第4章 風電場的導體

4.1 風電場載流導體

風電場電氣系統中的各個電氣設備都由載流導體相互連接，組建成電路。其中，位于發電廠和變電站內的母線用于匯集和分配電能，連接導體和跳線用于連接電氣設備，而輸電線路則將發電廠、變電站和用戶連接成完整的電力系統。

導體通常由銅、鋁、鋁合金或鋼材料制成，多數載流導體一般使用鋁或鋁合金材料。導體除滿足工作電流、機械強度和電暈要求外，導體形狀還應滿足下列要求：電流分布均勻；機械強度高；散熱良好（與導體放置方式和形狀有關）；有利于提高電暈起始電壓；安裝、檢修簡單，連接方便。

導體可以分為硬導體和軟導體兩大類。在電流較大的場合，軟導體載流量不足時可以采用硬導體。硬導體根據其截面形狀可分為管形、槽形、矩形。常見的軟導體為鋼芯鋁絞線，由鋼芯承受主要機械負荷，鋁作為主要載流部分。軟導線應根據環境條件（環境溫度、日照、風速、污穢、海拔）和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定其截面和結構型式。

風電場和變電站中的常見導體有母線、連接導體、跳線和輸電線路，輸電線路又可分為架空線和電纜線路。

4.1.1 架空線路

架空線路主要指架空明線，架設在地面之上，是用絕緣子將輸電導線固定在直立于地面的桿塔上以傳輸電能的輸電線路。架空線路的架設及維修比較方便，成本較低，但容易受到氣象和環境（如大風、雷擊、污穢、冰雪等）的影響而引起故障，同時整個輸電走廊占用土地面積較多，易對周邊環境造成一定的電磁干擾。

架空線路的主要部件有導線和避雷線（架空地線）、桿塔、絕緣子、金具、桿塔基礎、拉線和接地裝置等，如圖4-1所示。

1．輸電線路術語

（1）擋距。架空線路相鄰桿塔之間水平距離稱為線路的擋距。通常用字母l表示，如圖4-2所示。

（2）弧垂。在擋距中導線離地最低點和懸掛點之間垂直距離稱為導線的弧垂。用字母f表示。

（3）限距。導線到地面的最小距離稱為限距，用字母h表示。

導線弧垂的大小取決于導線允許的拉力與擋距，并與氣象（溫度、覆冰等）、地理（高山等）條件有關。對于6～10kV配電線路，擋距一般在100m以下；對于110～220kV輸電線路，采用鋼筋混凝土時擋距一般為150～400m，用鐵塔時一般為250～400m。

2．導線與避雷線

導線是用來傳導電流、輸送電能的元件。導線在運行中經常受各種自然條件的考驗，必須具有導電性能好、機械強度高、質量輕、價格低、耐腐蝕性強等特性。

架空線路的導線和避雷線工作在露天，不僅受到風壓、覆冰和溫度變化的影響，且受到空氣中各種化學雜質的侵蝕。它們所需承受的張力（即拉力）很大，特別是那些架在大跨越擋距桿塔上的導線所受張力就更大。因此導線除應具有良好的導電性能外，還應柔軟且有韌性，并具有足夠的機械強度和抗腐蝕性能。2008年年初，我國南方地區罕見雪災造成大量輸電線路倒塔，機械強度不夠是其主要原因。

導線常用材料有銅、鋁及鋁合金和鋼等。避雷線一般用鋼線，也有用鋁包鋼線的。有關導線材料的物理特征見表4-1。

由表4-1可見，銅的導電性能最好，但價格高，架空線很少使用；鋁的導電性能僅次于銅，且比重小，但機械強度差；鋼的導電性最差，但機械強度很高。

導線除低壓配電線路使用絕緣線外，一般都使用裸線，其結構主要有：①單股線；②單金屬多股線；③復合金屬多股絞線（包括鋼芯鋁絞線、擴徑鋼芯鋁絞線、空心導線、鋼鋁混絞線、鋼芯鋁包鋼絞線、鋁包鋼絞線、分裂導線）。如圖4-3所示。

