提高架空线路的抗覆冰能力

2005年2月，贵州东南部的黔东南州和铜仁地域遭遇了延续低温的覆冰灾害天气。覆冰比力严重的220kV铜黎#216塔实测导线上冰重达11.36kg/m，相当于54.47mm的覆冰厚度。覆冰致使了凯里电网的220kV、110kV等输电线路发生多起倒塔断线事故，农网10kV及以下排挤电力线路倒杆1884基、断线7369处，21万用户受停片子响。这场冰灾酿成的损失是庞大的，同时也反映出农网配电线路抗自然灾害的能力比力亏弱。本文针对山区地形、微天气条件下覆冰对农网配电线路的影响进行了分析计较，提出了提高农网配电线路抗覆冰能力的技术改造方案。1配电线路覆冰断线的分析计较为保证排挤电力线路的正常运行，在设计阶段就要斟酌到排挤线路所要遇到的各类气象条件，并要求设计出足够的强度，以保证排挤电力线路在各类气象条件下能平安运行，但从技术经济合理性斟酌，一般只选择几种合理的气象组合作为设计的控制气象条件。贵州东南部地域农网排挤配电线路一般按10mm冰区的典型设计直接套用，设计选用的气象组合条件选择如表1所示。表1　气象组合条件选择表贵州东南部山区冬季的气象变化比力复杂，对排挤电力线路的影响主要浮现为统一耐张段内分歧地形、分歧海拔高度的各类气象数据的急聚变化，往往山上雪窖冰天，山下没有覆冰。以下计较均以导线型号为LGJ-50/8、平均档距为100m的10kV排挤线路为典型案例，对农网配电线路覆冰断线的缘由进行分析计较。导线覆冰时的应力跨越其破坏应力而断线。这是引发线路断线、倒杆的主要缘由。排挤线路在设计施工阶段时按10mm冰区、平安系数K=2.5的条件放线，当运行中遇到覆冰厚度为30mm的气象条件时，导线应力计较如图1所示。从计较图中可以看出，30mm覆冰应力曲线与导线瞬时破坏应力曲线的交点处，代表档距为133.4m。其物理意义为：导线为LGJ-50的10kV排挤线路按10mm冰区、平安系数为2.5的条件进行架设；在运行进程中，当导线的覆冰厚度到达30mm时，代表档距年夜于133.4m的耐张段将发生断线事故。一样，经由过程计较，档距为100m时，当覆冰厚度到达34.21mm时，将发生断线事故。导线应力计较如图2所示。统一耐张段内的相邻档间不平均覆冰，直线杆因承受不服衡张力而倾覆，致使倒杆断线事故发生。排挤配电线路架线施工时，导线弧垂观测及格后，须将直线杆塔上的导线与支持的瓷尽缘子绑紧，形成类似于相对自力的孤立档距。当线路在山区微地形、微天气条件的影响下，相邻档距覆冰厚度不相等时，将发生不服衡张力。直线杆倾斜后仍不能平衡张力差或跨越允许倾覆弯矩时，将发生倒杆事故。假设直线杆的前后相邻档不平均覆冰，前一档距平均覆冰10mm，后一档距平均覆冰厚15mm，直线杆将承受的不服衡应力，单根导线水平不服衡张力的计较公式为T_d=(σ15-σ10)×A式中σ15——15mm覆冰档距的应力值（MPa），档距100m时计较值为149.7137MPa；σ10——10mm覆冰档距的应力值（MPa），档距100m时为计较值为119.8792MPa；A——导线截面（mm2）。若10kV直线杆前后相邻档均为100m，则发生的不衡张力为T=3×T_d=3×(149.7137-119.8792)×56.29=5038.15N不服衡张力作用在稍径为150mm、尺度埋深（埋深1.7m，呼称高为7.7m）的10m水泥电杆上，发生的弯矩为38793.77Nm，年夜年夜跨越电杆的允许倾覆弯矩值4462Nm，造成线路倒杆。直线杆塔横担承受垂直荷载跨越其设计强度而蒙受破坏。导线覆冰时杆塔承受的垂直荷载主要是导线的冰重、导线的自重，按以下公式计较（疏忽横担的自重和瓷尽缘子的重量）。T=(G_d G_b)×L_h式中G_d——单元长度导线自重（N/m）；L_h——杆塔的水平档距（m）；G_b——单元长度导线冰重（N/m）。G_b=9.8πb(b d)×0.9×10-3式中b——覆冰厚度（mm）；d——导线直径（mm）。前后档距为100m的杆塔在导线覆冰30mm时，挂线点承受的垂直荷载为T=[9.8×0.1951 9.8×3.14×30×(9.6 30)×0.9×10^-3]×100=3481.34N当线路采用L63×6×1800角钢（A3钢）双横担时，允许垂直荷载为2445N，不能知足强度要求，必需采用更年夜尺寸的角钢或增加吊杆，提高横担抗弯强度。其他外力破坏，如树木因覆冰倒下压断电力线路等。应经由过程增强线路巡视和线路通道清算砍伐的工作来解决。施工中使用材料问题，一方面是材料自己的质量问题，如采用劣质钢材的拉线棒被直接拉断；另外一方面属于施工工艺问题，如在断线事故现场发现，拉线抱箍选配的螺栓规格不合适划定。2改造方案凭据以上的分析计较，提出以下技术改造方案。改变线路走向，避开覆冰严重的地段，可凭据已有的气象资料和已有的运行经验实施改造。更换导线型号，增加导线的钢芯截面积。如将重冰区的LGJ-50/8钢芯铝绞线更换为LGJ-50/30钢芯铝绞线，提高导线的抗拉强度。增加横担强度，建议采用增加吊杆的方式，改变横担的受力结构。档间增加电杆，缩短档距，经由过程重冰区和超重冰区的线路平均档距应控制在50m之内。缩短耐张段的长度，应凭据已有的气象资料，以冰线为分界点，分设耐张段。将直线承力杆改造耐张杆，控制覆冰断线事故范围。对直线杆增加防倾覆拉线，提高直线杆抗倾覆能力。放松导线平安系数，实施中凭据具体情况进行计较肯定。增强工程质量经管，杜尽使用不及格的产物。3竣事语贵州山区覆冰灾害天气对电力线路的破坏是庞大的，应引发运行维护部门的高度重视，经由过程进行技术经济比力并连系已有的运行经验，综合采用以上的技术改造方案对重冰区、超重冰区的农网排挤配电线路进行改造，可提高农网排挤配电线路抗覆冰灾害天气能力，从而提高农网的平安稳定运行水平。图1　覆冰厚度30mm导线应力计较图2　覆冰厚度34.21mm导线应力计较