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(完整word)绝缘子选择
第五章　杆塔荷载及强度校验
第四节　避雷线与导线线间距离校验
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　　避雷线（也称架空地线）的作用是防雷.本节主要从满足防雷需要的角度讨论避雷线
的布置以及避雷线与导线的配合。这也是决定杆头尺寸的一个方面。
　　实际上,本章第一节所介绍的杆塔头部尺寸的确定、导线的线间距离、避雷线在塔头
的布置要求等均属于线路设计的绝缘配合内容.下面就避雷线与导线线间距离校验作进一步介绍。
一、绝缘子的选择
　　有关绝缘子的作用及种类在第一章已作过介绍，
< ShowPositionControls="0" ShowControls=”1” invokeURLs=”—1” volume="50” AutoStart=”0” ShowStatusBar="1”> 下面说明有关悬式绝缘子的选择要求。
　　绝缘子在工作中受各种大气环境的影响,并可能受到工作电压、内部过电压和大气过电压的作用。因而要求在这三种电压作用以及相关的环境之下能够正常工作或保持一定的绝缘水平。
　　1.按正常工作电压决定每串绝缘子的片数
　　三种电压以工作电压数值为最低。但是，工作电压一年四季长期作用于绝缘子，当绝缘子表面被污染,特别是积了导电污秽又受潮时，在工作电压长时间作用下绝缘子可能因表明污秽不均匀发热、局部烘干后烘干带被击穿、泄漏电流加大导致热游离而发生污闪。污闪电压和污秽性质、程度有关，和受潮状况等因素有关，它具有统计规律。
　　为了防止污闪的发生，目前采用的主要方法是保持绝缘子串有一定的泄漏距离。根据污染程度、性质的不同，把污秽地区分成等级，按不同的污秽区规定不同的泄漏距离。单位泄漏距离也叫泄漏比距，它表示线路绝缘或设备外绝缘泄漏距离与线路额定线电压的比值。
　　我国的规定值见表5－4所示.
表5—4　不同污秽等级的泄漏比距
污秽等级
污秽情况
泄漏比距(cm/KV）
0级
一般地区，无污染源
1。6
1级
空气污秽的工业区附近,盐碱污秽，炉烟污秽
2.0—2。5
2级
空气污秽较严重地区，沿海地带及盐场附近,重盐碱污秽，空气污秽又有重雾的地带，距化学性污染源300m以外的污秽较严重地区
2.6—3。2
3级
导电率很高的空气污秽地区，发电厂的烟窗附近且附近有水塔，严重的盐雾地区,距化学性污染源300m以内的地区
≥3。8

