浅谈计算机软件在架空输电线路工程设计中的应用

1前期计算选型

1.1导线选择

1.1.1负荷计算

羊场湾煤矿一号井15、16采区达产时井上、下变电站计算负荷最大为:有功功率Pj三34521kw,无功功率Oj三10789kvar、

视在功率sj三36167kVA。

则计算电流为:

式中,Ij为电流（A）:Un为额定电压（kV）:cose为功率因数,取0.95。

1.1.2导线载流量

JL/G1A-300/40型钢芯铝绞线在25℃空气中敷设时的载流量可达700A,30℃时为658A,35℃时为615A,40℃时为566A:YJV-35kV1x300mm2交联聚乙烯电缆在30℃空气中敷设时的载流量可达947A。

1.1.3电压损失校验

查阅《工业与民用配电设计手册》表9-71"35kV三相平衡负荷架空线路的电压损失"可得,JL/G1A-300/40型钢芯铝绞线电阻Ro三0.091Q/km,感抗Xo三0.359Q/km,则该架空线路电压损失为:

式中,Ro为电阻（Q/km）:Xo为感抗（Q/km）:tane为功率因数对应正切值,取0.329:Un为额定电压（kV）:Pj为有功功率（kw）:1为线路长度（km）。

线路电压损失满足小于5%的要求。

1.1.4导线机械性能

JL/G1A-300/40型钢芯铝绞线,计算拉断力为92.36kN,保证率为0.95,安全系数为2.5,截面积为338.99mm2。瞬时破坏应力为272.46N/mm2,最大允许使用应力为103.53N/mm2:平均运行应力不大于瞬时破坏应力的25%,为64.71N/mm2。

1.2地线选择

1.2.1左侧地线

根据羊场湾煤矿一号井15、16采区35kV变电站与宁东供电局永利110kV变电站之间的信通传输范围确定左侧地线选用OPGw-24B1-48-[56.0:12.7]型光纤复合架空地线。该复合地线计算拉断力为56kN,保证率为1,安全系数为4,截面积为48.25mm2。瞬时破坏应力为1160.62N/mm2,最大允许使用应力为290.16N/mm2:平均运行应力不大于瞬时破坏应力的25%,为290.16N/mm2。

1.2.2右侧地线

右侧地线采用镀锌钢绞线,根据导地线配合表选用GJ-50镀锌钢绞线。该地线计算拉断力为55.2kN,保证率为1,安全系数为4,截面积为48.35mm2。瞬时破坏应力为1141.68N/mm2,最大允许使用应力为285.42N/mm2:平均运行应力不大于瞬时破坏应力的25%,为285.42N/mm2。

1.3气象条件

根据本工程现场调查,参考当地气象站近15年气象资料,该地区极值风速为30.0m/s。本工程全线覆冰厚度定为5mm,年平均气温5℃,其余参数均采用西北IV级气象条件,具体如表1所示。

2谷歌地球在前期选线中的应用

2.1GoogleEarth软件简介

谷歌地球,即GoogleEarth,GE是谷歌公司开发的一款虚拟地球软件,它把卫星照片、航空照相和地理信息布置在一个地球三维模型上。该软件于2005年向全球推出,用户可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件,免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片。2016年11月30日,谷歌地球更新数据,可以让用户通过卫星图片观看1984一2016年地表变化。

2.2前期选线

利用谷歌地球相关功能,查找宁东供电局永利110kV变电站及羊场湾煤矿一号井15、16采区35kV变电站的具体位置,对比周边地物情况,利用工具栏"添加地标"功能,对必要地物进行不同颜色标记,线路工程设计中常见地物有耕地、林地、村庄、池塘、沟壑、铁路、公路、架空电力线路、架空通信线

路、工业用建(构）筑物等。结合工程实地踏勘情况,比选不同方案,确定每个方案的交跨情况,将包括上述信息的地标文件形成kmz格式,结合AutoCAD绘图软件,形成最终dwg格式的架空配电线路路径示意图,如图l所示。

