鲁固特高压直流黄河大跨越导线与地线选择

芦 灯，姚元玺，陈 鹏

（山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013）

0 引言

鉴于大跨越的重要性及其修复的困难性，导线和地线的选型设计是否经济合理，关系到大跨越线路的安全可靠性及工程造价的合理性［1-4］。

导线和地线选择首先需要确定系统边界条件：系统额定电压为±800 kV；系统额定输送功率为10 000 MW；电阻损失按3 500 h、4 000 h、4 500 h 计算，电晕损失按8 760 h 计算；电价按0.30 元／kWh、0.40 元／kWh、0.4311 元／kWh（2016 年受端标杆电价）、0.5 元／kWh 计算；经济使用年限和施工期分别按30 年和2 年计算。

结合工程实际和以往大跨越工程经验，重点介绍了黄河大跨越的导线、地线选择原则、导线材质的确定、载流量计算、电气特性、机械特性、经济特性的计算，给出了导线和地线的选型意见，可为后续工程的黄河大跨越提供设计参考。

1 导线选择原则

导线选择一般应根据电气、机械性能以及国内外大跨越运行经验、制造情况和供货情况，并按工程实际条件，客观、科学地选取［5-6］。

1.1 载流量要求

根据DL／T 5504—2015 《特高压架空输电线路大跨越设计技术规定》中7.2 条的要求［3］，大跨越导线的截面应按允许载流量选择，避免全线路的输送容量受大跨越段限制。同时，大跨越段导线输送容量应与一般段线路输送容量相匹配。

1.2 良好弧垂特性

选择弧垂特性良好的导线，可有效降低跨越塔高度来节约工程投资，同时方便线路施工、运行和维护。当选择的导线拉断力较大、单位长度重量相对较小时，即认为该导线具有良好的弧垂特性。弧垂特性可采用导线拉断力与单重比值，即拉重比（λ=T／W）来体现。根据国内外大跨越线路的设计经验，得到拉重比λ 与跨越档距L 的函数关系：

当L＜1 000 m 时，取λ＞8 km；

当L＞1 000 m 时，取λ＞12 km；

当L＞1 500 m 时，取λ＞15 km。

能满足该条件的导线有特强型或高强型钢芯铝合金绞线、铝包钢绞线、钢绞线和铝包钢芯铝合金绞线等。

1.3 年平均运行应力取值

DL／T 5504—2015 《特高压架空输电线路大跨越设计技术规定》指出：导线和地线，OPGW 光缆平均运行应力的上限，应根据防振措施确定，悬挂点的平均运行应力不宜超过抗拉强度的25%，或按运行经验确定。OPGW 光缆的平均运行应力不宜大于导线［3］。

1.4 电磁环境要求

导线选择的电磁环境要求，主要体现在导线表面电场强度方面。电场强度过高会起晕导致电晕损耗大大增加。因此，应选择表面电场强度满足要求的导线，符合电磁环境方面的要求［7］。

1.5 导线制造

大跨越导线一般不能采用标准产品，而需根据耐张段长度专门（整根）定制，中间不得有接头。随着电力建设的发展，国产化的大截面特强钢芯高强铝合金绞线已在国内多条大江大河的大跨越工程中得到全面应用，目前国内生产的JLHA1／G4A-900／240导线，已成功应用于哈郑线黄河大跨越，JLHA1／G4A-640／290 导线，在2003—2004 年期间成功应用于荆益线李埠长江大跨越、沅水大跨越以及益长线湘江大跨越，2009 年成功应用于向上特高压线路4次长江大跨越中，生产、施工和运行积累了一定的经验。在以往的超高压大跨越设计建设中，钢芯铝合金绞线、铝包钢绞线、特强钢芯铝合金绞线，从小截面到大截面都有采用，本跨越为直流特高压大跨越线路，因此，应该选择有成熟的建设、运行经验的导线，并具有国内生产条件。

1.6 防舞动要求

大跨越导线发生舞动的机理较为复杂，导致舞动的原因有很多。一般在冬季导线覆冰时或导线受到较大的斜向风作用时容易发生舞动。气象条件是发生舞动的主要因素，在具备舞动的气象条件下导线的结构和性能对舞动的影响也较大，其影响因素大致为：

