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5。導線和地線5,0,1，架空輸電線路的導線、對于不同電壓等級.其選擇判據(jù)是不相同的.但總體上看.都要歸結(jié)為技術(shù)性和經(jīng)濟性兩個方面 從技術(shù)性來看.導線作為輸電線路最主要的部件之一、首先需滿足輸送電能的要求 同時能保證安全可靠地運行,對特高壓輸電線路還要求滿足環(huán)境保護的要求、而且在經(jīng)濟上是合理的，因此 對特高壓線路導線在電氣和機械兩方面都提出了嚴格的要求 在特高壓直流線路導線選擇中,要充分考慮導線的電氣和機械特性。在電氣特性方面、特高壓線路由于電壓的升高。導線電暈而引起的各種問題.特別是環(huán)境保護問題將比超高壓線路本體問題更加突出 從國內(nèi)外的實驗研究和工程實踐情況看，一般要求所選導線要滿足線路電壓降，導線發(fā)熱，無線電干擾?？陕犜肼?合成電場及粒子電流密度、地面磁場強度等多項要求。對于導線的機械特性,要使特高壓輸電線路能安全可靠的運行,要求導線具有優(yōu)良的機械性能和一定的安全度。特別是線路經(jīng)過高山大嶺,大檔距和大高差、及嚴重覆冰地區(qū)、就經(jīng)濟性而言.國內(nèi)以往一般要求導線截面按照經(jīng)濟電流密度選擇.表1和表2分別列出了前蘇聯(lián)和我國的標準經(jīng)濟電流密度、表1.前蘇聯(lián)標準經(jīng)濟電流密度 A.mm2 表2 我國規(guī)定的經(jīng)濟電流密度、A mm2、表1所列的前蘇聯(lián)標準經(jīng)濟電流密度、是總結(jié)了大量的輸電線路設計經(jīng)驗而得出的，能夠反映數(shù)據(jù)提出當時的導線選用經(jīng)濟性。這種方法可以簡化工作.并在特定的研究對象和研究時間具有準確性，從表2數(shù)據(jù)可以看出,對于我國架空輸電線路所采用的鋼芯鋁絞線 經(jīng)濟電流密度只與最大負荷利用小時數(shù)有關(guān)、而數(shù)據(jù)的來源.基本上是參考了前蘇聯(lián)的經(jīng)驗,從20世紀50年代至今.一直沒有變化,國內(nèi)外幾個大型直流輸電線路的電流密度參見表3，表3。已建直流輸電線路的實際電流密度,眾所周知 線路工程建設費用.在不同時期是不同的.其隨材料費和人工費的變化而變化、而線路運行費用也要隨電力部門人工費用以及銷售電價的變化而改變.前蘇聯(lián)文獻指出,隨著線路額定電壓的提高,電暈損耗和限制導線電暈無線電干擾水平的要求、對輸電技術(shù)經(jīng)濟指標的影響越來越大，早在選擇330kV線路上的相導線最佳結(jié)構(gòu)時。上述條件就可能是決定性的因素。隨著線路電壓的提高、按經(jīng)濟電流密度所求得的相導線截面和在合理的相間距離下按電暈及無線電干擾條件所確定的截面、這二者之間會更加不協(xié)調(diào).因此就超高壓線路而言.關(guān)于經(jīng)濟電流密度的概念實際上已不采用,而相導線截面及其參數(shù)的選擇、則要根據(jù)不同方案的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定.另外.北美也有研究報告專門論述導線及其組合方案經(jīng)濟分析的方法，對特高壓直流線路的導線,雖然經(jīng)濟電流密度已經(jīng)不是確定導線截面的決定因素，但其實際的電流密度應該在經(jīng)濟電流密度附近、因此.經(jīng)濟電流密度仍然可以作為初步選取導線截面的參考,目前，為選定導線截面，一般分為兩步,首先根據(jù)系統(tǒng)輸送容量選擇幾種規(guī)格導線截面進行經(jīng)濟分析比較.以確定最佳截面 然后從電氣性能上考慮導線表面電位梯度.無線電干擾?？陕犜肼暤纫蛩?。以求對環(huán)境影響控制在允許范圍內(nèi) 綜合上述因素、本條款增加了根據(jù)年費用最小法進行經(jīng)濟分析的內(nèi)容，在正常輸送功率條件下，800kV輸電線路導線選擇主要決定于電暈條件以及電暈派生效應無線電干擾和可聽噪聲,其中無線電干擾和可聽噪聲是導線最小截面選擇的主要控制條件。5.0.2、本條為強制性條文、必須嚴格執(zhí)行，分以下三點進行說明,1，輸電線路無線電干擾特性,輸電線路的無線電干擾主要是由導線,絕緣子或線路金具等的電暈放電產(chǎn)生,電暈形成的電流脈沖注入導線,并沿導線向注入點兩邊流動、從而在導線周圍產(chǎn)生電磁場，即無線電干擾場 由于高壓架空輸電線的導線上沿線 均勻地 出現(xiàn)電暈放電和電流注入點，考慮其合成效應 導線中形成了一種脈沖重復率很高的 穩(wěn)態(tài).電流。所以架空輸電線周圍就形成了脈沖重復率很高的、穩(wěn)態(tài),無線電干擾場,電暈放電產(chǎn)生的無線電干擾具有白色頻譜特性.其頻率基本上在30MHz以內(nèi).