李爱晶，王 玺，赵笑笑，朱宗旺
（1.国家电网有限公司技术学院分公司，山东 济南 250002；
2.国网泰安供电公司，山东 泰安 271000）
全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，统筹推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳达峰、碳中和目标，推动我国绿色发展迈上新台阶[1]。实现碳达峰、碳中和是构建人类命运共同体的伟大实践。在电力工程设计阶段应遵循国家提倡的生态文明思想，积极应对碳排放带来的全球气候变化问题，坚定不移推进绿色发展[2]。
绿色设计是一种面向环境的设计方法，在设计过程中充分考虑对环境的影响，在保证技术先进性和经济合理性的基础上，尽量减小对环境的负面影响，实现与环境的友好发展。
在电力工程领域，电网设计是电网建设的首要环节，对电网安全稳定运行起着至关重要的作用。绿色设计不仅要通过先进的技术手段减少能源消耗，降低对环境的影响，还要采用适宜的材料和工艺，使杆塔、导地线等电力设施能够方便回收和循环再利用，在保证技术可行的基础上使经济指标合理化，从环境保护、资源利用、电网性能等方面实现清洁电力设计[3]。
本文在保证110 kV输电线路工程质量、安全稳定等要求的前提下，采用先进的技术手段和科学的管理经验，在线路规划设计的各阶段贯彻以资源高效利用为核心，以环境优先保护为原则的指导思想，综合选择线路路径，合理确定杆塔位置，选用适宜的塔型和基础，最大限度地节约资源，减小对周围环境的破坏和影响，统筹技术、经济、环境指标，达到电网建设中人与自然的协调发展。
本工程线路为某220 kV变电站110 kV侧间隔的4回出线，新建线路全长共32.82 km，其中双回架空线路为29 km，双回电缆线路为0.22 km，单回架空线路为3.6 km。杆塔采用角钢塔，共计新建133基。导线采用JL3/G1A−300/40高导电率钢芯铝绞线，地线随新建线路架设2根OPGW光缆，除线路跨越高速公路和一级公路段采用72芯OPGW−72B1−120光缆外，其余段均采用48芯OPGW−48B1−90光缆，电缆采用ZC−YJLW03−64/110−1×630电力电缆，随电缆敷设2根48芯GYFTZY管道光缆。
沿线地形绝大部分为平原，少数为丘陵，交通情况良好。
输电线路设计质量的优劣关系到电网能否安全、可靠、稳定、绿色运行，电网绿色设计要从电网的实际特点考虑，在线路设计过程中应遵循一定的原则。
1）整体性原则。从全局角度出发，在整个设计过程中始终贯彻整体设计理念，统筹考虑技术、经济及环境影响等多方面因素，从源头确保电网安全、经济、绿色运行。
2）经济技术最优原则。采用优良的设计和合理的管理措施，优化杆塔结构和基础设计，采用适宜的技术、材料和产品，在保证技术可行的条件下实现经济最优。
3）环境影响最小原则。合理利用资源并优化资源配置，贯彻绿色设计理念，减少对资源的占用和消耗，降低对环境的负面影响。
4）资源有效利用原则。最大限度地提高资源的利用效率，因地制宜，利用本地材料和资源，积极促进资源综合循环利用。
3.1 线路路径选择
输电线路的路径选择是输电线路设计工作中的首要环节，也是重要环节之一。输电线路路径直接关系到电网建设的经济、技术、环境等各项指标，与工程质量、电网安全等密切相关。
本工程在设计中，将线路路径选择放在首要位置，综合经济、技术、环境等指标对路径进行优选。输电线路不经过人口稠密区，避开自然保护区、世界文化和自然遗产地、风景名胜区、饮用水水源保护区、生态保护红线等生态环境敏感区，降低工程对环境的负面影响。在设计阶段与自然资源和规划单位充分沟通，避让城镇规划的相关区域，不占用基本农田。根据现场勘查情况结合卫星影像图，本工程初选3个路径方案，如图1所示。
图1 线路路径方案
方案一线路路径较长，转角较多，总体造价高，优点是距离公路近，可有效减少临时施工道路的修建，便于施工。
方案二线路路径较短，转角较少，总造价较低，但是线路沿线经过镇政府光伏区域等规划用地。
方案三线路路径长，转角较多，且线路途经光伏区域、山地区域、村庄，施工困难，线路长度与方案一接近。
3种线路路径方案所需资金情况如表1所示。
表1 3种线路路径方案所需资金情况 单位：万元
综合3个方案的线路路径长度、所经区域情况、所需资金情况及政府规划部门的意见等，最终确定采用方案一，在满足技术经济的条件下减少对资源的占用，降低对环境的影响。
