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硅通孔技术(TSV)是三维集成电路设计关键技术之一,本文从其制备、应用于系统中的性能参数及其意义、具体设计主要思路三个方面,对TSV在三维集成电路设计中的基础概况进行分析探讨。
【关键词】硅通孔技术 三维集成电路 设计原则
三维集成电路是指多层面构建集成电路,可进一步扩展布局空间,减少线路相互之间的干扰,解决信号拥堵问题,扩大频宽,降低功耗,最终提高系统性能。3D封装是三维集成电路关键技术,主要包括裸片堆叠封装、叠层封装与封装内堆叠三种具体实现形式,各有优劣。贯穿硅通孔技术(TSV)是一种系统级架构技术,可实现层级间裸片互联,是目前最先进、应用最广泛的互联方式之一。本次研究就基于硅通孔技术的三维集成电路基本设计进行概述与分析。
1 TSV制备
TSV制备工艺据通孔制作工艺顺序可分为先通孔与后通孔两种,先通孔是指在制备IC时同时通孔,后者是指在制备IC后通孔。
前通孔主要特征包括:(1)工艺在CMOS或BEOL制备前应用;(2)在元件设计阶段即介入应用;(3)需严格的CD控制;(4)通孔宽度为5-20μm;(5)深宽比AR3:1-10:1。而后通孔主要特征为:(1)工艺在BEOL或TSV键合(Bonding)制备后应用;(2)在设计阶段后期介入;(3)CD控制较宽松;(4)通孔宽度20-50μm;(5)深宽比AR3:1-15:1。
通孔刻蚀技术是TSV技术的核心,强调通孔尺寸一致性,无残渣,形成需达到一定速度,规格设计具有一定灵活性,目前仅有IBM及其部分代工厂掌握该核心技术。通孔刻蚀技术主要可分为博世工艺技术、激光刻蚀技术,两者各有优劣。博士工艺孔径大小、数目、深度无特殊要求,但孔径侧面较粗糙,材料成本高,需要光刻。激光刻蚀仅适用于>10μm孔径通孔,孔径数目也受吞吐量影响,但通孔侧壁表明光滑,耗材低,无需光刻。
通孔后,TSV需进行填充,涉及通孔绝缘、淀积与电镀多个工艺步骤,使用材料包括硅烷、正硅酸丁酯等。填充时需要考虑填充绝缘、沉积温度等多个方面因素,一个细节的疏忽都可能影响通孔性能,进而影响系统稳定性与功效。目前,主要填充技术包括溅射沉积、均匀淀积,但考虑到成本因素,电镀铜是目前应用最广泛的硅通孔填充方式。
最后为实现晶体TSV互联,需应用TSV键合技术,目前最常用的键合技术包括金属-金属键合、氧化物共熔键合与高分子黏结键合。三种键合技术各有优劣,应用均十分广泛,但均只适用于满足电学特性的光滑键合表面,不能进行机械表面与电学特性表面键合,金属-金属键合有望打破这种限制。
2 反映TSV性能的参数及其意义
2.1 互联延时
全局互联普遍被认为是集成系统性能提升的设计瓶颈,全局互联产生的连线延时决定系统时钟频率与速度传输限,创造一种更有效的互联策略已成为当今电路设计中研究热点。缓冲器插入式目前应用最广泛的一种缩短全局互联延时的设计,使用灵活,有助于减少硅通孔数目与集成密度,进而降低互联延时效应,提高系统性能,降低误差。
2.2 互联功耗
互联功耗与系统电路规模与集成密度有关,目前,互联电容已取代门电路成为片上功耗与动态功耗主导因素,插入缓冲器后功耗与全局互联规模有关。应用硅通孔三维互联构架,可减少互联需要,但却需要更多的缓冲器,增加片上功耗,在设计PSV时,需充分考虑PSV功耗。
3 TSV三维集成具体设计主要思路
3.1 阻抗特性差异
