保定吉達電力設(shè)計有限公司 荊慧豐

河北華沃電力工程設(shè)計有限公司 高 翔

1 架空線路地線概述

地線是輸電線路最基本的防雷措施之一，地線在防雷方面具有以下功能：防止雷直擊導(dǎo)線；雷擊塔頂時對雷電流有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低；對導(dǎo)線有耦合作用，降低雷擊桿塔時絕緣子串和空氣間隙的電壓；對導(dǎo)線有屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過電壓。

2 地線的類型及特性

高壓輸電線路比較常用的地線型式有鍍鋅鋼絞線、鋁包鋼絞線（良導(dǎo)體分流線）、OPGW光纖復(fù)合架空地線三種型式。鍍鋅鋼絞線機械性能較好，拉重比大，初始投資相對較低，但運行壽命短，直流電阻大，分流能力很弱，耐腐蝕能力較鋁包鋼絞線差，適用于短路電流較小的高壓架空地線。鋁包鋼絞線是一種將鋁連續(xù)均勻包覆在鋼芯上的雙金屬線，它兼有導(dǎo)電性能好，耐腐蝕性能強，機械強度高等優(yōu)點。它還比常規(guī)的鍍鋅鋼絞線具有抗腐蝕特性，故特別適用于海邊、工業(yè)污染腐蝕特別嚴重的地區(qū)。光纖復(fù)合架空地線（OPGW）是將光纖單元復(fù)合于送電線路地線內(nèi)，性能相當于鋁包鋼絞線，既具有光纖的各種優(yōu)點，又具有在輸電線路中起地線保護作用，不受雷擊和故障短路電流對通信線路的影響，隨高壓輸電線路一起架設(shè)，不需占用新的敷設(shè)走廊等功能和特點，越來越多的應(yīng)用在各級高壓送電線路上。

3 地線選型原則

通常工程實踐中遇到的地線選型主要是對于一般地線（包括鋁包鋼絞線和鍍鋅鋼絞線）和特殊地線OPGW光纜的選擇，本文主要論述了這三種地線選型原則與方法。

3.1 分流線與OPGW配合原則與方法

OPGW與其分流線的分段配置必須統(tǒng)一綜合考慮，以使短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)不超過任何一方的允許值。選擇與OPGW配合的分流線主要以下四個方面考慮。

①分流線最大允許短路電流值大于出站口單相短路電流50%。

②分流線直流電阻小于OPGW直流電阻。

在出站口短路電流較小，OPGW光纜短路電流容量足夠承載時，可以選用阻抗較大，成本較低的鍍鋅鋼絞作為分流線。在出站口短路電流較大，需要分流線分流的情況下分流線應(yīng)有足夠低的直流電阻（20℃），直流電阻越小越能起到分流的作用。分流線的直流電阻大小取決于分流線材質(zhì)和截面。一般情況下要求分流線直流電阻小于OPGW直流電阻，才能夠保證分流線能夠分流大于50%，起到對OPGW的保護作用。

③拉重比相近。

拉重比指地線的額定抗拉強度與單位長度重量的比值，不同材質(zhì)的兩根地線，宜拉重比相近。

④在滿足上述要求的前提下，分流線直徑宜盡量小、單位長度重量宜盡量輕。

3.2 通過短路電流計算分析得到OPGW和分流線的型號與用量

從經(jīng)濟方面考慮，輸電線路較長情況下，OPGW光纜不需要全程采用大截面高導(dǎo)電率的結(jié)構(gòu)，分流線也不需要全程采用鋁包鋼絞線，因為短路電流在變電站出口處為最大，隨著線路離站口的距離拉大其值迅速衰減，因此當短路電流衰減到OPGW容許短路電流范圍內(nèi)的時候，分流線就可以由鋁包鋼更換為價格較為低廉的普通鍍鋅鋼絞線。

4 地線選型型普化成果

根據(jù)以上選型原則與方法，結(jié)合國網(wǎng)公司標準采購目錄，歸納出三種地線型普化成果：普通雙地線，OPGW加分流線，雙OPGW。

4.1 普通雙地線型普化選型

（1）選型原則：

①選擇普遍應(yīng)用的鍍鋅鋼絞線和鋁包鋼絞線。

②熱穩(wěn)定需求：普通地線最大允許短路電流大于出站口短路電流值的50%，同一線路段兩根地線采用同型號。

③經(jīng)濟性：在短路電流衰減到地線允許最大短路電流范圍內(nèi)后，改用導(dǎo)電率較低的型號。

（2）型普化成果一：

表4-1 6種典型情況下普通雙地線的配置表

4.2 OPGW加分流線型普化選型

（1）選型原則：

①纖芯數(shù)量需求：按照工程常規(guī)纖芯數(shù)量需求分為24芯，36芯，48芯，72芯四種情況；

②熱穩(wěn)定需求：OPGW與鋁包鋼分流線搭配原則為OPGW分流低于50%，OPGW直流電阻（20℃）大于分流線直流電阻（20℃），且材質(zhì)IACS小于或等于分流線，截面相近。

③經(jīng)濟性：在線路較短的情況下，選擇一種OPGW和分流線組合方式即可，在線路較長的情況下，短路電流衰減到OPGW允許最大短路電流范圍內(nèi)后，分流線改用GJ-80,OPGW也改用導(dǎo)電率較低的型號。

（2）型普化成果二：

表4-2 16種典型情況下OPGW與分流線的配置表

4.3 雙OPGW型普化選型

（1）選型原則：

①纖芯數(shù)量需求：按照工程常規(guī)纖芯數(shù)量需求分為24芯，36芯，48芯，72芯四種情況；

②熱穩(wěn)定需求：OPGW最大允許短路電流大于出站口短路電流值的50%，同一線路段兩根OPGW采用同型號。

③經(jīng)濟性：在線路較短的情況下，選擇一種OPGW型號，在線路較長的情況下，短路電流衰減到OPGW允許最大短路電流范圍內(nèi)后， OPGW改用導(dǎo)電率較低的型號。

（2）型普化成果三：

表4-3 16種典型情況下雙OPGW的配置表

5 結(jié)論

本文主要對電力工程中常用的架空地線的特性進行分析，從熱穩(wěn)定性能、機械性能、經(jīng)濟性等方面進行研究，歸納科學(xué)選型方法，總結(jié)了三種地線搭配情況，共38種典型條件下，相對合理地線的配置方式，形成地線選型型普化成果，可應(yīng)用于常規(guī)工程設(shè)計中，大大降低設(shè)計人員在地線選型過程中的難度。

[1]云南省電力設(shè)計院.王守禮,嚴永新,岳江波,施艷萍,羅志恒.電力系統(tǒng)光纖通信設(shè)計[M].北京:中國電力出版社,2003.

[2]尹樹華,張引發(fā),等.光纖通信工程與工程管理[M].北京:人民郵電出版社,2005.

[3]張建明,黃俊華,張森明.鋼管和鋁包鋼管OPGW的分析比較[J].電力系統(tǒng)通信,2007,28(3):38-45.

[4]朱發(fā)強.特高壓OPGW結(jié)構(gòu)的研究[J].電力系統(tǒng)通信,2007,28(3):26-32.

[5]李海泉,路浩,謝書鴻.重冰區(qū)線路的OPGW光纜設(shè)計及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信,2007,28(3):33-37.