從典設談10kV 架空配電線路設計

架空配電線路主要由電桿、橫擔、導線、拉線、絕緣子、金具及桿上設備等組成，結構示意圖如下圖所示。下面根據典型設計的技術要求，路徑的選擇，氣象條件的確定、導線截面的確定，桿塔的選型、絕緣子串及桿塔防雷接地及相關附件進行簡單分析介紹。

▲ 架空配電線路基本結構

2.1 最大風速

最大設計風速應采用當地空曠平坦地面上離地1 0 m 高統計所得的30年一遇1 0 mi n 平均最大風速。10kV及以下架空配電線路設計基本風速重現期為30年，設計基本風速離地高為10m。架空電力線路的基本風速應在區域大風調查的基礎上，通過計算當地氣象站統計風速及風壓反算，參考附近已建工程的設計及運行情況，并在著重考慮沿線微地形、微氣象區影響的基礎上，綜合分析確定。具體要求如下：

1） 在區域大風調查的基礎上，由氣象臺站最大風速系列，經代表性、可靠性和一致性審查、高度訂定和次時換算，采用極值Ⅰ型或P-Ⅲ型等概率分布模型進行頻率計算。

2） 當工程地點與參考氣象站海拔高度和地形條件不一致時，必須根據地形條件進行訂正。搜集調查微地形、微氣象區影響，山頂、山麓風速變化特征及計算方法，在分析論證的基礎上，按工程實際情況，移用附近氣象站基本風速。

3） 沿海海面和海島的基本風速，應采用實測資料分析計算，缺乏實測資料時可按陸地上的基本風速作適當修正。

4）基本風速的確定，還應依據《建筑結構荷載規范》GB50009-2012的全國風壓分布圖、地方政府建設及氣象部門頒布的區域性風壓分布圖。

風速高度訂正及時距換算

1）風速沿高度的變化可采用指數律進行計算，地面粗糙度類別按實際調查情況確定。

2）各種不同時距的風速換算，應盡量采用氣象站觀測實測資料統計分析。

一遇10min平均最大風速，分別取25m/s、30m/s和35m/s。

2.2  覆冰

架空配電線路設計時，應對工程地點與地形、氣候類似的區域進行覆冰調查。對于設計冰厚為20mm以下的中、輕冰區，應進行沿線的覆冰普查，查明中、輕冰區的分界與長度。對于設計冰厚為20mm及以上的重冰區，應進行重點調查，查明重冰區的量級，分界與各級重冰區的長度。調查的重點地域應是寒潮路徑山區的迎風坡、山嶺、風口、鄰近湖泊等大水體的山地、盆地與山地交匯地帶。

覆冰調查對象應該是電力、通信、交通、工況等部門與當地的居民。覆冰調查包括：

1）覆冰地點、海拔、地形、覆冰附著物種類、型號及直徑、離地高度、走向。

2) 覆冰發生時間和持續日數，天氣情況。

3） 覆冰種類與密度，可以根據實際情況分析判斷，也可以按照下表的條件確定。

4） 覆冰的形狀、長徑、短徑和冰重。

5） 覆冰的重現期，包括歷史上大覆冰出線的次數和時間，以及病害情況。

完成覆冰調查的同時還應進覆冰收資，覆冰收資收資內容包括：

1）沿線已建輸電線路的設計標準及涉及覆冰，投運時間，運行中的實測，目測覆冰資料，以及冰害事故記錄、報告，線路冰害事故搜資內容包括冰厚、冰重、桿（塔）型、桿（塔）高、線徑、檔距和事故后的修復標準。

