220kv雙回直線塔上子導(dǎo)線水平排列方式的改進(jìn)

220kv雙回直線塔上子導(dǎo)線水平排列方式的改進(jìn)

到目前為止，中國(guó)的雷路設(shè)計(jì)參數(shù)不足，防雷設(shè)計(jì)方法不完善，閃電屏蔽技術(shù)有待發(fā)展，防治差異項(xiàng)目需要進(jìn)一步深化。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，在江蘇省和安徽省電網(wǎng)的閃燃試驗(yàn)中，鑒于220kvv輸出線的閃燃試驗(yàn)主要原因，即屋頂?shù)牡孛鎯A斜對(duì)側(cè)的觸發(fā)率有很大影響。綜上所述,對(duì)于丘陵地區(qū)的新建輸電線路,實(shí)現(xiàn)更小的保護(hù)角是關(guān)鍵。1導(dǎo)線間隔0.5m國(guó)網(wǎng)典設(shè)220kV輸電線路2G模塊的導(dǎo)線采用2×LGJ-400/35雙分裂型鋼芯鋁絞線,子導(dǎo)線為垂直排列,導(dǎo)線間隔0.4m;根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),不安裝間隔棒時(shí),會(huì)發(fā)生粘連鞭擊現(xiàn)象。雙分裂子導(dǎo)線水平排列,由于風(fēng)激分散效應(yīng),橫向風(fēng)荷載小于垂直排列,抗風(fēng)能力強(qiáng);以2G-SZC1塔型為例,經(jīng)圖紙放樣,防風(fēng)偏也優(yōu)于垂直排列,并可加重錘;國(guó)網(wǎng)典設(shè)2G模塊直線塔地線支架和導(dǎo)線中橫擔(dān)均加長(zhǎng)0.4m,以滿足典設(shè)防雷和防覆冰要求。2雙回直線塔型不同回路v形串對(duì)水平線間距離的影響2G模塊改型塔的中相懸垂串改為V形串,可實(shí)現(xiàn)塔頭上、中相導(dǎo)線約-11°和下相導(dǎo)線約-4°的靜態(tài)負(fù)保護(hù)角。大氣過(guò)電壓對(duì)應(yīng)的典型設(shè)計(jì)風(fēng)速為10~15m/s,塔頭中相導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)保護(hù)角因V形串為不動(dòng)絞而不變,上相導(dǎo)線和下相導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)保護(hù)角將減少,見(jiàn)圖1。由圖1,3種雙回直線塔型的設(shè)計(jì)條件為:導(dǎo)線型號(hào)LGJ-400/35,截面積S=425.24mm2,規(guī)律檔距320m,對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線弧垂f0=7.97m,以往工程中山地最大檔距一般分別不超過(guò)600m、700m和800m,取2G-SZC1-G塔型最大使用檔距為600m,對(duì)應(yīng)弧垂fc=7.97×(600/320)2=29.89m,不同回路V形串的水平線間安全距離為:D=0.5(不同回路)+0.4Lk+U/110+0.65√fc+0.1(懸垂線夾風(fēng)偏)=6.15m(U-線路標(biāo)稱電壓),其中Lk因V形串為不動(dòng)絞而取0;依次類推,2G-SZC2-G和2G-SZC3-G塔型不同回路V形串的水平線間安全距離分別為6.73m和7.3m。由圖3,3種雙回直線塔2側(cè)中導(dǎo)線橫擔(dān)的2個(gè)V形串內(nèi)側(cè)導(dǎo)線間距為DV分別為6.4m、6.93m和8m。顯然,D<DV,則3種雙回直線塔型不同回路水平線間距離滿足設(shè)計(jì)規(guī)程要求。因V形串上絕緣子呈斜上布置,具有良好的防傘裙間覆冰短接的特點(diǎn),上、下相懸垂串與中相V形串的水平偏移不必滿足架空送電線路設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于上、下相鄰懸垂串防覆冰的水平偏移要求,V形串可外移0.4~0.5m,以增大不同回路V形串的水平線間距離。對(duì)于新建線路,雙回直線塔的中導(dǎo)線橫擔(dān)可設(shè)計(jì)為既能掛Ⅰ型懸垂串又能掛V形串的掛線板,施工圖設(shè)計(jì)階段掛Ⅰ型懸垂串,運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)某段線路為易遭雷擊段時(shí),可將Ⅰ型懸垂串改為V形串,從而實(shí)現(xiàn)輸電線路的防雷差異化設(shè)計(jì),有效防繞擊雷。3計(jì)算文件中心的動(dòng)態(tài)探測(cè)角考慮風(fēng)速3.1設(shè)計(jì)條件簡(jiǎn)介根據(jù)山東電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的SZT13(地線GJ-50)和國(guó)網(wǎng)典設(shè)2G-SZC2(地線JLB4-150)型兩種雙回塔的設(shè)計(jì)條件,提供具體參數(shù)如表1?？紤]到山頂風(fēng)速大于平地因素,大氣過(guò)電壓的氣溫15°,計(jì)算風(fēng)速按15m/s(典型氣象區(qū))和25m/s(山地風(fēng)壓調(diào)整或惡劣氣候)兩種氣象條件考慮。