35kV输电线路抗冰设计探讨
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作者: 杨立刚
摘要：冰冻是造成高山地区冬季输电线路倒塔（杆）断线的重要原因，加强和优化输电线路的抗冰冻能力设计，保证电网安全、可靠、经济运行，有效降低输配电线路事故率，关系到电网安全、稳定运行和供用电的可靠性。文章探讨了35kV输电线路抗冰的设计要点。
关键词：输电线路；抗冰设计；导线选择；导线应力
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0142-02
汉中市位于陕西南部与四川省接壤，地处大巴山脉、秦岭山脉深处，高山大岭约占50%以上，海拔在701～2038m之间，约占全市总面积的37.2%。随着国家农村电网建设的实施，汉中市电网有了很大的发展。可是，冰冻常使输电线路的导线覆冰厚度达10～70mm。在没有溶冰条件的情况下，使得导线杆塔承受荷载超过设计能力，引起断线倒杆事故，影响了供电的可靠性，也给供电部门及用户带来严重的经济损失。
目前，输电线路冰害的对策，一般采取溶、绕、抗的办法。笔者仅就抗冰方面进行探讨。
一、抗冰输电线路的导线选择
设计规程规定，对35kV输电线路导线截面的选择是根据线路电压降来确定的，按容许电流进行校验。笔者认为，抗冰输电线路导线截面的选择应按导线的机械强度确定，以电压损失、容许电流条件进行校验，以求能承受大的冰雪荷重。
输电线路的导线普遍采用钢芯铝线，根据钢芯的大小分为正常型（LGJ型）、减轻型（LGJQ型）、加强型（LGJJ型）。笔者以150mm2截面导线为例，查得各型钢芯铝导线的拉断力及瞬时破坏应力，见表1：
表1
导线型号及标称截面 计算拉断力（kg） 瞬时破坏应力
（kg/ mm2）
LGJ-150 5050 28
LGJQ-150 4470 24
LGJJ-150 5620 21
由表1可知，抗冰输电线路的导线应选用LGJJ型，其瞬时破坏应力为31kg/mm2。
二、抗冰输电线路的最大档距、最大负载、最大应力
抗冰输电线路不管选用哪种型号的导线，总的原则是线路在最大档距时的最大荷载所产生的最大应力不能超过导线的允许使用应力。
如在Ⅱ级气象区内，LGJJ-120型导线各种复冰厚度下的各种比载，在不同档距下产生的最大应力&max，计算结果
g1=w0/s(kg/m.mm2)
式中w0――导线每米长的重量（kg/m），取0.53；
S――导线的计算截面积（mm2），取142.6。
g2=0.00283 ×b(d+b)/S(kg/m.mm2)
式中b――导线覆冰厚度（mm）；
D――导线计算直径（mm），取15.5
g5=0.075V2×(d+2b)/1000×S(kg/m.mm2)
式中V――导线覆冰时的风速（m/s），取10m/s；
&max=0.5×g7×L(kg/mm2)
式中L――线路最大设计档距（m）
&允=31/2.5=12.4(kg/mm2)
式中2.5――安全系数；
31――LGJJ-120型导线的瞬时破坏应力(kg/mm2)
由表2可见，线路档距越大，线路承受覆冰厚度的能力就越小。所以，在确定了覆冰厚度b和导线型号后，应以&max小于&允为原则控制线路最大档距L。表2中，导线最大覆冰厚度b=70mm，档距等于200m时，最大应力&max=12.3kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2，故此线路最大档距应控制在200m以内。
三、导线截面积与最大应力
增大导线截面可增大导线最大应力。如将表2中导线选为LGJJ-240型。同样按表2中的计算方法算得各种覆冰厚度下的各种比载在不同档距下产生的&max，见表3。
由表三可知，导线同样覆冰厚度b等于70mm，档距为300m，此时&max=11.8kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2，而在200mm档距下，覆冰厚度b可以增大到100mm，此时&max=12.1kg/mm2，小于&允=12.4kg/mm2。
四、抗冰线路的导线应力与弧垂
输电线路在一个档距内，导线两端挂在杆塔上就好比晒衣服挂的绳子一样，中间是下垂的，如果挂得松弛些，弧垂就大些，拉力就小些；绷得紧些，弧垂就小些，拉力也就大些。弧垂与应力的关系可用下式表示：
&=(g×L2)/(8×f)或f=(g×L2)/（8×&）
式中g――导线比载（kg/m.mm2）；
&――导线承受的应力（kg/mm2）；
L――线路档距(m)
F――线路弧垂(m)
在导线最大允许应力&允的条件下，以不同的档距L和不同的导线比载g7计算出的弧垂f见表4。此时，计算式为：
f =（g7×L2）/（8×&）
式中g7――取表2中数字；
&=12.4（kg/m.mm2）
由表4可见，同样比载g7下，导线的弧垂是按照档距增加而成培增大的；同样档距下，比载大，弧垂也加大，因此，缩小输电线路的档距，能增强导线的荷重能力，从而达到抗冰的目的。
五、结论
我市地处高寒山区，且年覆冰的35kV线路约300km，采用上述抗冰设计技术，导线覆冰10～70mm情况下，电力部门照常供电。实践证明，这种抗冰设计方法的应用是成功的，达到了较好的效果。
作者简介：杨立刚（1975-），男，汉中供电分公司工程师，研究方向：输电线路防冰冻。
（责任编辑：叶小坚）
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