因為高壓架空線路上不允許采用單股導線，所以實際上架空線路上均采用多股絞線。多股絞線的優點是比同樣截面單股線的機械強度高、柔韌性好、可靠性高。同時，它的集膚效應較弱，截面金屬利用率高。

若架空線路的輸送功率大，導線截面大，對導線的機械強度要求高，而多股單金屬鋁絞線的機械強度仍不能滿足要求時，則把鋁和鋼兩種材料結合起來制成鋼芯鋁絞線，這樣不僅有很好的機械強度，并且有較高的電導率，其所承受的機械荷載則由鋼芯和鋁線共同負擔。既發揮了兩種材料的各自優點，又補償了它們各自的缺點，因此，鋼芯鋁絞線被廣泛地應用在35kV及以上的線路中。

鋼芯鋁絞線按照鋁鋼截面比的不同又分為普通型鋼芯鋁絞線（LGJ）、輕型鋼芯鋁絞線（LGJQ）和加強型鋼芯鋁絞線（LGJJ）。普通型和輕型鋼芯鋁絞線用于一般地區，加強型鋼芯鋁絞線用于重冰區或大跨越地段。

此外，對于電壓為220kV及以上的架空線路，為了減小電暈以降低損耗和對無線電的干擾，并減小電抗以提高線路的輸送能力，應采用分裂導線或擴徑空心導線。分裂導線每相分裂的根數一般為2～4根，并以一定的幾何形狀并聯排列而成。每相中的每一根導線稱為次導線，兩根次導線間的距離稱為次線間距離，在一個擋距中，一般每隔30～80m裝一個間隔捧，兩相鄰間隔間的水平距離為次擋距。

避雷線裝設在導線上方，且直接接地，作為防雷保護之用，以減少雷擊導線的機會，提高線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率，保證線路安全送電。避雷線一般也采用鋼芯鋁絞線，且不與桿塔絕緣而是直接架設在桿塔頂部，并通過桿塔或接地引下線與接地裝置連接。

根據運行經驗，110kV及以上的輸電線路，應沿全線架設避雷線；經過山區的220kV輸電線路，應沿全線架設雙避雷線；330kV及以上的輸電線路，應沿全線架設雙避雷線；60kV線路，當負荷重要，且經過地區雷電活動頻繁，年均雷電日在30日以上，宜沿全線裝設避雷線；35kV線路一般不沿全線架設避雷線，僅在變電站線1～2km的進出線上架設避雷線，以防護導線及變電站設備免遭直接雷擊。

3．桿塔

桿塔是電桿和鐵塔的總稱。架空線路的桿塔是用來支撐導線和避雷線的支持結構，使導線對地面、地物滿足限距要求，并能承受導線、避雷線及本身的荷載及外荷載。

（1）架空線路桿塔的類型。桿塔按其用途可分為直線桿塔、耐張桿塔、終端桿塔、轉角桿塔、跨越桿塔和換位桿塔等。

1）直線桿塔。也稱中間桿塔，用在線路的直線走向段內，其主要作用是懸掛導線，如圖4-4（a）與圖4-4（b）所示。直線桿塔的數量約占桿塔總數的80%。

2）耐張桿塔。也稱承力桿塔。用于線路的首、末端以及線路的分段處。在線路較長時，一般每隔3～5km設置一基耐張桿塔，用來承受正常及故障（如斷線）情況下導線和避雷線順線路方向的水平張力，限制故障范圍，將線路故障限制在一個耐張段（兩耐張桿塔之間的距離）內，如圖4-5所示，且可起到便于施工和檢修的作用。

