郑煤集团矿区电网架空输电线路的运行环境及要求
摘 要郑州矿区电网的组建主要是对郑煤集团公司所辖矿井的供电，矿井分部较分散，地理位置多处于山区丘陵地带，多采用架空输电线路，环境较恶劣，因此对线路的基本要求更加严格，线路的安全运行对矿井安全生产具有非常重要的作用。
关键词架空线路；运行环境；技术要求
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0098-01
郑州矿区电力系统现有装机容量2×25Mw火电厂一座，110kV变电站4座，35kV变电站13座，10kV及6kV变电所20座，35kV及以上输电线路35条，300余公里，杆塔1600余基，主要为郑煤集团米村煤矿、王庄煤矿、裴沟煤矿、芦沟煤矿、大平煤矿、超化煤矿、告成煤矿、白坪煤矿以及几十座资源整合矿井等供电。由于供电性质的特殊性和重要性，且输电线路环境恶劣，一旦发生故障将造成矿井断电人身伤亡事故。为了使输电线路更大限度的适应山区运行环境，保证矿区电网的安全运行，矿井的安全生产，结合实际，对架空线路的运行条件进行分析，并提出几点技术要求。
矿区架空输电线路沿途翻山越岭、跨越水库，既要经受严寒酷暑，还要承受风霜雨雪。严酷的环境条件对架空输电线路提出了其特殊
要求。
1能耐受沿线恶劣气象的考验
沿线气象状况对输电线路的影响有电气和机械两个方面，有关气象参数有风速、覆冰厚度、气温、空气温度、雷电活动的强弱等。对机械强度有影响的气象参数主要有风速、覆冰厚度及气温，称为设计气象条件三要素。
1.1气象条件三要素
1）风速。输电线路设计采用风速是离地15m高处连续自记10min平均风速，最大设计风速取15年一遇的最大值。
2）覆冰厚度。输电线覆冰对输电线路安全运行的威胁主要有以下几方面：①由于导线覆冰，荷载增加，引起断线、连接金具破坏，甚至倒杆等事故；②由于覆冰严重，使导线弧垂增大，造成与被跨越物或对地距离变小，引起放电闪络事故等；③由于不同时脱冰使导线跳跃，易引起导线间以及导线与避雷线间闪络，烧伤导线或避雷线。发生冰害事故时，往往是气候恶劣、冰雪封山、通信中断、交通受阻、检修十分困难之时，从而造成电力系统长时间停电。
覆冰形成的气候条件一般是环境温度在-2℃～-10℃，空气相对湿度在90%左右，风速在5m/s～15m/s范围内。覆冰的形成还与地形、地势条件及输电线离地高度有关。平原的突起高地、暴露的丘陵顶峰、迎风山坡，特别是坡向朝河流、湖泊及水库等地区，其覆冰情况均相对较严重。覆冰的形成，空气湿度是必要条件，在我国北方，虽然气温较低，但由于空气相对较干燥，覆冰反而不如南方有些地区严重。
3）气温。气温的变化，引起导线热胀冷缩从而影响输电线的弧垂和应力。
1.2组合气象条件和典型气象区
输电线路在运行中将连续经历各种气象条件，我们要对所有气象条件进行分析、计算是不可能的，也不必要。只要把握了对线路各部件起控制作用的几种气象条件，也就把握了所有气象条件对输电线路的影响。因此，我们必须结合实际情况，慎重地分析原始气象资料，对风速、覆冰厚度和气温进行合理的组合，概括出既在一定程度上反映自然界的气象规律，又适合线路结构上的技术经济合理性及设计计算的方便性的“组合气象条件”。气象条件一般常用的组合有九种：最高气温、最低气温、年平均气温、最大风速、最大覆冰、内过电压、外过电压、安装情况、事故断线情况。
2导线的型式、截面和应力的选择