同時,由于電暈放電會因天氣的變化而強弱變化，晴天和雨天、甚至春夏秋冬季節(jié)線路電暈放電都有明顯變化 所以輸電線路的無線電干擾電平會隨天氣變化而有很寬范圍的變化。因此通常采用具有統(tǒng)計意義的值來表示線路的無線電干擾水平.如好天氣平均值或50、概率。壞天氣條件下的無線電干擾水平低于好天氣,這是直流不同于交流線路的最大特點 2，國內(nèi)外標準情況.關(guān)于直流輸電線路的無線電干擾限值。到目前也沒有國際標準，限值標準與當?shù)氐男盘枅鰪娪嘘P(guān).如果信號電平比干擾電平大到20dB以上。可認為干擾電平對此信號接收并無多少影響。國內(nèi)外對無線電干擾的評判仍著重于調(diào)幅廣播頻帶,535kHz，1605kHz,的干擾上,一旦知道了電信接受設備處的信號電平，就可以決定允許的干擾電平，加拿大國家標準規(guī)定的無線電干擾限值是以0,5MHz為參考頻率，距邊相導線投影15m為參考距離的，具體取值如表4，明顯地無線電干擾限值是隨電壓升高而增大，加拿大標準還規(guī)定,進入城區(qū)的輸電線路 無線電干擾限值允許放寬.因為城市的電臺信號會增強.表4。加拿大國家標準、注,表中的導線投影20m處是折算到我國的情況 以便對比，目前國內(nèi)外關(guān)于無線電干擾限值要求列表如表5。表5、無線電干擾限值，注,按照現(xiàn)行國家標準。高壓交流架空送電線無線電干擾限值、GB 15707，1995以及計算可知、0、5MHz無線電干擾比相同條件1.0MHz無線電干擾高5dB 現(xiàn)行國家標準 高壓交流架空送電線無線電干擾限值，GB,15707.1995規(guī)定的限值，0，5MHz.如表6所列 限值的參考距離是距邊相導線投影20m、圖1，我國的標準無線電干擾限值也是隨電壓升高而增大 750kV交流線路無線電干擾限值為55dB。58dB，圖1。無線電干擾限值的參考距離。x，20m、表6，我國無線電干擾限值.3。推薦的無線電干擾限值、鑒于交流電暈產(chǎn)生的無線電干擾與直流電暈產(chǎn)生的無線電干擾具有相似的特性 過去我國,500kV直流線路的無線電干擾允許值一直參照500kV交流線路的標準執(zhí)行。即20m處0,5MHz無線電干擾場強在80,時間 具有80.置信度.雙80.值不超過55dB、μV、m 運行中尚未發(fā)生任何投訴，說明取值是可行的,事實上直流線路的RI生理干擾要小于交流的，故國外的直流線路允許RI電平較交流高2dB即58dB，按國家環(huán)?？偩峙?2006 199號。云南至廣東，800kV特高壓直流輸電工程的無線電干擾控制指標為,距極導線影外20m處為55dB、μV、m、采用國際無線電干擾特別委員會CISPR推薦的無線電干擾場強計算公式。對多種導線組合的無線電干擾水平值進行的估算結(jié)果列于表7.表7,無線電干擾計算結(jié)果.dB.或、μV，m,注。表中為好天氣。50,概率。0、5MHz.距正極性導線20m處無線電干擾電平。導線平均高度23m.極間距22m 直流輸電線路無線電干擾雙80，值與50,值的差3dB、由計算結(jié)果可以得出。距直流架空輸電線路正極性導線對地投影外20m處晴天時0。5MHz無線電干擾場強雙80,值,我國、800kV特高壓直流輸電工程的導線組合均能滿足58dB μV、m，的限值要求。與晴天時頻率0 5MHz時的無線電干擾值幾乎一致、據(jù)此。推薦。800kV特高壓直流輸電線路的無線電干擾限值為.距直流架空輸電線路正極性導線對地投影外20m晴天時0、5MHz無線電干擾場強雙80，值 一般地區(qū)不超過58dB,對于海拔超過1000m的線路 其無線電干擾限值要進行高海拔修正 修正因數(shù)為。以1000m為基準.海拔高度每增加300m.無線電干擾限值增加1dB,導線選擇還要符合環(huán)境保護部門提出的限值及計量標準要求,800kV特高壓直流輸電工程的導線組合均能滿足環(huán)境保護部門提出的限值標準要求,5、0，3、本條為強制性條文、必須嚴格執(zhí)行，分以下五點進行說明.1.根據(jù)國外超高壓和特高壓線路的研究經(jīng)驗,隨著電壓的升高和導線分裂根數(shù)的增加.輸電線路的電暈可聽噪聲問題越顯突出 對于.500kV以上線路 電暈可聽噪聲干擾已超越無線電干擾成為選擇導線的控制條件、由于直流線路的特點是好天氣條件下.其所產(chǎn)生的可聽噪聲較雨 霧天高 因此 好天氣條件下的可聽噪聲水平是衡量直流線路整體噪聲水平的一個特征量，其限制標準將對導線截面和分裂方式的選取產(chǎn)生較大影響.2、對國外情況的調(diào)查,針對輸電線路的可聽噪聲,各國的情況各不相同 以下是一些國家的電暈噪聲標準、因電暈可聽噪聲的投訴或抱怨、相對解決措施等幾方面的情況 意大利電力公司，ENEL。目前的最高電壓等級為400kV輸電線路，多年運行下來無電暈噪聲問題的投訴或抱怨、該公司建設有20km長的1050kV交流試驗線路、導線為8 ф31,5mm.在該線路上測量的電暈可聽噪聲L50為52dB,A，53dB、A.法國電力公司，EDF,輸電線路建設之前進行的噪聲預測認為沒有問題.