2）通信線路的設計冰厚、線徑、桿高和運行情況，以及冬季打冰措施、實測覆冰圍長、厚度。

3） 高山氣象站的觀測資料以及無線電通信基站、道班的冰害事故記錄和報告。

4） 氣象臺站實測覆冰資料和大覆冰的起止時間與同時氣象條件，以及天氣系統的過程。

通過以上收集在資料整理然后通過相應的公式計算得出覆冰厚度。

一般覆冰取值主要原則如下：

最大設計風速為25m/s時：無冰、10mm、20mm和30mm；

最大設計風速為30m/s時：無冰；

最大設計風速為35m/s時：無冰。

2.3 氣溫

架空配電線路設計用氣溫值，應符合下面的規定：

（1）最高氣溫一般為40℃，不考慮個別高于或低于該氣溫的記錄。

（2）最低氣溫應偏低地取5的倍數。例如統計得到的最低氣溫為-8℃時，應取為-10℃。

（3）年平均氣溫，在3～17℃之間時取與此數鄰近的5的倍數值，小于3℃或大于17℃時分別按年平均氣溫減少3 ℃和5℃后，再取與此數相鄰的5的倍數值。

（4）基本風速的月平均氣溫，應偏低地取5的倍數值。

（5）安裝氣溫在最低氣溫為-40℃的地區，宜采用-15℃；最低氣溫為-20℃的地區，宜采用-10℃；最低氣溫為-10℃的地區，宜采用-5℃；最低氣溫為-5℃的地區，宜采用0℃。

（6）雷電過電壓宜采用15℃；操作過電壓可采用年均溫氣溫；帶電作業工況氣溫可采用15℃；導、地線斷線工況氣溫取-5℃；絕緣子串斷聯工況氣溫取-5℃。

2.4 常見典型設計氣象

下面以典型設計（國網）介紹導線的選取和使用：

（1） 按照 Q/GDW 1738-2012《配電網規劃設計技術導則》的要求， 出線走廊擁擠、樹線矛盾突出、人口密集的 A+、A、B、C 類供電區域宜采用 JKLYJ 系列鋁芯交聯聚乙烯絕緣架空電纜（以下簡稱絕緣導線）；出線走廊寬松、安全距離充足的城郊、鄉村、牧區等 D、E 類供電區域可采用裸導線。A+～E 類供電區域的劃分主要依據行政級別或規劃水平年的負荷密度，也可參考經濟發達程度、用戶重要程度、用電水平、GDP 等因素確定，供電區域劃分情況見下表 。

注：

1、σ 為供電區域的負荷密度（MW/km²。

供電區域面積一般不小于 5 km²。

3、計算負荷密度時，應扣除 110（66）kV 專線負荷，以及高山、戈壁、荒漠、水域、森林等無效供電面積。

（2）10kV 架空配電線路根據不同的供電負荷需求可以采用 50、70、95、120、150、185、240mm² 等多種截面的導線。

（3）根據 Q/GDW 370《配電網技術導則》要求，架空線路導線型號的選擇應考慮設施標準化，采用鋁芯絕緣導線或鋁絞線時，各供電區域中壓架空線路導線截面的選擇見下表 。

（4） 同桿架設的 380/220V 架空線路根據不同的供電負荷需求可以采用 50、70、95、120、150、185 mm² 等多種截面的導線。

（5） 各地在使用時應考慮供電區域性質，結合各地需要選擇 2～3種常用截面的導線，可使桿型選擇、施工備料、運行維護得以簡化。 

（6） 導線的適用檔距是指導線允許使用到的最大檔距（即工程中相鄰桿塔的最大間距）。典型設計絕緣導線的適用檔距不超過 80m，裸導線的適用檔距不超過 250m。

（7） 裸導線可選用 JL/G1A 鋼芯鋁絞線和 JL 鋁絞線，典型設計中JL/G1A 鋼芯鋁絞線的適用檔距為 250m 及以下。當導線的適用檔距為 80m及以下時，120～240mm² 裸導線宜選用 JL 鋁絞線。

（8）10kV 水泥單桿（含直線水泥單桿、無拉線轉角水泥單桿及拉線轉角水泥單桿）及鋼管桿（含直線鋼管桿及耐張鋼管桿）在各氣象區導線型號選取、導線適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度見下表。

表 10kV 水泥單桿及鋼管桿導線型號選取、適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度

（9）10kV 水泥雙桿（含拉線直線水泥雙桿及拉線轉角水泥雙桿）在各氣象區導線型號選取、導線適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度見表。

