輸電線路導線的排列方式與換位

2021-01-09 輸變電工程設計

一、導線的排列方式

導線的排列方式主要取決於線路的迴路數、線路運行的可靠性、 杆塔荷載分布的合理性以及施工安裝、帶電作業方便,並應使塔頭部分結構簡單, 尺寸小。單回線路的導線常呈三角形、上字形和水平排列,雙回線路有傘形、倒傘形、六角形和雙三角形排列,如下圖所示 。 在特珠地段還有垂直排列或三角排列等形式 。

運行經驗表明,單回線路採用水平排列運行可靠性比三角形排列好,特別是重冰區、多雷區和電暈嚴重的地區。這是因為水平排列的線路杆塔高度較低,雷擊機會減少:三角形排列的下層導線因故(如不均勻脫冰時)向上躍起時,易發生相間閃絡和導線間相碰事故。但導線水平排列的杆塔比三角形排列的複雜,造價高,並且所需線路走廓也較大。一般地,普通地區可結合具體情況選擇水平排列或三角形排列,重冰區、多雷區宜來用水平排列,電壓在220kV以下導線截面不太大的線路採用三角形排列比較經濟。

由於傘形排列不便於維護檢修, 倒傘形排列防雷性比較差, 因此目前雙回線路同塔架設時多採用六角形排列。這樣可以縮短橫擔長度,減少塔身扭力,獲得比較滿意的防雷保護角,耐雷水平提高 。

二、導線的換位

線路換位的作用是為了減小電力系統正常運行時電流和電壓的不對稱,並限制送電線路對通信線路的影響。當三相導線的排列不對稱時,每相的感抗及線間、線對地的電容不相等,即三相導線的電抗和電納不相等.造成三相電流不平衡,電壓不對稱,引起負序和零序電流。過大的負序電流將會引起系統內電機的過熱, 而零序電流超過一定數值時, 在中性點不接地系統中, 有可能引起保護的誤動作。但是事實上, 換位並不能消除線路電流中某些屬於零序的高次諧波,由於電力系統不平衡後產生的地中雜散電流, 有可能使附件得弱電線路受幹擾後產生不良影響,因此在設計中對此問題應有所考慮。一般說只要電力線路與通信線路保持200m以上的距離,這種影響就不大了。所以目前考慮導線換位問題著重是為了限制電力系統中的不對稱電流和不對稱電壓,但考慮這些問題, 應從整個電力系統著眼,不能單純的僅僅考慮某一條送電線路。因為電力系統總是要發展的, 如果某一條送電線路引起的不平衡電流或不平衡電壓,就已接近電機的允許過熱或零序保護的誤差範圍, 那就勢必會給以後的線路設計帶來困難。基於這樣的觀點, 在線路設計中完全不考慮換位是不合適的, 但換位本身又是整個線路絕緣的薄弱環節, 過多的換位也不合適。設計規程(GB50545-2010 110~750架空輸電線路設計規範)規定: 「1、中性點直接接地的電力網,長度超過100km的輸電線路宜換位。換位循環長度不宜大於200km。一個變電站某級電壓的每回出線雖小於 100km,但其總長度超過200km,可採用換位或變換各回輸電線路的相序排列的措施來平衡不對稱電流。2、中性點非直接接地電力網,為降低中性點長期運行中的電位,可用換位或變換輸電線路相序排列的方法來平衡不對稱電容電流。3、對於π接線路應校核不平衡度,必要時進行換位。」。

1、換位原理

換位的原則是保證各相導線在空間每一位置的長度總和相等。下圖表示了全線路採取一個和兩個整循環換位的布置情況。圖(a)為換位一個整循環,或稱一個全換位,達到首端和末端相序一致。圖(b)為兩個全換位,達到首端末端相序一致(圖中l為線路長度)。

2、換位方式

常見的換位方式有直線杆塔換位(滾式換位)、耐張杆塔換位和懸空換位。

1)直線杆換位(又稱滾式換位)

利用三角排列的直線杆(塔)換位如下圖所示。一般適宜用在冰厚不超過 10mm的冰區 (包括冰厚等於10mm的地區)。 在重冰區, 由於直線換位時導線在換位處有交叉現象, 易於在交叉點因覆冰不平衡造成短路, 因而宜改用其它換位方法。

直線杆換位, 在換位處導線因改變了排列方式, 將使換位杆的絕緣子串產生偏移, 為減小此種影響, 在設計中往往採用換位杆中心偏離線路中心線的措施(即位移) 。

2)耐張塔換位

利用一個特殊的耐張塔來完成換位, 如下圖所示。耐張塔換位需要特殊的耐張換位塔,造價較高,但導線間距比較穩定,運行可靠性高。這種換位方式適宜在重冰區的線路上使用。

3)懸空換位

這種換位方法不需要設計特殊的換位杆塔,如下圖2-8-4所示, 即在每相導線上另外再單獨串接一組絕緣子串,並通過兩根短跳線和一根長跳線直接進行交叉跳接來完成。設計中的關鍵在於合理選擇好該單獨串接絕緣子串的絕緣強度, 因為單獨串接的絕線子串承受的是線間電壓 ,根據運行經驗應為一般相對地絕緣的1.3-1.5倍。這種換位方式施工檢修不便儘量不採用。

3、導線換位的優化

導線換位處是線路絕緣的薄弱環節, 在滿足要求的前提下應儘量簡化換位, 減少換位處數。由於單迴路水平排列線路的對稱性,三相導線ABC和CBA的排列是等效的。因此只要安排A、B、C三相處於中相位置的長度各佔線路的l/3,即可達到換位要求。三角排列線路的換位也可據此進行優化。

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