但是實際運行的線路中。有因?qū)Ь€存在防銹油脂而產(chǎn)生噪聲引起的投訴 在此情況下處理掉油脂、并對此進行說明和解釋 英國中央電力局 CEGB。400kV線路采用2分裂導線，在下雨時存在因電暈噪聲引起的投訴 處理對策是將2分裂導線更換為4分裂導線以降低噪聲，由此可見.增加分裂導線數(shù)是降低噪聲的有效方法。瑞典電力局.SSPB。運行有9000km左右的400kV交流線路,無投訴或抱怨.規(guī)劃建設交流800kV輸電線路，計劃采用4 ф40mm的導線 將可聽噪聲限制到56dB.A,美國紐約州電力局，PASNY.對于765kV輸電線路的電暈噪聲 距離線路中心38m外噪聲的設計控制值。L5、56dB A,L50.53dB，A。噪聲的投訴情況是，345kV線路完全無投訴 765kV線路曾經(jīng)有36起投訴，根據(jù)居民的要求,給予搬遷或賠償、美國邦維爾電管局,BPA,1978年開始制定噪聲限制標準 該地區(qū)俄亥俄州規(guī)定 在路權(quán)邊上噪聲標準、L50,53。2,dB,A，早期的500kV線路采用ф63，5mm的單導線、有噪聲的投訴.處理的措施是將ф63，5mm的單導線更換為3 ф30、5mm的3分裂導線.民房多的地區(qū) 或者在檔距中將單導線上套上ф101 6mm的管。檔內(nèi)有個別民房時、圖2是國外研究中心隨機抽樣的統(tǒng)計反應,對交流線路具有代表性.對直流線路尚缺乏統(tǒng)計數(shù)據(jù),圖2,噪聲水平與人們投訴的情況,3、世界各國特高壓交流輸電線路的電暈噪聲情況，到目前為止。世界各國均未正式制定直流特高壓線路可聽噪聲的限制標準。而只是在各自交流特高壓線路設計規(guī)范中提出了一個限值。見表8,表8,世界各國特高壓交流線路的可聽噪聲的設計限值，注，BPA公司電暈噪聲設計值，由于測量儀器,麥克風,規(guī)格不同 會有約3dB,A。的差別.我國對輸電線路的可聽噪聲也未制定有相關(guān)標準、在500kV交、直流線路設計時由于采用4分裂導線?？陕犜肼曀胶艿?一般在40dB.A,以下.不起控制作用，日本在進行1000kV特高壓交流線路設計時 對世界上一些國家已經(jīng)架設的輸電線路的電暈噪聲的實際情況進行了調(diào)查,其調(diào)查結(jié)果見表9.表9 已經(jīng)架設的輸電線路的電暈可聽噪聲的調(diào)查,由上述資料看 特高壓交流線路的可聽噪聲設計目標值，基本上在50dB、A、58dB.A。之間、4 有關(guān)環(huán)境噪聲標準 雖然世界上很多國家。包括中國，對輸電線路的可聽噪聲沒有限制標準、但各國政府環(huán)保部門均制定有環(huán)境噪聲的限制標準。輸電線路屬于整個環(huán)境中的一部分 其可聽噪聲的限值按當?shù)氐沫h(huán)境噪聲限制標準.表10是日本的環(huán)境噪聲標準.表10，日本環(huán)境噪聲標準,注 1 AA地域為特別需要安靜的地方。如療養(yǎng)院，2、A地域為一般的安靜地方、如居住環(huán)境 3.B地域為一般性地區(qū)、為居住 商業(yè)和少量工業(yè)混合區(qū)、在我國，相應的環(huán)境噪聲標準有,聲環(huán)境質(zhì)量標準.GB,3096，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準，GB 12348，建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準，GB。12523、城市區(qū)域環(huán)境噪聲和工業(yè)企業(yè)廠界噪聲這兩個標準，都劃分了不同標準以適用于不同的區(qū)域、見表11 表11.中國噪聲標準 dB，A，注,1,0類適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)，高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域,工業(yè)企業(yè)廠界噪聲無此類標準.2,1類適用于以居住 文教機關(guān)為主的區(qū)域.鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標準、3 2類適用于居住、商業(yè),工業(yè)混雜區(qū).4、3類適用于工業(yè)區(qū),5.4類適用于城市中的道路交通干線道路兩側(cè)區(qū)域,穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域、由表10.表11可以看出、我國環(huán)境噪聲標準的劃分與日本基本類似，但日本的標準稍嚴.美國直流線路的可聽噪音的設計標準為45dB。A,5、推薦的可聽噪聲限值,我國特高壓輸電線路的建設，其路徑主要通過荒山，林地或農(nóng)業(yè)耕作地區(qū)等非居住環(huán)境地區(qū)，參考我國環(huán)境噪聲的限制標準為2類地區(qū),特高壓交流輸電線路的可聽噪聲L5不宜超過55dB、A.