3.2導(dǎo)、地線橫向偏移導(dǎo)、地線風(fēng)偏角Φd、Φb為:Φ=tg-1(γ4/γ1);氣溫15°、最大使用檔距650m時(shí)的導(dǎo)、地線弧垂fd、fb為:f=fo×(Lm/Lo)2,fo為規(guī)律檔距Lo對(duì)應(yīng)的弧垂;查導(dǎo)、地線弧垂表,當(dāng)Lo=400m,導(dǎo)線弧垂fdo=11.79m,GJ-50地線弧垂fbo=9.73m,JLB4-150地線弧垂fbo=8.51m;導(dǎo)、地線橫向偏移分別為:Sd=fd×sinΦd,Sb=fb×sinΦb;根據(jù)文獻(xiàn),檔距中央避雷線對(duì)導(dǎo)線的保護(hù)角為:式中:D為外側(cè)子導(dǎo)線距塔中心長(zhǎng)度;B為避雷線橫擔(dān)長(zhǎng)度;Lk為導(dǎo)線懸垂串長(zhǎng)度;Lb為地線懸垂串長(zhǎng)度;H為地線支架與導(dǎo)線橫擔(dān)之間的距離。3.3雙回塔保護(hù)角根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)和計(jì)算公式,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可以看出,在15m/s風(fēng)速條件下,最大使用檔距650m時(shí),對(duì)于SZT13和2G-SZC2型兩種雙回塔,在檔距中央避雷線對(duì)上、中導(dǎo)線的保護(hù)角α均在設(shè)計(jì)規(guī)程范圍之內(nèi),尤其國(guó)網(wǎng)典設(shè)塔型的保護(hù)角減少了8.4~8.8°。在25m/s風(fēng)速條件下,最大使用檔距650m時(shí),對(duì)于SZT13型雙回塔,避雷線對(duì)上、中導(dǎo)線保護(hù)角α略超出20°左右的設(shè)計(jì)規(guī)程要求,但對(duì)于國(guó)網(wǎng)典設(shè)塔型,在檔距中央避雷線對(duì)上、中導(dǎo)線的保護(hù)角α仍在設(shè)計(jì)規(guī)程范圍之內(nèi),并減少了6.9~7.1°。綜合以上計(jì)算結(jié)果分析,國(guó)網(wǎng)典設(shè)2G模塊塔型在線路防雷方面已經(jīng)得到了進(jìn)一步的優(yōu)化;而圖1所示的電氣模型明顯優(yōu)于國(guó)網(wǎng)典設(shè)2G模塊塔型,每基直線塔增加2支復(fù)合絕緣子的成本遠(yuǎn)小于雷擊跳閘造成的電量損失。4桿塔之間的檔距對(duì)于Ⅰ型懸垂串和V型串搖擺角校驗(yàn)曲線的計(jì)算,綜合高差系數(shù)法在工程設(shè)計(jì)中較水平—垂直檔距法簡(jiǎn)捷、精確(垂直檔距在桿位圖中難以準(zhǔn)確量得),故采用綜合高差系數(shù)法。根據(jù)文獻(xiàn),水平檔距和垂直檔距之間的關(guān)系方程為:綜合高差系數(shù)α1為:式中:α1為綜合高差系數(shù),為負(fù)值時(shí)才需要驗(yàn)算搖擺角;h1為前一基桿塔與本桿塔之間的導(dǎo)線懸點(diǎn)高差;h2為本桿塔與后一基桿塔之間的導(dǎo)線懸點(diǎn)高差;L1為前一基桿塔與本桿塔之間的檔距;L2為本桿塔與后一基桿塔之間的檔距。根據(jù)文獻(xiàn),Ⅰ型懸垂串綜合高差系數(shù)α2的計(jì)算公式為:根據(jù)文獻(xiàn),V型串懸垂線夾搖擺角的計(jì)算公式為:綜合⑵和⑸,可推導(dǎo)出V型串懸垂線夾的綜合高差系數(shù)α與水平檔距Lh的關(guān)系方程:式中:Lh為水平檔距;Lv為垂直檔距;ψm為Ⅰ型懸垂串的允許搖擺角;Gλ、Pλ為Ⅰ型懸垂串的重量和風(fēng)壓;Gw為重錘重量;δD為最大設(shè)計(jì)風(fēng)速下導(dǎo)線應(yīng)力;S、γ1、γ4(30)為導(dǎo)線截面積、比載;β為懸垂線夾允許搖擺角,對(duì)于V形串,應(yīng)取夾角(90°或100°)的一半。當(dāng)綜合高差系數(shù)α1在α2、α3關(guān)于水平檔距Lh的校驗(yàn)方程下方時(shí),認(rèn)為是安全的。由圖1,2G-SZC1塔型下橫擔(dān)Ⅰ型懸垂串的允許搖擺角(ψm≤55°(起控制作用;由圖3,2G-SZC1改進(jìn)塔型中橫擔(dān)V型串懸垂線夾的允許搖擺角(β≤45~50°)起控制作用。將有關(guān)基本數(shù)據(jù)代入方程式⑷和⑹,可分別得出綜合高差系數(shù)α2、α3關(guān)于水平檔距Lh的關(guān)系方程,并將其曲線繪制入圖2。由圖2,V型串夾角由90°增為100°,可明顯改善搖擺角曲線斜率,并類似于Ⅰ型懸垂串的搖擺角曲線的斜率;V型串夾角為100°、并掛1片重錘的搖擺角曲線③與Ⅰ型懸垂串的搖擺角曲線④接近;V型串夾角為90°、并掛3片重錘時(shí),排桿位時(shí),與Ⅰ型懸垂串相比較,安全區(qū)將因V型串的允許搖擺角而壓縮。5低電化學(xué)繞擊率有必要進(jìn)行輸電線路的防雷差異化設(shè)計(jì),雙分裂子導(dǎo)線水平排列優(yōu)于垂直排列,雙回直線塔的中橫擔(dān)Ⅰ型懸垂串改為V形串,可降低雷電繞擊率。國(guó)網(wǎng)典設(shè)2G模塊直線塔與原塔型SZ