3）終端桿塔。用于線路首、末端，即線路上最靠近變電站或發電廠的進線或出線的第一基桿塔。終端桿塔是一種承受單側張力的耐張桿塔。

4）轉角桿塔。位于線路轉角處的桿塔，如圖4-4（c）所示。線路的轉角是指線路轉向內角的補角。轉角桿塔要承受（線路方向的）側向拉力，受力圖如圖4-4（d）所示。

5）跨越桿塔。位于線路跨越河流、山谷、鐵路、公路、居民區等地方的桿塔，其高度較一般桿塔高。

6）換位桿塔。為保持線路三相對稱運行，將三相導線在空間進行換位所使用的特種桿塔。架空線路的三相導線在桿塔上無論如何布置均不能保證其三相的線間距離和對地距離都相等。為避免由三相架空線路參數不等而引起的三相電流不對稱，給發電機和線路附近的通信帶來不良影響，規定凡線路長度超過100km時，導線必須換位。

（2）架空線路桿塔的材料。桿塔按使用的材料可分為木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔三種。其中，鋼筋混凝土桿使用年限長（一般壽命不少于30年），維護工作量小，節約鋼材，投資少。缺點是比較重，施工和運輸不方便。由于鋼筋混凝土桿有比較突出的優點，因此在我國普遍使用。鐵塔是用角鋼焊接或螺栓連接的鋼架。其優點是機械強度大，使用年限長，運輸和施工方便，但鋼材消耗量大，造價高，施工工藝較復雜，維護工作量大。因此，鐵塔多用于交通不便和地形復雜的山區，或一般地區的特大荷載的終端、耐張、大轉角、大跨越等特種桿塔。

（3）架空線路桿塔的回路數。桿塔從輸電回路數可分為單回路、雙回路、多回路等型式。圖4-6（a）所示為單回路型式鐵塔；圖4-6（b）所示為多回路型式鐵塔。

4．絕緣子

絕緣子又稱瓷瓶，是用來支承和懸掛導線，并使導線與桿塔絕緣。它應具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學雜質的侵蝕具有足夠的抗御能力，并能適應周圍大氣條件的變化，如溫度和濕度變化對它本身的影響等。

架空線路常用的絕緣子有針式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔絕緣子等。

（1）針式絕緣子。針式絕緣子外形如圖4-7所示，這種絕緣子用于電壓不超過35kV以及導線拉力不大的線路上，主要用于直線桿塔和小轉角桿塔。針式絕緣子制造簡易、廉價，但耐雷水平不高。

（2）懸式絕緣子。懸式絕緣子外形如圖4-8（a）所示，它具有制造簡單、安裝方便、機械強度大等優點。這種絕緣子廣泛用于電壓為35kV以上的線路，通常組裝成絕緣子串使用，并可隨著電壓的高低和污穢的嚴重程度增加或減少片數，使用靈活，如圖4-8（b）所示。

表4-2中列出了與不同系統標稱電壓相應的懸垂串絕緣子的片數。耐張串中絕緣子的片數一般比同級電壓線路懸垂串多1～2片。

（3）瓷橫擔絕緣子。瓷橫擔絕緣子是同時起到橫擔和絕緣子作用的一種新型絕緣子結構，其外形如圖4-9所示。這種絕緣子的絕緣強度高、運行安全、維護簡單，且能在斷線時轉動，可避免因斷線而擴大事故。我國目前在110kV及以下的線路上已廣泛采用瓷橫擔絕緣子，在220kV線路上也開始部分采用。

5．金具

架空線路使用的所有金屬部件統稱為金具。金具種類繁多，其中使用廣泛的主要是線夾、連接金具、接續金具、保護金具和拉線金具等。

（1）線夾。線夾是用來將導線、避雷線固定在絕緣子上的金具。圖4-10所示為在直線型桿塔懸垂串上使用的懸垂線夾。在耐張型桿塔的耐張串上則要使用耐張線夾。

（2）連接金具。連接金具主要用來將絕緣子組裝成絕緣子串，并將絕緣子串連接、懸掛在桿塔和橫擔上。

（3）接續金具。接續金具主要用于連接導線或避雷線的兩個終端，連接直接桿塔的跳線及補修損傷斷股的導線或避雷線。接續金具分為液壓接續金具和鉗壓接續金具等類型。鋁線用鋁質鉗壓接續管連接，連接后用管鉗壓成波狀，如圖4-11（a）所示；鋼線用鋼質液壓接續管和小型水壓機壓接，鋼芯鋁線的鋁股和鋼芯要分開壓接，如圖4-11（b）所示。近年來，大型號導線多采用爆壓接續技術進行連接，壓接好的接頭形狀如圖4-11（c）所示。