1）大直径导线在覆冰时，因扭转刚度较大，不容易扭转，使覆冰不对称而易发生舞动。

2）分裂导线因间隔棒的作用增加导线的扭转刚度容易发生舞动，分裂根数越多，发生舞动的趋势和幅值越大。

3）导线外层表面光滑不易发生舞动，如外层单丝采用梯形结构形成光滑表面。

1.7 其他因素

大跨越导线的选择直接影响到杆塔荷载，绝缘子选型和线夹、联板等金具的设计，此外还涉及导线的损耗和年运行费用等。需要对这些项目进行技术经济比较，以确定最优的导线方案。

2 导线选择

2.1 导地线选择基本气象条件

跨越方案及气象条件是本工程导线与地线选择的重要依据，本工程推荐的气象条件见表1，其中，冰的密度为0.9 g／cm3，雷暴日数为40 天／年。

表1 气象条件组合表

2.2 导线材料的确定

2.2.1 钢绞线

钢绞线（或钢绞线复绞的钢丝绳）的抗拉强度很高，弧垂特性好，抗腐蚀能力差，同时较低的导电率将导致电能损耗增大。因此，近年来国内、外线路导线均不再采用钢绞线，部分工程将其用作线路地线。

2.2.2 钢芯铝绞线

钢芯铝绞线载流能力强，电工铝的导电率为61.2%IACS。主要缺点是抗拉强度较低，若要勉强作成较高的弧垂特性，除了采用特高强度的镀锌钢丝外，还要将铝钢截面比减小到1 左右，但由于硬铝丝的强度低，疲劳极限更低。在这样小铝钢截面比的情况下，不仅钢芯的抗拉强度不能充分发挥，重要的是铝部应力分配很大，断股断线将不可避免，此外，小铝钢比的导线的单重、外径必须大大增加，给设计制造、施工、运行带来一系列问题，因此本跨越不选择采用钢芯铝绞线。

2.2.3 钢芯耐热铝绞线

耐热绞线可大大提高导线的最高容许温度。从而提高载流量，同时铝丝在运行中分担应力较小，在导线振动时，较易滑动而摩擦生热，故对微风微动有较高的自阻尼能力。由于这种导线有这些优点，因此国外已用于较小跨度的跨越。我国的松花江跨越换线工程（跨距955 m）和沙江线珠江跨越（跨距1 550 m）也使用了这种导线。

但是这种导线用于大跨越也有显著的缺点：一是铝部应力减小将造成钢部应力增加，而钢丝的疲劳极限又限制了平均运行应力的提高，达不到减少弧垂的效果；二是耐热导线最高容许温度的提高使弧垂增加很快；三是这种导线在国内还缺少成功的运行经验，松花江跨越换线后出现了导线断股事故，沙江线珠江跨越的测振效果不好。故在后续建设的古劳跨越，将耐热铝导线作为一般导线使用。

鉴于钢芯耐热铝绞线的目前状况，考虑到本跨越的重要性，不采用此种导线。

2.2.4 钢芯铝合金绞线

铝合金线的抗拉强度大大优于硬铝线，与钢线绞合后可形成具有良好弧垂特性的绞线，而载流能力又与钢芯铝绞线相差不多，钢芯铝合金导线在国内外大跨越工程中广泛采用。有丰富的制造运行经验，弧垂特性好，可以满足本工程跨越的要求，因此采用钢芯铝合金绞线作为该跨越导线选型的比较方案。

2.2.5 铝包钢芯铝合金绞线

随着我国铝包钢线生产加工技术的完善，铝包钢线可以和铝合金丝组合成有很好的弧垂特性的导线，应力分配也大大优于钢芯铝线，而载流能力又与钢芯铝绞线相差不多，但该种导线还未在大跨越工程中使用过，因此不推荐采用该种导线。