图1架空配电线路路径示意图

2.3线路路径的审批

工程建设方以书面材料形式将线路路径示意图(共3个比选方案）提交相关国土部门审批,待审批后设计院依据批准路径开展测量工作。

3电力之星在测量数据中的应用

3.1电力之星软件简介

GPs一RTK,即实时动态定位技术在电力勘测及施工测量中取得了非常好的效果,应用越来越广泛。南方测绘公司开发的"电力之星手部"是专业的RTK技术在电力勘测及施工领域的应用软件之一,是专门针对架空输电线路野外勘测、设计与施工的测量软件。它集成了勘测设计与施工的所有功能及辅助工具,兼容市面流行的所有设计软件的接口,使得架空输电线路勘测简单高效。软件界面非常直观,由菜单栏、快捷工具栏、状态栏以及当前窗口组成,通过蓝牙技术连接主机。

3.2线路测量

利用"电力之星手部"的参数转换、点测量和放样、线放样等功能,结合电气设计人员提供的线路路径拐点坐标,即可进行测量工作。目前推荐使用2000国家大地坐标系。输入线路拐点坐标,形成放样线条,包含有长度、里程、转角角度、相对方位等基本参数,测量人员核对无误后开始点采样测量。测量精度可为毫米级,途经地物均可采样,交叉跨越的线路可直接测量夹角及高度等属性。测量完成后存储点类型主要包括:J桩(转角点）,Z桩(直线桩）,辅助点,l点测标注跨越物,l点测路河塘房等,2点测路河塘房等,3点测房等7种,最终将电力之星手部数据保存为xyh格式,导出至计算机。

3.3测量数据的处理

在计算机利用电力转换之星"打开xyh格式,校验存储点序号及其属性,确保形成连续线条,最终形成org格式文件,如图2所示。由此进入电气设计阶段。

4道亨在电气设计中的应用

4.1道亨软件简介

道亨时代出品有多款线路设计相关软件,本次采用sLw2D

图2测量数据经处理后的.org文件（局部示意）

架空输电线路二维设计系统。该模块适用于各种电压等级输电线路平断面图的编辑工作,为线路杆塔排位设计工作提供基础数据:支持传统工测数据单点编辑,支持航测数据批量导入,还支持与测量仪器联机实时生成平断面数据,各种数据格式可交叉使用:可任意调节比例尺,可任意增加、修改标尺:提供改线功能,支持区域移动平断面数据:可任意添加风偏断面图:可输出塔基断面图、路径图等:可输出各种测量成果表。

4.2电气设计

将生成的org格式文件在sLw2D软件中打开,即可生成断面图,并可以将线路走向中出现的池塘、沟壑、铁路、公路、架空电力线路、架空通信线路、工业用建(构）筑物等地物进行核对、修改编辑。利用sLw2D线路排位功能,在平断面图处理基础上,进行线路杆塔排位及电气校验计算,可输出电气校验计算书、电线应力弧垂图(表）、明细表、材料汇总表、线路平断面图等各种设计成果文件。利用sLw2D选型完成配套绝缘子串及金具等的选择。通过以上步骤,该架空配电线路工程电气专业设计已基本完成,sLw2D软件中最终成果如图3所示。

图3SLW2D软件处理后的.org文件（局部示意）

4.3成果转化

通过成果输出,将编辑好的org格式文件输出为dxf文件,比例选择为横坐标l:5000,纵坐标l:500。将该dxf文件通过AutoCAD绘图软件转存为dwg格式文件,即为最终的线路平、断面图。永羊线断面图如图4所示。依据杆塔位置的地勘报告完成基础结构专业的设计,则整套线路工程设计完成。

5结语

以上软件以免费或收费的方式为广大用户提供了准确的地理信息、完整的数据采集功能、高效的数据编辑处理能力,使工程计算更加科学、严谨、精确。软件完整收录了现行国家规范设计手册,实时更新了国家电网的杆塔型号及导地线、绝缘子串等配套附件,极大程度上丰富了各种参数的计算和验算过程,缩短了计算时间,同时提高了计算的精准度和正确率,相比较手工计算、设计,具有显著的优越性。随着互联网技术的发展,各种计算机软件势必在工程设计领域展示出更为强大的功能。