表10kV 水泥雙桿導線型號選取、適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度

（10）10kV 窄基塔在各氣象區導線型號選取、導線適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度見下表。

表 10kV 窄基塔導線型號選取、適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度

（11） 同桿架設的 380/220V 各氣象區導線型號選取、導線適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度見下表。

表  同桿架設的 380/220V 導線型號選取、適用檔距、安全系數及允許最大直線轉角角度

（12） 對于超出上表導線型號及適用檔距限定范圍的使用情況，設計時需對所選用電桿的電氣和結構進行校驗、調整后方可使用。

（13）裸導線參數根據 GB/T 1179-2017《圓線同心絞架空導線》附錄E 國內常用規格的導線尺寸及導線性能表選取。10kV 絕緣導線及同桿架設的 380/220V 絕緣導線參數分別根據GB/T 14049-2008《額定電壓 10kV 架空絕緣電纜》及 GB/T 12527-2008《額定電壓 1kV 及以下架空絕緣電纜》選取，標準中對絕緣導線的導體中最小單線根數、絕緣厚度、導線拉斷力均有明確規定，但導線的外徑、質量和計算截面在標準中尚無明確的規定，可以參考典型設計中提供的導線參數。

380V及以下沿墻敷設的絕緣導線，當檔距不大于20m時，其線間距離不宜小于0.2m；3kV以下架空線路，靠近桿塔的兩導線間的水平距離不應小于0.5m；10kV及以下桿塔的最小線間距離如下表。

當10kV線路實際檔距比上表大時，據《66kV及以下架空電力線路設計規范》（GB 50061-2010）關于線間距離計算的公式計算確定取值。

線間距離計算公式：

式中：

D ——導線水平線間距離，m

D_X ——導線三角排列時等效水平線間距離，m

D_P ——導線間水平投影距離，m

D_Z ——導線間垂直投影距離，m

L_K ——懸垂絕緣子串長度，m

U ——系統標稱電壓，kV

f ——導線最大弧垂，m

h ——導線垂直排列時垂直線間距離，m

10kV架空線路柱上設備主要包括柱上開關（柱上斷路器、柱上負荷開關、柱上隔離開關、跌落式熔斷器）、電纜引下裝置、柱上無功補償裝置、柱上高壓計量裝置等。

（1）10kV配電線路較長的主干線或分支線應裝設分段或分支開關設備；環形供電網絡應裝設聯絡開關設備；10kV配電線路在產權分界點宜裝設分界開關設備。

（2）柱上斷路器、柱上負荷開關、電纜終端應設防雷裝置；經常開路又帶電的柱上斷路器、柱上負荷開關兩側均應設防雷裝置；保護配電柱上斷路器、負荷開關和電容器組等柱上設備的避雷器的接地導體（線），應與設備外殼相連，接地裝置的接地電阻不應大于10Ω。

（3）因柱上斷路器和柱上負荷開關外形和安裝方式相似。

（4）由于柱上開關定義較廣，種類繁多，同類柱上開關型式、外觀、尺寸均有差異，現階段無法統一開關支架加工圖。

（5）柱上斷路器、柱上負荷開關在線路有電壓，有負載時切斷線路及轉換線路時使用；為實現停電檢修時形成明顯斷開點，柱上斷路器、柱上負荷開關（無隔離刀、內置隔離刀）可與柱上隔離開關配合使用；作為分段、分界、聯絡類開關使用時，一般需加裝柱上隔離開關。

（6）柱上隔離開關在線路有電壓、無負載時切斷線路時使用，可與柱上開關（無隔離刀、內置隔離刀）配合使用；未帶明顯斷開點的開關電源側宜加裝隔離開關。

（7）跌落式熔斷器是10kV配電線路分支線和配電變壓器最常用的一種短路保護開關，安裝于10kV配電線路和配電變壓器一次側，在設備投、切操作時提供保護。

（8）電纜引下裝置用于線路進、出線及分支。根據電纜線路的不同情況，分為經跌落式熔斷器引下、經隔離開關引下、經柱上斷路器引下三種形式。

（9）柱上無功補償裝置用于改善電網供電電壓、提高功率因數、降低線路損耗，主要適用于戶外長距離輸配電線路，補充線路無功損耗，提高并穩定線路末端電壓，改善線路供電質量。

