计需要考虑的重要因素之一。本文主要介绍了中美欧标准对塔头线间距的距离要求及档中 线间距推荐计算公式,将推荐计算公式应用到算例中,分析中美欧标准对于塔头及档中线 间距要求值差异。关键词:输电线路;线间距;GB50545; IEEE/NESC C2; EN 50341-11引言在国家“一带一路”大战略广泛实施的背景
专业的中国标准与美国标准、欧盟标准、IEC标准 进行对比。但该出版物有关导线线间距的内容仅为 对电气间隙要求值的对比说明,并未对其中的计算
下,国内电力建设竞争日趋激烈,越来越多的中国 电力设计、施工企业面临走出去的迫切需求。电网
过程进行详细对比物。作为重要的基础设施,随着“一带一路”政策的深 入执行,国外电网也将迎来建设高潮⑴。设计在工
本文介绍了中国标准、美国标准、欧盟标准推 荐的线间距计算公式及求解过程,并对比了中美欧
程建设起着龙头作用,设计人员对国外标准规范的 熟悉程度关系着工程建设的进度和质量。架空输电线路的设计,需重点考虑一个因素就
标准对塔头及档中线间距的最小值的规定。2中美欧标准对塔头线间距的要求2.1中国标准对塔头线间距的要求《110kV~ 750kV架空输电线路设计规范》
是空气间隙问题。空气间隙问题包括导线对导线
/地线的空气间隙问题及导线对其他结构的空气间 隙问题,导线对导线/地线的空气间隙问题需考虑 塔头及档中线间距即导线间及导地线间的最小允许 间隙值。(GB50545)条文7. 0. 11规定,在塔头结构布置时,
相间操作过电压相间最小间隙和档中考虑导线风偏
工频电压和操作过电压相间最小间隙,宜符合表
1的规定同。表1工频电压和操作过电压相间最小间隙(m)标称电压国外输电线路的电气专业设计多参照美国标准
IEEE/NESC C2 National Electrical Safety Code
(国家电力安全标准)、欧盟的EN 50341-1 Overhead
electrical lines exceeding AC 45kV(45kV以上交
流架空输电线路)及国际电工委员会标准IEC60826
(kV)工频电压1100.52200.93301.65007502.82.2Design Criteria of Overhead Transmission Lines
(架空输电线路设计准则)。中国电力规划设计协会
操作
塔头1.22.42.13.43.05.24.67.75.4过电压档距中L1组织各家电力设计院开展中外标准对比研究,其中
出版的《中国电力设计标准与国际标准和国外标准 比较研究第23卷输变电工程线路专业》对输电线路
2.2欧盟标准对塔头线间距的要求欧盟标准EN 50341-1中对输电线路的5种电气
62019年12月第4期葛洲坝集团科技总第132期间隙提出了要求,如下:Del:在陡波头或缓波头过电压下,为避免相
导线和接地部件之间的破坏性放电所需的最小空气 间隙,该值既可能影响塔头间隙,也可能影响导线
交叉跨越和对地距离。Dpp:在陡波头或缓波头过电压下,为避免相
导线之间的破坏性放电所需的最小空气间隙,该值 只影响塔头和相间距离。D50Hz_P_e:在工频电压下,为避免相导线和接地
部件之间的破坏性放电所需的最小空气间隙,与
Del—样,该值既可能影响塔头间隙,也可能影响
导线交叉跨越和对地距离。D50Hz_P_P:在工频电压下,为避免相导线之间的
破坏性放电所需的最小空气间隙,该值只影响塔头 和相间距离。.Ason:输电线路上所有带电体和接地体之间的
最小空气间隙。Del和Dpp值可由经验公式或数据统计来确定,
设计过程中,Del和Dpp的取值一般按数据统计法取 值,详见表2。D50Hz_P_e及D50Hz_P_P—般由经验公式
来确定,由经验公式计算得到的空气间隙值
D50Hz_P_e及D50Hz_P_P见表3 (相应的气隙系数在表中标
示)⑷。表2数据统计得到的Del和Dpp值最高系统电压S(kV)Dei(m)Dpp(m)520.600.7072.5
0.700.8082.50.75
0.851000.901.051231.001.151451.201.401701.31.502451.702.003002.12.404202.803.205253.504.007654.905.60欧盟标准EN 50341-1中对塔头空气间隙的要求 见表4。表3由线路工频电压决定的空气间隙最高系统电D50Hz_P_e (Hl) D50Hz_P_c(m)
导线一结构导线一导线压 Us (kV)Kg=1.45Kg=1.60520.110.1772.50.150.2382.50.160.261000.190.301230.230.371450.270.421700.310.492450.430.693000.510.834200.701.175250.861.477651.282.30表4 EN50341T中塔头空气间隙项目塔头空气间隙导线