　　绝缘子串的泄漏距离应满足下式
　　(5-12）
　　式中　D―绝缘子串的泄漏距离，cm；
　　　　　U―线路额定电压，KV;
　　　　　d―泄漏比距，cm/KV.
　　知道每片绝缘子的泄漏电流距离，即可决定绝缘子的片数n.
　　绝缘子的泄漏电流距离指两极间沿绝缘件外表面轮廓的最短距离。
　　直线杆塔每串绝缘子片数为
　　　n＝D/S　（5-13）
　　式中　D—绝缘子串应有的泄漏距离,cm；
　　　　　S—每片绝缘子的泄漏距离,cm;
　　　　　n—直线杆绝缘子串的绝缘子片数。
　　2.根据内部过电压决定绝缘子片数
　　绝缘子串在内部过电压下不应发生闪络,概率应很低。因此要求绝缘子串的操作冲击湿闪电压大于操作过电压的数值.
　　如果绝缘子手册或产品目录上设有操作冲击湿闪电压，或对于220KV及以下线路，可以用于工频湿闪电压换算成操作冲击湿闪电压。这时，绝缘子串的工频湿闪电压应满足下式：
　　即　（5-14）
　　式中　Us-绝缘子串工频湿闪电压,kV，有效值；
　　　　　K0—内部过电压倍数；
　　　　　Upm—最大工作电压，kV，有效值;
　　　　　K1—耐受电压和闪络电压的比值，K1＝0。9；
　　　　　K2-作用时间换算系数，K2＝1.1，考虑系数K2即把绝缘子工频放电电压换算成操作冲击放电压;
　　　　　K3-空气密度校正系数，考虑运行条件下大气压力不同于标准大气压力，取K3＝0。925;
　　　　　K4-雨量系数，考虑实际雨量极少达到标准实验条件3mm/min，取K4＝1。05；
　　　　　K5—瓷表面污秽系数，考虑实际运行的绝缘子表面比实验条件脏污，取K5＝0.95；
　　　　　K6—水阻系数,考虑天然雨水的电阻率大于试验条件下的·cm，取K6＝1。1；
　　　　　K7—其它不利因素系数，取K7＝0。9。
　　事实上，K1和K7是为了保证绝缘子在内部过电压下不发生闪络的安全系数。
　　3。大气过电压下线路的绝缘
　　在大气过电压下，并不要求线路绝缘不发生闪络，而是要求线路绝缘具有一定的耐雷水平。这样，可以把线路的跳闸率限制到较低的数值。耐雷水平除了和绝缘水平有关外,还和杆塔接地电阻、杆塔电感、避雷线根数等因素有关.
　　在一般情况下，不采取增加绝缘子片数的方法满足耐雷水平的要求。但对于高杆塔则应考虑防雷的要求，适合增加绝缘子片数。全高超过40m有避雷线的杆塔，高度每增加10m应增加一片绝缘子.全高超过100m的杆塔，绝缘子数可以根据计算结合运行经验来确定.
　　4.耐张杆塔的绝缘子片数
　　耐张杆塔绝缘子串的绝缘子数量应比悬垂绝缘子的同型号绝缘子多一个。
二、避雷线和导线在档距中央的线间距离校验
　　在线路设计的绝缘配合内容中，在档距中央,导线与避雷线线间距离必须满足规程的
要求，这也是避雷线在塔头布置的一项重要要求。

< ShowPositionControls="0" ShowControls="1" invokeURLs="—1” volume="50" AutoStart=”0" ShowStatusBar=”1"> 　　即在档距中央，导线与避雷线线间距离Dd。b在15℃、无风的气象条件下应满足下式：
　　　（5—15）
　　式中　—线路的档距（m）；
　　　　　Dd.b—满足防雷要求的导线与避雷线线间距离（m）.
　　对大档距则应满足：
　　 （5—16）
　　式中　-线路耐雷水平（KA）;　　　
　　　　　U-线路额定电压（KV）。
　　下面我们将讨论在避雷线的布置中如何满足式(5—15）及式（5-16)的要求.
　　为了满足防雷要求，做到在大气过电压下，档距中央导、地线之间不发生闪络，导、地线之间距离应按式(5－15）和式（5－16）决定。为了达到这一要求，应从三方面着手。一是在塔头上适当布置避雷线的悬点高度，一般满足保护角的要求，就认为是适当的。过度增加高度会使杆塔造价增加;二是避雷线截面和导线截面适当配合；三是适当选择避雷线的安全系数和运行应力,使避雷线的应力、安全系数与导线适当配合。
　　1．在大气过电压、无风条件下满足防雷要求的避雷线水平应力值σbf.
　　当导线和避雷线截面选定之后，在大气过电压条件下，导线的应力和弧垂可以确定。这时,为了保证导、地线之间距离满足防雷要求，避雷线的应力和弧垂就要受到限制。其应力不能过低。应力过低则使避雷线弧垂加大，导、地线之间距离得不到保证.根据大气过电压对间隙距离的要求,可以计算出避雷线的水平应力。
　　把导线、避雷线投影到杆塔所在平面（垂直于线路的平面），得到图5－10。

　　图5－10　导线、避雷线档距中央处线间距离
　　图5－10中所示均为大气过电压、无风条件下的量值.
　　其中：fb为避雷线弧垂(m)；
　　　　　b为档距中央避雷线的最低点;
　　　　　d为档距中央导线的最低点；
　　fd为导线弧垂（m）,h为导、地线悬挂点之间的垂直距离(m），S为导、地线悬挂点水平距离(m)，Dd.b为导、地线的空气间隙(m)，λ为绝缘子串的长度(m)。由图5－10可知：

　　而　，
　　式中:—分为导线、避雷线的比载、水平应力；
　　　　　　—档距。
　　令，将代入上式，解出σb，并以符号表示，得到：
　　　(5—17）
　　式中符号同前。
　　是在大气过电压、无风条件下满足档距中央导线与避雷线线间距离要求的避雷线最小水平应力，由上式可知，与导线应力σd有关。
　　因为代表档距不同，的值也不同.在同一个耐张段内，σd是确定常数，在选择杆型后S、h也是常数,则与档距有关。因为档距改变时，导线及避雷线的弧垂fd、fb也随之改变。代表档距、杆型确定之后，与的关系曲线如图5－11所示.

