输电线路弧垂设计及运行中弧垂综合管理

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【摘要】随着社会的发展，社会活动对电力系统的要求越来越高，为了提高电力系统运行的效率和稳定性，在其设计和运行的过程中，对线路弧垂的设计与管理工作在其中占据着重要的地位，它对电力系统的运行安全起着决定性的作用。本文对输电线路弧垂设计及运行中弧垂综合管理进行了简单的探讨。

【关键词】输电线路；弧垂；设计；综合管理

1 输电线路弧垂设计

随着我国社会的不断发展，社会发展所需的用电量也越来越大，这对整个电力系统带来了巨大的负担，为了保证整个电力系统的正常稳定运行，就需要一个可靠、安全、稳定的电网来支撑。在输电线路的设计工作中，弧垂的应力计算至关重要，在其应力的计算过程中需要考虑到任何情况下，输电线路的弧垂的最大应力都必须小于所选用导线材料所能承受的最大应力，以此来保证电路运行的可靠性。另外，还需要考虑到自然环境及各种气象条件对线路所带来的影响。

1.1 弧垂应力计算的条件

1.1.1 气象条件

输电线路在投入运营后，线路周围的气象条件变化以及四季温度变化会对其产生较大的影响。这些变化会引起线路荷载的变化，电线的张拉应力、长度以及弧垂也会随之变化，另外杆塔和基础的荷载也会受到极大影响。覆冰、气温变化以及风都会对线路的机械强度产生影响，这三个参数是对线路造成影响的主要气象参数。

在对输电线路的弧垂应力进行计算时，首先需要考虑线路所处地区的气象条件，主要需要考虑到的条件包括最高气温Tmax、最低气温Tmin、最大风速Vmax、覆冰厚度b及覆冰风速V等。通常经过临时统计所得的气候数据只能反映出该地区的部分气象条件，如果该地区存在比较极端的气候条件，应该在参考当地的历史气候统计数据，然后进行弧垂应力计算。

1.1.2 导线规格

导线的规格对线路的运行具有较大的影响，在计算弧垂应力时，可以对导线的规格进行确定，然后根据所确定的导线规格可以查到到导线的温度线胀系数α、瞬间破坏应力δp、安全系数Kc及弹性模量E，根据查到的这些参数可以计算出导线的许可应力，计算公式如下： [δ]=δp/Kc.

1.2 弧垂应力的计算

1.2.1 临界档距的计算

在进行临界档距的计算时，计算比载所获得的最大比载时的对应温度T、最低温度、最大比载、导线的温度膨胀系数、自重比载等因素都会对临界档距离的最终计算结果产生影响。临界档距的计算公式如下：

式中的Tg表示最大比载时对应的温度；Tmin表示最低温度；gmax表示最大比载；g1表示自重比载。这些条件对临界档距计算结果lL会产生直接的影响。在计算出结果后，将计算结果与实际的档距l进行比较发现，当lLl时，线路的最大应力会在最低温度时出现。

1.2.2 线路应力的计算

根据多年来输电线路的设计经验，在最高气温及覆冰无风两种情况下，线路弧垂最有可能达到最大值，因此计算出这两种情况下的导线应力则可以得到线路的最大弧垂。当出现最高气温时，导线应力δ按照如下公式计算：

当出现覆冰无缝的情况时，导线应力δ按照如下公式计算：

1.2.3 弧垂的计算

输电线路中最大弧垂的计算公式如下：

由于在最高气温及覆冰无风两种情况下最容易出现最大弧垂，因此将这两种情况下所计算的线路最大弧垂结果进行比较，选择较大的一个结果作为线路设计的最大弧垂值。

在输电线路设计工作，计算出输电线路的最大弧垂是为了确认线路能否安全跨越障碍物并在此基础上与障碍物保持一定的距离，因此计算时需要考虑线路与障碍物之间的垂直距离fx，该值的计算需要知道电线杆塔到障碍物之间的距离x1，其计算公式如下：

