220kv双回直线塔上子导线水平排列方式的改进

220kv双回直线塔上子导线水平排列方式的改进

到目前为止，中国的雷路设计参数不足，防雷设计方法不完善，闪电屏蔽技术有待发展，防治差异项目需要进一步深化。根据相关数据，在江苏省和安徽省电网的闪燃试验中，鉴于220kvv输出线的闪燃试验主要原因，即屋顶的地面倾斜对侧的触发率有很大影响。综上所述,对于丘陵地区的新建输电线路,实现更小的保护角是关键。1导线间隔0.5m国网典设220kV输电线路2G模块的导线采用2×LGJ-400/35双分裂型钢芯铝绞线,子导线为垂直排列,导线间隔0.4m;根据有关文献,不安装间隔棒时,会发生粘连鞭击现象。双分裂子导线水平排列,由于风激分散效应,横向风荷载小于垂直排列,抗风能力强;以2G-SZC1塔型为例,经图纸放样,防风偏也优于垂直排列,并可加重锤;国网典设2G模块直线塔地线支架和导线中横担均加长0.4m,以满足典设防雷和防覆冰要求。2双回直线塔型不同回路v形串对水平线间距离的影响2G模块改型塔的中相悬垂串改为V形串,可实现塔头上、中相导线约-11°和下相导线约-4°的静态负保护角。大气过电压对应的典型设计风速为10~15m/s,塔头中相导线的动态保护角因V形串为不动绞而不变,上相导线和下相导线的动态保护角将减少,见图1。由图1,3种双回直线塔型的设计条件为:导线型号LGJ-400/35,截面积S=425.24mm2,规律档距320m,对应的导线弧垂f0=7.97m,以往工程中山地最大档距一般分别不超过600m、700m和800m,取2G-SZC1-G塔型最大使用档距为600m,对应弧垂fc=7.97×(600/320)2=29.89m,不同回路V形串的水平线间安全距离为:D=0.5(不同回路)+0.4Lk+U/110+0.65√fc+0.1(悬垂线夹风偏)=6.15m(U-线路标称电压),其中Lk因V形串为不动绞而取0;依次类推,2G-SZC2-G和2G-SZC3-G塔型不同回路V形串的水平线间安全距离分别为6.73m和7.3m。由图3,3种双回直线塔2侧中导线横担的2个V形串内侧导线间距为DV分别为6.4m、6.93m和8m。显然,D<DV,则3种双回直线塔型不同回路水平线间距离满足设计规程要求。因V形串上绝缘子呈斜上布置,具有良好的防伞裙间覆冰短接的特点,上、下相悬垂串与中相V形串的水平偏移不必满足架空送电线路设计规范关于上、下相邻悬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形串的水平线间距离。对于新建线路,双回直线塔的中导线横担可设计为既能挂Ⅰ型悬垂串又能挂V形串的挂线板,施工图设计阶段挂Ⅰ型悬垂串,运行期间发现某段线路为易遭雷击段时,可将Ⅰ型悬垂串改为V形串,从而实现输电线路的防雷差异化设计,有效防绕击雷。3计算文件中心的动态探测角考虑风速3.1设计条件简介根据山东电力设计院设计的SZT13(地线GJ-50)和国网典设2G-SZC2(地线JLB4-150)型两种双回塔的设计条件,提供具体参数如表1。考虑到山顶风速大于平地因素,大气过电压的气温15°,计算风速按15m/s(典型气象区)和25m/s(山地风压调整或恶劣气候)两种气象条件考虑。