　　图5-11　与档距的关系
　　2．的极大值σbQ.
　　从图5－11可知，应力有极大值,用符号σbQ表示。与σbQ对应的档距长度称为控制档距,用Q表示，令式（5－17)中的分母为

　　根据σb的极值条件，必有。由此，得到控制档距Q的计算公式：

　　式中　—控制档距， 其余符号同前.
　　上式是一个代数方程，其解法与导线的状态方程式类似。　
　　当近似地认为S≈0时，上式简化为
　　（5－18）
　　将代入式（5－17），便得到的极大值σbQ。
　　3．大气过电压、无风条件下避雷线控制应力σbfm的确定。
　　因为值与档距有关，若耐张段内有n个档，则值也有n个，其中的最大值设为σbfm。实际上，一个耐张段内，各档的避雷线应力也可近似的认为相等,只有一个值，设为σbs。
　　显然，在大气过电压、无风条件下，若有σbs≥σbfm，则可以保证各线档档距中央的导线、避雷线线间距离满足防雷要求.
　　因此，的最大值σbfm可以做为大气过电压、无风条件的控制应力。它是由档距中央的导线、避雷线线间距离做为控制条件所决定的避雷线应力下限。
　　应当说明，由于耐张段各档距可能不等于，所以σbfm不一定等于σbQ。下面讨论怎样简便地确定σbfm值。
　　当线路已初步定位，或根据地形条件、杆塔使用条件可以大致知道档距变化范围时，值σbfm可以按下面的方法确定；
　　①如果可能最大档距max＜，参考图5－11可知，令＝man代入式（5－17），求得的值便是各档距值的最大值σbfm.
　　②如果可能最小档距min＞，此时令＝min代入式（5－17）求得的便是最大值σbfm。
　　③如果min＜＜max，这时很可能有某一档距等于或接近，可近似地取σbfm=σbQ。
　　当无法知道档距变化范围时，也可以取σbfm=σbQ来验算导线、避雷线线间距离。
　　顺便说明,σbfm值取得愈大，避雷线的最大应力也会愈大，从而降低避雷线的安全系数。所以，希望在满足防雷要求前提下，应设法降低σbfm值。
　　4．导线避雷线线间距离校验方法
　　校验的方法有下面两种：
　　(1)与导线力学计算方法一样，根据临界档距判断避雷线的控制条件，以避雷线的控制条件及控制应力为已知状态，用状态方程求出大气过电压、无风状态避雷线的实际应力σbs。如果σbs≥σbfm，则导线、避雷线线间距离满足防雷要求。反之，不满足防雷要求。
　　（2）以大气过电压、无风气象条件及σbfm为控制条件,用状态方程求得最大风、覆冰、最低气温、年平均气温等条件下避雷线控制应力，如果所求出的各个应力分别小于各条件下避雷线的控制应力，也说明在雷电过电压、无风条件下导线、避雷线线间距离满足防雷要求.反之，算出的任一个条件的避雷线应力大于该条件的控制应力，则说明导线、避雷线线间距离不符合防雷要求。
　　如果导线、避雷线线间距离不满足防雷要求，应采取降低避雷线设计安全系数或调整塔头尺寸、改换杆型等措施加以解决。
　　这里需要明确以上各应力符号所代表的含义。
　　　σbf—满足防雷要求的避雷线水平应力；
　　　σbQ—对应控制档距的避雷线水平应力(极大值 ）;
　　　σbs—耐张段内n个档中避雷线的等值应力;
　　　σbfm-在n个档距中,σbf值的最大者(控制应力） .