陈杨健
（福州万山电力咨询有限公司福建福州350003）
摘要：电力系统运行的经济性、可靠性与高压输电线路设计正确性以及线路建设技术指标有着密切关系。所以，高压输电线路在设计过程中应严格按照相关设计标准、技术标准进行设计。并结合线路所经地特点、实际工作情况，适当选用新结构、新材料来完成设计工作。
关键词：LCC；高压输电线路；设计分析
根据高压输电线路工程建设的特点，高压输电线路工程设计一般采用LCC计算算法，LCC计算方法包括参数法、类比法、分析估算法、工程估算法等。
其数学模型可表示为：C=C1+C2+C3+…Cn
其中，C为高压输电线路寿命周期费用，后面各项为不同的单元费用，各单元费用还可继续分成子单元，形成一个完整的费用结构分析图。
1.输电线路LCC计算模型
对于实际高压输电线路工程，LCC成本投资成本、运行维护成本、失效成本和报废成本组成，同时考虑资金的时间价值，将其换算为等年值表示。输电线路LCC成本一般可划分为路径相关成本、导地线成本、杆塔成本、基础成本、绝缘子成本、金具成本、防雷及接地成本及其它成本八个要素单元。各要素单元和项目整体LCC成本如式1-1和式1-2：
各要素单元LCC成本计算：LCC=IC+OC+FC+DC（1-1）
线路整体LCC成本计算：LCC=∑IC+∑OC+∑FC+∑DC（1-2）
式1-1中各成本构成要素如下：
投资成本IC＝设备购置费＋安装调试费＋其它费用
购置费为设备实际采购价格、运输费及招标采购过程中所发生的相关费用之和。安装调试费为设备在安装和调试过程中所发生的安装、调试及装置性材料等相关费用。其它费用为是指完成工程建设项目所需的不属于购置费、安装调试费用的其它费用。
运行维护成本OC指输电线路运行期间所花费的一切费用的总和，包括：能耗费、人工费、环境费用、维护保养费以及其他费用。
失效成本FC=计算周期（年）×年平均故障率×单次故障费用
年平均故障率是指计算范围内各类设备年度发生故障的综合概率，可参照状态评价的相关研究成果求取故障率。在运设备已经运行年限期内的故障成本能够追溯的可按照实际发生值计算，未来期的故障成本可根据上述公式进行计算。
单次故障费用主要包括故障恢复费、故障损失费，其中故障恢复费是指故障发生后从故障测巡、抢修到复原所发生的全部费用；故障损失费是指因故障而产生的全部损失费用，包括停电损失费用、电网支援及社会负面影响的等效费用。
对高压输电线路工程而言，失效成本代表的是可靠性成本，失效成本由失效概率和失效损失组成。失效损失包括恢复性抢修、停电收益损失、对外损坏赔偿以及社会责任所产生的费用。失效概率预测本导则仅考虑由于设计采用安全系数法或满应力法存在的必然失效可能性。由于满足现行设计规程的输电线路工程的失效概率极低，一般在设计方案全寿命成本比较时不计入失效成本，即FC=0。
报废成本DC=退役处置费－设备残值
退役处置费是指退役设备处置时所需的拆除费用、运输费、仓储、招标处置等相关费用之和。
设备残值指设备在计算周期末的剩余价值。
输电线路报废成本=拆旧工程费—材料费用残值
输电线路工程拆除工作包含了拆除后的材料统一集中到现场堆放点的施工场内运输，而所拆除的设备材料自现场堆放地至生产运行单位或物资部门指定的统一储备仓库或暂存地所发生的运输及装卸费用，则根据实际运输方式和运输方案，执行现行电力行业定额。输电线路工程主要材料按以下原则进行回收。铁塔、铁件和金具回收率按80%计算；不可再利用的水泥杆、绝缘子和基础等，不列入回收物资范畴；导、地线和OPGW光缆回收率按85%计算；其它物资回收率按90%计算。
2.输电线路设计LCC分析方法
输电线路进行LCC分析，对不同方案比选方法一般有：净现值法、净现值率法、差额内部收益率法以及最小费用法等。其中，最常用的方法为最小费用法。最小费用法是根据效益极大化目标的要求，以及依据费用较小的项目比之费用较大的项目更为可取的原则来选择最佳方案。最小费用法包括费用现值（Cp）比较法和年费用比较法（Ca）。
费用现值比较法实际上是净现值法的一个特例。净现值是指把项目计算期内各年的净现金流量，按照一个指定的折现率折算到建设初期（即项目计算期第一年年初）的现值之和。费用现值的含义是指利用此方法所计算出的净现值只包括费用（即支出）部分（各方案收益视为相同）。对各备选方案的Cp进行对比，以Cp较低的方案为最佳。其计算表达式为：
（2-1）
式中：Cp为费用现值；F为终值，其含义是指初期投入或产出的资金转换为计算期末的期终值，即期末本利和的价值；t为计息次数，即寿命期；P为现值，它表示建设初期的投资额或折算到建设初期的金额；Ct为寿命期（包括建设期及运行期）内各年度的费用支出；ic为折现率。
年费用比较法是指通过资金时间价值的计算，将项目的净现值换算为项目计算期内各备选方案各年的等额年费用Ca，并进行比较，以年费用较低的方案为最佳方案的一种方法，其表达式为：
（2-2）
式中：Cp为费用现值；F为终值，其含义是指初期投入或产出的资金转换为计算期末的期终值，即期末本利和的价值；t为计息次数，即寿命期；P为现值，它表示建设初期的投资额或折算到建设初期的金额；Ct为寿命期（包括建设期及运行期）内各年度的费用支出；ic为折现率，从第一年末开始（起始点0除外）到第n年未有一等额现金流序列，每年的金额均为A，称为等额现年金。输电线路工程LCC计算分析主要步骤为收资，确定待选的可行性方案；路径方案LCC估算比较，选择路径方案；导线、地线LCC估算比较，选择导线和地线型号；绝缘子LCC估算比较，选择绝缘子及组装型式方案；杆塔、基础LCC估算比较，选择杆塔、基础方案；工程的总体评价。
3.实例论证
某地110kV线路工程，线路起自已建110kV坑口，止于拟建的110kV某变，优化路径全长25.5km，曲折系数1.08。总体采用双回路架设，其中坑口变出线段2.7km采用单回路架设，其他约22.8km均采用同塔双回架设。导线截面为1×300mm2。一根地线为OPGW光缆，另一根为良导体地线。
电力系统条件为系统额定电压：110kV；功率因素：0.95；最大负荷利用小时数：5000小时/年，最大负荷损耗小时数：3200小时/年；输送容量：正常输送容量在43.5MVA～87MVA。线路N-1情况下，持续极限输送容量为100.5～130.5MVA。
主要设计气象条件为基本风速为27m/s、覆冰厚度5mm、最低汽温-10度、污秽等级c1级。路径沿线地形总体呈两边低、中间高的宏观分布，相对高差较大，海拔高度在340m～880m之间。工程地形比例为丘陵20%、山地80%。地貌构造为侵蚀、剥蚀中低山地貌单元。沿线植被良好，有茶、松、杉、竹和少量阔叶杂树。初选塔位的地表多有残坡积粉质粘土覆盖，土层厚度多在5m以上，地下水埋藏深，为残积层中孔隙水及基岩裂隙水，工程地质条件相对简单。
参考文献：
[1]朱春景.，高压输电线路工程设计若干问题研究[J]，中国集体经济，2011
[2]乔景新，浅谈输电线路设计中的常见问题[J]，广东科技，2011