导地 备注工况之间线间最高线温DppDel无风荷载冰荷载DppDel无风荷载除极限风
减小因子ki
荷载外的
由成员国规
kiDppkiDel风荷载范NNAs定义极限风荷
载D50Hz_P_PD50Hz_P_e2.3美国标准对塔头线间距的要求美国IEEE/NESC C2-2017条文235B给出了针对
不同过电压倍数,同一杆塔上,导线线间距的最小
值,如表5所列顷。表5 IEEE/NESC C2-2017条文235B3a(1)
规定的空气间隙值最大运行线 过电压 操作过电 安全距离电压(kV)倍数压(kV)(H1)2422.68901.942.89582.27No. 4 Dec. 2019GEZHOUBA GROUP SCIENCE & TECHNOLOGYSerial No. 132最大运行线 过电压 操作过电 安全距离电压(kV)倍数压(kV)(m)242310272.473.210952.651.88932.06210242.463622.211262.882.412283.42.613303.82.713823.95501.612453.41.813994.22155552.217115.82.317895.81.618106.48001.820377.81.921498.3IEEE/NESC C2-2017取最大高电压倍数条件下
的塔头中导线的水平线间距要求如表6所列。表6 IEEE/NESC C2-2017中塔头空气间隙标称电压(kV)项目230345500765(3.2)(2.7)(2.3)(1.9)水平线间 距(m)2.73.95.88.3注:括号内的数值为过电压倍数。3中美欧标准对档中线间距的要求3.1中国标准对档中线间距的要求3.1.1导线线间距计算公式对于三角排列的导线,其等效水平线间距离
Dx可用式(1)计算』。Dx=D: +(4/3Dz)2
(1)式中:6 —导线三角排列的等效水平线间距离,m;6—导线间水平投影距离,m;导线间垂直投影距离,m„83.1.2导地线间距计算公式导地线线间距可以由式⑵求出2S =久+2 爲T| f _ f+ d2丿导159 丿地159+dj 22(2)式中:S —导线与地线间的距离,m;hi、加一分别为两杆塔的导地线垂直线间距,m;di、力一分别为两杆塔的导地线水平线间距,m;7^15-c、—分别为在15°C,无风情况下的导地线弧垂,mo3.1.3关于档中导线线间距允许值的规定《110kV~ 750kV架空输电线路设计规范》
(GB50545)条文&0. 1规定,对1000m以下的档距,
导线水平线间距最小间距宜按式(3)计算。D = &Z” + ]〔° + 0.65-^/*\"
(3)式中:kt —悬垂绝缘子串系数,宜符合表7规定的数值D —导线水平相间距离,m;心一悬垂绝缘子串长度,m;U —系统标称电压,kV;f 一导线最大弧垂,m。表7局系数悬垂绝缘 子串型式I-I串I-V串V-V串ki0.40.40对于垂直排列的导线,《llOkV〜750kV架空输
电线路设计规范》(GB50545)规定最小垂直线间距
宜按公式⑶的计算结果的75%取值。3.1.4关于档中导地线线间距允许值的规定对于档中导地线线间距,《llOkV〜750kV架空 输电线路设计规范》(GB50545)条文7. 0. 15规定,
在一般档距的档距中央,导线与地线间的距离,应
按公式(4)计算:5> 0.012Z + 1(4)2019年12月第4期葛洲坝集团科技总第132期式中:S—导线与地线间的距离,m;L—档距,m。3.2欧盟标准对档中线间距的要求欧盟标准EN50341-1在附录F中导线线间距及导
地线线间距分别至少不低于式(5)、式(6)的值。ci =k\\lf + lk+kiDPP
(5)c1=k4f + k+kiDel
(6)注:ci的单位为m,为计算导线线间距的最小 值,其值不应小于k; C2的单位为m,为计算导地线 间距的最小值,其值不应小k。式中:导线在40°C是的弧垂,m;h—绝缘子串在垂直于线路方向上的摆动
值,m;k —为如表8所示的系数;Dpp —两相导线间的最小空气间隙;Del —导地线间的最小空气间隙。图1导线2与通过导线1的轴线的相对角度关系表8 系数k的取值系数E导线1与导线2的角度
项目如图2所示0°to> 30° to> 80° to30°80°90°>65.1°0.950.750.7绝缘
55.1° to子串 65.0°0.850.70.65风偏
40.1° to角55.0°0.750.650.62<40.0°0.70.620.6欧盟标准EN50341关于导地线线间距的规定如 表9所列。表9 EN50341中档中空气间隙项目 档中空气间隙备注工况导线之间导地线间最高线温DppDel无风荷载冰荷载DppDel无风荷载除极限风荷