3.2导、地线横向偏移导、地线风偏角Φd、Φb为:Φ=tg-1(γ4/γ1);气温15°、最大使用档距650m时的导、地线弧垂fd、fb为:f=fo×(Lm/Lo)2,fo为规律档距Lo对应的弧垂;查导、地线弧垂表,当Lo=400m,导线弧垂fdo=11.79m,GJ-50地线弧垂fbo=9.73m,JLB4-150地线弧垂fbo=8.51m;导、地线横向偏移分别为:Sd=fd×sinΦd,Sb=fb×sinΦb;根据文献,档距中央避雷线对导线的保护角为:式中:D为外侧子导线距塔中心长度;B为避雷线横担长度;Lk为导线悬垂串长度;Lb为地线悬垂串长度;H为地线支架与导线横担之间的距离。3.3双回塔保护角根据以上计算参数和计算公式,计算结果见表2。从表2可以看出,在15m/s风速条件下,最大使用档距650m时,对于SZT13和2G-SZC2型两种双回塔,在档距中央避雷线对上、中导线的保护角α均在设计规程范围之内,尤其国网典设塔型的保护角减少了8.4~8.8°。在25m/s风速条件下,最大使用档距650m时,对于SZT13型双回塔,避雷线对上、中导线保护角α略超出20°左右的设计规程要求,但对于国网典设塔型,在档距中央避雷线对上、中导线的保护角α仍在设计规程范围之内,并减少了6.9~7.1°。综合以上计算结果分析,国网典设2G模块塔型在线路防雷方面已经得到了进一步的优化;而图1所示的电气模型明显优于国网典设2G模块塔型,每基直线塔增加2支复合绝缘子的成本远小于雷击跳闸造成的电量损失。4杆塔之间的档距对于Ⅰ型悬垂串和V型串摇摆角校验曲线的计算,综合高差系数法在工程设计中较水平—垂直档距法简捷、精确(垂直档距在杆位图中难以准确量得),故采用综合高差系数法。根据文献,水平档距和垂直档距之间的关系方程为:综合高差系数α1为:式中:α1为综合高差系数,为负值时才需要验算摇摆角;h1为前一基杆塔与本杆塔之间的导线悬点高差;h2为本杆塔与后一基杆塔之间的导线悬点高差;L1为前一基杆塔与本杆塔之间的档距;L2为本杆塔与后一基杆塔之间的档距。根据文献,Ⅰ型悬垂串综合高差系数α2的计算公式为:根据文献,V型串悬垂线夹摇摆角的计算公式为:综合⑵和⑸,可推导出V型串悬垂线夹的综合高差系数α与水平档距Lh的关系方程:式中:Lh为水平档距;Lv为垂直档距;ψm为Ⅰ型悬垂串的允许摇摆角;Gλ、Pλ为Ⅰ型悬垂串的重量和风压;Gw为重锤重量;δD为最大设计风速下导线应力;S、γ1、γ4(30)为导线截面积、比载;β为悬垂线夹允许摇摆角,对于V形串,应取夹角(90°或100°)的一半。当综合高差系数α1在α2、α3关于水平档距Lh的校验方程下方时,认为是安全的。由图1,2G-SZC1塔型下横担Ⅰ型悬垂串的允许摇摆角(ψm≤55°(起控制作用;由图3,2G-SZC1改进塔型中横担V型串悬垂线夹的允许摇摆角(β≤45~50°)起控制作用。将有关基本数据代入方程式⑷和⑹,可分别得出综合高差系数α2、α3关于水平档距Lh的关系方程,并将其曲线绘制入图2。由图2,V型串夹角由90°增为100°,可明显改善摇摆角曲线斜率,并类似于Ⅰ型悬垂串的摇摆角曲线的斜率;V型串夹角为100°、并挂1片重锤的摇摆角曲线③与Ⅰ型悬垂串的摇摆角曲线④接近;V型串夹角为90°、并挂3片重锤时,排杆位时,与Ⅰ型悬垂串相比较,安全区将因V型串的允许摇摆角而压缩。5低电化学绕击率有必要进行输电线路的防雷差异化设计,双分裂子导线水平排列优于垂直排列,双回直线塔的中横担Ⅰ型悬垂串改为V形串,可降低雷电绕击率。国网典设2G模块直线塔与原塔型SZ