已被國家環(huán)?？偩终J可,按國家環(huán)保總局批文.2006 199號 云南至廣東 800kV特高壓直流輸電工程的可聽噪聲控制指標為 按當?shù)毓δ軈^(qū)劃的聲環(huán)境標準執(zhí)行 無功能區(qū)劃的地區(qū)按現(xiàn)行國家標準,聲環(huán)境質(zhì)量標準.GB 3096。2008的相關(guān)規(guī)定評價，采用美國BPA公司推薦的電暈可聽噪聲計算公式.對多種導線組合的無線電干擾水平值進行估算,各導線組合方案和不同海拔下的電暈可聽噪聲值見表12。表12、電暈可聽噪聲計算結(jié)果.dB，A.注。導線平均高度23m、極間距22m.以表12的計算結(jié)果.各導線組合方案在45dB，A.和50dB，A，限值下的海拔高程見表13.表13.各導線組合方案在不同噪聲限值下的海拔高程，m,由表13可見.我國,800kV特高壓直流輸電工程的導線組合均能滿足45dB。A,50dB,A 的限值要求,交流的55dB.A,是指在小雨 潮濕導線情況下，年出現(xiàn)概率值為5。的可聽噪聲值.若換算到好天氣50，概率的可聽噪聲值要減去7dB A.10dB.A、因此建議特高壓直流線路可聽噪聲限值、好天氣50、概率的可聽噪聲值,參照交流線路可聽噪聲限值選取.即為45dB.A、50dB，A 換算到年出現(xiàn)概率值為5，的可聽噪聲值為51dB，A，56dB.A。L5.L50。6、低于交流線路.故一般線路地區(qū)可聽噪聲限值取50dB。A，在人口稠密地區(qū)按45dB,A。校核、經(jīng)計算分析.可聽噪聲隨極間距離的增大逐漸減小、平均變化陡度約，0。3dB，m，可聽噪聲隨導線平均高度增加而降低,平均變化陡度約,0、2dB m、因此、為降低可聽噪聲、可采取加大極間距離.提高導線平均高度等措施,據(jù)此 推薦，800kV特高壓直流輸電線路的電暈可聽噪聲限值為45dB，A.50dB,A.對人口稠密地區(qū).要滿足45dB,A，的可聽噪聲限值要求.因此線路需遠離1類居住區(qū)、要采用加高塔等措施進行校驗,要求不大于45dB、A、對于人煙稀少的高海拔地區(qū).其噪聲限值要進行高海拔修正可適當放寬,滿足50dB，A.的可聽噪聲限值要求,對于海拔超過1000m的線路。其噪聲限值要進行高海拔修正。修正因數(shù)為,以1000m為基準，海拔高度每增加300m，噪聲限值增加1dB,導線選擇還要符合環(huán)境保護部門提出的限值及計量標準要求、800kV特高壓直流輸電工程的導線組合均能滿足環(huán)境保護部門提出的限值標準要求。5、0.4 制定合理的場強標準，可使線路既滿足生物效應的要求 同時避免不必要的增加線路建設的投資.使輸電線路的造價控制在合理的水平、直流輸電線路電場強度的限值通常用兩種方式表示、在一定數(shù)量空間電荷下合成場強的限值、標稱場強和離子流密度的限值,目前.對直流輸電線路下電場強度的限值一般根據(jù)人體感受試驗確定,1,各國電場和離子流密度的限值 美國.在直流輸電線路下可能有人員活動的地方,地面合成場強限值為30kV.m.美國政府工業(yè)協(xié)會1995年推薦，直流電場強度職業(yè)暴露限值為25kV。m，在電場強度超過15kV,m的場合工作、需要接觸不接地的物體時。要求采取防護措施。如戴絕緣手套等.加拿大。規(guī)定直流輸電線路下最大合成場強為25kV、m、走廊邊沿的標稱電場不超過2kV,m,線下離子流密度限值為100nA，m2。巴西。伊泰普工程輸電線路地面最大合成場強取40kV m.前蘇聯(lián).在設計,750kV輸電線路時規(guī)定了不同情況下的地面最大合成場強 無人居住時取25kV，m,有人居住時取10kV,m、中國,現(xiàn)行行業(yè)標準 高壓直流架空送電線路技術(shù)導則，DL T。436.2005規(guī)定,500kV直流輸電線路下地面的合成場強限值取為30kV、m、線下最大離子流密度限值為100nA、m2.表14列出了各國對于直流線路電場強度的限值情況 表14.各國直流線路電場強度限值情況、注、Es為合成電場。Ee為標稱場強。表15列出了國內(nèi)外已建直流線路工程的場強情況。表15,國內(nèi)外已建直流線路工程的場強 注、1,表面場強,地面場強 合成場強及離子流密度均表示最大值 2,帶,的項目為實測值.2.800kV直流線路電場限值、直流線路線下雨天時的合成電場比晴天時的大 在確定導線對地最小高度時。要考慮雨天情況。泰西蒙在對葛上直流工程咨詢時即按此原則給出的建議，按雨天時導線的起暈場強分析.提出導線對地最小高度為14m，當時我國研究人員以晴天時導線的起暈場強計算 確定導線對地最小距離為12、5m,對于葛上,500kV直流輸電線路、若將晴天時的地面最大合成電場控制在30kV，m。雨天時也只有不到35kV、m、實際運行經(jīng)驗表明。這是可以接受的。