摘要：导线作为电能传输的载体，不仅可以确保电能的稳定输出，而且还可以满足线路安全稳定的运行。所以，输电线路对导线的选型设计一直是电网建设和发展的重点。架空输电线路导线的选型，不仅需要考虑导线的电传导性能，而且还需要满足架空线路的机械性能。而近年来架空输电线路电网覆冰严重影响电力系统的运行稳定性。本文作者从导线选型原则、总截面、电磁环境、导线线型技术等方面研究重冰区的架空输电线路导线选型，旨在提高线路抗冰能力。
关键词：重冰区；架空输电线路；导线选型
0引言
寒冬因为持续的雨雪天气，输电线路大多覆冰，导线不堪重负断线，电力设施遭到破坏，输送线路大范围中断。特别是重冰区海拔较高，而地形搞起起伏较大，加之气候变化频繁。所以，重冰区线路导线必须具有承受较大冰荷载的性能，重冰区电网建设的发展面临一定程度的挑战。针对重冰区的特点决定了导线截面和结构的选择除过满足系统输送容量的要求外，还要考虑冰、风荷载对机械强度的要求。为了提高线路的抗冰能力，确保重冰区输电的正常，该地区导线选型成为架空输电线路建设的一项重要内容。
1导线选型基础分析
1.1导线覆冰前提条件
架空输电线路导线覆冰需要具备以下几个条件：（1）要求外界环境具备能够使水滴冻结的环境温度，一般水滴的冻结温度在0℃以下就可以。实际情况下要求外界环境保持在-20-2℃，才能确保液滴在冻结的过程中释放处内部的潜热。（2）外界环境必须具备较高的湿度（5-8%以上），为覆冰提供水源。（3）外部环境具有能够凝结的水滴或者云雾，气候干燥地区缺乏水汽，导线覆冰问题很难出现。（4）外界具有较大的风速（1-10m/s），可确保过冷水滴发生相对运动，实现导线与水滴之间的碰撞，进而发生导线覆冰。但是风速过大或过小，即使温度满足导线仍然不会产生覆冰现象。水滴体积过大，温度过冷，碰撞率越高，周边环境会影响水滴潜热散发形成雨淞。
1.2导线选型主要原则
为了解决架空输电线路导线覆冰问题，通常高压线路导线采用四分裂小截面导线。然而重冰区线路因为冰荷载较大，若仍然采用四分裂小截面导线设计方案在一定程度上增加了铁塔带来的额外荷载。同时从经济角度分析也会增加工程造价。重冰区导线选择主要遵循以下原则：(1)能够满足线路对电量输送的最大输送容量；(2)具有相当的过度荷载能力以及机械强度；(3)在覆冰情况下有绝对足够的安全性；(4)经济合理性。
1.3导线总截面的选择
重冰区冰荷载比较大,而且在运输中电量消耗也比较大,选择不当可能影响运行、甚至是对安全造成威胁或者带来经济损失等,因此导线总截面的选择十分重要。选择截面时,要同时满足三大要求：（1)在遇到冰、雪、冰封等恶劣条件下,导线能承受的最低强度,不会出现断线的现象。(2)导线能够满足长时间负荷下正常工作最大电流的需要。(3)按照规定,导线的电压降不能超过允许电压降。
2 架空输电线路导线线型初选
2.1导线特性差异
针对重冰区病害的威胁，对不同导线进行计算，对比导线的弧垂性、杆塔塔头间隙设计的差异计算。主要内容包括以下几方面：
2.1.1计算悬挂点安全系数
导线断线点一般容易发生在线夹出口处和导线接头处等集中应力点，而悬挂点处则是一档线内应力最大的位置。所以，最直观的方法是计算出大覆冰、稀有覆冰导线在杆塔悬挂点处的最大综合应力，然后再对比各导线在悬挂点处的安全系数。
2.1.2不平衡张力计算
通过分析研究发现多数倒塌事故主要是因为杆塔前后产生纵向不平衡张力，而导线不均匀覆冰或断线均会产生纵向不平衡张力。断线事故的发生会导致停电，然而此时杆塔如果不能承受纵向不平衡张力，事故会进一步严重化，即发生横担弯折、倒塌。