（4）保護金具。保護金具分為機械和電氣兩大類。機械類保護金具是為防止導線、避雷線因受振動而造成斷股。電氣類保護金具是為防止絕緣子因電壓分布不均勻而過早損壞。線路上常使用的保護金具有防振錘、阻尼線、護線條、間隔棒、均壓環、屏蔽環等，如圖4-12、圖4-13所示。其中防振錘和阻尼線用來吸收或消耗架空線的振動能量，以防止導線振動時在懸掛點處發生反復拗折，造成導線斷股甚至斷線的事故。護線條是用來加強架空線的耐振強度，以降低架空線的使用應力。

（5）拉線金具。拉線金具主要用于固定拉線桿塔，包括從桿塔頂端引至地面拉線之間的所有零件。線路常用的拉線金具有楔形線夾、UT形線夾、拉線用U形環、鋼線卡子等。拉線金具的連接方法如圖4-14所示。

6．接地裝置

架空地線在導線的上方，它將通過每基桿塔的接地線或接地體與大地相連，當雷擊地線時可迅速地將雷電流向大地中擴散，因此，輸電線路的接地裝置主要作用是泄導雷電流，降低桿塔頂電位，保護線路絕緣不致擊穿閃絡。它與地線密切配合，對導線起到屏蔽作用。接地體和接地線總稱為接地裝置。

4.1.2 電纜線路

電纜線路的優點是占用土地面積少，受外力破壞的概率低，因而供電可靠，對人身較安全，且可使城市環境美觀。因此，近年來獲得廣泛的應用，特別是在大城市中目前電纜使用幾乎呈指數關系增長。

1．電纜結構

電力電纜的結構主要包括導體、絕緣層和保護包皮三部分。

（1）電纜導體通常用多股銅絞線或鋁絞線，以增加電纜的柔軟性，使之在一定程度內彎曲不變形。根據電纜中導體數目的不同，分為單芯電纜、三芯電纜和四芯電纜等。單芯電纜的導體截面總是圓形，三芯或四芯電纜導體截面除圓形外，更多采用扇形，如圖4-15（a）所示。

（2）電纜的絕緣層用來使導體與導體間以及導體與包皮之間保持絕緣。通常電纜的絕緣層包括芯絕緣與帶絕緣兩部分。芯絕緣層指包裹導體芯體的絕緣，帶絕緣層指包裹全部導體的絕緣。絕緣層所用的材料有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯聚乙烯等，電力電纜多用油浸紙絕緣。

（3）電纜的保護層用來保護絕緣物及芯線使之不受外力的損壞。電纜的保護層可分為內保護層和外保護層兩種。內保護層用來提高電纜絕緣的抗壓能力，并可防水、防潮、防止絕緣油外滲。外保護層用來防止電纜在運輸、敷設和檢修過程中受機械損傷。

2．電纜的類型

（1）按電壓等級分。

1）低壓電纜。適用于固定敷設在交流50Hz，額定電壓3kV及以下的輸配電線路上作輸送電能用。

2）中低壓電纜（一般指35kV及以下）。包括聚氯乙烯絕緣電纜、聚乙烯絕緣電纜、交聯聚乙烯絕緣電纜等。

3）高壓電纜（一般為110kV及以上）。包括聚乙烯電纜和交聯聚乙烯絕緣電纜等。

4）超高壓電纜（275～800kV）。

5）特高壓電纜（1000kV及以上）。

風電場以中低壓電纜為主。此外，還可通過電流分為交流電纜和直流電纜。

（2）按絕緣材料分。

1）油浸紙絕緣電力電纜。是以油浸紙作絕緣的電力電纜。其應用歷史最長，安全可靠、使用壽命長、價格低廉。主要缺點是敷設受落差限制。自從開發出不滴流浸紙絕緣后，解決了落差限制問題，使油浸紙絕緣電纜得以繼續廣泛應用。