據(jù)此、推薦直流輸電線路下方地面最大合成電場強度為30kV m 鄰近民房的地面最大合成場強為25kV.m,晴天 同時滿足80。測量值不超過15kV,m為控制指標,最大離子流密度限值晴天不超過80nA、m2.雨天不超過100nA,m2,這與我國.500kV直流輸電線路基本相同.在世界上處于中等水平。5 0、5。大跨越段在輸電線路中只占較小的一部分、導線引起的發(fā)熱損耗。電阻損耗,對整個輸電線路損耗所占比例很小。導線選擇主要考慮要有較高的機械強度以及對桿塔，基礎的各種荷載.水平荷載。垂直荷載 斷線張力,較小，因此、導線截面不是按經(jīng)濟電流密度選擇，而是按允許載流量選擇,但此時要注意電網(wǎng)的總體配合.對導線制造的各處接點均需要特殊考慮 交叉跨越距離也要按導線實際能夠達到的溫度計算最大弧垂。5、0、6,控制導線允許載流量的主要依據(jù)是導線的最高允許溫度 后者主要由導線經(jīng)長期運行后的強度損失和聯(lián)接金具的發(fā)熱而定。電機工程手冊,試用本，機械工業(yè)出版社.1979年.電線電纜第26篇提出當工作溫度愈高。運行時間愈長.則導線的強度損失愈大 對54，7的鋼芯鋁絞線的強度損失見表16,表16,54。7鋼芯鋁絞線強度損失值 1980年國際大電網(wǎng)會議第22組前蘇聯(lián)代表等的報告中提出鋼芯鋁絞線的強度損失見表17.表17.鋼芯鋁絞線強度損失值,表17中數(shù)據(jù)說明.鋼芯鋁絞線在90.150，時強度并未損失,短時間受熱強度反而提高、這可能是由于線股在受熱后調(diào)整伸長和位移使受力條件得到改善 鋼芯強度能更好利用的結(jié)果,報告認為僅從導線耐熱的角度考慮.鋼芯鋁絞線可采用150，但為了避免接頭氧化而損壞。在連續(xù)運行時，它們的溫度不得超過70.我國輸電線路鋼芯鋁絞線采用的電力金具。導線截面為240mm2及以下的耐張線夾用螺栓型。跳線多用并溝線夾聯(lián)接 運行中曾發(fā)生螺栓松動而將跳線燒紅的情況.鑒此鋼芯鋁絞線的允許溫度仍取以往設計規(guī)程采用值70 大跨越可取90 鋼芯鋁合金絞線的允許溫度采用值與鋼芯鋁絞線相同 鋼芯鋁包鋼絞線.包括鋁包鋼絞線、的允許溫度.按華東電力設計院設計的220kV南京南熱至燕子磯輸電線路長江大跨越和湖南省電力勘測設計院設計的220kV湘江大跨越采用的數(shù)值、取100,此允許溫度是通過單絲熱強度損失試驗確定的 考慮到長線路的連接點多。溫升難以控制.對照鋼芯鋁絞線一般線路的允許溫度較大跨越低20,故一般線路鋼芯鋁包鋼絞線。包括鋁包鋼絞線，的允許溫度采用80.鍍鋅鋼絞線仍取125.工程設計中也可以進行單絲熱強度損失試驗 選擇恰當?shù)慕g線允許溫度 當按允許溫度選擇導線截面時.要對交叉跨越距離和對地距離進行相應的驗算。并對導線連接點的發(fā)熱問題作出相應考慮。驗算導線載流量時的環(huán)境氣溫采用最高氣溫月的最高平均氣溫 太陽輻射功率密度采用0,1W，cm2 一般線路的計算風速采用0、5m,s。大跨越由于導線平均高度在30m以上 風速要相應增加,故取0、6m,s。計算導線允許載流量可選用.電機工程手冊，試用本 第26篇所列公式.原公式符號略有變更,式中。I,允許載流量、A。WR。單位長度導線的輻射散熱功率.W，m,WF，單位長度導線的對流散熱功率 W、m、WS.單位長度導線的日照吸熱功率。W、m、R。t 允許溫度時導線的直流電阻 Ω.m.輻射散熱功率WR的計算公式,WR，πDE1S1，θ。θa、273.4，θa 273.4,2.式中,D 導線外徑、m.E1，導線表面的輻射散熱系數(shù) 光亮的新線為0、23.0 43 舊線或涂黑色防腐劑的線為0，90。0，95,S1.斯特凡，包爾茨曼常數(shù)，為5，67，10，8,W,m2，θ,導線表面的平均溫升.θa，環(huán)境溫度,對流散熱功率WF的計算公式，WF 0,57πλfθRe0。485、3、式中。λf、導線表面空氣層的傳熱系數(shù)、W.m,λf，2。42。10，2、7、θa.θ。2 10,5。Re,雷諾數(shù) Re，VD。υ、V，垂直于導線的風速 m.s.υ,導線表面空氣層的運動粘度 m2 s。υ.1、32、10、5，9。6。θa θ 2，10,8,4。日照吸熱功率WS的計算公式、WS，αSJSD、5.式中。αS.導線表面的吸熱系數(shù) 光亮的新線為0。35 0。46、舊線或涂黑色防腐劑的線為0，9,0、95、JS。日光對導線的日照強度,W m2，當天晴，日光直射導線時 可采用1000W m2 鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線的允許溫度為70 環(huán)境氣溫采用最熱月平均最高溫度、指最熱月每日最高溫度的月平均值 取多年平均值.輸電線路上常用的導線為鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線和鋼芯鋁包鋼絞線，包括鋁包鋼絞線?，F(xiàn)行國家標準，110kV。750kV架空輸電線路設計規(guī)范。