（10）柱上高壓計量裝置用于用戶側或電源側與電網之間電能計量。

9.1 10kV 絕緣導線防雷

10kV 絕緣導線線路防雷本次典設推薦采用以下四種方式：①防雷絕緣子、②帶間隙的氧化鋅避雷器、③線路直連氧化鋅避雷器、④架空地線，詳細如下。

（1）防雷絕緣子。

防雷絕緣子根據用途可分為用于直線桿和用于耐張桿兩種類型。用于直線桿的防雷絕緣子在絕緣子兩端安裝放電金具和引弧金具組成固定放電間隙，放電金具內段絕緣導線剝皮處理，建議每3 基左右電桿加1 處接地，多雷區應逐基加接地；用于耐張桿的防雷絕緣子在絕緣子兩端分別安裝放電金具和引弧金具組成固定放電間隙，耐張線夾內段絕緣導線剝皮處理，建議每基電桿加1 處接地。當雷電過電壓閃絡后，工頻短路電流在放電金具與引弧金具之間燃燒，保護絕緣導線免受損傷。

（2）帶間隙的氧化鋅避雷器。

避雷器與線路柱式瓷絕緣子并聯安裝，架空絕緣導線通過引弧環或引弧棒與避雷器頂端保持合適的間隙，其下端與絕緣子底部連接并與接地極相連。線路遭遇雷擊時，由于防雷裝置伏秒特性低于線路絕緣子的伏秒特性，串聯間隙優先放電，避雷器本體發揮作用，限制雷電過電壓幅值，并迅速切斷工頻續流，避免絕緣子閃絡或擊穿，保護絕緣導線的正常運行。每基電桿應加1 處接地。

（3）線路直連氧化鋅避雷器。

線路通過引線與氧化鋅避雷器連接，利用氧化鋅避雷器非線性電阻特性和快速阻斷工頻續流的特性以限制雷電過電壓，該防雷方式通常只能保護本桿設備。每基電桿應加1 處接地。

（4）架空地線。

架空地線架設于導線上方，有效減少雷電直擊導線概率及降低雷電在導線上引起的雷電感應過電壓。架空地線對邊導線的保護角宜采用20°~30°，規格一般采用35mm2鍍鋅鋼絞線。每基電桿應加1 處接地。因架空地線應用覆蓋區域和應用場景有限，本次典設未考慮相應裝置選型，允許設計人員在選用典設現有桿型時加裝地線支架、調整桿頭形式，并重新校驗、調整桿身強度、電氣間隙等相關參數以滿足使用要求。

9.2 接地

（1）無地線的桿塔在居民區宜接地，接地電阻不宜超過30Ω；除多雷區外，瀝青路面上的架空線路的鋼筋混凝土桿塔和金屬桿塔、以及有運行經驗的地區，可不另設人工接地裝置。

（2）有地線的桿塔應接地，其接地裝置在雷雨季節地面干燥時的工頻接地電阻不宜大于下表 所列的數值。

表  桿塔工頻接地電阻值

（3）保護配電柱上斷路器、負荷開關和電容器組等柱上設備的避雷器的接地導體（線），應與設備外殼相連，接地裝置的接地電阻不應大于10Ω。

（4）10kV 架空線路桿塔的接地裝置可采用下列型式：

a、在土壤電阻率ρ≤100Ω·m 的潮濕地區，可利用鋼筋混凝土桿、窄基塔等自然接地。變電站的進線段，應另設雷電保護接地裝置。在居民區，當自然接地電阻符合要求時，可不設人工接地裝置。

b、在土壤電阻率100Ω·m＜ρ≤300Ω·m 的地區，除應利用鋼筋混凝土桿、窄基塔等自然接地外，并應增設人工接地裝置，接地體埋設深度不宜小于0.6m。

c、在土壤電阻率300Ω·m＜ρ≤2000Ω·m 的地區，可采用水平敷設的接地裝置，接地體埋設深度不宜小于0.5m。

d、在土壤電阻率ρ＞2000Ω·m 的地區，接地電阻很難降到30Ω 以下時，可采用6 根～8 根總長度不超過500m 的放射形接地體或采用連續伸長接地體。放射形接地體可采用長短結合的方式。接地體埋設深度不宜小于0.3m，接地電阻可不受眼制。

