500kV同塔四回线路档中线间距研究

[摘 要] 参考了国内外的相关标准、规程以及国内在此方面的研究成果，对500kV同塔四回在各种情况下的档中线间距进行研究，在保证线路安全可靠运行的前提下，尽量达到控制塔头尺寸，降低工程造价的目的。

[关键词] 线间距 同塔多回路 架空输电线路

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 研究背景和意义

随着经济的飞速发展，全社会用电量不断增加，电网建设快速发展。在经济发达地区，可供选择的输电线路走廊日趋紧张，林木砍伐、电磁辐射干扰等涉及环境保护的问题已引起全社会的重视，使用走廊用地、拆迁费用更是日益昂贵。尤其是在“长三角”和“珠三角”地区，新建输变电工程的线路走廊问题逐步成为制约电网发展的重要因素。如何减少高压线路走廊宽度，提高单位走廊宽度的输送容量，节约土地资源是现阶段电网建设重点关注和考虑的问题。因此有必要开展500kV交流输电线路同塔四回路架设技术的研究，解决架空线路走廊资源紧张的难题，实现电网建设与地方发展协调并进。

本文参考了国内外的相关标准、规程以及国内在此方面的研究成果，对500kV同塔四回在各种情况下的档中线间距进行研究，在保证线路安全可靠运行的前提下，尽量达到控制塔头尺寸，降低工程造价的目的。

2 档中线线距

本文仅针对经济发达的“长三角”和“珠三角”无覆冰地区线路进行研究，因此对档中线线距的接近要求，只考虑按导线不同步摆动分析档距中的动态接近是否满足间隙要求，而暂不考虑导、地线不均匀覆冰、脱冰跳跃舞动等引起的档中线线接近。

2.1 导线不同步摆动时，档距中动态接近需要满足的电气间隙

档距中央导线间水平距离主要决定于较大的风引起的导线不同步摆动的条件，保证正常工作电压不应使空气间隙击穿。至于操作过电压和雷电过电压，由于其与较大的风同时出现并引起导线不同步摆动的概率甚小，因此不作为确定档距中央导线水平距离的控制条件。

参照行规《架空输电线路防舞设计规范》和有关设计手册，按线路正常电压，考虑导线舞动时档距中动态接近需要满足的电气间距。导、地线间或导线之间的工频电压及其电气间距之间的关系，参照《345kV及以上超高压输电线路设计参考手册》图10-2-1亚历山德罗夫提出的“长间隙和绝缘子串的交流闪络强度”图中的导线—导线曲线。

图4-1亚历山德罗夫提出的长间隙和绝缘子的交流闪络强度

对导线不同步摆动时，导、地线间和导线之间，档距中动态接近需要满足的中心间距，计算结果分别为1.6 m和2.95m。

上述导、地线之间的中心间距，已包含分裂间距500mm的4分裂导线笼半径约0.4 m；导线之间的中心间距，已包含导线笼直径约0.8m。

扣除分裂导线笼，导线不同步摆动时，导、地线间和导线之间，档距中动态接近需要满足的电气间距，分别为1.2 m和2.15m。

4.2 档中导线间距

在档距中央，需考虑相导线由于导线不同步摆动等因素而互相接近，要求保持一定的安全距离。塔头布置中的“线间距离”，专指为在档距中央满足必要的线间电气间距，而在塔头上导线间绝缘子串挂点间需要保持的线间距离。

4.2.1各国经验公式

导线不同步摆动的条件的产生，除风的作用外又与其他许多因素有关，因此各国确定导线水平距离的数据或公式是根据线路的大量运行经验得出。

我国110～750kV架空输电线路设计规范规定：对1000m以下档距，水平线间距离D(m)，根据悬垂绝缘子串长度Lk(m)、线路额定电压U(kV)和档距中央最大弧垂fc(m)，按式4-1计算：

(式4-1)

4.2.2导线不同步摆动时，档距中导线动态接近的计算模式

导线因风吹而摆动的问题非常复杂。风往往不是均匀地吹向导线，而是每时每刻都会发生变化的。这种现象称作风的脉动。在风的脉动情况下，需要考虑导线因惯性而不能随风的瞬时变化而变化的状况。特别是两相导线，有可能同时受到不同的风压，此时需考虑导线在不同的风压下产生的惯性作用所带来的影响。在各国当前的设计中，均等价看作两相导线受到反方向风的作用来考虑。

计算方法有2种：静态等价换算法和统计分析计算法。前者是传统的计算方法，后者则是较新的计算方法。统计分析计算法是根据对风的统计分析，研究导线风偏角的变化。假定在风的作用下，导线的风偏角以平均风偏角为中心，按照正态分布的规律在其周围变动，求出它的标准偏差，以校核在档距中央的最小接近距离。计算图如图4-2所示。

图4-2档距中央导线风偏摆动后的相间距离计算图

A、B分别表示两相导线，f1、1及σ1和f2、2及σ2分别表示两相导线的弧垂、风偏角和由风的脉动而产生的导线风偏角的偏差（即正态分布的标准偏差），n表示概率可靠性的标准偏差倍数，S表示两极导线风偏摆动（考虑脉动）后的相间最小接近距离。

据档距中央导线风偏摆动后的相间距离计算图，线间最小接近距离S如下：

由上式可以看出，欲确定相间最小接近距离S，关键是先求出风脉动影响的导线风偏角的标准偏差σ。

日本送电线路绝缘设计纲要调查专门委员会提出的《日本架空送电线路绝缘设计纲要》，列出了导线风偏角脉动的标准偏差σ的求取公式为：

中国电力科学研究院曾于1980～1982年在锦州220kV青锦π接线上进行了2年的导线风偏角实测。按实测数据，推算导线风偏角波动的标准偏差情况。根据实测数据，绘制出10min风速与风偏角的关系，如图4-3所示。

图4-310min Vsin与的关系曲线

由上图所显示的实测数据轨迹，算得导线风偏角的标准偏差σ列于表4-2所示。

表4-2 根据实测数据轨迹算得的σ值

由上可知，按《日本架空送电线路绝缘设计纲要》所推荐的计算公式，算得σ％＝5.4％；按中国电科院实测数据计算，σ％＝7.14％，二者相差不多。因此，可以认为其数据是可信的。据此，线路计算中取σ％＝5.4％～7.14％。

综合考虑塔头尺寸规划的合理性和经济性，分别取导线间（等效）水平距离9m～12m，按上述方法计算导线间不同步摆动（或舞动）的最小接近距离，校验其是否满足相应电气间隙要求可知，在导线不同步摆动的情况下，塔头布置中的水平线间距离（含三角布置中的等效水平线间距离）取9m～12m是合适的，导线的最小接近距离均可以满足导线间空气间隙的要求。

由式4-1计算的导线间水平距离如表4-3。

表4-3 我国经验公式水平线间距离计算值

由表4-3计算结果，按式4-1计算导线间水平距离也是合适的，反映了我国超高压线路成熟的设计和运行经验。塔头布置中选取的导线间（等效）水平距离9m～12m亦满足此计算值的要求。

5 结论

综合上述计算，考虑塔头尺寸规划和绝缘子串长，采用档中导线间和导、地线间舞动时的动态接近模型，经计算校验证实：塔头布置中的水平线间距离（含三角布置中的等效水平线间距离）取9m～12m是合适的，导线的最小接近距离满足导线间的空气间隙的要求。