2.2.6 钢芯铝包钢线

其特点与铝包钢绞线基本相同，所不同的是在钢芯外再加绞铝包钢线，较大幅度地提高抗拉强度和综合破坏应力，同时又利用了铝的抗腐蚀性和导电性好的优点。除日本的中四跨越外，我国在20 世纪70 年代也将这类典型的导线用于南京燕子矶长江大跨越，黄埔珠江大跨越和武汉沌口长江大跨越换线工程。其缺点是单重较重，导线较粗，使杆塔所承受的三维负荷增加，且近年来由于生产工艺的改进，铝包钢绞线能随意精确地调整导线的铝钢比和强度，钢芯铝包钢绞线已完全被铝包钢绞线替代。因此，不推荐采用该种导线。

2.2.7 以往大跨越导线应用情况

经过对我国已建和在建500 kV、±800 kV 及1 000 kV 大跨越导线使用情况的统计，得到以下结论。

1）在20 世纪60 年代前后，受当时条件限制，我国大跨越采用了镀锌钢绞线。随着我国导线制造技术的提高，20 世纪70 年代初开始，镀锌钢绞线已没有用于大跨越工程导线。

2）我国的大跨越线路工程的导线，其载流部分主要以铝（及其合金）与铝包钢两大系列为主，其比例大致为3∶1。近年来铝（及其合金）系列导线的应用逐渐增加，20 世纪80 年代以后的使用比例超过4∶1。

3）由于铝包钢绞线导电能力相对较低，在大跨越工程中应用不多。但在要求导线有良好力学和防振性能的大跨越工程，需要使用铝包钢绞线。

4）我国导线制造企业生产能力已大幅提高，大跨越线路已逐渐采用国产化高强（或特强）钢芯铝合金绞线。钢芯铝合金绞线的使用工程数量接近总数量的2／3，尤其在近20 年所占的比例超过七成。近年来超高压及以上的重要大跨越工程基本上采用特强钢芯高强铝合金绞线，尤其是最近几年，我国已建和规划建设的特高压工程的长江、黄河大跨越工程均采用特强钢芯铝合金绞线。从其特性分析，特强钢芯高强铝合金绞线在1 000 m 跨距以上的大跨越工程中有明显的技术经济优势。

综上所述，本工程黄河大跨越拟采用钢芯铝合金绞线作为参选导线。

2.3 极导线分裂数选择

为满足电磁环境的要求，一般段线路导线拟采用8 分裂1 250 mm2大截面导线。为了降低大跨越杆塔所承受的外负荷，大跨越子导线分裂数不超过一般段线路导线分裂数。在相导线总截面相同时，相分裂数多，其电气性能越优越；但在机械性能方面包括覆冰过载能力、弧垂特性、对杆塔的水平荷重、垂直荷重、纵向张力及导线的消耗量等则相分裂数少的较相分裂数多的要优越［6］。因此需要通过综合技术经济比较，按年运行费用最小法进行比较后确定。

已投运的向上、锦苏±800 kV 特高压直流工程大跨越均采用4 分裂导线，正在建设的哈郑、浙溪±800 kV 特高压直流工程大跨越也采用4 分裂导线，大跨越采用4 分裂导线在我国已有比较成功的运用经验。

本工程一般段线路采用8 分裂，结合以往特高压大跨越工程，从环境保护、制造、施工、运输、运行维护等方面考虑，并根据载流量初步计算，大跨越段导线必须采用6 分裂方案进行比较。

2.4 导线分裂间距选择

选择大跨越线路导线的分裂间距，主要考虑因素为次档距振荡和电气方面的性能。

次档距振荡随时可能发生，在开阔地带、近海、近湖、近水库的地方，次档距振荡发生频率更高。一般情况下导线分裂间距足够大就可以避免出现次档距振荡现象。根据国内、外研究，导线分裂间距S 与导线直径d 的比值大于15 时，可有效避免次档距振荡发生。

在电气方面，导线的分裂间距不同，导线表面最大电场强度也不同，一般来说，存在最佳分裂间距，在此分裂间距时，导线的表面电场强度最小。导线的分裂间距应在限制次档距振荡的同时，使电气性能在可以接受的程度。随着分裂间距的增大，表面电场强度、可听噪声和无线电干扰等电磁环境影响等有所增加，但变化不大，且都满足电磁环境限值要求。另外，由于大跨越导线用悬垂线夹的尺寸较一般段线路相对大一些，还应保证悬垂线夹与相邻金具不发生碰撞。