三维集成虽然可缓解不同材料、工艺差异所产生的串扰噪声,降低混合技术同化复杂度与电路模块电磁干扰,最终降低成本,提高效效能,但与此同时,三维设计也增加了阻抗差异。阻抗差异后是源层互联固有缺陷,应用TSV技术互联则增加了阻抗差异,进一步放大了这种缺陷。因此将TSV应用三维集成系统构架中,需综合考虑阻抗差异,尽力减少阻抗差异对互联信号的影响,避免信号发生反射或失真。
3.2 热管理与优化
电路工作之中不可避免的发散热量,热效应已成为影响集成电路功效、元件可靠性的重要因素之一。三维集成技术增加了芯片物理层数,顶端物理层与散热片距离显著增加;三维集成技术缩短了物理尺寸,芯片功耗密度显著增加,热效应增加,芯片内温度上升,可能造成元件性能下降,电迁移失败,甚至可能造成物理损毁。应用TSV技术,可能影响整个芯片热扩散效果、途径,因此在设计TSV系统构架时,需对热扩散进行预测,分析芯片内外温度分布,并提出热优化技术与策略,降低消热阻。目前常采用的热优化技术策略为减薄衬底厚度,降低散热片等效热阻,热驱动优化,布局优化,热通孔插入,等。
4 碳纳米管TSV设计
碳纳米管具有优良的电热传输特性,平均自由程较长,耐高温,是一种较理想的互联材料,具有较大的发展潜力。碳纳米管电流承载密度极限远高于铜,电子迁移稳定,有助于克服承载不稳定性TSV技术这一固有缺陷。碳纳米管具有一维导体特性,热特性较高,热传导率极高,可达到3000~8000W/m-K,将碳纳米管应用于TSV集成可极大的提高系统散热能力。
5 小结
硅通孔技术是三维集成电路制造核心技术之一,其技术水平直接影响系统性能、稳定性。电路设计工作者,在应用TSV技术过程中,应尽量采用时下成熟的TSV制备技术,把握具体设计思路,从提升系统整体性能出发,提升设计水平。同时,应具有创新、探索精神,积极尝试引入新材料、技术与理念,大胆尝试,开阔设计思路,以探索更优的设计方案。
参考文献
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作者简介
祝竹(1983-),女,安徽省宣城市人。2006年毕业于合肥学院,电子信息工程专业。现为宣城职业技术学院电工与电子技术专业教师。研究方向为电工技术与汽车电子类。
【关键词】输电线路;基础; 设计特点
引言
随着我国经济的快速发展,电网工程也进入了快速发展时期。输电线路基础是输电线路工程的重要构成部分,是保障我国电网系统稳定运行的基础,分析输电线路基础在在勘测、设计、施工及后期运行维护修复等阶段的特点具有一定社会效益和经济效益。
1输电线路基础设计现状
1.1软土地基
我国地域辽阔,面积宽广,不同地区拥有不同的地质类别,我国华东以及沿海地区主要是一些软土为主,这些地区建立起的输电线路地基被称为软土地基。该地基主要包含灌注桩基础、扩展式基础以及大板式基础。扩展式基础计算比较简单,然而工程需要土方开挖以及配筋要求比较高,而且占地面积广,在实际施工中时常出现材料搬运困难现象,灵活施工率下降。大板式基础施工方法成本较高,施工设计专业内容广,施工复杂性大,尤其是施工中出现大量软弱地基时影响施工质量,导致施工难度变大,施工质量很难得到保障。灌注桩基础造价较高,施工质量比较难控制。总体上软土基础模型比较复杂而且样式也比较多,然而这些模型的处理费用都比较高,而且腐蚀问题无法得到保障。
1.2冻土地基
根据数据得知,冻土地基占我国国土面积五分之一,这些冻土主要分布在我国东北、及新疆地区。线路基础工程在该地区,其施工材料、施工工艺以及地基判断方法不尽相同。这主要是冻土在融合和冻结两种情况下,力学性质会发生改变,相应的强度指标、地形特点以及地面构造也会发生改变。在冬季时期最常出现安全隐患,冻胀以及融沉是冻土隐患的主要表现形式,一般在结构措施上进行防治。根据当地气候特殊性,结合施工需求,使用排水隔水法、物理化学法以及换填法对冻土地基进行处理。