2.1导线型式
铝绞线机械强度差，一般多用于电压低、档距小的配电线路；钢芯铝绞线的结构形式是在镀锌钢绞线的外层再扭绞若干层铝股线。由于交流电的集肤效应，电流的大部分集中在导线外层通过，导线中心几乎不通过电流，所以，钢芯铝绞线充分利用了铝和钢两种材料的优点。如：在钢芯铝绞线的某一层间均匀地涂防腐材料，即为防腐性钢芯铝绞线，它具有对盐、碱、酸等气体腐蚀的抵抗力，用于沿海和有腐蚀的环境中。镀锌钢绞线导电性能差，一般用于避雷线。
2.2导线截面选择要求
导线是用来传输电能的导体，导线截面的大小直接影响到线路运行的经济性，因此输电线路导线截面必须满足以下条件：
1）导线在运行中的温度不应超过其最高允许温度。导线中通以电流，由于导线电阻的存在，必定要消耗一部分电能，使导线温度升高。我国规程规定，钢芯铝绞线的最高允许温度一般采用+70℃，钢绞线的最高允许温度一般采用+150℃。
2）所选定的导线截面必须大于按机械强度所要求的最小截面。
3）110kV电压等级的输电线路，导线截面应按电晕条件进行验算。电晕现象的发生与大气环境及导线截面有关。规程规定，海拔不超过1000m地区的35kV线路不必验算电晕；110kV线路，当导线最小直径为9.6mm时不必验算电晕。
2.3导线的应力与弧垂
导线单位截面上的内力称为导线应力。导线上任意点至导线两侧悬挂点的连线之间的垂直距离称为导线上该点的弧垂。应力和弧垂的大小是相互联系的，在架设导线时，导线的松紧程度直接关系到导线及杆塔的受力大小和导线对被跨越物及地面的距离，影响到输电线路的安全性和经济性。所以，导线的应力、弧垂是线路设计、施工和运行的重要技术参数。
3必须满足电气间隙和防雷要求
输电线路的电气间隙有两方面的内容：
1）导线和导线、导线与避雷线之间的距离要求。
2）导线和杆塔接地部分、导线与被交叉跨越物、导线与地面之间的距离要求。
对于导线之间及导线与杆塔接地部分之间的距离，一般按在各种运行情况下保证空气间隙不发生闪络的条件确定。导线与地面之间的距离应考虑人们日常活动的因素，即需要考虑行人、车辆等的正常活动范围，并保证安全。另外，导线与避雷线间的距离应按防雷保护要求确定，并保证输电线路具有一定的耐压水平，才能保证线路运行的可靠性。
4能承受各种气象条件的荷载作用
以一基打拉线的单杆为例，导线、避雷线的重力及风压力均需由杆塔承担，其中，重力是垂直向下的，风压力是水平的。另外，电杆任一截面上还有电杆本身及其附件的重力和杆身风压的作用。在这些外力作用下：①杆强度必须满足要求，不能因此而发生断裂破坏；②必须具有一定的刚度，保证电杆变形在允许范围内；③外力作用于杆塔，使杆塔具有向一侧倾斜的趋势，所以必须有一定的设施基础，以保证杆塔稳定。在实际工程中，只要其中之一不能满足要求，就将危及输电线路的安全运行。
由于输电线路架设在野外，且地理环境恶劣，所以对导线、杆塔、基础以及输电线路的路径都提出了特殊要求，只有充分认识了这种特殊性，并贯彻到线路的设计、施工、运行中去，才能保证线路安全运行。
参考文献
[1]蒋兴良,易辉编著.输电线路覆冰及防护[M].中国电力出版社.
[2]杨星跃,杨萍,周宏伟编著.供电线路安装、运行与维修[M].机械工业出版社.
[3]刘清汉,等主编.送电线路工第三版[M].中国水利水电出版社.
[4]许建安主编.35kV-110kV输电线路设计[M].中国水利水电出版社.