GB.50545、2010規(guī)定鋼芯鋁絞線和鋼芯鋁合金絞線的允許溫度為70.鋼芯鋁包鋼絞線 包括鋁包鋼絞線 可采用80 2001年國家電力公司委托華東電力設計院進行，提高導線發(fā)熱允許溫度的實驗研究 工作,根據(jù)實驗研究數(shù)據(jù).得出以下結(jié)論.1 對組成導線的線材。對鍍鋅鋼絞線，在長期加熱至100，其抗拉強度不低于標準值.對經(jīng)過熱處理的鋁合金線.溫度不超過80 時，1000h強度損失為0、5、10000h強度損失為8。對硬鋁線、加熱100，20000h強度不低于標準值、2、對鋼芯鋁絞線，國內(nèi)試驗 鋼芯鋁絞線在80,時導線強度不低于計算拉斷力、日本試驗認為、鋼芯鋁絞線在90、時強度即使有所損失.也能滿足工程的要求。前蘇聯(lián)，比利時和加拿大的試驗表明 鋼芯鋁絞線的允許溫度可以超過90,3。對導線配套金具,國外試驗,IEEE資料 鋼芯鋁絞線金具的高溫試驗，的結(jié)論、只要導線溫度不超過200。線路金具就能夠安全運行，國內(nèi)試驗證明 導線溫度80.時，配套金具的溫度不超過67。金具溫度在80。以下時、對導線的握力基本沒有影響，仍在導線額定拉斷力的95,以上.4.世界各國對鋼芯鋁絞線規(guī)定的允許溫度。見表18,表18。各國對鋼芯鋁絞線規(guī)定的允許溫度,5。由于溫度提高，導線弧垂增加.對地及交叉跨越空氣間隙距離減少 將影響線路對地及交叉跨越的安全裕度。1 以往設計按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面、并以最高氣溫弧垂來校驗對地和交叉跨越的安全間距，鑒于導線達到允許溫度的時間在全年運行中所占比重很小,一般不要求對允許溫度弧垂校驗安全距離 對于特定的交叉跨越如200m以上檔距跨越鐵路.高速或一級公路，和按允許溫度選擇導線截面的大跨越或跨越電線等。規(guī)程規(guī)定按允許溫度弧垂校驗交叉跨越間距、2。對于按發(fā)熱條件選擇導線截面的線路、由于常常處于其允許傳輸容量的運行狀態(tài)。要按提高后的允許溫度的弧垂來校驗規(guī)定要求的安全距離.5.0,7、地線除了滿足機械強度要求外。一般還要滿足短路電流熱容量的要求 對于特高壓直流線路.還要考慮地線電暈問題 即地線上的感應電荷較大,有可能在地線上產(chǎn)生很大的表面電場強度，其中不考慮離子流產(chǎn)生的電場.當超過起始電暈電場強度時,亦會產(chǎn)生電暈損失、無線電干擾和可聽噪聲干擾等。要予以限制 目前只能計算導線無電暈時地線的表面電場強度值 當導線有電暈時計算非常復雜。國內(nèi)外尚未深入研究 根據(jù)報道、有一條，400kV線路.2根地線，導線無電暈時地線表面電場強度值為29kV，cm.800kv特高壓直流輸電工程對3種主要導線組合方案情況下.導線無電暈時，地線表面電場強度與地線直徑的關(guān)系進行了分析計算.結(jié)果列于表19、表19 地線表面電場強度與地線直徑關(guān)系表，云廣.向上和錦蘇、800kV特高壓直流線路計算導線的起始電暈電場強度采用15kV、cm。因為導線常處于電暈狀態(tài)、使地線上的表面電場強度有所增大，類似于導線的綜合場強,但增大多少尚在研究。此外尚有高海拔的影響 地線的表面電場強度不超過12kV.cm 海拔1000m及以下用,因此。上述工程地線直徑取不小于18mm，地線的最小截面不小于170mm2,根據(jù)中國電科院提供的最新計算和現(xiàn)場測試結(jié)果表明。地線的表面電場強度可以適當放寬。建議地線的表面電場強度不超過18kV、cm.按18kV.cm作為地線表面電場強度控制條件,地線截面不小于150mm2的表面電場強度均滿足要求 溪浙和哈鄭.800kV特高壓直流線路地線截面均取150mm2，5.0,8。本條為強制性條文.規(guī)定了導,地線設計的最小安全系數(shù)、必須嚴格執(zhí)行。5 0 10、在稀有氣象條件時、相應的懸掛點最大張力不應超過拉斷力的66 1。從已有的運行情況來看，重覆冰線路出現(xiàn)的導線事故，主要限于以下三個方面.1、由于冰凌過載 即導線所覆冰重接近甚至超過導線本身最大抗冰能力 從而出現(xiàn)過載性斷股,斷線事故，2.由于冰凌荷載大。導線主拉張力高 這時，如果在導線懸垂線夾處再施加一個很大的不平衡張力。超過了線夾握著力,將使線夾滑動 從而使部分或全部鋁股因隨線平滑動伸長而出現(xiàn)非過載性斷股事故,3。由于導線覆冰舞動或脫冰跳躍。以致造成導線與導線之間、或者導線與地線甚至桿塔結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)閃絡跳閘和燒傷導。地線事故，上述導線事故、與安全系數(shù)密切相關(guān)的主要是過載斷線事故.若設計中考慮了冰重過載系數(shù)1。6.從理論上講不應該出現(xiàn)災難性的斷線事故,斷線與否也不能作為安全運行的分界點,因為線路使用的導。地線是由彈性線材構(gòu)成的 遠在拉斷之前會因超越彈性限度而出現(xiàn)顯著的塑性伸長,這將給安全運行帶采很多隱患.