综合考虑上述因素，结合已有大跨越分裂型式和已通过初步设计审查的宁东—浙江±800 kV 特高压直流工程长江大跨越导线型式，6 分裂时分裂间距取550 mm。

2.5 导线允许载流量计算

2.5.1 导线载流量计算原则

大跨越导线截面应首先按导线允许发热的条件来选择，即大跨越段导线在最高允许温度时的输送容量应不小于系统要求的线路极限输送容量。这样对降低整个线路的工程造价是合适的。

2.5.2 导线载流量方法

国内外架空导线载流量的计算公式中，英国摩尔根公式应用较多，可用于直径4.2～100 mm 导线载流量的计算，适用于环境温度为35 ℃、风速0.5 m／s、导线温度不超过120 ℃时的情况。

2.5.3 载流量计算参数选取

1）系统条件。系统额定电压为±800 kV，额定输送容量为10 000 MW，每极导线额定输送电流为6 250 A，每极导线极限输送电流为6 875 A。

2）气象条件。环境气温采用最高气温月的平均最高气温，根据本工程黄河大跨段附近气象台站的资料，本工程取最热月最高平均温度取35 ℃。验算载流量时，一般线路风速取0.5 m／s，考虑到大跨越杆塔较高，以及水面开阔，风速相应增大的因素，根据大跨越技术规程，验算载流量时，风速采用0.6 m／s。太阳辐射功率密度采用0.1 W／cm2（即1 000 W／m2），导线表面辐射系数ε 和导线表面吸热系数αs均取0.9。

2.5.4 载流量计算结果

根据以上导线材质选型结果，对11 种特强钢芯高强度铝合金导线（JLHA1／G4A）进行了载流量计算，并引入1 种特强钢芯中强度铝合金绞线（JLHA3／G4A）进行试算比较，其中环境温度取35 ℃，导线最高允许温度取90 ℃，如表2 所示。

由表2 计算结果可知，所选导线载流量在环境温度取35 ℃时均满足额定输送容量要求和1.1 倍过载时载流量，其中，6×640 导线极限载流量为一般线路段导线（8×JL1／G3A-1250／70）的69%～73%（以下称为“匹配度”），其中640／290 两种导线方案中，中强度铝合金绞线JLHA3／G4A 由于导电率较高，比JLHA1／G4A 载流量要大；6×720 和6×750 导线匹配度为74%～75%，6×900 导线匹配度可达85%，6×1000 导线匹配度可达91%。

表2 参选导线的允许载流量

2.6 导线电气性能计算

大跨越导线的电气计算包括电磁环境的校核，包括导线表面最大场强、地面最大合成场强、离子流密度、无线电干扰水平及可听噪声等。上述计算与导线的极间距离，导线的高度有直接关系，面对大跨越工程，其控制点就是两端耐张塔的尺寸、高度。计算条件为：海拔高度0 m；耐张塔呼高45 m；耐—直档导线极间距离28 m，导线高度取45 m；直—直档导线极间距离44 m，导线高度取55 m。

2.6.1 电磁环境校核

1）导线最大表面电场强度校核。

采用逐次镜像法，对各种导线方案进行表面最大电场强度计算，并计算电晕临界电场强度。其中耐—直档导线高度取45 m，直—直档导线高度取55 m。

采用6 分裂导线型式，耐—直档导线导线表面电场强度较大，800 mm2截面及以下导线大部分时间处于电晕状态。其他导线方案不起晕。

2）地面合成场强及空间离子流校核。经计算，由于大跨越导线对地高度较高，地面处的合成场强、离子流密度值均远小于规程限值要求。

3）无线电干扰校核。经计算，各参比导线方案0.5 MHz、距边导线对地投影20 m 处（80%时间、具有80%的置信度）的无线电干扰均可满足无线电干扰不大于58 dB 的限值要求。

