在線路設(shè)計(jì)的絕緣配合內(nèi)容中,在檔距中央,導(dǎo)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(xiàng)重要要求。
即在檔距中央,導(dǎo)線與避雷線線間距離dd.b在15℃、無(wú)風(fēng)的氣象條件下應(yīng)滿足下式:
?。?)
式中 —線路的檔距(m);
dd.b—滿足防雷要求的導(dǎo)線與避雷線線間距離(m)。
對(duì)大檔距則應(yīng)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(guò)電壓下,檔距中央導(dǎo)、地線之間不發(fā)生閃絡(luò),導(dǎo)、地線之間距離應(yīng)按式(1)和式(2)決定。為了達(dá)到這一要求,應(yīng)從三方面著手。一是在塔頭上適當(dāng)布置避雷線的懸點(diǎn)高度,一般滿足保護(hù)角的要求,就認(rèn)為是適當(dāng)?shù)?。過(guò)度增加高度會(huì)使桿塔造價(jià)增加;二是避雷線截面和導(dǎo)線截面適當(dāng)配合;三是適當(dāng)選擇避雷線的安全系數(shù)和運(yùn)行應(yīng)力,使避雷線的應(yīng)力、安全系數(shù)與導(dǎo)線適當(dāng)配合。
1.在大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件下滿足防雷要求的避雷線水平應(yīng)力值σbf。
當(dāng)導(dǎo)線和避雷線截面選定之后,在大氣過(guò)電壓條件下,導(dǎo)線的應(yīng)力和弧垂可以確定。這時(shí),為了保證導(dǎo)、地線之間距離滿足防雷要求,避雷線的應(yīng)力和弧垂就要受到限制。其應(yīng)力不能過(guò)低。應(yīng)力過(guò)低則使避雷線弧垂加大,導(dǎo)、地線之間距離得不到保證。根據(jù)大氣過(guò)電壓對(duì)間隙距離的要求,可以計(jì)算出避雷線的水平應(yīng)力。
把導(dǎo)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(dǎo)線、避雷線檔距中央處線間距離
圖1中所示均為大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)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(diǎn);
d為檔距中央導(dǎo)線的最低點(diǎn);
fd為導(dǎo)線弧垂(m),h為導(dǎo)、地線懸掛點(diǎn)之間的垂直距離(m),s為導(dǎo)、地線懸掛點(diǎn)水平距離(m),dd.b為導(dǎo)、地線的空氣間隙(m),λ為絕緣子串的長(zhǎng)度(m)。由圖1可知:
而 ,
式中:—分為導(dǎo)線、避雷線的比載、水平應(yīng)力;
—檔距。
令,將代入上式,解出σb,并以符號(hào)表示,得到:
?。?)
式中符號(hào)同前。
是在大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件下滿足檔距中央導(dǎo)線與避雷線線間距離要求的避雷線最小水平應(yīng)力,由上式可知,與導(dǎo)線應(yīng)力σd有關(guān)。
因?yàn)榇頇n距不同,的值也不同。在同一個(gè)耐張段內(nèi),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(guān)。因?yàn)闄n距改變時(shí),導(dǎo)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(guān)系曲線如圖2所示。
圖2 與檔距的關(guān)系
2.的極大值σbq。
從圖5-11可知,應(yīng)力有極大值,用符號(hào)σbq表示。與σbq對(duì)應(yīng)的檔距長(zhǎng)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(jì)算公式:
式中 —控制檔距, 其余符號(hào)同前。
上式是一個(gè)代數(shù)方程,其解法與導(dǎo)線的狀態(tài)方程式類似?!?
當(dāng)近似地認(rèn)為s≈0時(shí),上式簡(jiǎn)化為
(4)
將代入式(3),便得到的極大值σbq。
3.大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件下避雷線控制應(yīng)力σbfm的確定。
因?yàn)橹蹬c檔距有關(guān),若耐張段內(nèi)有n個(gè)檔,則值也有n個(gè),其中的最大值設(shè)為σbfm。實(shí)際上,一個(gè)耐張段內(nèi),各檔的避雷線應(yīng)力也可近似的認(rèn)為相等,只有一個(gè)值,設(shè)為σbs。
顯然,在大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件下,若有σbs≥σbfm,則可以保證各線檔檔距中央的導(dǎo)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(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件的控制應(yīng)力。它是由檔距中央的導(dǎo)線、避雷線線間距離做為控制條件所決定的避雷線應(yīng)力下限。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)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(jiǎn)便地確定σbfm值。
當(dāng)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(shí),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(shí)令=min代入式(3)求得的便是最大值σbfm。
③如果min<<max,這時(shí)很可能有某一檔距等于或接近,可近似地取σbfm=σbq。
當(dāng)無(wú)法知道檔距變化范圍時(shí),也可以取σbfm=σbq來(lái)驗(yàn)算導(dǎo)線、避雷線線間距離。
順便說(shuō)明,σbfm值取得愈大,避雷線的最大應(yīng)力也會(huì)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(yīng)設(shè)法降低σbfm值。
4.導(dǎo)線避雷線線間距離校驗(yàn)方法
校驗(yàn)的方法有下面兩種:
(1)與導(dǎo)線力學(xué)計(jì)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(yīng)力為已知狀態(tài),用狀態(tài)方程求出大氣過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)狀態(tài)避雷線的實(shí)際應(yīng)力σbs。如果σbs≥σbfm,則導(dǎo)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(guò)電壓、無(wú)風(fēng)氣象條件及σbfm為控制條件,用狀態(tài)方程求得最大風(fēng)、覆冰、最低氣溫、年平均氣溫等條件下避雷線控制應(yīng)力,如果所求出的各個(gè)應(yīng)力分別小于各條件下避雷線的控制應(yīng)力,也說(shuō)明在雷電過(guò)電壓、無(wú)風(fēng)條件下導(dǎo)線、避雷線線間距離滿足防雷要求。反之,算出的任一個(gè)條件的避雷線應(yīng)力大于該條件的控制應(yīng)力,則說(shuō)明導(dǎo)線、避雷線線間距離不符合防雷要求。
如果導(dǎo)線、避雷線線間距離不滿足防雷要求,應(yīng)采取降低避雷線設(shè)計(jì)安全系數(shù)或調(diào)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(yīng)力符號(hào)所代表的含義。
σbf—滿足防雷要求的避雷線水平應(yīng)力;
σbq—對(duì)應(yīng)控制檔距的避雷線水平應(yīng)力(極大值 );
σbs—耐張段內(nèi)n個(gè)檔中避雷線的等值應(yīng)力;
σbfm—在n個(gè)檔距中,σbf值的最大者(控制應(yīng)力) 。