對架空線路導線及地線的要求主要有以下方面:材料要求、線間距離要求、弧垂要求、對地及交叉跨越要求、導、地線間的連接要求、導線與地線的配合要求等。
總體要求為:選擇具有良好電氣性能和機械性能的材料,保證安全可靠的運行參數(shù)(限距、弧垂等),采用合理的施工工藝。
一、對導、地線材料的要求:
1、對導線材料的要求:
導線的功能和工況――傳輸電能,通電、承受機械荷載。
對其材料的基本要求為:具有良好的導電性能及足夠的機械強度,并具有一定的耐腐蝕、耐高溫和可加工性能,且重量輕、性能穩(wěn)定,耐磨損,價格低廉等。
能滿足上述要求的材料主要為鋁和鋼,前者導電性能好但機械強度較差;后者則導電性能差而機械性能好。因此目前大多用這兩種材料組合制作導線,如鋼芯鋁絞線等。
2、對地線材料的要求:
架空地線的作用:引雷入地,減少雷擊線路而跳閘的機會,提高線路的耐雷水平,保證線路安全送電。
架空地線的類別:
普通架空地線-不與桿塔絕緣,只起引雷入地的作用;
絕緣架空地線-與桿塔絕緣,起引雷入地的作用,還可作載波通訊的通道、地線自身的融冰、檢修時電動電源及小功率用戶的供電等
對普通架空地線材料:只要求有較高的機械性能及良好的耐腐蝕性能,一般采用鋼絞線。
對絕緣地線材料:較高的機械性能、良好的耐疲勞性、耐腐蝕性能及良好的導電性。一般采用鋼芯鋁絞線、鋁鎂合金絞線和鋁包銅絞線等。以降低通訊衰減,提高通訊質量。
二、導線的線間距離要求:
導線的線間距離主要指導線間的水平距離、垂直距離和水平偏移距離。
確定的依據(jù)――保證足夠的電氣間隙,確保導線之間及導線與桿塔接地。
導線的線路間距離主要取決于以下情況:
1) 導線風偏后對桿塔的最小空氣間隙應滿足規(guī)程要求;
2) 檔距中央導線之間不得發(fā)生閃絡和鞭擊現(xiàn)象。
實踐證明:對110kv以上的線路:因為其絕緣子串較長,風偏角大,其線間距離一般由第一種情況控制。
對110kv以下的線路:絕緣子串較短,而檔距中央弧垂最大,故以第二種情況來限制導線間的距離。
在具體確定導線間的水平距離和垂直距離時,應根據(jù)不同情況,采取不同的計算公式。
1、 導線水平線間距離的計算
1)檔距在1000m以下時,按下式計算:
d=0.4lk+u/110+0.65(fe)0.5(1-1)
式中 d-導線的水平線間距離,m;
lk-懸垂絕緣子串的長度,m;
u-運行線路的標稱電壓,kv;
fe-導線最大弧垂,m。
2)檔距大于1000m時,推薦采用以下公式計算導線間的水平距離。
d=0.4lk+u/110+k(fe)0.5 (1-2)
式中 k-系數(shù),在0.8~1.0間選用,檔距大時取大值。
其它符號同前。
一般情況下,使用懸垂絕緣子串的桿塔可根據(jù)線路的電壓等級及檔距,直接查手冊或按表1-4、1-5所給數(shù)值選用。
2、 導線間的垂直距離的確定
――主要取決于導線覆冰及覆冰脫落時跳躍的大小。其主要與導線的弧垂和覆冰厚度有關??紤]到導線覆冰,尤其是覆很厚冰的情況是稀少的,且導線風偏搖擺也不能使上下層導線發(fā)生閃絡;且導線的脫冰跳躍也是個別情況。因此一般認為,在相同線間距離時,導線垂直排列要比水平排列優(yōu)越些,即允許的弧垂或檔距可以放大些。亦即導線間的垂直距離可以小于其導線間的水平距離。
根據(jù)我國雙回路線路的運行經驗,推薦導線間垂直距離宜采用式(1-1)、(1-2)計算值的75%。即
dh=0.75d