1.3黄土地基
黄土地基分布范围主要是我国的西北高原地区、黄河中游地区以及一些零散的省份。黄土地基电路工程主要有两种类型,开挖式基础模型、刚性台阶基础模型和掏挖基础模型。在一些软土较厚位置,则采用桩基穿越软弱土层的方式进行处置。刚性台阶基础会因受力不均匀,导致大量施工材料被浪费,施工造价较高,该模型在社会发展中逐渐被淘汰;掏挖基础模型,在当前施工中使用比较广。然而,基于黄土地基地质问题,一些地质病害影响工程质量,使得湿陷性和地震液化不断扩建,该问题得不到解决会导致地基的沉降。
2输电线路基础工程存在的问题及原因
2.1地形地质勘测
路径选择和勘测是整个线路设计中的关键,在偏远山区,由于勘测点较多,勘测人员业务水平参差不齐,勘测水平存在一定差异,对塔位地质情况的勘测精细化程度不同,如某些地段处于高斜坡,水土流失严重,易滑坡。因此岩土鉴定的方法、手段等需要改进。根据塔基地形特点,对原有的地形地貌,缺少相应的防护措施。
2.2基础设计
输电线路基础工程较长时间内沿用传统安全系数的设计方法是不合适的。在软土质地带,杆塔基础设计不仅要满足一般杆塔基础的设计要求,还应满足塔基沉降量、倾斜度等要求,由于以往研究存在许多不足之处,导致软土质地带杆塔基础设计水平较低。在软弱地基中不论使用灌注桩或者大板式基础都会带来较多的问题,且造价很高,质量不易控制,施工复杂,钢筋用量多。
2.3工程施工
在山区及软土地带山坡、沼泽、河滩等地区,现有的大型施工机具难以进入场地,施工,设备、材料运输和基础的开挖等比较困难。很多线路有许多相同的塔型,但它们的基础型式则因土质而不尽相同,多数线路杆塔常位于高山、荒野等人烟稀少的地方,其施工环境及施工特点均具有一定的特殊性。
3输电线路基础维护处理
3.1输电线路基础加固
输电线路基础加固是用土将塔周围进行夯实,或者是在塔基础上灌注混凝土外壳。对输电线路杆塔基础加固一般采用的方法有振冲法、高压喷射灌浆法、地锚锚固法等。其中振冲法的工作原理是想办法在地基中形成密实桩体来与原地基构成复合的地基结构来提高地基的稳定性,并增强地基的承载能力。高压喷射灌浆法是先将高压水泥液打入到土层中的喷浆管,再通过特殊的装置进行高速的喷射。其工作原理是利用高压射流来破坏土体结构,将土体也浆液强制混合形成圆柱体从而达到塔基础的目的。地锚锚固法是先将地锚用水泥浆包裹,然后再将地锚埋入到原塔基础的地方并与之连接,从而达到具有抵抗外力的作用。
3.2输电线路基础整体移位
输电线路基础的整体移位方法具有成本低、工期短、停电损耗小等优点。移位的传统方法是在原塔附近组建一个新塔来代替旧塔,这种方法耗费的劳动强度大、花费的费用太高、对正常用电影响大。而通过整体移位的方法则能够在不拆除旧塔的基础上直接将整体平移并安装到新浇筑的基础上去。这种方法利用的原理是塔的重心不容易改变,使得对塔移动的时候能够安全可靠的进行。输电线路杆塔基础的整体移位要注意在移位之前要能够精确的测算到安全距离,从而避免弧垂变化影响到塔位移安全距离。
3.3输电线路基础纠偏
输电线路基础的纠偏主要是针对一些出现倾斜的塔基,通过一定的技术手段进行纠偏加固。塔基纠偏加固技术一般采用顶升法和迫降法。顶升法是将塔基础倾斜幅度较大的一侧采用托梁柱或者注入膨胀剂等措施来使塔基础恢复正常;迫降法则是在塔基础沉降幅度小的一侧采用一定的手段使得塔基础下沉从而恢复正常水平。塔基础纠偏的具体做法是结合锚杆静压桩托换加固和顶升法纠偏。这种结合方案能够使得原塔基础不受损害,并且该方案也具有振动小、纠偏过程安全可靠、能够在纠偏的过程中不影响正常用电等优点。