3.2 杆塔位置确定
路径确定后，进行方案的细化。勘测及设计人员的环保设计理念要进一步加强，合理确定杆塔位置。根据对沿线树种分布的调查，对不同类型的树木采用差异化跨越设计方案，以减少树林砍伐。对于线路沿线成片的林木采取高跨的方式，对于零星数量的树木，力争做到不砍伐或少砍伐。同时，杆塔位置尽量布置在路边或距离路边较近处，从而方便进场施工，减少临时道路的修建，降低对土地的影响。
本工程在线路设计时，提高部分杆塔的高度，对于成片的经济作物及林区按规程要求进行高跨，有利于保护自然环境，如图2所示。同时，线路增加转角塔A37、A39避让有机蔬菜基地等经济作物区，如图3所示，图中虚线为线路路径。
图2 线路高跨成片树林
图3 线路增加转角避让蔬菜基地
3.3 结构设计
严格按照规范要求开展地质勘探，并向市气象台（站）搜集相应的气象资料。本线路不涉及大跨越、重冰区、不良地质作用、复杂地形等地段，根据实际地质情况，采取适宜的塔型和基础以保证结构安全可靠。
3.3.1 塔型规划
塔型规划是结构设计中的重要一环，根据实际工况，优化杆塔结构，选择适宜的构件尺寸，合理布局构件，充分发挥构件的承载能力，降低钢材的消耗量[4]。
结合电网规划本工程采用自立式角钢塔，同塔双回路架设，从而节约线路走廊占地面积，减少房屋拆迁和林木砍伐。线路钻越其他高压电力线路时，在满足安全要求的情况下，采用较矮的双回塔钻越。
3.3.2 基础结构
根据地质勘探情况，线路基础因地制宜采用柔性板式基础、刚性台阶式基础，尽可能减少混凝土量，在河边处的线路杆塔采用灌注桩基础。柔性板式基础、刚性台阶式基础及灌注桩基础如图4所示。
图4 线路基础
部分杆塔位于山区，线路施工中多余的土石方均用于山区基础回填。山区的杆塔基础采用长短腿设计，尽可能做到零降基面，可有效减少土石方开挖量，且有助于水土保持。
4.1 资源节约与环境保护
4.1.1 节约占地
根据规划线路采用电缆出线，充分考虑电缆沟埋深，满足后期电缆出线及耕地要求。在布置杆塔时考虑后期出线，提高线路走廊利用率、节约土地。
4.1.2 节能
同塔双回线路与单回线路Π接时，通过改变导线连接方式，优化导线相序排列，提高线路运行可靠性，减小地面电场强度，降低回路间不平衡电流引起的电能损失。
电缆沟盖板采用工厂化制作成品盖板，提升盖板质量的同时，提高能源利用率。
工程采用节能型金具。悬垂线夹、耐张线夹采用铝合金非导磁材料，避免涡流损耗。绝缘子金具串均配备均压环、屏蔽环，可有效控制金具串的起晕电压，减少电晕损耗。保护管采用更适合现代环保要求的管材。单芯电缆夹具采用复合材料夹具，降低电能损耗。
4.1.3 环境保护和水土保持
高压输电线路电磁环境影响主要是工频电场、可听噪声、无线电干扰和工频磁场对周围环境的影响[5−6]。在线路设计中贯彻国家颁布的有关环境保护、劳动保护、消防工作的法令和政策，积极减少噪声等对环境的污染和危害，改善生产及生活环境。设计路径尽量远离村庄，避开居民区，采取一系列措施来减小对沿线居民日常生活的影响并保证安全。离村庄较近的杆塔适当加高，尽量采用逆相序排列方式以减少电场强度，杆塔接地装置尽量向背离居民住房方向敷设，接地装置不得接近地下输水管道。同时，本工程地线选用的OPGW光缆可对沿线通信线路起到良好的保护作用。当线路发生单相短路故障时，各条通信线路上产生的最大电磁感应纵电动势均不超过规程允许值，对该区域内通信设施的干扰均满足规程要求。
电缆沟在满足电缆敷设的情况下尽量浅埋，减少土石方开挖量，有利于水土保持。
4.2 效益分析
工程所属市的原有电网网架结构无法满足该市西南部地区的负荷需求，以及未来城区的负荷增长，并且网架结构中存在薄弱点。目前该片区主要靠4座35 kV变电站进行供电，供电距离较远，线路损耗较大。
该工程采用同塔双回架设，充分考虑线路走廊宽度，节省土地，满足后续规划要求，能推动实现可持续发展和共同繁荣。该输电线路建成后，可以接带该区域大部分负荷，为规划的110 kV变电站提供电源，并解决城区网架结构薄弱的问题，从而缓解供电压力，提高供电可靠性。
在110 kV输电线路工程设计阶段，选择输电线路路径时，进行多路径比选，在满足技术经济条件下，采用对环境影响小、与规划不冲突、节约土地、对居民生活影响小的方案；
确定杆塔位置时，采用差异化跨越设计方案，减小对环境的破坏；
结构设计时，尽可能选择国网通用设计杆塔，并进行优化，节约塔材；
基础设计时，选用对环境影响小的基础，减小基础土石方开挖量，优先选用原状土基础。