（5）人工接地裝置中接地體按材料可分為鋼或銅，按材料表面可分為熱鍍鋅、電鍍銅護層和裸露等，按材料形狀可分為帶狀、型材、管狀、圓線、圓棒和絞線等。接地體宜采用垂直敷設的角鋼、圓鋼、鋼管或水平敷設的圓鋼、扁鋼，腐蝕較重地區可采用垂直敷設的圓銅或銅覆圓鋼等或水平敷設的圓銅、扁銅、銅絞線、銅覆鋼絞線、銅覆圓鋼或銅覆扁鋼；外敷的接地引下線可采用鍍鋅鋼絞線，也可根據地區運行經驗自行確定，但應符合相關規程規范要求；接地體和埋入土壤內接地線規格不應小于下表所列的數值。

表  接地體和埋入土壤內接地線最小規格

注：

1．銅絞線單股直徑不小于1.7mm。

2．各類銅覆鋼材的尺寸為鋼材的尺寸,銅層厚度不應小于0.25mm。

3．接地引下線采用鍍鋅鋼絞線時截面不應小于25mm2，腐蝕地區上述截面應適當增大，并采取防腐措施。

4．桿塔接地體引出線截面不應小于50mm2，并應熱鍍鋅。

（6）高土壤電阻率地區可采用增設接地電極降低接地電阻或換土填充等物理性降阻方式，不得使用化學類降阻劑。

（7）線路通過耕地時，接地體應埋在耕作深度以下，且不宜小于0.6m。

（1）10kV 線路標識裝置按材料分可分為粘貼式聚酯材料、油漆涂寫等；10kV 線路警示裝置按功能分可分為桿塔號標識牌、柱上開關標識牌、電纜標識牌、線路相序標識牌等。

（2）10kV 線路警示裝置按材料可分為反光鋁板和熒光材料等；10kV 線路警示裝置按功能可分為配電線路保護區警示牌、交叉跨越安全警示牌、禁止攀登警示牌、拉線反光警示標識、防撞警示標識等。

（3）單回線路桿塔號標識牌應懸掛在巡視易見一側，多回線路桿塔號標識牌在桿塔上排列順序、朝向應與線路一致，安裝高度一般離地面3m 處；柱上開關標識牌采用掛牌或貼牌方式，一般懸掛（粘貼）于柱上開關構架上，單回路應懸掛在巡視易見一側；多回路在桿塔上的排列順序、朝向應與線路一致；電纜標識牌一般安裝在變電站、配電所出口處第一基桿塔（電纜出線）、配電架空線路電纜引下處，懸掛于電纜保護管上方；線路相序標識牌一般安裝在每條線路的第一基桿塔、分支桿及支線第一基桿塔、連接方式換位的轉角桿及其兩側電桿、終端桿、聯絡開關兩側電桿、變換排列方式的電桿及其兩側電桿，排列方式采用從左至右或從上至下兩種方式。

（4）警示裝置安裝位置應正確、醒目，一般面向人員、車輛活動頻繁的方向，一般應遵循以下原則：

先塔后路：對道路出入口或交叉地段有桿塔且安裝位置較明顯的地段，應先考慮安裝在桿塔上，對無桿塔地段再考慮安裝在地面，但應注意安裝位置避免成為交通安全隱患。

先面后點：對同一地段有多條線路跨越時，可適當考慮合并，在該地段區域兩側醒目位置安裝標志牌。

先外后內：對人口密集區、施工作業區等地段應先考慮在主要道路出入口及有危及線路運行的機械設備附近安裝標志牌。

先重后輕：標志牌安裝應先考慮重點隱患地段，如交跨限距不夠、施工作業區域、線路下方河道有船吊、堆場或易發生車輛撞桿事故的人口密集區等地段。