使用懸垂絕緣子的桿塔,其垂直線間距離不應小于表1-6所列數(shù)值。
注意:
(1)表1-6中數(shù)值在覆冰地區(qū)尚嫌不夠,必須同時考慮導線間的水平偏移(上、下層導線間或導、地線間的水平距離);
(2)重冰區(qū)導線建議采用水平排列,導線與地線間的水平距離(偏移)較表1-7中b=15mm欄內的數(shù)值至少大0.5mm。
3、 導線三角形排列時,其斜向線間距離的確定
∵導線呈三角形排列,∴其工作狀態(tài)介于垂直排列和水平排列之間。
規(guī)程sdj3-79規(guī)定:導線的斜向線間距離dx′可化為等效水平線間距離,并按下式計算。
dx=[(dp)2+(4dz/3)2]0.5(1-3)
式中 dx-導線三角形排列時的等效水平線間距離,m;
dp-導線投影距離,m;
dz-導線垂直投影距離,m。
此外,在多回路桿塔上,不同回路的不同相間的水平線間距離、垂直線間距離和等效水平線間距離的值應比相應的單回路的值增加0.5m,并不得小于規(guī)程所規(guī)定的值,見表1-8。
三、導、地線的弧垂要求
架空送電線路運行規(guī)程對導、地線弧垂的要求主要有以下方面:
(1)設計弧垂的計算允許偏差:一般情況下應在如下范圍內:110kv及以下的線路為+6%、-2.5%,220kv以上線路為+3.0%,-2.5%。而運行中的導、地線的最大弧垂不得超過規(guī)定值的5%,最小弧垂不得小于規(guī)定值的2.5%。
(2)三相弧垂應力求一致。一般情況下,各相間弧垂的允許偏差最大值為:110kv及以下的線路為200mm;220kv及以上的線路為300mm。
(3)相分裂導線同相子導線的弧垂允許偏差值:
垂直排列雙分裂導線:+100mm,-0。
其它排列形式分裂導線:220kv:80mm;
330kv、500kv:50mm。
四、導線對地距離及交叉跨越距離的要求:
導線對地及交叉跨越(房屋、鐵路、道路、河流、管道、索道、山坡、樹木及各種架空線路等)的最小允許距離的確定一般遵循下列原則:
(1)應根據(jù)最高氣溫情況或覆冰情況求得的最大弧垂和最大風速情況或覆冰情況求得的最大風偏進行計算。
(2)計算出來的值應計入導線架線后塑性伸長的影響和設計、施工的誤差,但不應計入由于電流、太陽輻射、覆冰不均勻等引起的弧垂增大;
(3)當架空線路與標準軌距鐵路、調整公路和一級公路交叉,且架空電力線路的檔距超過200m時,最大弧垂應按導線溫度+70℃計算。
1、 導線對地距離的確定
對于不同電壓等級的線路,導線的對地距離取決于不同的因素。通常500kv以下的線路,其導線對地的距離由線路的絕緣強度確定;500kv以上的線路則按線路對地面物體的靜電感應影響來確定。
(1)按絕緣強度確定
原則:保證線路對人、畜、樹木、房屋及交叉跨越物不產生閃絡放電現(xiàn)象。
一般可根據(jù)線路所通過地區(qū)的類型選用不同的安全裕度來確定。
線路經過地區(qū)的類型:
居民區(qū):人口密集區(qū)。如市區(qū)、城區(qū)、城鎮(zhèn)等。
非居民區(qū):有人車來往或農業(yè)機械到達,但無房屋或房屋稀少的地區(qū)
交通困難地區(qū):車輛、農業(yè)機械不能到達的地區(qū)。
對非居民區(qū):以導線在fmax時,對線下的往來車輛不發(fā)生閃絡放電為原則:
h=h+s+a
式中 h――導線在fmax處的對地距離;
h――車輛的裝載高度(m);我國規(guī)定:汽車的最大裝載高度為4.0m
