电力架空地线型普化选型法

保定吉达电力设计有限公司 荆慧丰

河北华沃电力工程设计有限公司 高 翔

1 架空线路地线概述

地线是输电线路最基本的防雷措施之一，地线在防雷方面具有以下功能：防止雷直击导线；雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低；对导线有耦合作用，降低雷击杆塔时绝缘子串和空气间隙的电压；对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。

2 地线的类型及特性

高压输电线路比较常用的地线型式有镀锌钢绞线、铝包钢绞线（良导体分流线）、OPGW光纤复合架空地线三种型式。镀锌钢绞线机械性能较好，拉重比大，初始投资相对较低，但运行寿命短，直流电阻大，分流能力很弱，耐腐蚀能力较铝包钢绞线差，适用于短路电流较小的高压架空地线。铝包钢绞线是一种将铝连续均匀包覆在钢芯上的双金属线，它兼有导电性能好，耐腐蚀性能强，机械强度高等优点。它还比常规的镀锌钢绞线具有抗腐蚀特性，故特别适用于海边、工业污染腐蚀特别严重的地区。光纤复合架空地线（OPGW）是将光纤单元复合于送电线路地线内，性能相当于铝包钢绞线，既具有光纤的各种优点，又具有在输电线路中起地线保护作用，不受雷击和故障短路电流对通信线路的影响，随高压输电线路一起架设，不需占用新的敷设走廊等功能和特点，越来越多的应用在各级高压送电线路上。

3 地线选型原则

通常工程实践中遇到的地线选型主要是对于一般地线（包括铝包钢绞线和镀锌钢绞线）和特殊地线OPGW光缆的选择，本文主要论述了这三种地线选型原则与方法。

3.1 分流线与OPGW配合原则与方法

OPGW与其分流线的分段配置必须统一综合考虑，以使短路电流产生的热效应不超过任何一方的允许值。选择与OPGW配合的分流线主要以下四个方面考虑。

①分流线最大允许短路电流值大于出站口单相短路电流50%。

②分流线直流电阻小于OPGW直流电阻。

在出站口短路电流较小，OPGW光缆短路电流容量足够承载时，可以选用阻抗较大，成本较低的镀锌钢绞作为分流线。在出站口短路电流较大，需要分流线分流的情况下分流线应有足够低的直流电阻（20℃），直流电阻越小越能起到分流的作用。分流线的直流电阻大小取决于分流线材质和截面。一般情况下要求分流线直流电阻小于OPGW直流电阻，才能够保证分流线能够分流大于50%，起到对OPGW的保护作用。

③拉重比相近。

拉重比指地线的额定抗拉强度与单位长度重量的比值，不同材质的两根地线，宜拉重比相近。

④在满足上述要求的前提下，分流线直径宜尽量小、单位长度重量宜尽量轻。

3.2 通过短路电流计算分析得到OPGW和分流线的型号与用量

从经济方面考虑，输电线路较长情况下，OPGW光缆不需要全程采用大截面高导电率的结构，分流线也不需要全程采用铝包钢绞线，因为短路电流在变电站出口处为最大，随着线路离站口的距离拉大其值迅速衰减，因此当短路电流衰减到OPGW容许短路电流范围内的时候，分流线就可以由铝包钢更换为价格较为低廉的普通镀锌钢绞线。

4 地线选型型普化成果

根据以上选型原则与方法，结合国网公司标准采购目录，归纳出三种地线型普化成果：普通双地线，OPGW加分流线，双OPGW。

4.1 普通双地线型普化选型

（1）选型原则：

①选择普遍应用的镀锌钢绞线和铝包钢绞线。

②热稳定需求：普通地线最大允许短路电流大于出站口短路电流值的50%，同一线路段两根地线采用同型号。

③经济性：在短路电流衰减到地线允许最大短路电流范围内后，改用导电率较低的型号。

（2）型普化成果一：

表4-1 6种典型情况下普通双地线的配置表

4.2 OPGW加分流线型普化选型

（1）选型原则：

①纤芯数量需求：按照工程常规纤芯数量需求分为24芯，36芯，48芯，72芯四种情况；

②热稳定需求：OPGW与铝包钢分流线搭配原则为OPGW分流低于50%，OPGW直流电阻（20℃）大于分流线直流电阻（20℃），且材质IACS小于或等于分流线，截面相近。

③经济性：在线路较短的情况下，选择一种OPGW和分流线组合方式即可，在线路较长的情况下，短路电流衰减到OPGW允许最大短路电流范围内后，分流线改用GJ-80,OPGW也改用导电率较低的型号。

（2）型普化成果二：

表4-2 16种典型情况下OPGW与分流线的配置表

4.3 双OPGW型普化选型

（1）选型原则：

①纤芯数量需求：按照工程常规纤芯数量需求分为24芯，36芯，48芯，72芯四种情况；

②热稳定需求：OPGW最大允许短路电流大于出站口短路电流值的50%，同一线路段两根OPGW采用同型号。

③经济性：在线路较短的情况下，选择一种OPGW型号，在线路较长的情况下，短路电流衰减到OPGW允许最大短路电流范围内后， OPGW改用导电率较低的型号。

（2）型普化成果三：

表4-3 16种典型情况下双OPGW的配置表

5 结论

本文主要对电力工程中常用的架空地线的特性进行分析，从热稳定性能、机械性能、经济性等方面进行研究，归纳科学选型方法，总结了三种地线搭配情况，共38种典型条件下，相对合理地线的配置方式，形成地线选型型普化成果，可应用于常规工程设计中，大大降低设计人员在地线选型过程中的难度。

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