如對地、被交叉跨越物的安全間距減少。極導線或子導線間的弧垂不平衡等,故一般情況下要滿足導線弧垂最低點的最大張力不超過其拉斷力的60 然而。目前由于冰凌資料缺乏,實際情況往往是設計冰厚偏小、過載比值大于1。6甚至在2 0以上，從而造成嚴重的斷線倒塔事故 為防止這類事故的重復出現(xiàn),務必要求提高線路各部件的安全儲備 所以。規(guī)定要求導,地線的最大驗算冰荷載條件下 其弧垂最低點的最大張力不宜超過拉斷力的60、導，地線懸掛點張力可較弧垂最低點張力提高10 2、現(xiàn)行國家標準，110kV,750kV架空輸電線路設計規(guī)范.GB、50545、2010規(guī)定 輕冰區(qū)導線安全系數(shù)取2。5,即導線允許最大使用張力為拉斷力的40、對導線最低點處允許的彈性限度70、來講 安全儲備系數(shù)為1，7.雖然過載比值可能在1、7以上。但鑒于導線張力增長與過載荷重增長是非線性的,導線張力增長較慢。且與檔距大小有關(guān)。一般重冰線路檔距都相對偏小.允許較大的過載冰重,據(jù)此認為.重冰區(qū)導線的設計安全系數(shù)采用2,5是合理的、5、0.11、根據(jù)2008年初我國南方地區(qū)大面積冰災的情況、受災線路的地線由于不通電 致使地線覆冰嚴重，引起地線拉斷及地線支架折斷。因此，覆冰區(qū)加大地線截面及加強地線支架強度是提高線路抗冰能力的有效措施、針對在輸電線路上大量使用光纖復合架空地線,OPGW，增加了對光纖復合架空地線,OPGW.的選用要求、光纖復合架空地線，OPGW,的設計安全系數(shù)，宜大于導線的設計安全系數(shù)、OPGW要滿足電氣和機械使用條件的要求.重點對短路電流熱容量和耐雷擊性能進行校驗，5,0.12，目前運行線路上的導，地線大多數(shù)采用我國老國標電線產(chǎn)品。當其平均運行張力和相應的防振措施符合以往設計要求時,運行中未發(fā)現(xiàn)問題,導線型號和相應的鋁鋼截面比列入表20.表20，運行線路導線型號和相應的鋁鋼截面比 1、鋼芯鋁絞線的鋁鋼截面比愈小,則鋁材部分的平均運行張力愈大。具有良好運行經(jīng)驗的鋼芯鋁絞線鋁鋼截面比最小值為4，29 因此應采用現(xiàn)行國家標準中鋁鋼截面比不小于4,29的鋼芯鋁絞線,當采用鍍鋅鋼絞線時,其平均運行張力上限仍可取以往設計規(guī)程規(guī)定值，如根據(jù)多年的運行經(jīng)驗證明所選用的年平均運行張力及相應的防振措施對導、地線的振動危險很小時，可不受規(guī)范規(guī)定值的限制，2,導，地線的防振在特高壓線路設計中是一項重要的內(nèi)容。特高壓線路由于檔距較大.導.地線懸掛點較高，在地形平坦 地面粗糙度小的地區(qū),高空層流風較穩(wěn)定,輸入給導。地線的能量增大,風速的增大、擴大了引起導線振動的風速的范圍.增大了導,地線振動的相對時間,且微風振動幅度比較大。容易引起導，地線材料的疲勞、導致導，地線斷股斷線事故的發(fā)生、例如500kV中山口,金口大跨越地線在1981年至1988年期間多次發(fā)生振動故障、造成防振錘脫落。地線斷股。金具損壞、在500kV荊門斗笠變附近。近年來也多次發(fā)生過舞動現(xiàn)象、由于特高壓線路的重要性。因此,防止或減小特高壓線路導。地線的微風振動，次檔距振蕩及舞動造成的危害就成為線路設計的一個重要問題 3 微風振動及防錘安裝數(shù)量、迄今國內(nèi)外輸電線路防止微風振動的措施，主要是采用防振錘或阻尼線的方式,一般工程宜采用改進斯托克布里奇型防振錘,即帶大小錘頭的覆蓋4頻率的FR型防振錘.國內(nèi)有多種防振錘.常見的有F型、對稱、和FR型。不對稱 其基本原理是一樣的.由于F型防振錘是對稱布置的,它有兩種振型.一種是平動振型 即錘頭質(zhì)心上下振動、另一種是轉(zhuǎn)動振型,由于F型防振錘兩端對稱、所以它只有2個自振頻率.FR型防振錘結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.因其兩端不對稱。所以它有4個自振頻率、圖3。FR型防振錘結(jié)構(gòu)示意，由于極導線結(jié)構(gòu)形式的影響,使六分裂導線的微風振動強度較單導線或雙分裂導線低,分裂導線安裝間隔棒后具有一定的消振作用、使分裂導線組合體不易引起微風振動，借鑒以往500kV輸電線路的運行經(jīng)驗及科研單位的研究成果.對六分裂導線安裝間隔棒的線路、當導線平均運行張力不大于拉斷力的25,時、600m及以下檔距可不另加防振措施、當檔距大于600m時,安裝1個FR、4防振錘、防振錘的安裝數(shù)量見表21.表21,分裂導線防振錘安裝數(shù)量,對于振動嚴重地段及大跨越檔距的架空線建議采用復合防振 以獲得較好的防振效果。如護線條加防振錘.阻尼線加防振錘,護線條加阻尼線加防振錘等、普通地線采用LBGJ 180、20AC鋁包鋼絞線防振錘采用FR。2型。