4结语
电力工程在社会中占据重要的位置,输电线路基础是输电线路工程的重要组成部分。在基础设计中应充分考虑地形、地质、基础型式的差异性,充分考虑在勘测、设计、施工及后期运行维护等不同阶段的特点,从而保障输电线路的安全运行。
参考文献
关键词:公路工程;沥青路面;施工;质量;措施
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:16723198(2015)19021601
0 引言
就目前我国在公路工程沥青施工方面而言,沥青路面施工技术早已成为了公路施工技术的关键组成部分,沥青路面可表示为通过采用沥青材料对公路路面进行修整、建设的一种公路施工方式,这种施工方式的广泛推广,不仅可以促使公路施工的便利性得到很好的显示,还能降低一定的施工成本,达到最大的经济效益,沥青是一种由碳氢化合物及其衍生物组成的混合物,这种混合物不仅具有高度的防腐蚀性和具有一定的防水性,沥青材料的广泛应用,促使整体公路建设具有一定的安全性,同时施工后相对平整的施工路面及较低投入的养护都使得沥青材料在公路施工建设中得到广泛的应用。
为了能够更好的证明沥青材料对公路施工过程中所起到的作用,现找一条正在进行施工的公路进行数据收集和讨论,本次参与选取的路面为沥青路面。整个路面全长110cm,路面宽为14m,整个道路的排水系统为管道排水系统,道路坡度为0.4%。
1 沥青材料的配比情况简述
沥青路面在进行铺整时,所采用的材料为沥青混合物,沥青混合物的配比过程应在拌和厂中进行,同时在进行配比时要时刻注意各个原材料的用量,确保最终生产出来的沥青混合物达到公路施工标准,同时在进行沥青混合物拌制过程中,要时刻注意拌制的时间和沥青混合物拌制后的温度,同时沥青混合物在进行材料拌制时,要时刻注意其加热温度,同时搅拌后的沥青混合物须呈现出质地无花白、混合物质地相同、无分离结块情况的出现,同时工人在进行沥青混合物的制作过程中,要时刻对拌制后的沥青混合物进行抽样检查,一旦发现不合乎生产要求的产品应及时做出调整和改善。
2 沥青混合物的摊铺
(1)公路沥青层在进行摊铺过程前,要确保公路基层上无任何杂物,同时要对公路基层的厚度、紧实度、密实度等方面进行详细的检查,确保公路基层不出现松散现象,若出现松散现象,则及时对松散路面进行修整,方式公路路面在摊铺沥青时存在安全隐患和质量问题。
(2)浇洒透层沥青或粘层沥青。为了能够促使面层和公路基层面进行良好的粘贴,在对面层进行铺筑前,需要在其基层表面浇筑沥青,通过浇洒透层沥青,来保障最终的粘合性好,值得注意的是这一浇洒沥青要在面层铺筑前的四小时到八小时之间,同时沥青用量在1.0~1.2kg/m2,若是在旧公路上进行重新修筑,这需要在面层铺筑前的四小时到八小时之间,浇洒粘层沥青。
(3)沥青混合物的摊铺工程。沥青混合物的摊铺工程就是通过施工货车将沥青倒入摊铺机中,再通过传送带将这些沥青混合物转移到摊铺器上,通过摊铺器的运输,将沥青混合物均匀地摊铺,并由熨平板将沥青混合物整理平整。
(4)自动找平控制模式。为了达到公路施工的质量要求,在对公路进行铺筑过程中,要确保公路上下层接缝相互交错开来,但接缝处应保持平整。
3 沥青混合物的碾压工艺
;沥青混合物的碾压工艺主要分为初级碾压、复压和终压三个步骤,这三个步骤的进行需要有专业的人员进行监督管理,同时要在公路施工前对碾压机驾驶员进行前期培训,确保整个碾压过程能够顺利安全地进行,以此提高公路的质量和施工水平。
3.1 初级碾压施工过程