2）塑料絕緣電力電纜。絕緣層為擠壓塑料的電力電纜。常用的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯。塑料電纜結構簡單，制造加工方便，重量輕，敷設安裝方便，不受敷設落差限制。因此廣泛用作中低壓電纜，并有取代黏性浸漬油紙電纜的趨勢。其最大缺點是存在樹枝化擊穿現象，這限制了它在更高電壓的使用。

3）橡皮絕緣電力電纜。絕緣層為橡膠加上各種配合劑，經過充分混煉后擠包在導電線芯上，經過加溫硫化而成。它柔軟、富有彈性，適合于移動頻繁、敷設彎曲半徑小的場合。常用作絕緣的膠料有天然膠—丁苯膠混合物、乙丙膠、丁基膠等。

電纜還可以按照電壓等級、線芯數、導體截面積等進行分類。除此之外，還可按內保護層的結構分為三相統包型、屏蔽型和分相鉛包型。圖4-15（a）所示為三相統包型，這種電纜只用于10kV以下的電纜。10kV以上電纜常采用屏蔽型和分相鉛包型，屏蔽型每相芯線絕緣外面都包有金屬帶，分相鉛包型各相分別有鉛包，如圖4-15（b）所示。這種型式的電纜內部電場分布較為均勻，絕緣能得到充分利用，因此通常都用在電壓等級較高的20kV及35kV電纜中，而110kV及以上電壓等級則采用充油式或充氣式電力電纜。

3．電纜附件

電力電纜附件是連接電纜與輸配電線路及相關配電裝置的產品，一般指電纜線路中各種電纜的中間連接及終端連接，它與電纜一起構成電力輸送網絡；對充油電線還應包括一整套供油系統。當兩盤電纜相互連接，以及電纜與電機、變壓器或架空線連接時，必須剝去外皮和絕緣層，通過連接頭或終端盒實現密封連接。電纜附件主要是依據電纜結構的特性，既能恢復電纜的性能，又保證電纜長度的延長及終端的連接。

按其用途一般分為終端連接及中間連接，終端連接又分為戶內終端和戶外終端，一般情況戶外終端是指露天電纜接頭，戶內終端是指室內連接電纜與電氣設備的接頭；中間連接分為直通式和絕緣式兩種。

4．電纜導體的電阻

導體直流電阻是影響電纜載流量的首要因素，直流電阻越大，導體產生的電壓降、電能損耗就越大，所以是電纜的重要性能指標。影響導體直流電阻的因素包括材料的體積電阻率、導體的實際截面、環境溫度、加工過程的拉絲退火過程、絞合成纜節距和導體表面有無污染氧化及鍍層等。控制導體直流電阻就必須在每一個環節進行控制，并加強絞合過程的質量檢驗，以保證導體直流電阻不大于國家標準規定值。導體直流電阻的控制一般應留有1%～2%的裕量。

4.1.3 架空線路模型

對電力系統進行定量分析及計算時，必須知道其各元件的等值電路和電氣參數。輸電線路的電氣參數包括電阻、電導（與電暈、泄漏電流及電纜的介質損耗有關）、電感和電容（由交變磁場和交變電場引起）。線路的電感以電抗的形式表示，電容以電納的形式表示。

輸電線路是均勻分布參數的電路，即它的電阻、電導、電抗、電納都是沿線均勻分布的。每千米（單位長度）的電阻、電抗、電導、電納分別以r1, x1, g1, b1表示。

4.1.3.1 架空線路的電阻

導線單位長度的直流電阻為

式中 r1——導線單位長度電阻，Ω/km；

ρ——導線材料的電阻率，Ω·mm2/km；

S——導線截面積，mm2。

在應用式（4-1）來計算架空線路的電阻時，必須注意以下幾點：

（1）集膚效應和鄰近效應的影響。由于交流電路內存在集膚效應和鄰近效應的影響（當導線通以交流電流時，由于電流在導線內部產生磁場，當該磁場發生變化時，導線截面內各點電流密度就不相同，產生集膚效應），故交流電阻值要比直流電阻值大，但要精確計算其影響卻比較復雜。一般可近似認為在工頻交流下，這些效應使電阻值增加0.2%～1%。

