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摘要:社会经济发展持续提升,各行各业的用电需求也随之增长,电力总体规模不断扩大,输电线路由于供电路途较长,结构复杂,可能受到各种因素的影响。因此,有必要分析影响其运行的各种因素,找出问题的解决方案。
关键词:架空输电线路;运行;影响因素;对策
前言:架空输电线路是架设于地面上,利用绝缘子和空气绝缘的电力线路。电力事业的蓬勃发展带来了电力工程的涉及范围逐渐广泛,此时输电线路的运营和维护工作也逐渐被人们重视,分析常见的影响输电线路运行的因素,并提出解决对策,将是排除电路安全隐患,推动电力行业长期稳定发展的重要工作。
一、影响当前架空输电线路运行因素的相关分析
1、自然因素
电网建设不断扩大,输电线路的运行与运输网络的情况直接相关。运行过程中的输电线路很容易受到强风的影响,触发线路不良状况的发生。在局部风的影响下,高风带、冷空气对流形成位置较低的强对流空气,为输电线路带来不良的影响。
雷电的绕击率和杆塔高度以及避雷线保护角等存在密切联系,在保护角增加的情况下,地线对导线的屏蔽作用也就受到削弱,造成绕击范围增加。在塔高持续加大时,地面具备的屏蔽能力难以发挥效果,绕机区域也会变大[1]。在雷雨天气中,雷电对输电线路造成的干扰程度和线路位置有密切联系。一般情况下,如果输电线路两端的倾斜角出现变化之后,特别是角度增大之后,输电线路就会遭受较大的影响。
2、输电线路的规划因素
由于输电线路的设计较为复杂,需要对电抗与几何均距有着较深的理解程度,在输电线路的设计当中会出现分析或理解层面上的误差,这类因素也直接影响着书店线路的运行。很多时候会出现电抗是反应,导线中电流的相互影响,按理来说,靠的越近,磁场相互干扰越大,电抗应该越大。为什么几何均距越大电抗反而会变大的问题。同理,导线的截面积越大,反而电抗会变小,导线截面积越大不应该电流越大,按理来说,电抗会变大。等等诸如此类的输电线路知识问题,使得许多电力传输设计难以做到完善。
二、输电线路中的几何均距与电抗间的关系分析
电抗是反应导线中电流的相互影响,首先电抗,X=ω+L是一个与频率有关的物理量,而导体对电流变化的阻碍作用我们用电感来衡量[2]。电感分为自感L和互感M,自感是反映导体对自身电流变化的阻碍作用,互感才是反映导体间,变化的电流对另一导体的影响。
注意,自感总是对电流的变化起阻碍的作用,而互感的作用是增强还是削弱,则要看二者电流的关系。这才是这个问题的关键。先感性的认识一下。假设真空中一无限长直导线,忽略导线内的磁通,则单位长度的自感等于从导线半径到无限远所铰链的磁链与导线电流的比值。假设现在存在另一无限长直导线,电流时刻与第一条导线相同,(在正弦电流下我们可以认为同相位)则对于第一条导线而言,互磁通始终与自磁通一致,是对自磁通的增强。此时,如果两导线距离越近,则第二条导线对第一条导线的互感越大,以第一条导线的电流表示的电感(自感与互感都折合到第一条导线的电流表示)就越大。
相反地,如果第二条导线的电流时刻与第一条导线等大反相,(在正弦电流下我们可以认为反相位),则对于第一条导线而言,互磁通始终与自磁通相反,是对自磁通的削弱。此时,如果两导线距离越近,虽然第二条导线对第一条导线的互感也是越大,但由于是削弱磁通,以第一条导线的电流表示的电感(自感与互感都折合到第一条导线的电流表示)反而越小[3]。
举个不严谨但形象的例子。我们可以把环形导线里的电流简单粗暴地看成两段,环形导线里的电流符合上面所说的第二种情况,即半径越小的时候电感越小,半径越大的时候电感越大。与输电线路的相关经验相符。
在输电线路中,之所以互几何均距越大,折合到一相的电感越大,就是因为另外两相共同构成另一相的回路,电流与之反相,而对于电感与导体截面积的关系,是导体半径越大,电感越小。
