220kV垂直双分裂导线粘连原因分析及对策
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[摘要]在110kV-220kv输电线路中，使用垂直双分裂导线的情况日益增加，但在实际工作中，经常性的有子导线粘连情况的发生，给线路的健康运行带来了隐患及威胁。本文结合现场实际情况及理论方面的分析，对110kV-220kV输电线路垂直双分裂导线发生粘连的问题进行了阐述。
[关键词]垂直 双分裂 粘连
中图分类号：TM7 文献标识码： A
一、分裂导线运行存在的问题
目前，国内110kV-220kV双分裂导线线路普遍采用的布置形式是垂直排列。这种导线的布置取消了间隔棒，有效地减少了安装和维护的工作量，降低了施工成本。从 2003年起，张家口供电公司把所有220kV输电线路的双分裂导线从原来水平排列改成垂直排列，经过9年的运行，发现 220 kV双分裂导线垂直布置比其他布置形式具有明显的优越性，深受运行单位的喜爱。
2.1电磁力对导线粘连的影响
根据电磁学公式，无穷长平行导体之间单位长度的电磁吸引力为
（1）
式中：F——2条导线之间的电磁力
——真空磁导率，=
——两导体电流
L——线路档距
d——导体之间的距离。
上下子导线受电磁力的作用相互吸引，使上子导线向下拽，下子导线向上提升，等效为上子导线重量增加，下子导线重量减小，其结果将影响导线弧垂的变化。
假设档距内两端导线悬挂点是固定不动的，可得悬点等高的导线中点弧垂的近似公式；
（2）
根据公式( 1 )和公式( 2 )可得上子导线的弧垂变化量为
（3）
式中：——电磁力作用前导线比载
——电磁力作用后导线比载
=+
L——线路档距
——电磁力作用前导线最低点的应力
——电磁力作用后导线最低点的应力
S——导线的截面积
设则公式（3）变为
（4）
当=时，子导线受电磁力的作用有可能发生粘连，由此可得到运行后垂直双分裂导线发生粘连的临界条件是：
（5）
式中：
——实际弧垂
I——相电流
G——导线比重
d——子导线的分裂间距离
公式( 5 )运用了真空直流电流电磁力的计算公式，而实际上空气中的磁阻及交变磁场的磁滞现象。线夹同定不动的假设与实际线夹的自然摆动调节，弧垂变化后内应力微小变化等都将影响到计算的精度，但其结果足以证明，造成导线粘连的主要原因是负荷电流和分裂间距，这与现场观察和测量 结果相吻合，子导线发生粘连都发生在电流超过和接近额定负荷时，现场测量结果发现所有发生粘连地方的分裂间距都小于400mm的设计要求。
2.2导线内部因素对子导线间距的影响
架空导线在拉力的作用下发生伸长，导线的伸 长将明显地影响到导线的弧垂。以 LGJ240/40导线为例，假设档距为 350m．弧垂为 6.948m，根据导线长度的近似公式
(6) 式中：
L——导线长度
——线路档距
——弧垂
从公式( 6 )可得：当导线的长度增加 0.021m 时，弧垂将增大0.20m。
由于导线制造误差和材料的不均匀因素，在长期运行后，使子导线的塑性伸长有所差异，当上子导线塑性伸长的速度和量值较下子导线大时可使导线分裂问距变小。导线内部的不均匀因素，难以从量值上精确地深入分析，但从对导线的运行巡视过程中，用平行对比的方法观测弧垂，就不难发现分裂间距的变化情况。
2.3温度对子导线间距的影响
由放线张力弧垂表可以看出温度对导线弧垂的影响非常明显，不同档距的线路，随温度升高，导线弧垂增大，档距不同，温度的影响也有差异。LGJ240/40型号的导线。有关参数安全系数有关安全系数参数：K=2.535 m/s=350m=450m当温度从20℃升高到30℃，其狐垂变化分别为0.424m和0.483m。 可见，温度对大档距的影响比对小档距影响大得多，因此应尽量避免大档距的出现。