（2）多股絞線的影響。架空線路的導線大部分采用多股絞線，由于絞扭使導線的實際長度增加2%～3%，故可以認為它們的電阻率比同樣長度的單股導線的電阻率增大2%～3%。

（3）實際截面要比額定截面小。計算線路的電氣參數時，都是根據導線的額定截面（標稱截面）來進行的，但大多數情況下，導線的實際截面要比額定截面小。例如，LGJ 120型鋼芯鋁線，其額定截面為120mm2，而實際截面為115mm2。因而在實際計算時必須把導線的電阻率適當地增大，歸算到與它的額定截面相適應。

為簡化計算，在電力系統實際計算中，這些因素可統一用增大電阻率的方法來等效計入，即在用式（4-1）計算電阻時將鋁的電阻率增大為31.5Ω·mm2/km，銅的電阻率增大為18.8Ω·mm2/km。導線的實際電阻也可直接在相關手冊上查得。

不論從有關手冊查得還是按式（4-1）計算所得電阻值，均是指周圍空氣溫度為20℃時的值，如果線路實際運行溫度不是20℃，則需進行修正，即

式中 rt——溫度t時導線電阻；

r20——溫度20℃時導線電阻；

α——電阻溫度系數，℃-1，鋁線約為0.0036℃-1，銅線為0.00382℃-1。

4.1.3.2 架空線路的電抗

輸電線路的電抗是由導線中通過交流電時在其內部和外部產生的交變磁場引起的。導線內部的交變磁場只與導線的自感有關，導線外部的交變磁場，不僅與自感有關，還與周圍其他導線與其相互作用的互感有關。導線的電抗可根據這一交變磁場中與該導線相交鏈的那部分磁鏈求出。

1．兩線輸電線的電感

圖4-16所示為往返兩線輸電線路，它相當于單相線路的情況。假定線路長度遠大于導線半徑以及兩導線間的距離。把與導線相交鏈的磁通分為兩部分：一部分是導線內部的磁鏈，它所產生的電感稱為內感；另一部分是導線外部的磁鏈，它所產生的電感稱為外感。按電磁場理論的分析推導，根據安培環路定律可得出單根導線的單位長度電感為

式中 Lin——單位長度導線的內部電感（簡稱內感）, H/m；

Lout——單位長度導線的外部電感（簡稱外感）, H/m；

μ0——真空磁導率，μ0=2π×10-7；

r——導線的半徑，m；

D——兩導線的幾何軸線距離，m。

如將μ0的值代入式（4-3）并適當化簡后可得

內感 Lin=0.5×10-7（H/m）

外感

2．一般的三相架空線路的電抗

設導線的半徑為r，三相導線間的距離為Dab、Dbc、Dca，如圖4-17（a）所示，則可寫

出和a相單位長度導線相交鏈的磁鏈為

同理可得和b相單位長度導線相交鏈的磁鏈以及和c相單位長度磁鏈相交鏈的磁鏈為

當三相導線的布置在幾何上不對稱時（例如不等邊三角形布置、水平布置等），則各相的電感值就不會相等。因而，當流過相同的電流時，各相的壓降也不相等，從而造成三相電壓的不平衡。為了克服這個缺點，三相輸電線路應當進行換位。所謂換位就是輪流改換三相導線在桿塔上的位置，見圖4-17（b）。當線路進行完全換位時，在一次整換位循環內，各相導線將輪流地占據a、b、c相的幾何位置，因而在這個長度范圍內各相的電感（電抗）值就變得一樣了。此外，換位對改善電力線路對通信線路的干擾十分必要。當布置位置不對稱的三相導線與通信線路鄰近或平行時，與通信線路所交鏈的各相磁鏈之和并不為零，從而可能在通信線路上感應出危險的干擾電壓，不僅影響正常通信，甚至可能危及設備和人身的安全。當三相導線經完全換位后，則與通信線路所交鏈的各相磁鏈之和將接近于零，從而消除了干擾影響。