根據(jù)有關(guān)課題承擔單位采用能量平衡法微風振動計算程序，把檔距從100m到1000m按每增加50m作為一種檔距情況 每種檔距情況又對安裝不同數(shù)量的防振錘進行計算,并通過總結(jié)分析國內(nèi)外的研究成果。設計經(jīng)驗、結(jié)合能量平衡法的數(shù)值計算結(jié)果 對防振錘安裝數(shù)量建議如表22.表22的成果比我國。設計手冊.上規(guī)定的防振錘安裝數(shù)量,見表23,要多,建議采用、表22。地線防振錘安裝數(shù)量表23。設計手冊 規(guī)定的地線防振錘安裝數(shù)量。4,對于次檔距振蕩、分裂導線裝設阻尼式間隔棒 并合理調(diào)整次檔距距離、優(yōu)化布置阻尼間隔棒,以加強對次檔距振蕩的防護。間隔棒的型式要結(jié)合防舞動措施一并考慮,以防止子導線鞭擊、吸合、次檔距分裂導線翻轉(zhuǎn)，金具磨損.間隔棒疲勞等故障發(fā)生、根據(jù)原國網(wǎng)北京電力建設研究院.800kV級直流多分裂間隔棒及掛線金具研究，的結(jié)論，現(xiàn)對 800kV直流特高壓線路六分裂導線推薦線路最大次檔距為66m.平均次檔距為50m,55m.端次檔距為25m.35m、在導線的分裂間距取450mm情況下,當線路經(jīng)過重冰區(qū)時 平均次檔距和端次檔距都要適當減小.間隔棒采用不等距安裝.并避免對稱布置。在最后的特高壓工程的應用中，導線最大次檔距不大于66m 平均次檔距為50m 60m,端次檔距宜控制在25m,35m，當線路經(jīng)過重冰區(qū)時,平均次檔距和端次檔距都要適當減小.原國網(wǎng)北京電力建設研究院 大截面導線分裂間距及最大次檔距的探討 計算結(jié)果見表24。表24，大截面導線間距比與次檔距之間的關(guān)系。需要注意的是、計算時未考慮覆冰的影響,日本特高壓輸電特別委員會指出覆冰會加劇次檔距振蕩.此種地域下最大次檔距比一般地域縮短5m 10m，5 對于大跨越導地線防振技術(shù)要求.目前國內(nèi)大跨越導地防振措施有 純防振錘防振方案、阻尼線防振方案、阻尼線加防振錘聯(lián)合防振方案。交叉阻尼線加防振錘聯(lián)合防振方案。圣誕樹阻尼線防振方案等,具體的大跨越導地線防振方案要根據(jù)運行經(jīng)驗或通過實驗來確定.6，由于各地發(fā)生導線微風振動事故很多，危害也很大 在運行規(guī)程中也要求一般線路每5年 大跨越每2年測振1次，但我國導線微風振動許用動彎應變沒有統(tǒng)一標準。結(jié)合國內(nèi)外情況 參照電力建設研究所企業(yè)標準、提出各種導線的微風振動許用動彎應變值,供設計人員參考、懸垂線夾.間隔棒，防振錘等處導線上的動彎應變宜不大于表25所列值,表25.導線微風振動許用動彎應變表,με.5，0.13。對未張拉過的導、地線受力后除產(chǎn)生彈性伸長和塑性伸長外 還隨著受力的累積效應產(chǎn)生蠕變伸長，塑性伸長及蠕變伸長均為永久變形。以下簡稱塑性伸長。為考慮塑性伸長對弧垂的影響，線路理想的施工工藝是按塑性伸長曲線.蠕變曲線 架設導。地線、我國電線制造廠家目前不提供塑性伸長曲線。對新國標的電線產(chǎn)品又無系統(tǒng)的塑性伸長資料.故導 地線的塑性伸長相應的降溫值仍取現(xiàn)行國家標準 110kV 750kV架空輸電線路設計規(guī)范、GB,50545的采用值 對鋼芯鋁絞線塑性伸長采用值見表26,表26、110kV,750kV架空輸電線路設計規(guī)范，GB 50545,2010鋼芯鋁絞線塑性伸長采用值、對現(xiàn)行國家標準。圓線同心絞架空導線,GB、1179 1999中鋁鋼截面比為4 29。7。91的、其長期運行后產(chǎn)生的塑性伸長取值參考表27 表27。鋼芯鋁絞線塑性伸長采用值、目前 輸電線路輸送容量增大,輸電線路中大量選用大鋁鋼截面比導線、如630，720 800導線，為此在鋼芯鋁絞線塑性伸長表及鋼芯鋁絞線降溫值表中補充鋁鋼截面比11.34,14 46的內(nèi)容。并提出對更大鋁鋼截面比的鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金絞線要采用制造廠家提供的塑性伸長值或降溫值、5，0。14 輸電線路通過導線易舞動地區(qū)時 要適當提高線路抗舞動能力、并預留導線防舞動措施安裝孔位，東北的鞍山 丹東,錦州一帶，湖北的荊門 荊州一帶是全國范圍內(nèi)輸電線路發(fā)生舞動較多的地區(qū)。導線舞動對線路安全運行所造成的危害十分重大.諸如線路頻繁跳閘與停電 導線的磨損。燒傷、斷線 金具及鐵塔部件損壞等，可能導致重大的經(jīng)濟損失與社會影響，現(xiàn)行的防舞動措施 概括起來大約可分為三大類 其一 從氣象條件考慮.避開易于形成舞動的覆冰區(qū)域與線路走向,其二、從機械與電氣的角度 提高線路系統(tǒng)抵抗舞動的能力,其三.從改變與調(diào)整導線系統(tǒng)的參數(shù)出發(fā) 采取加裝各種防舞動裝置與措施、抑制舞動的發(fā)生、