4）可听噪声校核。经计算，各参比导线方案距边导线对地投影外20 m 处由电晕产生的可听噪声（L50）均可满足可听噪声不大于45 dB（A）的限值要求。

5）电磁环境性能校核结论。参与比选的各种导线方案均能满足电磁环境的限值要求，相比较之前8 000 MW 输送容量采用4 分裂导线型式时，电磁环境指标大幅改善。

2.7 导线机械性能比较

导线机械性能计算，主要包括平均运行应力取值的确定，导线机械荷载（水平荷载、垂直荷载、张力荷载）的计算。

2.7.1 平均运行应力选取

导线平均运行应力的取值，不仅直接影响跨越直线塔塔高，而且直接影响导线本身的安全运行，导线平均运行应力取值太小，导线弧垂增大，需要跨越塔塔高增加；平均运行应力取值太大，可降低塔高但增大了导线振动水平，从而使导线易疲劳受损。因此，应选择一个适中的平均运行应力。

国内大跨越平均运行应力占导线额定拉断力（UTS）的百分比，基本为17%～25%，其中以20%以上居多。约有64%的工程钢芯铝合金导线的最低点平均运行应力选在20%～22.5%，多年来运行情况良好。

根据大跨越工程设计和运行经验，特强钢芯铝合金绞线的平均运行应力可取为其破坏应力的20%。

2.7.2 机械荷载特性比较

按照水平档距1200m、垂直档距1400m 的荷载，对各种导线方案进行年平均运行应力、最大弧垂、跨越塔高度、垂直水平荷载情况以及所需绝缘子串强度等计算，结果如下。

1）从对铁塔高度的影响看，JLHA1／G4A-720／320、JLHA1／G4A-640／290导线方案的塔高最小，JLHA1／G4A-750／160、JLHA1／G4A-800／190、JLHA1／G4A-900／215 导线方案塔高最高，其余导线方案铁塔高度相差不大。

2）由于全部导线方案均为6 分裂型式，其水平、垂直荷载的变化规律和截面、钢芯截面的变化规律基本一致，6×640 mm2系列导线方案荷载最小，其次是750 mm2、720 mm2、800 mm2、900 mm2和1 000 mm2截面导线。

3）从纵向张力看，由于导线受年平均气温控制，实际可达的最大使用张力安全系数都在3.0 以上，6×1 000 mm2和6×720／320 mm2系列导线方案张力最大，6×900 mm2和6×720／270 mm2、6×640／290 mm2导线方案张力次之。

4）同截面的导线，由于特强钢芯高强度铝合金绞线拉断力比中强度铝合金大，因此其塔高比中强度铝合金绞线要高2 m 左右，其他荷载相近。

5）综合考虑垂直、水平、纵向荷载以及塔高对塔重的影响后，可以看出，6×1000 mm2和6×900 mm2系列导线方案直线塔最重，6×750／160 mm2导线方案塔高最高；6×720／190 mm2、6×900 mm2和6×1 000 mm2导线方案直线塔呼高相同，平均水平偏上，6×720／270 mm2、6×720／320 mm2、6×640／240 mm2、6×640／290 mm2导线方案呼高整体较低，均不超过平均水平。

2.8 导线经济性能比较

2.8.1 各导线方案初始投资比较

根据本工程具体情况，按推荐的典型杆塔及塔型进行负荷、杆塔、绝缘子金具及本体工程投资等一系列计算后，6×JLHA1／G4A-750／160 导线方案初始投资最低，其次是6×JLHA1／G4A-720／190；6×JLHA1／G4A-900／240导线方案较6×JLHA1／G4A-720／320 导线方案的工程造价略有增加；6×JLHA1／G4A-1000／260 导线方案由于架线投资明显增大，塔材、附件等主要项的费用也较大，因此工程造价最高。

2.8.2 全寿命周期经济性比较

依据电力工业部（82）电计字第44 号文《颁发“电力工程经济分析暂行条例”的通知》中第十五条，年费用最小法计算公式为：

式中：F 为年费用（平均分布在m+1 到m+n 期间的n年内）；Z 为折算到第m 年的总投资；Zt为第七年的投资；μt 为第七年的运行费用；μ为折算年运行费用；t 为第t 年运行费用；m 为施工年数；n 为经济使用年数；t 为工程开工起计的年份；t′为工程部分投产的年份；r0为电力工程投资的回收率。