再次强调,电感是反映导体对电流变化的阻碍作用的物理量,与导体的电流无关。所以题主“导线截面积越大不应该电流越大”是与以上结论无关的。况且,“导线截面积越大不应该电流越大”命题的正确性也是有条件的。
三、高压输电线路中如何根据导线信号选择地线
架空输电线路地线的选型主要根据以下3个要求:第一,地线的设计安全系数大于导线的设计安全系数;第二,在零上15摄氏度、无风、无冰条件下,导线与地线在档距中央的间距应不小于0.012L+1m(L为档距)(在电缆上确保一定的安全距离轮廓,从而确保接地导体上的防雷角);第三,地线应满足热稳定的要求(当发生线路故障时,由于地面温度的急剧增加,线路将会产生较大的短路电流,因此可能导致地表设施的损坏。因此,取决于土壤的热稳定要求)[4]。结合上述3点要求可知:
1、选用普通地面型镀锌钢板,ACSR钢丝镀铝。镀锌钢由于导电性低,在旧线前使用,现在少用。铝镀层钢ACSR和使用相同,但由于铝镀层钢具有良好的耐腐蚀性和过载能力,现在使用更多的镀铝钢丝。
2、地线“尺寸”的选择,这里所说的“大”、“小”,是指土体的拉伸力,横截面积,重量,大的电线可承受较高的载荷,允许电流较大的短路,但是大型装载塔的单价较高。所以,地面是在较少的地面上选择选定的目标,满足上述三点的前提。这是土壤选择的主要内容。那么如何选择较小的地面,首先需要满足上述第二个要求,电缆的距离要求的轮廓,一般较小的地形下垂,选择较小的防护距离接地导体会减少。其次计算当前所选择的短路电流容量的短路电流容量必须大于单相短路电流。所以选择土壤的步骤是对每个文件进行检查,实际上是安装在电缆上,以及过程模型之后的初级土壤的短路电流容量。
四、常见的建筑对于架空输电线路运行的影响问题分析
当前城市化建设速度逐渐加快,架空输电线路的运行与周围的建筑布局之间的相互影响逐渐受到重视。在最大计算弧垂情况下,导线与建筑物之间的最小垂直距离应符合下表中规定的数值。考虑到110kv架空输电线路对建筑的垂直最小距离为5.0米,最小安全距离为1.5米,而大型工程机械的行驶状态最大高度设计不会超过4.0米(专用机械除外),故线路周围的建筑的入口设置在110kv输电线路正下方理论上是没有问题的。但是,又考虑到工程机械在运输过程中不会全部是自行行驶,而是以载具(例如大型平板拖车、半挂、或是专用拖车)运输,这样的超高车辆全高就有可能超过4.5米的强制限高要求,还有在场区的吊装、维修、不规划范操作等原因造成的人为因素加大了距离过近的安全风险。
正常情况下工频电压下空气间隙限值为0.32米,有风时变大。也就是在0.32米时便会击穿空气引弧。湿度大时有可能这一数字更大。因此就需要在线路路径下方设置4.5米高,长度为三项导线正投影再向垂直方向各延伸10米的通道。可做成简易钢结构或是脚手架等类型,也可以做成钢筋混凝土或是砖混结构。
电力安全无小事,特别是超高压或者是特高压,安全意识一秒钟也不能放松,电力上打交道要往坏处想,往好处做,不留侥幸,方可万事大吉。
结语
由于110kV架空输电线路在应用过程中的影响较大,使输电线路运行的稳定性和安全性受到影响,在严重的情况下,可能会导致更严重的事故,使人们的生活面临更大的缺点。为此,公用事业部门还要加强远程监控,提高性能监测和设备维护,确保输电线路的运行状况良好。
参考文献:
[1]何伦清.探析影响110kV架空输电线路运行的因素及对策[J].通讯世界,2015,(3):120-121.
[2]盛戈皞,江秀臣,曾奕等.架空输电线路运行和故障综合监测评估系统[J].高电压技术,2007,33(8):183-186.
[3]丁卫.架空输电线路运行可靠性评估与维护检修方法研究[J].大科技,2016,(24):122-122,123.
[4]黄炳珊.探析影响110kV架空输电线路运行的若干因素及设计对策[J].建材发展导向(下),2015,(1):160-160.