温度的变化对导线弧垂影响较大，但能直接引起子导线粘连应为两子导线有明显的温度差异，且上子导线温度必须大于下子导线的温度，上子导线的弧垂才会大于下子导线的弧垂，致使分裂间距减小到零，上子导线碰触到下子导线，而发生这样的情况可能性不大。
根据载流导线的热平衡方程
（7）
式中：——允许温度时的导线交流电阻
——单位长度导线的辐射散热功率
——单位长度导线的对流散热功率
——单位长度导线的日照吸收功率
从方程( 7 ) 可见，影响导线热平衡的原因有通过导线的电流 ，导线的电阻 J R、导线的辐射散热功率、导线的对流散热功率 w 和日照吸收功率。
根据功率公式根据功率公式：，当电流增加时，在导线上消耗的功率也随着增加，导线上的功率消耗表现在发热，使导线温度升高，当上子导线的电流大于下子导线的电流时，电流的差异使上子导线的发热温度大于下子导线，但上子导线的温度升高会使其电阻增大而减少电流，致发热减少，温度下降，上下子导线的电流、温度会自然调节在一个平衡位置，差异不大。在 日照、辐射、散热等方面，可能对导线周围的温度造成影响，但上下子导线相距 0.4m 布置 在一个垂面上，高空中很难找到相距仅 0.4有 较大的温度差异的空间。
导线的电阻发热和环境温度影响上下子导线温度差异，但难以用量值确定其影响的程度。两导线在高空中有良好的散热及子导线间发热的 自然调节，上下导线温度差异极小，这与使用热像仪现场监测，温差微小相吻合。
2.力对导线粘连的影响
架空导线在微风的作用下产生上下振荡，因上下子导线弧垂的差异，振幅、频率有所不同，弧垂最低点处有可能出现上子导线波峰向下，下子导线波峰向上，分裂间距最小的瞬间，当这种情况出现在粘连的临界状态时，会促进导线粘连的发生。
三、结论及对策
3.1综合原因分析
3.1.1电磁力是造成垂直排列双分裂导线粘连的主要原因，电磁力的大小与电流、分裂间距、档距、弧垂等多种因素互相影响，尤以电流和分裂间距影响较大。
3.1.2长期运行后，子导线的塑性伸长差异，较大程度地使分裂间距变小，造成导线发生粘连。
3.1.3环境温度较高和线路重负荷导线发热、弧垂增大，容易引起导线粘连 。
3.1.4载流导线的电阻发热温度升高，会使子导线间出现温度微小的差异，致使分裂间距变小，使导线发生粘连。
3.1.5风力在粘连的临界状态时，会促进导线粘连的发生。
3.2采取的技术措施及建议
3.2.1加强对线路弧垂及分裂间距的检查，特别是对运行时间较长，初伸长应力释放到一定程度的线路，一旦发现弧垂及分裂间距的变化不满足设计要求的，应予以调整。
3.2.2在线路输送较大负荷时，对档距较大、弧垂较大的线段进行监测，一经发现有粘线现象的应及时予以调整 。
3.2.3设计时尽量避免采用大档距和张力松弛架设 ，特别是采用 NRL H5 8 GJ型耐热导线时，更应控制好档距和运行应力，如不可避免地需要采用松弛或大档距架设时，应考虑加大分裂间距或加装间隔棒。（结合实际情况，在发现220KV万宣线子导线发生粘连后，张家口地区采用了增加分裂间距的方法，从原来的400mm增加到450mm，目前运行状况良好）。
参考文献：
[1]《架空输电线路运行规程》DL/T 741-2010
[2]《张家口供电公司架空输电线路运行规程》
[3]《110-500kV架空送电线路设计技术规程》 DL/T 592-1999
[4]《110-750kV架空输电线路设计规范》 Q/GDW 179-2008
[5]《110-750kV架空输电线路设计技术规定》GB 50545-2010
作者简介：
王勇，张家口供电公司输电运检室输电检修高级工程师，从事线路工作十余年，负责输电线路的停电检修、带电作业及培训工作等，多年组织参与输电运检工区的科技创新、QC活动的开展及实施，科技成果及QC成果及多次获奖。