目前，電壓在110kV以上、線路長度在100km以上的輸電線路，一般均需要進行完全換位，只有當線路不長、電壓不高時才可以不進行換位。

當線路完全換位時，導線在各個位置的長度為總長度的1/3。此時與a相導線相交鏈的磁鏈將由處于位置1時的磁鏈，處于位置2時的磁鏈和處于位置3時的磁鏈組成，即

而和a相導線相交鏈的總磁鏈為

式中 Deq——三相導線間的幾何均距；

由于即則式（4-7）可改寫為

據此可得經完全換位的三相線路，每相導線單位長度的電感為

每相導線單位長度的電抗為

當三相導線為水平排列時[圖4-18（a）]，即Dab=Dbc=D, Dac=2D，則式（4-7）中；當三相導線為等邊三角形排列時[圖4-18（b）]，即Dab=Dbc=Dac=D，則Deq=D。

若進一步計入導線的內感，則有

式中 μr——導線材料的相對導磁系數，對于銅、鋁等有色金屬材料，μr=1。

將μ0=4π×10-7H/m, ω=2πf=314rad/s, μr=1代入式（4-11），并將以e為底的自然對數變換為以10為底的常用對數，可得

【例4-1】 有一長度為100km、110kV的輸電線路，導線型號為LGJ-185，導線水平排列，相距為4m，求線路單位長度電抗。

解：線路單位長度電阻為

由相關手冊查得導線LGJ-185的直徑為19mm，導線水平排列時的幾何均距為

線路單位長度電抗為

3．雙回路架空線路的電抗

當同一桿塔上布置雙回三相線路時，盡管每回線路的電抗要受另一回線路的互感磁場的影響，但理論分析與實踐表明，當三相對稱時，這種互感影響可以略去不計（兩個回路離開較遠時），雙回路每相電抗為

即與單回路的情況相同。同樣，計入內感時雙回路電抗同式（4-12）。在三相對稱運行時，架空地線對x1值的影響也可以不考慮。

4．分裂導線的三相輸電線電抗

如前所述，對于超高壓輸電線路，為了降低導線表面電場強度以達到減低電暈損耗和抑制電暈干擾的目的，目前廣泛采用了分裂導線。由于電流分布的改變所引起的周圍電磁場的變化，使得分裂導線的電抗計算式將不同于一般的導線。可以設想，如將每相導線分裂為若干根子導體，并將它們均勻布置在半徑為req（等值半徑）的圓周上時（圖4-19），則決定每相導線電抗的將不再是每根子導體的半徑r，而是圓的半徑req，這樣就等效地增大了導線半徑。

輸電線路使用分裂導線時，每相線路單位長度的電抗仍可利用式（4-12）計算，但式中的r要用分裂導線的等值半徑req替代，其值為

式中 n——每相導線的分裂根數

r——分裂導線的每一根子導線的半徑；

d1k——分裂導線一相中第1根與第k根子導線之間的距離，k=2,3, …, n；

Π——表示連乘運算的符號。

一般分裂導線的各子導線之間均為等距的，則

嚴格來說，式（4-14）中的d與子導線間距離不完全相同，即d等于實際子導線間距離乘分裂系數α。不同布置方式下的分裂系數見表4-3。

經過完全換位后的分裂導線線路的每相單位長度的電抗為

可見，導線分裂根數越多，電抗下降越多，但當導線分裂根數大于4時，電抗的減少就不再那么明顯，如圖4-20所示。分裂間距的增大也可使電抗減少，但間距過大又不利于防止導線產生電暈。因此，分裂導線的根數一般不超過4根，其子導線間的距離一般取400～500mm。