在进行初级碾压时,最值得注意的是要保证碾压过后的公路路面的平整性,由于在前期对沥青混合物已进行了初期平整,同时沥青混合物在刚铺摊时温度较高,一般会在140℃左右,因此在碾压过程中,只需对沥青混合物施加较小的力即可达到较高的稳定性,通常采用双钢轮压路机对路面进行2~3次的碾压即可,在碾压过程中,要确保压路机匀速向前行驶,同时在碾压后,针对碾压过程中出现的偏移等情况进行及时纠正,确保初压过程顺利完成。
3.2 复压施工过程
作为碾压过程中最为主要的施工环节,复压施工过程在整个碾压环节中起到至关重要的作用,复压施工过程其目的是为了提高沥青混合物的紧密程度,同时确保碾压后沥青混合物具有较高的稳定性,由于初步碾压过程中温度较高,且复压是初压后的一个环节,因此,复压环节中温度不会降低过多,复压和初压相同,都采用双钢轮压路机对公路路面进行碾压,其碾压次数也与初压相同,碾压后,需对碾压后的公路进行质量检测,确保公路质量达到规定标准。
3.3 终压施工过程
终压施工其目的是为了消除初压和复压过程中所产生的轮胎痕迹,同时改正初压和复压过程中出现的缺陷,为整体路面具有较高的平整度提供有力的技术支持,由于在终压过程中,需要改善不平整情况,同时完善公路路面,因此,沥青混合物在碾压过程中温度不
可过高,同时终压过程中需使用静力双钢轮压路机,碾压次数与初压和复压相同。
3.4 接缝处碾压施工过程
3.4.1 横向接缝处碾压
在进行横向接缝处碾压时,需要对纵向接缝进行冷却处理,可采用双钢轮压路机对地面进行碾压,碾压宽度一般在15~20厘米,纵向碾压后才可对道路进行横向碾压,横向碾压过后再对道路进行纵向碾压,如此反复可实现道路的平整性的完善,值得注意的是在碾压过程中,横向碾压需要沿路面的中心线进行碾压,且碾压部位主要集中在已经压实的路面上,不得超过新铺设的路面20厘米,每次碾压压路机须向新铺设的路面上移动20厘米,如此反复,直到路面全部碾压完成。
3.4.2 纵向接缝处碾压
压路机在对路面进行碾压时,须在存有热度的沥青混合物上进行,通过碾压将沥青混合物由存有一定热度到完全冷却,这一过程能够促使沥青路面具有较高的密实度,且在进行碾压过程中,每次只允许碾压压路机移动10~20厘米到路面上,这一做法极大程度上的减轻了接合边缘的沥青混合物的用量,但这一做法也降低了沥青路面的密实度,故这一做法需要慎重衡量后使用。
4 沥青表面处治路面
由沥青和其他材料混合得到的混合物进行道路施工,铺设厚度不大于三厘米的薄层道路的方式叫做沥青表面处治路面,这一铺设方式主要是采用层铺的方式,且在施工过程中由于施工具有一定的结构性,促使路面自身的抗压力、强度、摩擦力、稳定性都得到很好的提升,这里主要起到作用的是沥青混合物中颗粒之间的相互摩擦力和阻力,其中粘结力不起到主要影响因素。
(1)本次参与数据收集和整理的路面采用的是层铺方式的沥青表面处治路面。
(2)在确保公路基层干净整洁后,进行浇洒透层沥青,在沥青完全浇洒后,对存有缺陷、空白的位置进行沥青补填,确保整个沥青路面具有一定的平整度。
(3)在施工过程中,要保证纵向宽度在1~1.5米之间,同时沥青在每次浇洒时多应保证接缝处相错开。
(4)沥青在浇洒完成后,应立即铺上石料,石料在铺洒时,要确保均匀,且厚度要保持一致,以不露出沥青为准。
(5)一层沥青和二层沥青、三层沥青在施工方面的环节都相同,施工操作和技术也都相同。
(6)沥青路面在铺设完成后,需要对沥青路面进行养护,如出现泛油现象,需要对沥青路面进行石料铺设,若出现较大石料,应及时移除路面。
5 结论
