電力架空地線型普化選型法

保定吉達(dá)電力設(shè)計(jì)有限公司 荊慧豐

河北華沃電力工程設(shè)計(jì)有限公司 高 翔

1 架空線路地線概述

地線是輸電線路最基本的防雷措施之一，地線在防雷方面具有以下功能：防止雷直擊導(dǎo)線；雷擊塔頂時(shí)對(duì)雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低；對(duì)導(dǎo)線有耦合作用，降低雷擊桿塔時(shí)絕緣子串和空氣間隙的電壓；對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。

2 地線的類型及特性

高壓輸電線路比較常用的地線型式有鍍鋅鋼絞線、鋁包鋼絞線（良導(dǎo)體分流線）、OPGW光纖復(fù)合架空地線三種型式。鍍鋅鋼絞線機(jī)械性能較好，拉重比大，初始投資相對(duì)較低，但運(yùn)行壽命短，直流電阻大，分流能力很弱，耐腐蝕能力較鋁包鋼絞線差，適用于短路電流較小的高壓架空地線。鋁包鋼絞線是一種將鋁連續(xù)均勻包覆在鋼芯上的雙金屬線，它兼有導(dǎo)電性能好，耐腐蝕性能強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。它還比常規(guī)的鍍鋅鋼絞線具有抗腐蝕特性，故特別適用于海邊、工業(yè)污染腐蝕特別嚴(yán)重的地區(qū)。光纖復(fù)合架空地線（OPGW）是將光纖單元復(fù)合于送電線路地線內(nèi)，性能相當(dāng)于鋁包鋼絞線，既具有光纖的各種優(yōu)點(diǎn)，又具有在輸電線路中起地線保護(hù)作用，不受雷擊和故障短路電流對(duì)通信線路的影響，隨高壓輸電線路一起架設(shè)，不需占用新的敷設(shè)走廊等功能和特點(diǎn)，越來(lái)越多的應(yīng)用在各級(jí)高壓送電線路上。

3 地線選型原則

通常工程實(shí)踐中遇到的地線選型主要是對(duì)于一般地線（包括鋁包鋼絞線和鍍鋅鋼絞線）和特殊地線OPGW光纜的選擇，本文主要論述了這三種地線選型原則與方法。

3.1 分流線與OPGW配合原則與方法

OPGW與其分流線的分段配置必須統(tǒng)一綜合考慮，以使短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)不超過(guò)任何一方的允許值。選擇與OPGW配合的分流線主要以下四個(gè)方面考慮。

①分流線最大允許短路電流值大于出站口單相短路電流50%。

②分流線直流電阻小于OPGW直流電阻。

在出站口短路電流較小，OPGW光纜短路電流容量足夠承載時(shí)，可以選用阻抗較大，成本較低的鍍鋅鋼絞作為分流線。在出站口短路電流較大，需要分流線分流的情況下分流線應(yīng)有足夠低的直流電阻（20℃），直流電阻越小越能起到分流的作用。分流線的直流電阻大小取決于分流線材質(zhì)和截面。一般情況下要求分流線直流電阻小于OPGW直流電阻，才能夠保證分流線能夠分流大于50%，起到對(duì)OPGW的保護(hù)作用。

③拉重比相近。

拉重比指地線的額定抗拉強(qiáng)度與單位長(zhǎng)度重量的比值，不同材質(zhì)的兩根地線，宜拉重比相近。

④在滿足上述要求的前提下，分流線直徑宜盡量小、單位長(zhǎng)度重量宜盡量輕。

3.2 通過(guò)短路電流計(jì)算分析得到OPGW和分流線的型號(hào)與用量

從經(jīng)濟(jì)方面考慮，輸電線路較長(zhǎng)情況下，OPGW光纜不需要全程采用大截面高導(dǎo)電率的結(jié)構(gòu)，分流線也不需要全程采用鋁包鋼絞線，因?yàn)槎搪冯娏髟谧冸娬境隹谔帪樽畲?，隨著線路離站口的距離拉大其值迅速衰減，因此當(dāng)短路電流衰減到OPGW容許短路電流范圍內(nèi)的時(shí)候，分流線就可以由鋁包鋼更換為價(jià)格較為低廉的普通鍍鋅鋼絞線。

4 地線選型型普化成果

根據(jù)以上選型原則與方法，結(jié)合國(guó)網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)目錄，歸納出三種地線型普化成果：普通雙地線，OPGW加分流線，雙OPGW。

4.1 普通雙地線型普化選型

（1）選型原則：

①選擇普遍應(yīng)用的鍍鋅鋼絞線和鋁包鋼絞線。

②熱穩(wěn)定需求：普通地線最大允許短路電流大于出站口短路電流值的50%，同一線路段兩根地線采用同型號(hào)。

③經(jīng)濟(jì)性：在短路電流衰減到地線允許最大短路電流范圍內(nèi)后，改用導(dǎo)電率較低的型號(hào)。

（2）型普化成果一：

表4-1 6種典型情況下普通雙地線的配置表

4.2 OPGW加分流線型普化選型

（1）選型原則：

①纖芯數(shù)量需求：按照工程常規(guī)纖芯數(shù)量需求分為24芯，36芯，48芯，72芯四種情況；

②熱穩(wěn)定需求：OPGW與鋁包鋼分流線搭配原則為OPGW分流低于50%，OPGW直流電阻（20℃）大于分流線直流電阻（20℃），且材質(zhì)IACS小于或等于分流線，截面相近。

③經(jīng)濟(jì)性：在線路較短的情況下，選擇一種OPGW和分流線組合方式即可，在線路較長(zhǎng)的情況下，短路電流衰減到OPGW允許最大短路電流范圍內(nèi)后，分流線改用GJ-80,OPGW也改用導(dǎo)電率較低的型號(hào)。

（2）型普化成果二：

表4-2 16種典型情況下OPGW與分流線的配置表

4.3 雙OPGW型普化選型

（1）選型原則：

①纖芯數(shù)量需求：按照工程常規(guī)纖芯數(shù)量需求分為24芯，36芯，48芯，72芯四種情況；

②熱穩(wěn)定需求：OPGW最大允許短路電流大于出站口短路電流值的50%，同一線路段兩根OPGW采用同型號(hào)。

③經(jīng)濟(jì)性：在線路較短的情況下，選擇一種OPGW型號(hào)，在線路較長(zhǎng)的情況下，短路電流衰減到OPGW允許最大短路電流范圍內(nèi)后， OPGW改用導(dǎo)電率較低的型號(hào)。

（2）型普化成果三：

表4-3 16種典型情況下雙OPGW的配置表

5 結(jié)論

本文主要對(duì)電力工程中常用的架空地線的特性進(jìn)行分析，從熱穩(wěn)定性能、機(jī)械性能、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行研究，歸納科學(xué)選型方法，總結(jié)了三種地線搭配情況，共38種典型條件下，相對(duì)合理地線的配置方式，形成地線選型型普化成果，可應(yīng)用于常規(guī)工程設(shè)計(jì)中，大大降低設(shè)計(jì)人員在地線選型過(guò)程中的難度。

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