摘要：本文介绍一种较精确的计算方法，计算导线与直线塔塔头各部位的空气间隙距离，供设计新型直线杆塔及对已运行的输电线路杆塔在调整爬距后验算间隙裕度时使用.通过对绝缘架空地线并联间隙发生火花放电故障的处理和成因分析，暴露出线路切改工程中，原线路上新形成的耐张段分段绝缘地线缺少直接接地点的问题。应充分考虑切改工程进行的改动对原线路地线运行方式的改变，并对此提出应对方案。
关键词：输电线路；绝缘架空地线；并联间隙
前言
近年来220kV及500kV高压、超高压输电线路大面积污闪事故时有发生，各地供电企业都在重新划分污秽区域及污秽等级，对已建成运行的输电线路进行绝缘子串爬距调整。在污秽严重地区普遍增加绝缘子片数以加大爬距。而我国目前采用的500kV超高压输电线路第二代杆塔的塔头尺寸比较紧凑，220kV、110kV输电线路杆塔塔头尺寸大都是60年代确定的.因此线路运行及设计人员在调整爬距及设计新线路时都需要进行大盈的塔头验算。此外，设计尺寸经济合理的新杆塔也是线路设计人员的基本工作之一。
由于导线的几何形状是悬链线，邻近导线的塔头部位构件（通常称为曲臂）是空间直线，用常规的方法计算准确的空气间隙是很困难的.对于直线杆塔的塔头间隙，通用的计算方法是将空间间隙问题简化成平面间隙来考虑，即先计算导线悬垂绝缘子串的摇摆角，然后以绝缘配合要求的间隙距离为半径作平面间隙圆图，检查塔头各部位的间隙是否满足要求.在计算中对于塔身厚度，通常引入一个裕度B的方法来考虑其对间隙的影响。由于各种直线塔的塔身厚度、坡度不同杆塔的使用条件不同，在不同的工艺下取用但不能准确地反映塔身厚度的影响。若对于各种工况下的各种塔型的塔头均用手工作图法来确定间隙裕度（特别是对拉线杆塔的拉线间隙）则作图的工作里较大且很不方便。
1架空地线及其作用
架空地线是架设在被保护的导线上方，保护导线免于遭受雷击的装置，又称避雷线，简称地线。输电线路跨越广阔的地域，在雷雨季节容易遭受雷击而引起送电中断，安装架空地线可以减少雷害事故，提高线路运行的安全性。
架设避雷线是输电线路防雷保护的最基本和最有效的措施。避雷线的主要作用是防止雷直击导线，同时还具有以下作用：①分流作用，将雷电流传到至相邻杆塔，减小流经遭受雷击杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位；②耦合作用：通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘子上承受的过电压；③屏蔽作用：对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。一般来说，线路电压愈高，采用避雷线的效果愈好，而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。架空地线是高压输电线路结构的重要组成部分。220kV及以上电压等级的超高压、特高压输电线路通常全线架设双避雷线，保护角一般不大于15°甚至采取负保护角。保护角是指架空地线与最外侧的导线所处的平面和架空地线垂直于地面的平面之间所构成的夹角。
2地线运行方式
目前班组所辖线路架设的双避雷线通常一根为OPGW，采用逐基接地的方式；另一根为普通地线，多采用分段绝缘、一点接地的方式（变电站出口一段范围内采用逐基接地的方式）。光纤复合架空地线（OPGW）兼具通信和避雷线的功能，多年来已在高压输电线路中得到了广泛应用。在《光纤复合架空地线绝缘对220kV交流输电线路电能损耗的影响分析》一文中对OPGW三种接地运行方式下电能损失进行了仿真比对：方式一：OPGW逐基接地；方式二：OPGW分段绝缘、单点接地；方式三：OPGW在光缆每盘中间位置换位，在耐张接续塔处接地，在直线塔上绝缘。结果表明方式二的运行方式电能损耗最小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据输电通道的重要程度及通信系统的要求等，OPGW与普通地线设置还存在以下类型：