本文通过对沥青路面在铺设过程中的施工技术进行深入地探讨,以实例中所展示的数据为证明数据,深入探讨施工过程中原材料质量问题,深加工原材料的配比方面,碾压技术等方面问题,提出确保施工质量达到规定要求的施工要点,为后续沥青公路的施工提供良好的数据支持和实例参考。
参考文献
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目前,我国的电力工程在对高压输电线路的设计管理中仍存在一定的问题,这就要求各施工单位在充分遵守现有规章制度的基础上,全面控制高压输电线路设计的整个过程,落实管理人员的责任和义务,严格实行责任到人制度,确保管理人员能对电力工程高压输电线路进行全面的管理工作。
1.1高压输电线路设计管理的作用
一般而言,电力工程高压输电线路的施工设计包括线路施工的前期准备、线路施工的实际安装和线路施工的后期验收。因此,电力工程高压输电线路的设计管理工作通常是基于上述3方面开展的。虽然在不同的线路设计阶段中的管理内容有差异,但其之间具有明显的联系性,这就要求相关人员必须充分调动积极因素,确保工程企业中的人力和物力资源的作用都能得到充分发挥,促使其更加快速、安全地完成电力工程高压输电线路的设计工作。
1.2高压输电线路的设计过程管理
1.2.1线路设计的前期管理
对电力工程高压输电线路的施工前期进行充分的管理工作,能确保线路设计更加科学、合理。
1.2.1.1开展设计审查的组织工作
施工组织设计是指对高压输电线路的设计过程进行相关指导的技术文件。通过对高压输电线路的设计工作进行全面、严格的组织和计划,可有效实现施工管理的目的。
1.2.1.2开展合理的设计沟通
在进行电力工程高压输电线路的设计前,要求与各个施工单位必须进行充分的沟通和交流,使其参与到工程项目的图纸设计活动中来,从而帮助设计人员及时发现电力工程高压输电线路设计中存在的问题,使设计方案能更好地为高压输电线路施工提供依据和保障。
1.2.2线路设计的过程管理
在实际施工过程中,设计人员必须严格遵循“安全第一”的设计理念,预测高压输电线路施工过程中可能遇到的各种危险点和危险源,并进一步识别风险,采取相应的防护措施保护施工。同时,必须在设计图纸中详细说明在实际施工中可能存在的安全隐患,以确保在实际施工中实现安全“双零”。
2高压输电线路设计的要点分析
由于电力工程高压输电线路的施工环境具有一定的特殊性和多变性,因此,如何充分保证工程施工的进度和质量,是整个电力工程高压输电线路设计的要点。
2.1杆塔基础工程的设计要点
通常情况下,电力工程中的高压输电线路设计一般采用管杆或铁塔结构。然而,为了充分降低投资成本,通常使用铁塔或混合土杆作为电力工程高压输电线路的主要结构。与铁塔工程相比,铁杆结构中的基础部分是确保高压输电线路在实际运行过程中不因受外力作用而发生沉降的核心部位。因此,杆塔基础工程的设计质量会直接影响整个高压输电线路的运行质量。
2.1.1基础开挖和浇注设计
在进行杆塔基础的开挖设计时,必须依据工程所在地的实际地质特征和地形条件选择恰当的开挖方法,从而有效提高岩石结构的整体性;以钢筋混凝土作为杆塔浇注的基础,并以施工现场周围的砂石作为浇注的原材料。
2.1.2基础排水和回填设计
如果基坑中的水未及时排出,则不仅会使杆塔基础的开挖难度进一步提高,还会使壁坑出现严重的坍塌和下滑现象,进而导致电力工程的高压输电线路施工无法在规定工期内完成。因此,在进行杆塔的基础排水设计时,杆塔基础必须低于地下水位。此外,对于杆塔基础浇注工作中的土壤回填和夯实,必须充分考虑回填土的密度,使其满足回填土的夯实密度要求。
2.2导线架设工程设计的要点