减小因子k
载外的风荷
kiDppklDel由成员国规
载范NNAs定义极限风荷载D50Hz_P_PD50Hz_P_e3.3美国标准对档中线间距的要求美国 IEEE/NESC C2-2017条文 235B1给出了在
15°C,无风,最大弧垂时,导线线间距的最小距离
的计算公式,如式(7)及式(8)所示。导线线径小于AWG No. 2导线的水平距离最小 值为:7.6mm / (kV) +20.4©-610 (7)导线线径大于AWG No. 2导线的水平距离最小值 为:7.6mm / (kV) + 8如23
(8 )式中:S—档中最大弧垂值。4中美欧标准关于输电线路线间距的对比4.1中美欧标准关于塔头导线线间距对比对于塔头线间距,中国标准考虑了工频电压和
操作过电压的影响;美国标准着重考虑了操作过电
压的影响;欧洲标准给出不同雷电过电压水平、操 作过电压水平所需的电气间隙,在输电线路设计工
作中,常按照数据统计法,根据欧洲电力线路的多 年运行经验统计得出广泛采用的、已经证明对公众
安全的数据。现将中美欧标准关于塔头线间距的要求值对 比,如表10所列。9No. 4 Dec. 2019GEZHOUBA GROUP SCIENCE & TECHNOLOGYSerial No. 132表10 中美欧标准关于塔头导线线间距的对比
(单位:m)\\^等级 标准110kV220kV500kVGB505451.202.405.20EN50341-11.152.004.00IEEE/NESC C2/2.705.80注:表中数据,IEEE/NESC C2选取了最大过电
压的安全距离。从表10对比分析可知,对塔头导线线间距,中国
标准GB50545比欧盟标准EN50341T严格。IEEE/
NESCC2选取了最大过电压的安全距离后,其对塔头
导线线间距的要求比中国标准GB50545严格。4.2中美欧标准关于档中导线线间距对比选取算例来对中美欧标准关于档中导线线间距
进行对比,算例数据如表11所列。表11 算例数据项目参数电压等级500kV最高温度40 °C高温弧垂10m绝缘子串长度5.2m绝缘子串大风风偏角60°欧标中导线2与导线1的角度45°导线截面积30mm2档距400m分别应用中美欧标准线间距计算公式,算得结
果如表12所列。表12导线线间距要求值标准计算结果(m)GB505458.8EN50341-15.68IEEE/NESC C25.34由计算结果可知,中国标准对档中导线线间距 的要求更为严格。104.3中美欧标准关于档中导地线间距对比美国标准并未对导地线档中线间距作出明确规
定,中国标准、欧盟标准对档中导地线线间距的要
求分别用式(4)、式(6)计算,应用到算例中可得到 对比表13。表13 导地线线间距要求值标准计算结果(m)GB505455.8EN50341-15.29由表13对比可见,中国标准对档中导地线间距 的要求更为严格。5结语
本文对比了中美欧标准关于输电线路线间距的 要求,为国内设计单位参与国外输电工程建设设计 提供参考。[参考文献][1] 伍萱.加快构建全球能源互联网打造“一带一路”
建设新引擎[J].中国电力企业管理,2018(22):34-35.[2] 中国电力规划设计协会.中国电力设计标准与国际
标准和国外标准比较研究第23卷输变电工程线路专业[M].北京冲国电力规划设计协会,2012:30-31.[3] 中国电力企业联合会.110k旷750kV架空输电线路设
计规范:GB50545-2010 [S].北京:中国计划出版 社,2010.[4] European Committee for electrotechnical standar dization. EN50341-1:2012 Overhead electrical lines
exceeding ac 1 kV [S]. Brussels: European Committee for
electrotechnicalstandardization, 2012.[5] Institute of Electrical and electronics engineers, Inc. IEEE/NESC C2 2017 National Electrical Safety Code [S]. New York:Institute of Electrical and electronics
engineers, Inc, 2016.[作者简介]谢洪波男中国葛洲坝集团电力有限责任公司工程师广西省南宁市530000
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