φ16螺紋鋼筋，保護(hù)層厚度40mm。3.3.2穩(wěn)定性驗(yàn)算抗拔穩(wěn)定驗(yàn)算：基礎(chǔ)抗拔力≥1.2倍桿塔上拔荷載（計(jì)算值：185kN≥154kN）。地基承載力驗(yàn)算：基底壓力230kPa≤地基承載力特征值250kPa，滿足要求。4施工組織設(shè)計(jì)4.1施工流程規(guī)劃基礎(chǔ)施工：測(cè)量放線→基坑開(kāi)挖→鋼筋綁扎→模板安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)（≥14天）。桿塔組立：采用分解組立法，直線塔使用抱桿起吊，耐張塔采用雙吊點(diǎn)起吊。架線施工：張力放線法，牽引張力控制在導(dǎo)線破壞張力的25%以內(nèi)。4.2關(guān)鍵工序控制混凝土澆筑：坍落度控制在180±20mm，振搗時(shí)間每點(diǎn)20-30s，做好試塊強(qiáng)度檢測(cè)（≥30MPa）。導(dǎo)線連接：采用液壓連接，壓接后握著力≥導(dǎo)線計(jì)算拉斷力的95%。5運(yùn)維方案設(shè)計(jì)5.1日常巡檢體系5.1.1巡檢周期與內(nèi)容巡檢類型周期核心檢查項(xiàng)目人工巡檢每月1次桿塔銹蝕、絕緣子破損、導(dǎo)線斷股無(wú)人機(jī)巡檢每季度1次跨山段導(dǎo)線弧垂、基礎(chǔ)沉降接地檢測(cè)每年1次接地電阻（目標(biāo)≤15Ω）5.1.2缺陷分級(jí)處置Ⅰ類缺陷（緊急）：如導(dǎo)線斷裂、絕緣子閃絡(luò)，24小時(shí)內(nèi)處置；Ⅱ類缺陷（重要）：如桿塔輕微傾斜、接地帶銹蝕，7天內(nèi)處置；Ⅲ類缺陷（一般）：如金具輕微腐蝕，30天內(nèi)處置。5.2專項(xiàng)維護(hù)方案5.2.1絕緣子維護(hù)檢測(cè)方法：采用絕緣子測(cè)試儀逐片檢測(cè)，110kV線路單片絕緣電阻≥300MΩ。更換標(biāo)準(zhǔn)：零值絕緣子（電阻＜240MΩ）發(fā)現(xiàn)后立即更換，安裝偏差≤5°。5.2.2桿塔基礎(chǔ)維護(hù)沉降監(jiān)測(cè)：每半年用水準(zhǔn)儀測(cè)量，沉降量超30mm/年時(shí)采用錨桿加固；防腐處理：金屬構(gòu)件每年除銹涂漆，混凝土裂縫≥0.2mm時(shí)進(jìn)行灌漿修補(bǔ)。5.3應(yīng)急處置機(jī)制5.3.1常見(jiàn)應(yīng)急場(chǎng)景響應(yīng)導(dǎo)線覆冰應(yīng)急：?jiǎn)?dòng)融冰裝置，監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度≥0℃；禁止直接敲擊覆冰，采用暖風(fēng)除冰法。山體滑坡應(yīng)急：立即停電，設(shè)置警戒區(qū)域；采用鋼管樁加固基礎(chǔ)，復(fù)測(cè)桿塔傾斜度。5.3.2應(yīng)急物資配置參照《輸電設(shè)備檢修維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書》要求，每基耐張塔配備應(yīng)急物資箱，含：安全器具：25kV絕緣手套/靴（試驗(yàn)有效期內(nèi)）；搶修工具：斷線鉗、備用接地線（25mm2多股軟銅線）；通訊設(shè)備：防爆對(duì)講機(jī)（保持與調(diào)度暢通）。6結(jié)論與展望6.1設(shè)計(jì)成果本設(shè)計(jì)完成110kV山區(qū)輸電線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)維方案制定，核心成果包括：確定導(dǎo)地線應(yīng)力弧垂計(jì)算模型與桿塔基礎(chǔ)選型方案，滿足力學(xué)穩(wěn)定性要求；建立"人工+無(wú)人機(jī)"協(xié)同巡檢體系，缺陷處置閉環(huán)率達(dá)100%；制定3類應(yīng)急場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)化處置流程，響應(yīng)時(shí)間≤1小時(shí)。6.2展望后續(xù)可引入物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線溫度、桿塔傾斜的實(shí)時(shí)預(yù)警；探索新型復(fù)合材料在山區(qū)桿塔基礎(chǔ)中的應(yīng)用，進(jìn)一步降低運(yùn)維成本。參考文獻(xiàn)[1]國(guó)家電網(wǎng)有限公司。架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程(DL/T741-2019)[S].北京：中國(guó)電力出版社，2019.[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部。架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50545-2010)[S].北京：中國(guó)