在整个电力工程高压输电线路的设计过程中,导线架设设计是核心部分。在导线架设设计前期,设计人员必须对相应的施工设备进行全面、详细的了解,并制订相应的施工进程表格,确保在实际的施工过程中不会出现顺序混乱的现象。
2.2.1导线的放线设计
一般而言,导线的放线设计的主要目的是确保高压输电导线的质量,同时观察金属导钩与裸导线段是否存在分股的现象。因此,工程设计人员必须确保杆塔混凝土的强度达到设定值。
2.2.2导线的连线设计
在电力工程的高压输电线路设计中,架空线的连接设计通常包括架空导线之间的相互连接、架空线与压接式耐张线夹之间的连接等。因此,在设计中,导线耐张线夹与跳线之间必须形成良好的连接,促使其更好地与电阻接触,从而有效避免不合格的导线进入电力工程高压输电线路的实际安装过程中。
3结束语
[关键词]110kV输电线路;设计施工;要点
中图分类号:TM752 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0223-01
前言
随着电力行业的不断进步与发展,从而也带动了输电线路的发展。在电力输送的过程中一般多数是高压输变电线路这就需要我们更加重视高压输变电线路的设计与维护了要充分考虑设计中的问题扰化设计、科学施工。质量作为衡量输电线路施工的重要标准,成为所有电力企业关注的焦点。因此,有必要对输电线路设计施工技术要点进行研究分析。
1、110kV输电线路设计流程
在电力输送的过程中一般多数是高压输变电线路,输电线路的设计具有复杂性和多样性。总的来说,输电线路的设计流程包括前期设计阶段、初步设计阶段以及施工图纸设计阶段。
前期设计阶段的主要工作是对线路工程项目进行调研,对项目的可行性进行分析。在这一阶段,设计人员要结合有关材料对项目内容的真实性、可靠性以及准确性进行分析,同时研究工程项目的经济性,从而作出准确的工程决策。
初步设计阶段的工作主要是对针对线路路径的选择以及确定工作。在此阶段,设计人员要结合施工要求对施工地区的自然环境、气候变化等进行调查分析,制定多种不同的线路路径方案,然后再从这些方案中选择一条最合适的施工路径。
施工图纸设计阶段的主要工作是对具体的施工进行设计准备。在这一阶段,设计人员要对施工流程、施工技术、材料选择等进行研究确定,同时还要完成电塔图、截面图、塔基图等的绘制工作。
在完成以上几个步骤后,输电线路设计施工便可以开始,但相关人员需注意输电线路设计施工的技术要点。
2、110kV输电线路基础工程设计施工
在高压输送线路过程中要考虑到埋电线杆的问题所以就要选择合适的地形地势。110kV输电线路杆塔埋入地下的部分称为基础,确保110kV输电线路在运行过程中不会因为外力的作用而发生倾倒、变形以及下沉;对于输电线路的安全运行而言,基础施工质量具有非常大的作用,所以,确保110kV输电线路基础施工质量意义重大。
110kV输电线路经常采用普通钢筋混凝土浇制基础,适宜用在线路附近有水源、砂、石的地段。对于转角塔,因为具有较大上拔力,因此,适宜选择基础较大、重量大、抵抗上拔力强的混凝土基础,结构稳固。进行岩石基础的施工过程中,首先调研塔位周围岩石情况,确保和设计勘测情况相同,当存在差异比较大时,需要设计单位进行变更:另外,需在岩石进行打孔插筋、浇灌砂浆、进行承台的浇制等。
110kV输电线路的杆塔以及拉线的基础,需要确保杆塔在承受各种力的情况下,都不会发生上拔、下陷、倾覆的事故。对于钢筋混凝土电杆而言,其杆腿直接埋入地下,而对于铁塔而言,需要通过混凝土基础以及地脚进行固定。
3、110kV输电线路设计施工技术要点
3.1 线路路径优化设计
