输电线路相间间隔棒的设计探讨

输电线路相间间隔棒的设计探讨

袁造怀

胜利油田电力分公司 人力资源服务中心  山东东营 257000

摘要:

本文通过对导线舞动产生危害的阐述，结合相间间隔棒的原理、结构及特点，提出了相间间隔棒在输电线路安装的必要性，同时针对相间间隔棒的安装距离以及对导线弧垂的影响做了相关的讨论。

关键词:相间间隔棒；舞动；输电线路

1. 概述

输电线路大面积、长时间舞动，会引起导线风偏、敷冰舞动、脱冰跳跃、弧垂增加等现象，从而导致相间、相对地距离改变，造成线路故障跳闸，以及金具疲劳断裂、绝缘子掉串、防振锤滑移、铁塔螺栓松动、杆塔主材弯曲、掉落，甚至倒塔等严重损坏。

随着全球气候的变化，恶劣、异常天气日益增多，而伴随着电网建设的不断发展，导线呈现出截面大、分裂数多、架线高，同塔双回、多回输电线路的架设越来越多的趋势，这种趋势非常有利于导线的舞动，因此必须高度重视防止导线舞动的发生，对重要和易发生舞动的线路加装防舞装置，提高输电线路的安全可靠运行系数。

2.相间间隔棒

2.1相间间隔棒原理【1】 

相间间隔棒是一种保持导线线间距离、抑制导线舞动的装置，各相线之间的舞动通过间隔棒相互抑制，减弱了舞动并使导线间空气间隙保持在允许的范围内。

2.2相间间隔棒结构 
　相间间隔棒由中间的绝缘棒和两端的连接金具构成，绝缘棒与复合绝缘子材料性能一样，由玻璃纤维环氧树脂芯棒和硅橡胶伞裙构成，它具有重量轻、抗拉强度大、柔韧度高、绝缘性能优越等特点，是目前防舞装置中防舞效果较好的一种。

2.3相间间隔棒特点 

相间间隔棒是一种常见的防舞装置，它即可以用以单导线，也可以用以分裂导线，是一种在相间导线之间使用的具有绝缘性能和机械强度的间隔棒，其性能与绝缘子相似，通过其使不同相导线连接起来，从而使各导线的运动相互制约，起到导线防舞动的效果。

相间间隔棒具有抗拉强度高、质量轻、柔韧性和抗撞击性好的特点，相间间隔棒既可以抑制线路舞动，又可以防止覆冰掉落和导线弧垂增大等原因引起的相间间络。相间间隔棒最适合应用于相导线为垂直排列的同塔多回线路的防舞动，现已广泛应用于220kV及以下输电线路中，目前也已在500kV紧凑型输电线路中广泛使用。 

3 安装要求

3.1安装距离

为最大程度的抑制舞动，一般情况下，在小档距内安装2个相间间隔棒，在较大档距内安装4个相间间隔棒。相间间隔棒的布置应遵循以下原则：

（1）要尽量避开导线舞动时可能出现的各种波形的波节点；

（2）应尽量将相间间隔棒安装在舞动常发波形的波腹处或附近；

（3）扩大上—中相间和中—下相间的相间间隔棒的安装距离，即不将上下2只相间间隔棒安装在一条直线上。

输电线路设计中安装相间间隔棒的距离，各个地区的要求各有不用，可根据《国家电网公司新建输电线路防舞动设计要求》220kV及以下电压等级输电线路相间间隔棒布置方法进行安装.

3.2安装示意图

根据《国家电网公司新建输电线路防舞动设计要求》中相间间隔棒的安装距离，做出2只和4只相间间隔棒的布置方式，见图3、图4。

      图3  2只相间间隔棒的布置方式             图4  4只相间间隔棒的布置方式

4 对导线弧垂影响的探讨【2】

在导线上加装了相间间隔棒后，由于相间间隔棒的自重及敷冰后增加重量，将增加导线的弧垂和张力。在具体工程设计中，应该校验弧垂及张力增大后，是否满足工程及相关规范要求，如导线的交叉跨越距离、导线允许使用应力上限等。现国内对加装相间间隔棒对导线弧垂及应力的影响并没有相关的计算公式及详细研究，本文暂先根据相关资料对导线弧垂的影响做进一步的探讨。

导线悬挂形状可认为是“悬链线”，为方便计算导线弧垂，将“悬链线”公式简化为斜抛物线公式，具体示意图见图5，公式如下：

式中г-导线比载（即单位长度单位面积上的荷载），N/m·mm2

 -导线各点的水平应力（亦即最低点之应力），N/mm2

   -高差角

-导线弧垂，m

导线加上集中荷载后，具体示意图见图6，借用简支梁的剪力和弯矩表示式，对于档距内悬有集中荷载的导线，其任一点弧垂满足如下公式：

式中-x长度内（c点左侧）各荷载对c点的弯矩；

-由档内荷载在悬挂点A产生的相当于简支梁的支点剪力；

经过简化计算，导线上增加集中荷载后，线路上任一点弧垂增值为：

为了粗略计算出导线的弧垂增大值，定义导线两侧的悬挂点等高，取x=ai=L/2，即导线最低点的弧垂增值计算，公式可简化为：

取1条110kV输电线路，导线采用LGJ-240/40，档距按照250m，安装2只相间间隔棒，每个相间间隔棒暂按照3kg考虑，计算得出：

5结论

（1）伴随着电网建设的发展，导线呈现出截面大、分裂数多、架线高，同塔双回、多回输电线路的架设等利于舞动的特点，必须高度重视防止导线舞动的发生。

（2）国内缺少对输电线路连续档内加装相间间隔棒对导线弧垂及应力影响计算的相关标准规范及公式，所以在加装相间间隔棒的输电线路设计中，针对跨越构建筑物时，在满足现规范要求的安全距离的前提下，应适当的提高线路铁塔的呼称高。

（3）输电线路设计中安装相间间隔棒的距离，各个地区的要求各有不用，设计部门应与运行维护方紧密结合，通过实验以及现场运行经验，最终确定合适的安装距离和数量。

参考文献：

【1】郭应龙，李国兴，尤传永 输电线路舞动 中国电力出版社，2002.9

【2】李善今，牛俊友，杨燚 相间间隔棒对导线弧垂的影响计算 河南科学，2012年4月第30卷 第4期