国内外架空输电线路电气间隙设计对比史方舟

(整期优先)网络出版时间:2019-11-16
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国内外架空输电线路电气间隙设计对比史方舟

史方舟

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司,辽宁沈阳110179

摘要:本文首先分析了国内外架空输电线路电气设计标准,接下来详细阐述了国内外架空输电线路电气间隙设计对比,最后对架空输电线路电气间隙计算方法进行研究,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。

关键词:架空输电线;电气间隙;设计;对比

引言

随着世界经济一体化的发展,我国很多企业开始走出国门,朝着国际化方向发展,其中一些电力企业在国外开始大范围承接架空输电线路设计工作,并且取得了一定的成绩。但是由于架空输电线路设计过程中存在一些矛盾之处,即国内架空输电线路电气间隙设计与国外存在一定的差距,这就使得在实际的工作中无法满足国外市场的需求,同时也阻碍了自身的发展。因此,为了避免这一矛盾,需要相关企业对国内外架空输电线路电气间隙设计进行对比,并且进行改进和优化,最大程度地避免问题的发生。

1国内外架空输电线路电气设计标准

现阶段,国内外架空输电线路已经比较成熟,经过多年的发展,逐步建立很多电气设计标准。国内架空输电线路设计标准包含:①《110~750kV架空输电线路设计规范》(GB50545-2010)。②《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》(GB50064-2014)。③66kV及以下架空电力线路设计规范(GB50061-2010)。④重覆冰架空输电线路设计技术规程(DL/T5440-2009)。⑤《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2012)。⑥架空送电线路钢管杆设计技术规定(DL/T5130-2001)。⑦架空送电线路基础设计技术规定(DL/T5219-2005)等。国际电工委员会建立的输电线路设计标准包含以下几个:①架空输电线路设计准则。②架空线-带电部分和障碍物间距离的电气元件的计算-计算方法。③架空线-评价气候载荷的气象数据。目前美国的电气设计标准为IEEEC2-2007、国家电气安装规范。欧盟的输电线路电气设计标准为交流电压超过45kV的架空电线。

2国内外架空输电线路电气间隙设计对比

2.1对比中国标准和欧盟标准的差异

我国在电气间隙设计中有明确的标准规定,这使得实际的架空输电线路设计工作需要有所参照。而相对比国内而言,欧盟则需要参照设计标准,而是直接根据实际的情况进行设定,他们依据的内容如下,即架空输电线路导线的最高温度、设计风速等,根据这些因素进行电气间隙的设计。而我国在实际设计中也会考虑一些因素,包括最大风速、操作过电压以及带电作业等,根据这些因素设计电气间隙标准。在海拔高度低于1000m相应风偏条件下的地区,带电部分与杆塔结构的最小间隙,应符合表1规定。需要注意的是,在进行塔头布置操作时,对过电压最小间隙和档距控制要求必须要合理,相应的最小间隙情况如下表所示。

2.2中国与CIGRE标准差异对比研究

CIGRE和中国的确定间隙的计算思路几乎是一样,首先就是确定间隙的放电电压、操作冲击或雷击电压、带电作业工况的放电电压等,根据标准推荐采用的操作或雷电过电压计算方法需按照线路间隙的过电压次数、雷击时间和线路全年运行时间计算而得,根据标准确定统计因子,从而保证重合闸和操作过电压。不同的是CIGRE之行的电气间隙标准不同,在间隙计算上依赖于外部环境。总之,欧洲标准、CIGRE、IEC,在计算线路电气的间隙上,它们采取的函数表达式更加的单一化,横向对比其计算结果更加的简单和直接,在后期工程中的应用非常的方便。我国为了满足超高压、特高压的设计需求和建设要求,多年以来就开始深入研究线路的外绝缘特性试验,在这方面可以说积累了非常多的经验,然而,也给线路的设计带来了非常大的麻烦,正是由于放电电压和间隙之间的距离不一致,与此同时还需要采用比较多的实验曲线,不同的函数和实验曲线算出的计算结果差异性比较大,对工程没有实际的意义。另外针对多个标准如GB50545、GB311.2、GB50064,它们对电气间隙的数值要求并不相同,为此,还需要对国内的已经有的外绝缘数据进行科学的归纳总结,以便提出更好的成果,方便应用在国内的输电线路中,而且需要根据多种要求来不断的完善,经过大量的实践证明该方法非常有效。

3架空输电线路电气间隙计算方法研究

对架空输电线路电气间隙的计算需要有标准的方法,由于相关标准之间的间隙计算存在很小的差异,所以在实际的计算过程中,需要优先明确间隙放电电压(雷电冲击放电电压、带电作业放电电压等),在确定完该因素后,需要绘制相关的标准曲线,由曲线方可得到最终的电气间隙值大小。在IEC的架空输电线路电气间隙计算中,还需要考虑一些其他因素,即降低因子、过电压次数以及线路运行时间等,在明确这些因素后,可以得到架空输电线路电气间隙的放电统计概率,以此得出百分之九十的放电电压。另外,当计算暂时过电压状况下的电气间隙时,需要注意的是,此时的过电压与工频电压无关,不需要考虑在内。在实际的电气间隙计算中,如果遇到天气骤变,加之海拔地区的影响,放电电压可能会出现下降的情况,最终影响计算结果,因此需要进行海拔修正。

4案例对照分析

选取中国标准GB50545、欧盟标准EN50341、IEC60071进行内过电压间隙对比,结果如下:过电压倍数均选择22、Urw均为754,选取的海拔高度分为三档,即0、1000、1500,对应的修正系数,GB和IEC均为1.0、1.07、1.09,EN50341的修正系数选为1、0.98、0.96,所获得的空气间隙分别为以下的数据:GB50545为2.4、2.6、2.7;IEC为1.8、1.9、2.0;IEC60071为1.8、1.8、1.9。由此可以看出采用不同的标准获得的空气间隙数据并不一样,因此,需要给与高度重视。

结语

需要指出的是,为满足超、特高压线路设计和建设的需要,国内多年来已开展了深入的线路外绝缘实验,积累了大量的数据,有必要对已有的数据和成果进行总结归纳,提出权威的各工况下放电电压与间隙距离的函数表达式或试验曲线,便于指导线路外绝缘设计,统一设计标准,从而提高我国设计标准的权威性和实用性。由于架空特高压输电线路的特性,使其在建设过程中需要开展一系列的计算,以获得相关的数据,从而确保线路的安全。其中电气间隙的获取十分关键,然而由于国内外对其计算标准不同,所以要想满足国际工程需求,就必须要分析国内外架空输电线路电气间隙标准的不同,从而提高输电安全性能。

参考文献

[1]侯建国,徐彬,董黛,等.国内外架空输电线路设计规范安全度设置水平的比较[J].武汉大学学报(工学版),2015,44(S1):162~171.

[2]尹世锋.架空输电线路覆冰厚度预测的数据融合方法研究[D].昆明:昆明理工大学,2013.

[3]王坚.浅谈架空输电线路设计[J].山西建筑,2014(15)