對架空線路導(dǎo)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(dǎo)、地線間的連接要求、導(dǎo)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(jī)械性能的材料,保證安全可靠的運(yùn)行參數(shù)(限距、弧垂等),采用合理的施工工藝。
一、對導(dǎo)、地線材料的要求:
1、對導(dǎo)線材料的要求:
導(dǎo)線的功能和工況――傳輸電能,通電、承受機(jī)械荷載。
對其材料的基本要求為:具有良好的導(dǎo)電性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)電性能好但機(jī)械強(qiáng)度較差;后者則導(dǎo)電性能差而機(jī)械性能好。因此目前大多用這兩種材料組合制作導(dǎo)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(jī)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(jī)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(jī)械性能、良好的耐疲勞性、耐腐蝕性能及良好的導(dǎo)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(zhì)量。
二、導(dǎo)線的線間距離要求:
導(dǎo)線的線間距離主要指導(dǎo)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(dǎo)線之間及導(dǎo)線與桿塔接地。
導(dǎo)線的線路間距離主要取決于以下情況:
1) 導(dǎo)線風(fēng)偏后對桿塔的最小空氣間隙應(yīng)滿足規(guī)程要求;
2) 檔距中央導(dǎo)線之間不得發(fā)生閃絡(luò)和鞭擊現(xiàn)象。
實(shí)踐證明:對110kv以上的線路:因?yàn)槠浣^緣子串較長,風(fēng)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(dǎo)線間的距離。
在具體確定導(dǎo)線間的水平距離和垂直距離時,應(yīng)根據(jù)不同情況,采取不同的計(jì)算公式。
1、 導(dǎo)線水平線間距離的計(jì)算
1)檔距在1000m以下時,按下式計(jì)算:
d=0.4lk+u/110+0.65(fe)0.5(1-1)
式中 d-導(dǎo)線的水平線間距離,m;
lk-懸垂絕緣子串的長度,m;
u-運(yùn)行線路的標(biāo)稱電壓,kv;
fe-導(dǎo)線最大弧垂,m。
2)檔距大于1000m時,推薦采用以下公式計(jì)算導(dǎo)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(dǎo)線間的垂直距離的確定
――主要取決于導(dǎo)線覆冰及覆冰脫落時跳躍的大小。其主要與導(dǎo)線的弧垂和覆冰厚度有關(guān)。考慮到導(dǎo)線覆冰,尤其是覆很厚冰的情況是稀少的,且導(dǎo)線風(fēng)偏搖擺也不能使上下層導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò);且導(dǎo)線的脫冰跳躍也是個別情況。因此一般認(rèn)為,在相同線間距離時,導(dǎo)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(dǎo)線間的垂直距離可以小于其導(dǎo)線間的水平距離。
根據(jù)我國雙回路線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),推薦導(dǎo)線間垂直距離宜采用式(1-1)、(1-2)計(jì)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(yīng)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(dǎo)線間的水平偏移(上、下層導(dǎo)線間或?qū)?、地線間的水平距離);
(2)重冰區(qū)導(dǎo)線建議采用水平排列,導(dǎo)線與地線間的水平距離(偏移)較表1-7中b=15mm欄內(nèi)的數(shù)值至少大0.5mm。
3、 導(dǎo)線三角形排列時,其斜向線間距離的確定
∵導(dǎo)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(dǎo)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(jì)算。
dx=[(dp)2+(4dz/3)2]0.5(1-3)
式中 dx-導(dǎo)線三角形排列時的等效水平線間距離,m;
dp-導(dǎo)線投影距離,m;
dz-導(dǎo)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(yīng)比相應(yīng)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(dǎo)、地線的弧垂要求
架空送電線路運(yùn)行規(guī)程對導(dǎo)、地線弧垂的要求主要有以下方面:
(1)設(shè)計(jì)弧垂的計(jì)算允許偏差:一般情況下應(yīng)在如下范圍內(nèi):110kv及以下的線路為+6%、-2.5%,220kv以上線路為+3.0%,-2.5%。而運(yùn)行中的導(dǎo)、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(yīng)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(dǎo)線同相子導(dǎo)線的弧垂允許偏差值:
