在線路設計的絕緣配合內容中,在檔距中央,導線與避雷線線間距離必須滿足規(guī)程的要求,這也是避雷線在塔頭布置的一項重要要求。
即在檔距中央,導線與避雷線線間距離dd.b在15℃、無風的氣象條件下應滿足下式:
?。?)
式中 —線路的檔距(m);
dd.b—滿足防雷要求的導線與避雷線線間距離(m)。
對大檔距則應滿足:
(2)
式中 —線路耐雷水平(ka);
u—線路額定電壓(kv)。
下面我們將討論在避雷線的布置中如何滿足式(1)及式(2)的要求。
為了滿足防雷要求,做到在大氣過電壓下,檔距中央導、地線之間不發(fā)生閃絡,導、地線之間距離應按式(1)和式(2)決定。為了達到這一要求,應從三方面著手。一是在塔頭上適當布置避雷線的懸點高度,一般滿足保護角的要求,就認為是適當?shù)?。過度增加高度會使桿塔造價增加;二是避雷線截面和導線截面適當配合;三是適當選擇避雷線的安全系數(shù)和運行應力,使避雷線的應力、安全系數(shù)與導線適當配合。
1.在大氣過電壓、無風條件下滿足防雷要求的避雷線水平應力值σbf。
當導線和避雷線截面選定之后,在大氣過電壓條件下,導線的應力和弧垂可以確定。這時,為了保證導、地線之間距離滿足防雷要求,避雷線的應力和弧垂就要受到限制。其應力不能過低。應力過低則使避雷線弧垂加大,導、地線之間距離得不到保證。根據(jù)大氣過電壓對間隙距離的要求,可以計算出避雷線的水平應力。
把導線、避雷線投影到桿塔所在平面(垂直于線路的平面),得到圖1。
圖1 導線、避雷線檔距中央處線間距離
圖1中所示均為大氣過電壓、無風條件下的量值。
其中:fb為避雷線弧垂(m);
b為檔距中央避雷線的最低點;
d為檔距中央導線的最低點;
fd為導線弧垂(m),h為導、地線懸掛點之間的垂直距離(m),s為導、地線懸掛點水平距離(m),dd.b為導、地線的空氣間隙(m),λ為絕緣子串的長度(m)。由圖1可知:
而 ,
式中:—分為導線、避雷線的比載、水平應力;
—檔距。
令,將代入上式,解出σb,并以符號表示,得到:
?。?)
式中符號同前。
是在大氣過電壓、無風條件下滿足檔距中央導線與避雷線線間距離要求的避雷線最小水平應力,由上式可知,與導線應力σd有關。
因為代表檔距不同,的值也不同。在同一個耐張段內,σd是確定常數(shù),在選擇桿型后s、h也是常數(shù),則與檔距有關。因為檔距改變時,導線及避雷線的弧垂fd、fb也隨之改變。代表檔距、桿型確定之后,與的關系曲線如圖2所示。
圖2 與檔距的關系
2.的極大值σbq。
從圖5-11可知,應力有極大值,用符號σbq表示。與σbq對應的檔距長度稱為控制檔距,用q表示,令式(3)中的分母為
根據(jù)σb的極值條件,必有。由此,得到控制檔距q的計算公式:
式中 —控制檔距, 其余符號同前。
上式是一個代數(shù)方程,其解法與導線的狀態(tài)方程式類似?!?
當近似地認為s≈0時,上式簡化為
(4)
將代入式(3),便得到的極大值σbq。
3.大氣過電壓、無風條件下避雷線控制應力σbfm的確定。
因為值與檔距有關,若耐張段內有n個檔,則值也有n個,其中的最大值設為σbfm。實際上,一個耐張段內,各檔的避雷線應力也可近似的認為相等,只有一個值,設為σbs。
顯然,在大氣過電壓、無風條件下,若有σbs≥σbfm,則可以保證各線檔檔距中央的導線、避雷線線間距離滿足防雷要求。
因此,的最大值σbfm可以做為大氣過電壓、無風條件的控制應力。它是由檔距中央的導線、避雷線線間距離做為控制條件所決定的避雷線應力下限。
應當說明,由于耐張段各檔距可能不等于,所以σbfm不一定等于σbq。下面討論怎樣簡便地確定σbfm值。
當線路已初步定位,或根據(jù)地形條件、桿塔使用條件可以大致知道檔距變化范圍時,值σbfm可以按下面的方法確定;
①如果可能最大檔距max<,參考圖5-11可知,令=man代入式(3),求得的值便是各檔距值的最大值σbfm。
②如果可能最小檔距min>,此時令=min代入式(3)求得的便是最大值σbfm。
③如果min<<max,這時很可能有某一檔距等于或接近,可近似地取σbfm=σbq。
當無法知道檔距變化范圍時,也可以取σbfm=σbq來驗算導線、避雷線線間距離。
順便說明,σbfm值取得愈大,避雷線的最大應力也會愈大,從而降低避雷線的安全系數(shù)。所以,希望在滿足防雷要求前提下,應設法降低σbfm值。
4.導線避雷線線間距離校驗方法
校驗的方法有下面兩種:
(1)與導線力學計算方法一樣,根據(jù)臨界檔距判斷避雷線的控制條件,以避雷線的控制條件及控制應力為已知狀態(tài),用狀態(tài)方程求出大氣過電壓、無風狀態(tài)避雷線的實際應力σbs。如果σbs≥σbfm,則導線、避雷線線間距離滿足防雷要求。反之,不滿足防雷要求。
(2)以大氣過電壓、無風氣象條件及σbfm為控制條件,用狀態(tài)方程求得最大風、覆冰、最低氣溫、年平均氣溫等條件下避雷線控制應力,如果所求出的各個應力分別小于各條件下避雷線的控制應力,也說明在雷電過電壓、無風條件下導線、避雷線線間距離滿足防雷要求。反之,算出的任一個條件的避雷線應力大于該條件的控制應力,則說明導線、避雷線線間距離不符合防雷要求。
如果導線、避雷線線間距離不滿足防雷要求,應采取降低避雷線設計安全系數(shù)或調整塔頭尺寸、改換桿型等措施加以解決。
這里需要明確以上各應力符號所代表的含義。
σbf—滿足防雷要求的避雷線水平應力;
σbq—對應控制檔距的避雷線水平應力(極大值 );
σbs—耐張段內n個檔中避雷線的等值應力;
σbfm—在n個檔距中,σbf值的最大者(控制應力) 。