35kV輸電線路抗冰設(shè)計(jì)探討

摘要：冰凍是造成高山地區(qū)冬季輸電線路倒塔（桿）斷線的重要原因，加強(qiáng)和優(yōu)化輸電線路的抗冰凍能力設(shè)計(jì)，保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有效降低輸配電線路事故率，關(guān)系到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行和供用電的可靠性。文章探討了35kV輸電線路抗冰的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：輸電線路；抗冰設(shè)計(jì)；導(dǎo)線選擇；導(dǎo)線應(yīng)力

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0142-02

漢中市位于陜西南部與四川省接壤，地處大巴山脈、秦嶺山脈深處，高山大嶺約占50%以上，海拔在701～2038m之間，約占全市總面積的37.2%。隨著國(guó)家農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)施，漢中市電網(wǎng)有了很大的發(fā)展?？墒?，冰凍常使輸電線路的導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)10～70mm。在沒(méi)有溶冰條件的情況下，使得導(dǎo)線桿塔承受荷載超過(guò)設(shè)計(jì)能力，引起斷線倒桿事故，影響了供電的可靠性，也給供電部門(mén)及用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

目前，輸電線路冰害的對(duì)策，一般采取溶、繞、抗的辦法。筆者僅就抗冰方面進(jìn)行探討。

一、抗冰輸電線路的導(dǎo)線選擇

設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，對(duì)35kV輸電線路導(dǎo)線截面的選擇是根據(jù)線路電壓降來(lái)確定的，按容許電流進(jìn)行校驗(yàn)。筆者認(rèn)為，抗冰輸電線路導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)按導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度確定，以電壓損失、容許電流條件進(jìn)行校驗(yàn)，以求能承受大的冰雪荷重。

輸電線路的導(dǎo)線普遍采用鋼芯鋁線，根據(jù)鋼芯的大小分為正常型（LGJ型）、減輕型（LGJQ型）、加強(qiáng)型（LGJJ型）。筆者以150mm2截面導(dǎo)線為例，查得各型鋼芯鋁導(dǎo)線的拉斷力及瞬時(shí)破壞應(yīng)力，見(jiàn)表1：

表1

導(dǎo)線型號(hào)及標(biāo)稱截面 計(jì)算拉斷力（kg） 瞬時(shí)破壞應(yīng)力

（kg/ mm2）

LGJ-150 5050 28

LGJQ-150 4470 24

LGJJ-150 5620 21

由表1可知，抗冰輸電線路的導(dǎo)線應(yīng)選用LGJJ型，其瞬時(shí)破壞應(yīng)力為31kg/mm2。

二、抗冰輸電線路的最大檔距、最大負(fù)載、最大應(yīng)力

抗冰輸電線路不管選用哪種型號(hào)的導(dǎo)線，總的原則是線路在最大檔距時(shí)的最大荷載所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不能超過(guò)導(dǎo)線的允許使用應(yīng)力。

如在Ⅱ級(jí)氣象區(qū)內(nèi)，LGJJ-120型導(dǎo)線各種復(fù)冰厚度下的各種比載，在不同檔距下產(chǎn)生的最大應(yīng)力&max;，計(jì)算結(jié)果

g1=w0/s(kg/m.mm2)

式中w0——導(dǎo)線每米長(zhǎng)的重量（kg/m），取0.53；

S——導(dǎo)線的計(jì)算截面積（mm2），取142.6。

g2=0.00283 ×b(d+b)/S(kg/m.mm2)

式中b——導(dǎo)線覆冰厚度（mm）；

D——導(dǎo)線計(jì)算直徑（mm），取15.5

g5=0.075V2×(d+2b)/1000×S(kg/m.mm2)

式中V——導(dǎo)線覆冰時(shí)的風(fēng)速（m/s），取10m/s；

&max;=0.5×g7×L(kg/mm2)

式中L——線路最大設(shè)計(jì)檔距（m）

&允=31/2.5=12.4(kg/mm2)

式中2.5——安全系數(shù)；

31——LGJJ-120型導(dǎo)線的瞬時(shí)破壞應(yīng)力(kg/mm2)

由表2可見(jiàn)，線路檔距越大，線路承受覆冰厚度的能力就越小。所以，在確定了覆冰厚度b和導(dǎo)線型號(hào)后，應(yīng)以&max;小于&允為原則控制線路最大檔距L。表2中，導(dǎo)線最大覆冰厚度b=70mm，檔距等于200m時(shí)，最大應(yīng)力&max;=12.3kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2，故此線路最大檔距應(yīng)控制在200m以內(nèi)。

三、導(dǎo)線截面積與最大應(yīng)力

增大導(dǎo)線截面可增大導(dǎo)線最大應(yīng)力。如將表2中導(dǎo)線選為L(zhǎng)GJJ-240型。同樣按表2中的計(jì)算方法算得各種覆冰厚度下的各種比載在不同檔距下產(chǎn)生的&max;，見(jiàn)表3。

由表三可知，導(dǎo)線同樣覆冰厚度b等于70mm，檔距為300m，此時(shí)&max;=11.8kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2，而在200mm檔距下，覆冰厚度b可以增大到100mm，此時(shí)&max;=12.1kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2。

四、抗冰線路的導(dǎo)線應(yīng)力與弧垂

輸電線路在一個(gè)檔距內(nèi)，導(dǎo)線兩端掛在桿塔上就好比曬衣服掛的繩子一樣，中間是下垂的，如果掛得松弛些，弧垂就大些，拉力就小些；繃得緊些，弧垂就小些，拉力也就大些?；〈古c應(yīng)力的關(guān)系可用下式表示：

&=(g×L2)/(8×f)或f=(g×L2)/（8×&）

式中g(shù)——導(dǎo)線比載（kg/m.mm2）；

&——導(dǎo)線承受的應(yīng)力（kg/mm2）；

L——線路檔距(m)

F——線路弧垂(m)

在導(dǎo)線最大允許應(yīng)力&允的條件下，以不同的檔距L和不同的導(dǎo)線比載g7計(jì)算出的弧垂f見(jiàn)表4。此時(shí)，計(jì)算式為：

f =（g7×L2）/（8×&）

式中g(shù)7——取表2中數(shù)字；

&=12.4（kg/m.mm2）

由表4可見(jiàn)，同樣比載g7下，導(dǎo)線的弧垂是按照檔距增加而成培增大的；同樣檔距下，比載大，弧垂也加大，因此，縮小輸電線路的檔距，能增強(qiáng)導(dǎo)線的荷重能力，從而達(dá)到抗冰的目的。

五、結(jié)論

我市地處高寒山區(qū)，且年覆冰的35kV線路約300km，采用上述抗冰設(shè)計(jì)技術(shù)，導(dǎo)線覆冰10～70mm情況下，電力部門(mén)照常供電。實(shí)踐證明，這種抗冰設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用是成功的，達(dá)到了較好的效果。

作者簡(jiǎn)介：楊立剛（1975-），男，漢中供電分公司工程師，研究方向：輸電線路防冰凍。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）