淺談?dòng)?jì)算機(jī)軟件在架空輸電線路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1前期計(jì)算選型

1.1導(dǎo)線選擇

1.1.1負(fù)荷計(jì)算

羊場灣煤礦一號(hào)井15、16采區(qū)達(dá)產(chǎn)時(shí)井上、下變電站計(jì)算負(fù)荷最大為:有功功率Pj三34521kw,無功功率Oj三10789kvar、

視在功率sj三36167kVA。

則計(jì)算電流為:

式中,Ij為電流（A）:Un為額定電壓（kV）:cose為功率因數(shù),取0.95。

1.1.2導(dǎo)線載流量

JL/G1A-300/40型鋼芯鋁絞線在25℃空氣中敷設(shè)時(shí)的載流量可達(dá)700A,30℃時(shí)為658A,35℃時(shí)為615A,40℃時(shí)為566A:YJV-35kV1x300mm2交聯(lián)聚乙烯電纜在30℃空氣中敷設(shè)時(shí)的載流量可達(dá)947A。

1.1.3電壓損失校驗(yàn)

查閱《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊》表9-71"35kV三相平衡負(fù)荷架空線路的電壓損失"可得,JL/G1A-300/40型鋼芯鋁絞線電阻Ro三0.091Q/km,感抗Xo三0.359Q/km,則該架空線路電壓損失為:

式中,Ro為電阻（Q/km）:Xo為感抗（Q/km）:tane為功率因數(shù)對應(yīng)正切值,取0.329:Un為額定電壓（kV）:Pj為有功功率（kw）:1為線路長度（km）。

線路電壓損失滿足小于5%的要求。

1.1.4導(dǎo)線機(jī)械性能

JL/G1A-300/40型鋼芯鋁絞線,計(jì)算拉斷力為92.36kN,保證率為0.95,安全系數(shù)為2.5,截面積為338.99mm2。瞬時(shí)破壞應(yīng)力為272.46N/mm2,最大允許使用應(yīng)力為103.53N/mm2:平均運(yùn)行應(yīng)力不大于瞬時(shí)破壞應(yīng)力的25%,為64.71N/mm2。

1.2地線選擇

1.2.1左側(cè)地線

根據(jù)羊場灣煤礦一號(hào)井15、16采區(qū)35kV變電站與寧東供電局永利110kV變電站之間的信通傳輸范圍確定左側(cè)地線選用OPGw-24B1-48-[56.0:12.7]型光纖復(fù)合架空地線。該復(fù)合地線計(jì)算拉斷力為56kN,保證率為1,安全系數(shù)為4,截面積為48.25mm2。瞬時(shí)破壞應(yīng)力為1160.62N/mm2,最大允許使用應(yīng)力為290.16N/mm2:平均運(yùn)行應(yīng)力不大于瞬時(shí)破壞應(yīng)力的25%,為290.16N/mm2。

1.2.2右側(cè)地線

右側(cè)地線采用鍍鋅鋼絞線,根據(jù)導(dǎo)地線配合表選用GJ-50鍍鋅鋼絞線。該地線計(jì)算拉斷力為55.2kN,保證率為1,安全系數(shù)為4,截面積為48.35mm2。瞬時(shí)破壞應(yīng)力為1141.68N/mm2,最大允許使用應(yīng)力為285.42N/mm2:平均運(yùn)行應(yīng)力不大于瞬時(shí)破壞應(yīng)力的25%,為285.42N/mm2。

1.3氣象條件

根據(jù)本工程現(xiàn)場調(diào)查,參考當(dāng)?shù)貧庀笳窘?5年氣象資料,該地區(qū)極值風(fēng)速為30.0m/s。本工程全線覆冰厚度定為5mm,年平均氣溫5℃,其余參數(shù)均采用西北IV級氣象條件,具體如表1所示。

2谷歌地球在前期選線中的應(yīng)用

2.1GoogleEarth軟件簡介

谷歌地球,即GoogleEarth,GE是谷歌公司開發(fā)的一款虛擬地球軟件,它把衛(wèi)星照片、航空照相和地理信息布置在一個(gè)地球三維模型上。該軟件于2005年向全球推出,用戶可以通過一個(gè)下載到自己電腦上的客戶端軟件,免費(fèi)瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片。2016年11月30日,谷歌地球更新數(shù)據(jù),可以讓用戶通過衛(wèi)星圖片觀看1984一2016年地表變化。

2.2前期選線

利用谷歌地球相關(guān)功能,查找寧東供電局永利110kV變電站及羊場灣煤礦一號(hào)井15、16采區(qū)35kV變電站的具體位置,對比周邊地物情況,利用工具欄"添加地標(biāo)"功能,對必要地物進(jìn)行不同顏色標(biāo)記,線路工程設(shè)計(jì)中常見地物有耕地、林地、村莊、池塘、溝壑、鐵路、公路、架空電力線路、架空通信線

路、工業(yè)用建(構(gòu)）筑物等。結(jié)合工程實(shí)地踏勘情況,比選不同方案,確定每個(gè)方案的交跨情況,將包括上述信息的地標(biāo)文件形成kmz格式,結(jié)合AutoCAD繪圖軟件,形成最終dwg格式的架空配電線路路徑示意圖,如圖l所示。

圖1架空配電線路路徑示意圖

2.3線路路徑的審批

工程建設(shè)方以書面材料形式將線路路徑示意圖(共3個(gè)比選方案）提交相關(guān)國土部門審批,待審批后設(shè)計(jì)院依據(jù)批準(zhǔn)路徑開展測量工作。