根据本工程的实际情况，年费用的计算原则为：开工为第1 年初，投产为第2 年底，经济使用年限按30年计；第3 年投资60%，第4 年投资为40%；年损耗小时数按4 000 h、5 000 h、6 000 h 计；设备运行维护率为1.4%；电力工程回收率按8%、10%、12% 3 种利率计；上网电价按0.2 元／kWh、0.3 元／kWh、0.4 元／kWh、0.5 元／kWh、0.6 元／kWh 计。

通过对各导线方案年费用比较，得出以下结论：

1）从以往大跨越工程与一般线路匹配情况来看，交流线路工程大跨越导线与一般线路的等效截面一般在60%以上，直流线路在50%以上（锦苏线为45.4%），但本线路为火电送出，年负荷利用小时数要大于水电送出，因此更大截面的导线在全寿命周期内经济性较优。

2）总体来看，在经济年限为30 年，折现率8%、10%、12%，损耗小时数4 000～6 000 h，电价0.2～0.6 元／kWh 范 围 内，JLHA1／G4A-1000／260、JLHA1／G4A-900／240、JLHA1／G4A-900／215 导 线方案经济性较优。

3）JLHA1／G4A-1000／260 导线方案虽然年费用稍低，但其初始投资相对于JLHA1／G4A-900／240 导线初始投资增加约103 万元，且导线需要新研制，没有运行经验。

4）JLHA1／G4A-720／190、JLHA1／G4A-750／160导线虽然初始投资相对较低，但在全寿命周期内经济性不如JLHA1／G4A-900／240 导线。

5）将JLHA3／G4A 特强钢芯中强度铝合金绞线引入参选导线进行比较，通过比较可看出，塔材、基础等投资与同截面的JLHA1／G4A 相比差别不大，但由于导线投资较低，因此其工程初始投资较低；同时，由于JLHA3／G4A 导电率较高，直流电阻比JLHA1／G4A 低，整体运行下来，其年费用要明显比JLHA1／G4A 低，但是比JLHA1／G4A-900／240 要高。

6）由于缺乏导线参数，没有实际计算JLHA1／G4A-900／240 对应的特强钢芯中强度铝合金绞线JLHA3／G4A-900／240，但根据640／290 导线的计算结果可以类比得出，同截面的特强刚中强度铝合金绞线JLHA3／G4A 较特强钢芯高强度铝合金绞线JLHA1／G4A 运行年费用要低。

7）特强钢芯中强度铝合金绞线JLHA3／G4A 从未在大跨越工程中有过运行经验，暂不推荐采用。

8）JLHA1／G4A-900／240 导线方案已成功应用于哈郑、溪浙±800 kV 特高压直流工程的大跨越工程中，而且本工程的黄河大跨越段长度及主跨档距、铁塔呼高等均与哈郑线相近。

综合比较参比导线方案，在载流量、电磁环境、机械性能都满足要求的情况下，推荐采用综合经济性能较优且有运行经验的JLHA1／G4A-900／240 特强钢芯铝合金绞线。导线采用6 分裂，分裂间距推荐采用550 mm。

3 地线选择

3.1 地线及OPGW 选型原则

地线的作用主要是防止输电线路遭受雷击，而OPGW 光缆还承担着特高压输电系统通信的角色。因此要求地线的机械强度高、耐振、耐腐蚀，并具有一定的导电性和足够的热容量，OPGW 选择应遵循原则为：具有足够的热容量，满足接地短路情况下的热稳定要求；满足电线电晕控制下的地线最小直径；合理的平均运行应力，具有较好的耐振性能；安全系数高于导线安全系数；验算工况下的张力不大于破坏张力的60%；绞线外层单丝直径不小于3.2 mm，以免发生雷击断股。

一般情况下大跨越线路的短路电流较小，其截面不受短路电流容量的控制。并且地线强度远远高于一般段线路的地线，满足电线电晕方面相关要求。因此，大跨越线路的地线及OPGW 选型主要关注其机械特性和防雷性能。

3.2 各种OPGW 型式分析

OPGW 光缆为光传输单元与多层金属单丝构成的绞线，常见型式有铝管型、不锈钢管型、铝骨架型。特性比较如表3 所示。

大跨越导线采用特强钢芯高强铝合金导线，推荐在OPGW 结构形式的选择上，采用不锈钢管层绞式结构。

3.3 大跨越OPGW 选择重点

大跨越输电线路杆塔较高，雷电活动相对频繁，雷害相对严重。不仅要从改善OPGW 自身的抗雷击性能，还要从提高OPGW 的寿命角度来提出对本工程大跨越用OPGW 的技术要求。