導線的幾何均距和導線的半徑雖然也會影響x1大小。但由于x1與幾何均距Deq以及導線半徑之間為對數關系，它們的變化對線路單位長度的電抗x1沒有明顯影響，故在工程實際的范圍內，單根導線的x1一般為0.4Ω/km左右；與2根、3根和4根分裂導線相應的x1則分別為0.33Ω/km、0.3Ω/km和0.28Ω/km左右。具體見表4-4。

5．三相輸電線路的負序電抗

三相輸電線路的負序電抗是三相輸電線中流過三相負序電流時的電抗，其每相電抗值與正序電流流過時完全一樣，即

x2=x1

【例4-2】 某500kV三相架空輸電線路采用三分裂導線，已知每根子導體的半徑r=13.6mm；子導體間距d=400mm；子導體間按正三角形布置，三相導線為水平布置并經完全換位，相間距離D=12m，試求該線路每千米的電抗值。

解：已知D=12m，導線為水平排列，故Deq=1.26D=15.12m。

又查表4-3知，正三角形布置的三分裂導線的α=1，故deq=d=0.4m。代入式（4-14）中可得

將以上各值代入式（4-15），即可求得該線路每千米的電抗值為

4.1.3.3 輸電線路的電納

輸電線路的電納與導線周圍電場有關，當導線中通有交流電流時，其周圍就存在電場，電場中任一點電位與導線上電荷密度成正比，而電位與電荷密度的比例系數的倒數就是電容，此為已學過的電容的概念。電納與電容的關系為

式中 B——導線電納，S；

C——導線電容，F；

f——通過導線電流的頻率（或作用在該導線上的交流電壓頻率）, Hz。

如果三相完全對稱排列（或經完全換位），每相每千米的等效電容為

式中 Deq——導線間幾何均距。

當頻率為50Hz時，三相輸電線每相電納為

由式（4-18）可見，電納與-有關。

如果是分裂導線，則可類似地導出電容為

式中 req——分裂導線等值半徑。

由式（4-19）可知，分裂導線的電容增大了。

4.1.3.4 輸電線路的電導

線路的電導是反映由于導線上施加電壓后的電暈現象和絕緣子中所產生泄漏電流的參數。因為一般情況下線路的絕緣良好，所以沿絕緣子串的泄漏電流通常很小，可以忽略不計，故線路電導主要與電暈損耗有關。電暈是在強電場作用下導線周圍空氣被電離的現象。它的產生不僅與導線本身有關，而且與導線周圍的空氣條件有關，當導線表面的電場強度超過了某一臨界值（稱為電暈起始電壓或電暈臨界電壓），導致了部分空氣的電離。在這個過程中，導線表面的某些部分可以看到藍色的光環，并能聽到“刺刺”的放電聲和聞到臭氧味。

空氣電離將消耗有功功率，該功率與施加線路上電壓有關，而與線路上通過的電流大小無關，可用導線對地電導來表征。線路電導表示為

式中 g1——輸電線每相導線單位長度的電導，S/km；

ΔPg——實測的三相輸電線單位長度電暈損耗的總功率，kW/km；

U——輸電線路的線電壓，kV。

發生電暈的電壓稱電暈起始電壓，簡稱臨界電壓Ucr。影響電暈臨界電壓因素較多，難以準確計算，而且其數值相對較小。一般使用經驗公式計算，即

式中 m1——導線表面光滑系數，光滑表面單導線m1=1，對久經使用的單導線m1=0.98～0.93，對絞線m1=0.87～0.83；

m2——氣象系數，干燥或晴朗天氣m2=1，在有霧、雨、霜、暴風雨時m2＜1，在最惡劣的情況下m2=0.8；

δ——空氣相對密度；

b——大氣壓力，cm·Hg；

t——空氣溫度，℃；

Deq——導線幾何平均距離，cm；

r——導線半徑，mm。

在50Hz和電壓U作用下，三相輸電線每千米的電暈損耗可由實驗求得，也可近似為

在晴朗的天氣，正常運行時幾乎不產生電暈，即g1=0。