输电线路的路径选择直接关系到一个工程是否正常实施以及是否保证经济效益的标准。因此,相关设计人员一般会实地以及图上勘察,通过对勘察数据进行分析研究,制定多种路线设计方案然后再经过方案可行性、经济性、安全性以及维护方便性等的分析,确定一条最优施工路径。同时,设计路线应避免与其他线路的交叉重叠,并且不要选择地质条件差或者污染严重的地区。另外,所选路线应在最大限度上靠近公路,以便于维护。
3.2 杆塔的选择与优化设计
杆塔是线路的基础,杆塔施工费用占到整个线路工程费用的1/3,因此杆塔的选择与设计在很大程度上影响着工程的安全性、经济性。在杆塔的配置上要排定出最佳方案,制定周密的工作计划。杆塔结构设计采用极限状态设计法,即结构在规定的负荷下发生形变或开缝的限值条件下,保证线路安全。定位是高压输电线路设计中至关重要的一步,定位的质量不仅关系到施工的安全也对造价和后期维护有着深远的影响。首先,设计人员应充分考虑工程线路的施工要求,确保电杆与电塔的数量科学合理;其次,设计人员还要结合工程路线的施工要求选择规格合适的杆塔,以保证工程的安全性以及线路的使用寿命;再次,设计人员要充分结合施工地点的自然环境,选择合适的杆塔。最后,施工方还要考虑到土地资源的节约,尽量选择占地面积较小的杆塔。
3.3 导线的选择
导线是实现远距离输电的关键要素,合适的导线不仅能满足基本的输电要求,还能有效减少线路损耗,提高线路运行的安全性。高压输电线路中对导线的选择要求是比较高的不仅要考虑到电流的密度及强弱,还要考虑外在h境的影响及无线干扰等问题。因此导线必须要有适宜的导电性能以及张力等因素的要求,还要考虑到安全因素计算导线与地线短路电流并根据具体实际情况来综合判定做出选择进行设计。在选择导线时首先要考虑的是导线的截面大小。设计人员要根据电力系统提供的技术参数,确定应选择多大截面的导线。在截面确定的前提下还要考虑导线选择的经济效益,应尽量选择造价低的导线,以确保导线经济性与技术性的统一。
3.4 防雷与绝缘配合设计
在输电线路正常运行中,可能会遇到雷雨天气,绝缘配合的作用便是保证线路此时还能正常运行。雷击是造成输电线路事故的主要原因之一,因此在设计施工时必须要考虑到避需设施的设计通常情况下,需要在杆塔上设置避需线;在进行避需设计时,设计师要考虑电力企业对输电线路的电压要求,以及施工地区的气象条件和变化规律,结合以往同类工程的相关经验确定避需线的数量、保护角度等各种技术参数。另外,还要注意对避需线的绝缘设计,根据电压荷载选择合适的绝缘子形式与片数。
3.5 线路施工勘测定位
一般施工勘测卞要包括定线测量、平断面测量。定线测量是将输电线路在实地标注出来,并对输电线路的实际长度进行测量;平断面测量是对路线所过地区周围的地貌情况进行调查,并绘制地貌平面图。通常情况下,使用卫星定位技术对路线平断面进行测量。在勘测完成后,施工人员就可对杆塔施工位置进行定位。定位时要尽量避免使用孤立档距,以防造成施工困难,同时在结冰严重的地区施工人员要尽量缩小档距。另外,在定位山区杆塔时还应考虑到边坡的稳定性。
3.7 施工现场调整
在正式施工过程中经常存在设计方案无法完全实现的状况,此时就需要施工人员对工程设计进行现场调整。在进行施工现场调整时同样要遵循安全性、经济性以及技术性等原则。
4、结语
随着电网事业的进步,高压线路日益增多,输变电是电力系统的核心,高压输变电线路担负着输变电的重任,意义重大。110kV输电线路设计施工上的各个阶段都需进行严格的控制,以提高设计的科学合理性,为线路的正常运行打下良好的基础。从而确保输电线路的质量,进而保障电力系统的安全稳定运行。
参考文献