35kV輸電線路抗冰設計探討

摘要：冰凍是造成高山地區冬季輸電線路倒塔（桿）斷線的重要原因，加強和優化輸電線路的抗冰凍能力設計，保證電網安全、可靠、經濟運行，有效降低輸配電線路事故率，關系到電網安全、穩定運行和供用電的可靠性。文章探討了35kV輸電線路抗冰的設計要點。

關鍵詞：輸電線路；抗冰設計；導線選擇；導線應力

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：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%。隨著國家農村電網建設的實施，漢中市電網有了很大的發展。可是，冰凍常使輸電線路的導線覆冰厚度達10～70mm。在沒有溶冰條件的情況下，使得導線桿塔承受荷載超過設計能力，引起斷線倒桿事故，影響了供電的可靠性，也給供電部門及用戶帶來嚴重的經濟損失。

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

一、抗冰輸電線路的導線選擇

設計規程規定，對35kV輸電線路導線截面的選擇是根據線路電壓降來確定的，按容許電流進行校驗。筆者認為，抗冰輸電線路導線截面的選擇應按導線的機械強度確定，以電壓損失、容許電流條件進行校驗，以求能承受大的冰雪荷重。

輸電線路的導線普遍采用鋼芯鋁線，根據鋼芯的大小分為正常型（LGJ型）、減輕型（LGJQ型）、加強型（LGJJ型）。筆者以150mm2截面導線為例，查得各型鋼芯鋁導線的拉斷力及瞬時破壞應力，見表1：

表1

導線型號及標稱截面 計算拉斷力（kg） 瞬時破壞應力

（kg/ mm2）

LGJ-150 5050 28

LGJQ-150 4470 24

LGJJ-150 5620 21

由表1可知，抗冰輸電線路的導線應選用LGJJ型，其瞬時破壞應力為31kg/mm2。

二、抗冰輸電線路的最大檔距、最大負載、最大應力

抗冰輸電線路不管選用哪種型號的導線，總的原則是線路在最大檔距時的最大荷載所產生的最大應力不能超過導線的允許使用應力。

如在Ⅱ級氣象區內，LGJJ-120型導線各種復冰厚度下的各種比載，在不同檔距下產生的最大應力&max;，計算結果

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

式中w0——導線每米長的重量（kg/m），取0.53；

S——導線的計算截面積（mm2），取142.6。

g2=0.00283 ×b(d+b)/S(kg/m.mm2)

式中b——導線覆冰厚度（mm）；

D——導線計算直徑（mm），取15.5

g5=0.075V2×(d+2b)/1000×S(kg/m.mm2)

式中V——導線覆冰時的風速（m/s），取10m/s；

&max;=0.5×g7×L(kg/mm2)

式中L——線路最大設計檔距（m）

&允=31/2.5=12.4(kg/mm2)

式中2.5——安全系數；

31——LGJJ-120型導線的瞬時破壞應力(kg/mm2)

由表2可見，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和導線型號后，應以&max;小于&允為原則控制線路最大檔距L。表2中，導線最大覆冰厚度b=70mm，檔距等于200m時，最大應力&max;=12.3kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2，故此線路最大檔距應控制在200m以內。

三、導線截面積與最大應力

增大導線截面可增大導線最大應力。如將表2中導線選為LGJJ-240型。同樣按表2中的計算方法算得各種覆冰厚度下的各種比載在不同檔距下產生的&max;，見表3。

由表三可知，導線同樣覆冰厚度b等于70mm，檔距為300m，此時&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&max;=12.1kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2。

四、抗冰線路的導線應力與弧垂

輸電線路在一個檔距內，導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。弧垂與應力的關系可用下式表示：

&=(g×L2)/(8×f)或f=(g×L2)/（8×&）

式中g——導線比載（kg/m.mm2）；

&——導線承受的應力（kg/mm2）；

L——線路檔距(m)

F——線路弧垂(m)

在導線最大允許應力&允的條件下，以不同的檔距L和不同的導線比載g7計算出的弧垂f見表4。此時，計算式為：

f =（g7×L2）/（8×&）

式中g7——取表2中數字；

&=12.4（kg/m.mm2）

由表4可見，同樣比載g7下，導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，能增強導線的荷重能力，從而達到抗冰的目的。

五、結論

我市地處高寒山區，且年覆冰的35kV線路約300km，采用上述抗冰設計技術，導線覆冰10～70mm情況下，電力部門照常供電。實踐證明，這種抗冰設計方法的應用是成功的，達到了較好的效果。

作者簡介：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。

（責任編輯：葉小堅）