表3 不同结构形式的OPGW 特性比较

3.3.1 防雷性能

中国的超高压线路OPGW 采用铝包钢结构，根据运行经验防雷性能较好，因此在本工程中推荐使用全铝包钢结构的OPGW。

以往工程经验，外层单丝直径的增大能显著提高其抗雷击断股的能力。目前在500 kV 超高压线路设外层铝包钢单丝直径应不小于3.0 mm。黄河大跨越铁塔相对普通段线路塔高较高，造成引雷概率大大提高，按照大跨越设计规程，建议其最外层单丝直径应不小于3.2 mm。

3.3.2 直流电阻

OPGW 单位长度直流电阻应尽量大于或者等于普通地线的电阻。

3.3.3 热稳定校验

在OPGW 的选型设计当中，充分考虑了系统短路电流值，黄河跨越两根地线均采用OPGW，且其截面受到机械强度控制，截面远大于相邻的普通段线路OPGW，经计算热稳定不是其控制条件。

3.3.4 OPGW 控制应力

由于OPGW 采用单导线，从减弱微风振动的角度考虑，应限制其年平均运行应力，一般不大于18%。

OPGW 安全系数取值不宜小于导线，大跨越导线安全系数取2.5，平均运行应力取20%，本工程大跨越导线控制条件为年平均气温，导线的实际安全系数达到3.34。因此地线需要有更大的安全系数，取值在3.34 以上，故OPGW 选择也可能受最大使用应力控制。

在大气过电压的气象条件下应对大跨越档距中央导地线间距进行校核。根据推荐方案档距L 为1 353 m，计算所得实际导、地线间距离S1为23.92 m。

±800 kV 线路的反击耐雷水平不宜低于200 kA，因此本跨越耐雷水平按不小于200 kA 考虑，要求的最小导、地线间距离S2为20 m，小于S1，满足要求。

3.4 OPGW 选型意见

根据以上选型原则，选择了2 种满足工程要求的OPGW 进行详细的电气和机械性能比较，分别为OPGW-300 和OPGW-350。经计算，2 种光缆都满足机械强度和电磁环境要求，平均运行张力占拉断力比例相当，推荐造价相对较低的OPGW-300 作为黄河大跨越OPGW 光缆。

3.5 普通地线选型意见

铝包钢绞线的机械强度高、耐腐蚀性能好，同时也容易满足热稳定的要求，适合作为大跨越地线，因此普通地线方案按铝包钢绞线考虑。

普通地线的力学特性应与配套的OPGW 相匹配，选择与OPGW-300 力学特性较接近的JLB14-340，经导地线配合计算，其参数及力学特性见表4。

表4 地线参数表

3.6 地线选型结论

从以上对比可以看出，OPGW-300 及普通地线JLB14-300 均能满足本工程的技术要求。根据系统通信要求，本工程黄河大跨越段地线采用2 根OPGW光缆，型号均为OPGW-300。

4 结语

通过对已有大跨越导线、地线应用现状的分析，结合本工程特点，选择与本线路允许的最大输送容量相配合的导线及相应的相分裂根数，然后对不同的导线方案进行跨越塔塔高、荷载及电能损耗、电晕特性、电磁环境影响等的计算，最后整体考虑建设费用与运行期间电能损耗，采用年费用法按不同电价、利率进行综合经济比较。

在满足载流量、电磁环境和机械性能的情况下，鉴于大跨越工程的安全可靠性要求，同时考虑到本工程工期较急，拟推荐采用综合经济性能较优，工程初始投资增加不多且不用新研制的特强钢芯高强铝合金绞线JLHA1／G4A-900／240 导线，每相导线6 分裂，分裂间距550 mm。通过调研，国内导线厂家可以制造满足本工程需要的导线。

OPGW-300 及普通地线JLB14-300 均能满足本工程的技术要求。根据系统通信要求，本工程黄河大跨越段地线推荐采用2 根OPGW-300 光缆。