刍议电力系统中低压配电线路设计

【摘要】本文主要从低压配电线路的设计实施步骤、低压配电线路设计的要点、低压配电线路常见故障、避免常见故障的设计措施四个方面对电力系统中低压配电线路设计问题进行探讨。

【关键词】低压线路；设计；措施

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

随着经济的发展，用电量也随之越来越大。电力系统中低压配电线路设计的合理性，是电力系统正常运行的保证。

二、低压配电线路设计的要点

1、导线弧垂的确定

导线上任一点到导线最低点之间的垂直距离称为弧垂（又称为弛度）。弧垂是配电线路设计和运行的重要参数，弧垂过小会增加导线的拉力，使电杆和导线的荷载增加；过大，则会减少导线的对地距离，并会因风摆使导线发生线。一般情况下，弧垂特指一档内的最大弧垂。当导线悬挂点等高时，最大弧垂在档距中央处；当导线悬挂不等高时，最大弧垂近似在档距中央处。导线的弧垂与导线的截面、气象条件和电杆的档距有关，通过查导线弧垂表即可知。

2、拉线的选择

拉线一般采用镀锌钢绞线，最小截面不应小于GJ-25mm2，其强度设计安全系数应大于2.0。拉线是为了防止电杆的倾倒和折断，平衡电杆所受各方向的作用力及抵御风压等外力影响的一种电杆加固装置。因此，选好安装拉力线位置尤为重要。拉线分为6种：

（1）普通拉线，起平衡拉力的作用。

（2）两侧拉线（又称人字拉线），用以增强电杆抗风能力。

（3）四方拉线，横线路方向和顺线路方向电杆四面都装拉线，用以增强耐张杆的稳定性。

（4）过道拉线，由于电杆距离道路太近，不能就安装拉线时，在道路另一边立一根拉线杆，在此杆上做一条过道拉线。

（5）共同拉线，因地形限制不能安装拉线时，可将拉线固定在相邻电杆上，用以平衡拉力。

（6）V形拉线。主要用在电杆较高，横担较多，架设导线条数较多时，在拉力的合下两处各安装一条拉线，其下部则合为一条。

3、防雷措施

配电变压器、开关设备的防雷装置应选用金属氧化锌避雷器YWS，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变压器和设备，低压侧中性线安装低压氧化锌避雷器以防高压窜入低压出线。高、低压避雷器的接地端与铁件，低压侧中性点及变压器金属外壳应分别接在同一接地装置上。100kVA以下配变的接地装置的接地电阻不应大于10Ω，100kVA及以上配变的接地装置的接地电阻不应大于4Ω。

三、低压配电线路的设计实施步骤

1、确定线路设计的气象条件。架空线路在空气中长期暴露，受大自然的影响比较大，而风的速度、冰和温度是对线路影响比较大的因素。所以在设计线路时一定要对线路沿线地区的气候情况有全面了解，结合当地气象数据和存在线路的运行经验全面考虑。

2、导线的截面选择与节能。

架空电线的导线要具备很好的导电性，有一定的抗拉强度，耐腐蚀，经济。在这种情况下，导线的截面要满足发热条件，在电流最大负荷和高温时不能被烧坏，也就是说在导线中运行的电流总是在允许范围内；导线还要有一定韧性，即使在恶劣的环境也不容易被拉断。选择配电线路导线截面，正常情况下是按允许电压损耗来确定，但是还要对发热条件进行校验，同时还能满足规定的最小导线截面的要求。从节能环保、减小损耗方面考虑，现今导线选择方案一般采用动态模式确定导线经济电流密度来进行选择。控制导线由8×ACSR-330加大到8×ACSR-550较为合适。根据上述理论的公式能够指导实际线路设计过程中，依据不同市场经济规律选择不同电流密度的导线，有助于减少电能损耗，节约能源，降低成本，更经济、更环保地进行导线的选择。同时，开发新材料，提高导线的电子导电率也是节能环保的一个措施。

3、横担的选择

横担是电线杆顶部横向固定的角铁，上面有瓷瓶，其是用来支持导线、绝缘子和开关以及避雷器等部件的装置。同时也能使中线和相线在线杆和档距间保持一定的空间绝缘距离。按照用途可以分为直线横担、转角横担、耐张横担；按照材料可以分为铁横担、瓷横担、合成绝缘横担。结合横担的受力情况，直线杆或150°以下的转角杆使用单横担，耐张杆、终端杆和150°以上的转角杆、分支杆都使用双横担。

4、线路金具和绝缘子的选择

（1）金具选择。金具是连接和组合电力系统中的各类装置，并且传递机械、电气负荷或起某种防护作用的金属附件。在架空线路中有支持、连接、紧固、保护导线和避雷线的作用。很多金具在运行中承受很大的拉力，同时还要确保其连接部件接触良好，所以金具的质量和安装使用的正确性关系着线路的送电安全。