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2.1.3舞动时导线动态张力计算
导线舞动也容易导致断线、倒塌事故。导线舞动时的最大张力一般情况下是静态张力的2倍，本文将计算各种导线舞动时的最大张力， 以比较各种导线的动态机械特性和对杆塔的影响。
2.1.4 导线弧垂特性
重冰区架空输电线路的一大特点就是在最大覆冰情况下弧垂大，加上重冰区架空输电线路通常在山地中穿过，弧垂过大对高跨森林树木设计较常规线路难度大， 需要把杆塔升得更高，需耗费更多的钢材，基础根开占地面积更大，难以在安全、环保和节约之间取得平衡点。因此导线的弧垂特性在重冰区架空输电线路中显得较为重要。
2.2气象组合条件
鉴于本文是针对重冰区架空输电线路线路的导线选型。结合不同的计算需要，计算各种所需的气象组合条件如下（1）最大覆冰和稀有覆冰环境下导线应力需求应按照导线应力状态方程计算，应考虑最低气温、最大风速、最大覆冰等气象组合条件。（2）断线情况发生时，温度在零下5℃，风速为0，覆冰厚度为最大覆冰厚度 。不均匀覆冰情况下，温度在零下5℃，风速为10m/s，覆冰厚度为最大覆冰厚度 。
2.3舞动时气象组合条件
舞动通常发生在导线覆冰厚度为2.5-48mm的导线上，导线覆冰一般为非对称覆冰，即迎风侧厚，背风侧薄，舞动发生中多为导线中等覆冰，易发生舞动的风速多为10m/s。
2.4架空导线线型
目前架空导线一般选用同心绞导线，即在一根线芯周围螺旋绞上一层或多层单线组成的导线，其相邻层绞向相反，而常用的可供选择的导线型号较多，另外还有曾用于减少高压线路电晕和无线电干扰的扩径导线，用于防止导线微风震动的自阻尼型导线等较少用的导线形式。考虑到重冰区架空送电线路的特点，应首选机械强度及弧垂特性好的导线。
2.5导线选型实践
以500kV输电线路重冰区导线为例，就如何进行选型和注意的相关事项进行阐述，通过科学选型，确保工程质量。（1)按系统要求：线路的最大输送功率为2700ＭＷ，正常运行输送功率为1300ＭＷ，系统推荐的导线截面为4×500mm2。(2)设计气象条件：沿线多为高山大岭，海拔较高，均有覆冰。（3）根据以上沿线覆冰线路建设要求，，综合考虑建议采用四分裂方案，选取强度大、铝股受力好的钢芯铝合金绞线，并提高导线安全系数，降低铝股应力，提高线夹握力均匀性。
3结语
通过以上研究总结出重冰区导线选择建议，具体包括以下几方面：（1）四分裂大截面导线不仅符合导线选型的四大主要原则,尤其在经济性上具有很大的优势。（2）根据电磁环境计算结果表明,四分裂大截面导线设计方案的干扰值小。（3）在输电线路机械性能上, 四分裂小截面导线具有良好的承重承压性能，且在最大设计冰厚下,垂直荷载、水平荷载和纵向张力荷载都小,有利于减少费用支出，同时具有较强的抗冰能力。
综上所述，重冰区架空输电线路导线选型电力企业应给予重视。只有真正意义上做好重冰区线路导线合理选型，才可提高重冰区架空输电线路的抗冰能力，确保重冰区电网的安全运行，减少由于冰灾造成的的断线、掉串、导线舞动引起跳闸等事故。
参考文献
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论文作者:施濛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：导线论文; 线路论文; 截面论文; 荷载论文; 杆塔论文; 断线论文; 水滴论文; 《电力设备》2018年第19期论文;