3電力之星在測量數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

3.1電力之星軟件簡介

GPs一RTK,即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在電力勘測及施工測量中取得了非常好的效果,應(yīng)用越來越廣泛。南方測繪公司開發(fā)的"電力之星手部"是專業(yè)的RTK技術(shù)在電力勘測及施工領(lǐng)域的應(yīng)用軟件之一,是專門針對架空輸電線路野外勘測、設(shè)計(jì)與施工的測量軟件。它集成了勘測設(shè)計(jì)與施工的所有功能及輔助工具,兼容市面流行的所有設(shè)計(jì)軟件的接口,使得架空輸電線路勘測簡單高效。軟件界面非常直觀,由菜單欄、快捷工具欄、狀態(tài)欄以及當(dāng)前窗口組成,通過藍(lán)牙技術(shù)連接主機(jī)。

3.2線路測量

利用"電力之星手部"的參數(shù)轉(zhuǎn)換、點(diǎn)測量和放樣、線放樣等功能,結(jié)合電氣設(shè)計(jì)人員提供的線路路徑拐點(diǎn)坐標(biāo),即可進(jìn)行測量工作。目前推薦使用2000國家大地坐標(biāo)系。輸入線路拐點(diǎn)坐標(biāo),形成放樣線條,包含有長度、里程、轉(zhuǎn)角角度、相對方位等基本參數(shù),測量人員核對無誤后開始點(diǎn)采樣測量。測量精度可為毫米級,途經(jīng)地物均可采樣,交叉跨越的線路可直接測量夾角及高度等屬性。測量完成后存儲(chǔ)點(diǎn)類型主要包括:J樁(轉(zhuǎn)角點(diǎn)）,Z樁(直線樁）,輔助點(diǎn),l點(diǎn)測標(biāo)注跨越物,l點(diǎn)測路河塘房等,2點(diǎn)測路河塘房等,3點(diǎn)測房等7種,最終將電力之星手部數(shù)據(jù)保存為xyh格式,導(dǎo)出至計(jì)算機(jī)。

3.3測量數(shù)據(jù)的處理

在計(jì)算機(jī)利用電力轉(zhuǎn)換之星"打開xyh格式,校驗(yàn)存儲(chǔ)點(diǎn)序號(hào)及其屬性,確保形成連續(xù)線條,最終形成org格式文件,如圖2所示。由此進(jìn)入電氣設(shè)計(jì)階段。

4道亨在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1道亨軟件簡介

道亨時(shí)代出品有多款線路設(shè)計(jì)相關(guān)軟件,本次采用sLw2D

圖2測量數(shù)據(jù)經(jīng)處理后的.org文件（局部示意）

架空輸電線路二維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該模塊適用于各種電壓等級輸電線路平斷面圖的編輯工作,為線路桿塔排位設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù):支持傳統(tǒng)工測數(shù)據(jù)單點(diǎn)編輯,支持航測數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入,還支持與測量儀器聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)生成平斷面數(shù)據(jù),各種數(shù)據(jù)格式可交叉使用:可任意調(diào)節(jié)比例尺,可任意增加、修改標(biāo)尺:提供改線功能,支持區(qū)域移動(dòng)平斷面數(shù)據(jù):可任意添加風(fēng)偏斷面圖:可輸出塔基斷面圖、路徑圖等:可輸出各種測量成果表。

4.2電氣設(shè)計(jì)

將生成的org格式文件在sLw2D軟件中打開,即可生成斷面圖,并可以將線路走向中出現(xiàn)的池塘、溝壑、鐵路、公路、架空電力線路、架空通信線路、工業(yè)用建(構(gòu)）筑物等地物進(jìn)行核對、修改編輯。利用sLw2D線路排位功能,在平斷面圖處理基礎(chǔ)上,進(jìn)行線路桿塔排位及電氣校驗(yàn)計(jì)算,可輸出電氣校驗(yàn)計(jì)算書、電線應(yīng)力弧垂圖(表）、明細(xì)表、材料匯總表、線路平斷面圖等各種設(shè)計(jì)成果文件。利用sLw2D選型完成配套絕緣子串及金具等的選擇。通過以上步驟,該架空配電線路工程電氣專業(yè)設(shè)計(jì)已基本完成,sLw2D軟件中最終成果如圖3所示。

圖3SLW2D軟件處理后的.org文件（局部示意）

4.3成果轉(zhuǎn)化

通過成果輸出,將編輯好的org格式文件輸出為dxf文件,比例選擇為橫坐標(biāo)l:5000,縱坐標(biāo)l:500。將該dxf文件通過AutoCAD繪圖軟件轉(zhuǎn)存為dwg格式文件,即為最終的線路平、斷面圖。永羊線斷面圖如圖4所示。依據(jù)桿塔位置的地勘報(bào)告完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計(jì),則整套線路工程設(shè)計(jì)完成。

5結(jié)語

以上軟件以免費(fèi)或收費(fèi)的方式為廣大用戶提供了準(zhǔn)確的地理信息、完整的數(shù)據(jù)采集功能、高效的數(shù)據(jù)編輯處理能力,使工程計(jì)算更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、精確。軟件完整收錄了現(xiàn)行國家規(guī)范設(shè)計(jì)手冊,實(shí)時(shí)更新了國家電網(wǎng)的桿塔型號(hào)及導(dǎo)地線、絕緣子串等配套附件,極大程度上豐富了各種參數(shù)的計(jì)算和驗(yàn)算過程,縮短了計(jì)算時(shí)間,同時(shí)提高了計(jì)算的精準(zhǔn)度和正確率,相比較手工計(jì)算、設(shè)計(jì),具有顯著的優(yōu)越性。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,各種計(jì)算機(jī)軟件勢必在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域展示出更為強(qiáng)大的功能。