（2）绝缘子的选择。绝缘子是悬挂和支承导线，并使电杆和导线绝缘的装置。绝缘子应该具备足够的绝缘强度和机械强度，同时能够抵抗化学物质的腐蚀，对气候条件变化的适应能力强。常用的绝缘子有悬式、针式、瓷横担绝缘子等形式。线路绝缘子的各项性能要合乎国家相关标准。10kV直线杆配电线路和5度以下的小转角杆使用瓷横担或针式绝缘子，耐张杆则适宜使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串或使用由蝶式绝缘子、悬式绝缘子组成的绝缘子串；0.4kV直线杆线路则使用针式绝缘子、瓷横担和低压悬挂线夹；耐张杆使用低压悬式、蝶式绝缘子或耐张线夹。

四、低压配电线路常见故障

1、季节性故障

低压配电线路在正常使用的过程中,容易受到季节性气候变化的影响,使得低压配电线路在运行时出现短路或者线路断路的现象,从而引发了相关的电流事故。尤其是在夏季,由于我们在低压配电线路建设的过程中,都是采用金属裸线,因此这就使得低压配电线路在运行的过程中,容易受到雨水和雷击的影响,而出现相关的安全事故,从而导致低压配电线路无法正常的使用。

2、外力破坏

配电线路连接用户端,线路通道较输电线网复杂得多,穿越各种线路、公路、建筑、堆积物等,极容易引起线路故障的发生。城区大多数线路架设于道路旁,经济发展带来的市场繁荣致使道路交通流量急剧增大,一些司机违章驾车容易引起车辆撞线杆,导致倒杆、断杆等破坏电力设施的事故屡屡发生。随着市区范围日渐扩大,原来处在空旷区域中的高压供电线路正逐渐被不断扩大着的城市建筑群延展包围。此外,配电线路上悬挂着各类异物,给配电线网的安全运行带来了许多隐患。

3、线路施工存在问题

在线路施工的过程中,其质量问题将会对整个线路结构的安全性有着严重的影响,而导致线路施工问题出现的主要原因就是在于施工人员在对线路进行施工的过程中,没有严格安装线路施工的相关标准来对其进行处理,从而线路在日常使用的过程中,受到外界环境因素的影响,而出现相应的故障,这不仅对电力资源的输送有着严重的影响,还使得整个电力系统的正常运行有着严重的影响。

4、管理不到位

有效的运行管理是配电线路能够可靠运行的有力保障。管理者业务技术水平不过硬,运行经验不足,在日常的巡护中找不到主要环节的抓手,查找不到线路存在的缺陷及故障隐患。此外,部分员工的责任心不强,对待工作态度不积极、检修时不仔细,在运行中磨损、断股等缺陷以及设备缺陷未能及时发现。

五、避免常见故障的设计措施

众所周知，由于导线的自身电阻等因素使得输电线路上有电能损失，称为线损。线损是电能损失中的重要部分，特别是在低压配电线路中，线损尤为明显，所以，在低压配电线路设计中需要有对应的线损管理措施，以便有效克服电能损失，从而减少电能浪费。除了可以根据导线选择来降低线损外，还有其他管理措施可以运用。

1、合理增加配电布点，优化线路布局，减少无功线路，提高电压合格率，从而完善供电网络。电压合格率的提高有利于降低线损，可以从以下公式直观看出： 其中a为电压提高百分比，ΔP%为线损。可以看出，当合格率由95%降低到80%时，假设原线损为8%，线损会增加8%×24.38%=1.95%，相反，提高合格率，会降低线损，从而提高效益。

2、通过提高配网中的功力因数来降低线损，可以在配网中加入无功补偿设备，在客户用户端加强电容补偿。对于功率因数和线损之间的关系，也可以由下列公式来表示：其中，cosα1为原来功率因数；cosα2为提高后的功率因数，所以，当功力因数增加后，线损则降低。

3、相关职能部门加强供用电的管理工作，可以从以下方面来着手加强。一是要对线路不定期组织巡视，严格按照《安全规程》的要求来实施，加强线路监管巡查工作。二是电力部门职工应该树立“人民电业为人民”的思想，不断提高自身素质和业务水平。三是建立健全一些规章制度，以制度作保障线。四是从用电用户方面，需要从理论到实际，深入开展反窃电斗争，对窃电行为应根据有关法律法规予以严厉打击，对当事人进行批评教育，甚至用法律对其进行制裁。

六、结束语

总之， 在我国电网中，配电线路的设计是否合理备受关注，在其设计的过程中保持线路设计的合理性，做好技术上的把关，管理上各部门做好协调工作，都是非常关键的。

参考文献：

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[2]张文强.刍议电力系统输配电线路节能降耗技术.中国新技术新产品.2012年4月，第4期,243-247.

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