弧垂与应力的计算结果是输电线路设计工作中的重点之一，其结果的准确性对输电线路投入运营后能否保证运行的安全性和稳定性具有重要意义。

2 输电线路弧垂综合管理

在输电线路运行的过程中，必须加强线路弧垂的综合管理工作，保证弧垂处于合理范围之内，为输电线路的安全稳定运行提供保证。

2.1 输电线路弧垂管理

输电线路弧垂管理工作是电力系统运行过程中一个非常重要的组成部分。传统的管理方法是依靠人员目测线路弧垂后，将存在的问题反馈到车间，车间安排相关人员对线路弧垂进行测量和计算后，由检修人员都线路进行检修。

目前，为了全面提高电力系统的运行效率和稳定性、提高输电线路对外界破坏的抵御能力，提高线路的安全性。运行人员要定期对线路进行检查并做好相关记录，这其中主要需要对线路的弧垂的变化情况进行观测和记录，如果发现线路的弧垂出现异常变化应及时进行汇报并采取措施处理。

2.2 弧垂存在的缺陷及隐患管理

输电线路弧垂所存在的缺陷主要分为三个级别，分别为：

2.2.1 危急缺陷

危急缺陷主要是指当前输电线路弧垂缺陷对线路的运行安全造成了较大的威胁，输电线路随时可能发生故障，这类故障的危险性较高，可能会造成较大的事故，因此，在发现该类缺陷时应及时采取措施进行处理，保证线路运行的安全。输电线路危急缺陷引起的问题主要表现在以下几方面：（1）线路的接头处出现严重的发热、发红现象；（2）线路上悬挂异物造成相间或接地短路；（3）线路断股严重（指超过规程修补范围）。

2.2.2 严重缺陷

严重缺陷是指弧垂缺陷对线路安全运行构成了较为严重的威胁，线路在短期内不会发生故障，但如果长期维持此状态不进行处理，线路就会发生故障。这类缺陷在发现之后应短时间内采取措施进行处理，在处理之前要加强对其的监视。该缺陷主要引起的问题表现在以下几方面：（1）线路的相间距离、对地距离超出规定范围；（2）间隔棒发生严重移位、握点发生脱落，连接处出现磨损；（3）线路发生断股或者严重的磨损现象；（4）线路振动严重；（5）耐张塔引流线过长。

2.2.3 普通缺陷

普通缺陷是指弧垂缺陷在一段较长的时期内不会对线路的运行安全造成威胁，即使线路出现故障，也比较轻微。此类缺陷一般不需要进行特备的关注，只需要在线路的定期检查工作中对缺陷进行处理。（1）主、子导松紧不平衡超过±60mm者；（2）防振锤移位、重锤脱落；（3）线路发生断股或者松股现象；（4）均压环有锈蚀或有严重偏斜等。

2.2.4 隐患管理

输电线路的运营单位针对线路弧垂缺陷应该建立一套完整的管理程序，使管理工作责任明确，同时还应该利用计算机对线路弧垂缺陷进行统计、分析及处理，实现管理工作的自动化。

针对较为危机的缺陷，线路运行管理部门应立即上报，公司及时组织人员对线路进行检修处理；针对严重的缺陷，线路运行管理部门应立即上报，公司组织人员进行检修处理，处理工作应在发现缺陷一个月内完成，避免时间过长造成线路事故。针对普通缺陷，线路运行管理部门可适时安排人员进行处理，或在线路定期检查维护工作中进行处理，普通缺陷的处理时间应不超过三个月。

3 结语

输电线路弧垂设计与管理是电力系统设计与运营工作中的重要内容，它对电力系统的整体运行状态具有较大的影响。因此，从电力系统的设计工作开始，就需要加强线路弧垂方面的工作，从准确的设计到精细的管理，弧垂在整个过程中都应该符合规定，在电力系统运行的过程中，如果线路弧垂发生异常变化，应当及时采取措施进行处理，避免造成较大的线路事故。通过加强线路弧垂的设计与管理工作，对整个电力系统的稳定安全运行具有重要意义。

参考文献：

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[2]唐信.架空线弧垂观测检查及调整[J].中国科技信息，2009（17）.