垂直排列雙分裂導(dǎo)線:+100mm,-0。
其它排列形式分裂導(dǎo)線:220kv:80mm;
330kv、500kv:50mm。
四、導(dǎo)線對地距離及交叉跨越距離的要求:
導(dǎo)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(yīng)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(fēng)速情況或覆冰情況求得的最大風(fēng)偏進(jìn)行計(jì)算。
(2)計(jì)算出來的值應(yīng)計(jì)入導(dǎo)線架線后塑性伸長的影響和設(shè)計(jì)、施工的誤差,但不應(yīng)計(jì)入由于電流、太陽輻射、覆冰不均勻等引起的弧垂增大;
(3)當(dāng)架空線路與標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路、調(diào)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(yīng)按導(dǎo)線溫度+70℃計(jì)算。
1、 導(dǎo)線對地距離的確定
對于不同電壓等級的線路,導(dǎo)線的對地距離取決于不同的因素。通常500kv以下的線路,其導(dǎo)線對地的距離由線路的絕緣強(qiáng)度確定;500kv以上的線路則按線路對地面物體的靜電感應(yīng)影響來確定。
(1)按絕緣強(qiáng)度確定
原則:保證線路對人、畜、樹木、房屋及交叉跨越物不產(chǎn)生閃絡(luò)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(jīng)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(nóng)業(yè)機(jī)械到達(dá),但無房屋或房屋稀少的地區(qū)
交通困難地區(qū):車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械不能到達(dá)的地區(qū)。
對非居民區(qū):以導(dǎo)線在fmax時,對線下的往來車輛不發(fā)生閃絡(luò)放電為原則:
h=h+s+a
式中 h――導(dǎo)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(nèi)過電壓下,導(dǎo)線對車輛不發(fā)生閃絡(luò)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(yùn)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(yīng)影響確定(500kv以上的線路):
――以確保人畜等在導(dǎo)線下不產(chǎn)生靜電感應(yīng)為原則。
靜電感應(yīng)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(yīng)有電荷、電流、電壓的現(xiàn)象。感應(yīng)電壓越高,對人的影響就越嚴(yán)重。
靜電感應(yīng)的影響:
產(chǎn)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(qiáng)不大于10kv/m來考慮。
《110~500kv架空線路設(shè)計(jì)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(nèi),允許的最大場強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度限制在5kv/km以內(nèi);跨越購物中心停車場的限制在2.5kv/m以內(nèi);對于工業(yè)和商業(yè)停車場時,限制在2.5kv/m以內(nèi)。
2、 導(dǎo)線對房屋建筑、巖石峭壁等突出物的距離要求
――以導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線最低點(diǎn)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(hù)區(qū)、果園等)
要求:導(dǎo)線在最大風(fēng)偏及最大弧垂時,導(dǎo)線與樹木的凈空距離在規(guī)程允許的范圍內(nèi)。
4、 導(dǎo)線對各種工程設(shè)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(yán)格滿足規(guī)程的規(guī)定。
五、導(dǎo)、地線的連接要求
導(dǎo)線或地線的連接質(zhì)量是保證線路正常運(yùn)行的一個至關(guān)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(nèi),一根導(dǎo)線上只允許有一個直線連接管和三個補(bǔ)修管;
(2)各補(bǔ)修管間,補(bǔ)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(bǔ)修管的位置中導(dǎo)線固定處的距離應(yīng)大于0.5m。
(3)重要跨越檔內(nèi)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(zhì)量要求
接頭機(jī)械強(qiáng)度不得低于原導(dǎo)線強(qiáng)度的90%;接頭部位的電阻、電壓值與等長導(dǎo)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(yán)重銹蝕、閃絡(luò)燒傷、松股等。
2、同一檔內(nèi)導(dǎo)線的材質(zhì)、規(guī)格、捻回方向等要相同。
3、要視導(dǎo)線的操作程度采取相應(yīng)的處理措施。如預(yù)絞絲修補(bǔ)、補(bǔ)修管修補(bǔ)等。