（1）双回并行线路其中一回架设OPGW＋普通地线，另一回架设两根普通地线；（2）双回线路均架设OPGW＋普通地线，但部分区段为同塔并架线路，则架设的双地线均采用OPGW。架空地线与杆塔之间的绝缘是通过悬垂或耐张金具串联地线绝缘子实现的，同时在绝缘子上安装并联放电间隙来泄放雷电流。架空地线全线架设于带电导线上方，会产生很强的感应电压和电流。并联间隙须能承受正常运行时地线上的感应电压，并在有雷电流时击穿导电。某供电公司工作人员在《220kV双回输电线路架空地线接地方式分析研究》一文中对４种可能的架空地线运行方式进行了仿真计算，其中全线绝缘的运行方式中，地线上会出现11.6-11.7kV数量级的感应电压。所以任何一段地线都需要有至少１个直接接地点。
3并联间隙故障与处理
2017年6月，某供电公司班组巡视人员发现500kV XX二线0090号塔有很强烈的“滋-啪-啪”放电声音。经仔细查看发现地线绝缘子上的并联间隙有放电火花和声响，且有明显的烧伤痕迹。本塔另一侧架设的避雷线为OPGW，采用逐塔接地的运行方式。后经班组技术人员查看得知：0089号、0091号均为耐张塔，0090号为直线塔，本耐张段３基杆塔地线侧全部采用绝缘方式运行。XX二线负荷较大，与地线感应强烈，无直接接地点的地线通过0090号并联间隙对铁塔放电。经技术分析，决定对此缺陷采取在0090号塔设置直接接地点的方式进行处理。经登塔人员临近带电作业安装引流线连接地线和塔身，消除此故障。登塔查看发现放电间隙杆已烧蚀出现凹坑，考虑到尚不影响运行未做更换。
4故障成因分析
2017年5月，XX二线进行改造，作为线路切改工程的一部分，拆除了原0091号-0125号单回路段，新建同塔并架段。原线路0089号-0098号为一个耐张段，地线直接接地点设置在0093号。在切改工程中0093号塔被拆除，0089号、0090号旧塔及0091号新建耐张塔形成新的耐张段。而切改工程设计阶段未对旧线路的地线运行方式进行考虑，导致0089号-0091号耐张段地线无直接接地点，进而发生并联间隙放电烧蚀类似的情形还会发生在线路切改Ｔ接入中间变电站的工程。某线路0100号-0110号为一个耐张段，直接接地点设置在0106号。破口工程计划拆除0104号，新建0104Ａ号和0104Ｂ号接入新建变电站。形成0100号-0104Ａ号、0104Ｂ号-0110号两个新的耐张段。这样一来，0106号可以继续作为0104Ｂ号-0110号的直接接地点，但0110号-0104Ａ号耐张段则缺少直接接地点。应对方案对于分段绝缘，一点接地运行方式的地线，在线路切改工程中出现缺少直接接地点的问题，可采取两种方案进行规避：
（2）新建线路工程设计阶段充分了解原线路地线运行方式，耐张段中间一点设置直接接地点的，须结合切改变动情况对新形成的耐张段设置直接接地点；
（3）将直接接地点的位置统一规定为耐张塔的其中一侧（大号侧或小号侧），这样还可以囊括孤立档直接接地点无中间直线塔可选，只能选择在耐张塔其中一侧的情况。但是这种做法须注意的是，有的线路经多次切改，大、小号侧发生颠倒，工程还应以现场实际情况为准进行考虑直接接地点的设置。直接接地点选择在耐张段的一侧与中间一点两种情况在线路损耗、屏蔽效果、感应电压电流高低等方面需要进行研究探讨和比对。
5在杆塔间隙计算中应注意以下间题
1、杆塔两侧的档距和高差不同时应分别计算两侧的间隙裕度。
2、对于边相计算时需注意导线偏角E、F的大小及正负，特别是直线角塔以及相间距离较邻塔变化较大的塔的边相。
3、在增加绝缘子片数时，除验算塔头间隙外还应注意导线交叉跨越距离及对地面距离是否满足要求。
参考文献
[1]胡全.光纤复合架空地线绝缘对220kV交流输电线路电能损耗的影响分析[J].电气应用，2013（增刊）：578-580.
论文作者:宋朋,闫敏,苏小向
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/14
标签：地线论文; 线路论文; 间隙论文; 杆塔论文; 导线论文; 避雷线论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第3期论文;