s――內過電壓下,導線對車輛不發(fā)生閃絡放電的最小空氣間隙。一般查表確定。
a――裕度,一般取1.0m
對居民區(qū),可較非居民區(qū)的h值再1.0m
交通困難地區(qū):按人和牲畜馱運物品的最大高度考慮,一般式中的h按人伸起手臂的最大高度2.8m取。
(2)按靜電感應影響確定(500kv以上的線路):
――以確保人畜等在導線下不產生靜電感應為原則。
靜電感應現(xiàn)象:
在線路或附近的人畜或其它物體(車輛、金屬屋頂、欄桿、鐵絲網(wǎng)等)上感應有電荷、電流、電壓的現(xiàn)象。感應電壓越高,對人的影響就越嚴重。
靜電感應的影響:
產生麻電或現(xiàn)象→人精神恐慌→造成二次事故等。
我國規(guī)定:對500kv線路,以地面(跨越物)以上1m處的靜電場強不大于10kv/m來考慮。
《110~500kv架空線路設計規(guī)程》提出:“500kv送電線路鄰近民房時,房屋所在位置離地1m處最大未畸變電場不得超過4kv/m”
美國bpa規(guī)定:在線路走廊內,允許的最大場強為9kv/m;在走廊邊緣的允許值為5kv/m.
日本架空送電規(guī)程規(guī)定:特高壓線路下的地面場強不得超過3kv/m。
美國國家電氣安全法規(guī)規(guī)定:在公路交叉處,電場強度限制在5kv/km以內;跨越購物中心停車場的限制在2.5kv/m以內;對于工業(yè)和商業(yè)停車場時,限制在2.5kv/m以內。
2、 導線對房屋建筑、巖石峭壁等突出物的距離要求
――以導線在最大時不對鄰近物體放電為原則t有足夠的凈空氣間隙。
3、 導線與樹木的距離
三種情況:
(1)通過林區(qū):主要考慮線路附近的樹木傾倒時不踫撞線路。
∴要砍伐通道(如圖所示),且通道的寬度要滿足:
b≥a+2h
式中:a――邊導線的距離,m;
h――樹木的最大高度,m。
(2)跨越樹木:要確保線路不對樹木放電。
規(guī)定:導線最低點與樹木的垂直距離為h:
35-110kv h>3.5m
220kv h>4.0m
330kv h>5.0m
500kvh>6.0m
(3)通過不允許砍伐通道的林區(qū)(保護區(qū)、果園等)
要求:導線在最大風偏及最大弧垂時,導線與樹木的凈空距離在規(guī)程允許的范圍內。
4、 導線對各種工程設施的交叉跨越距離
包括:橋梁、道路(公路和鐵路)、管道等。
要求:必須嚴格滿足規(guī)程的規(guī)定。
五、導、地線的連接要求
導線或地線的連接質量是保證線路正常運行的一個至關重要的環(huán)節(jié),規(guī)程要求接頭部位必須滿足以下要求:
(1)避免不必要的接頭:同一檔距內,一根導線上只允許有一個直線連接管和三個補修管;
(2)各補修管間,補修管與接頭之間以及接頭與耐張連接管之間的距離不宜小于5m;且接頭或補修管的位置中導線固定處的距離應大于0.5m。
(3)重要跨越檔內不得有接頭
如跨越公路、鐵路、橋梁、通航的河流、送電線路及弱電線路、特殊管道及索道等時。
(4)質量要求
接頭機械強度不得低于原導線強度的90%;接頭部位的電阻、電壓值與等長導線的電阻、電壓的比值不得大于2.0倍。
五、其它要求
1、外觀:不得有磨損、斷股、破損、小繞、嚴重銹蝕、閃絡燒傷、松股等。
2、同一檔內導線的材質、規(guī)格、捻回方向等要相同。
3、要視導線的操作程度采取相應的處理措施。如預絞絲修補、補修管修補等。