风电场输电线路基本知识

风电场输电线路基础知识目录•第一节输电线路类型•第二节输电线路主要组成部分•第三节光纤基础知识风电场输电线路简介•风电场输电线路是连接风电机组、变电所与电力网的一个传送电能的系统。•按传输媒介分为架空线路和电缆线路。由于架空线路具有线路结构简单，施工周期短，建设费用低，输送容量大，维护检修方便，所以广泛应用。特殊情况如：地面狭窄、线路拥挤、穿越重要地区、森林保护等特殊要求除外•架空输电线路是由绝缘子将导线架设在杆塔上，并与风电场或变电站互相连接，构成电力系统或电力网，用以输送电能。•风机690V风机变35KV集电线路配电室主变变电站电力网•架空输电线路的几种分类•1.按电压等级•分为10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、500kV输电线路。风电场集电线路绝大多数采用35kV的电压等级。是基于单回输电线路线路的容量和传输距离的最佳性价比的电压等级。另外，还有高压直流输电线路、超高压交流输电。•2.按杆塔上的回路数•⑴单回路线路•杆塔上只有三相导线及架空地线的输电线路•⑵双回路线路•杆塔上有两回三相导线及架空地线的输电线路，分为同杆和异杆两种情况。•⑶多回路线路•杆塔上有三回及以上的三相导线和架空地线的输电线路。第一节输电线路类型送电线路杆塔的分类1、按用途分类：直线（杆）塔、耐张（杆）塔、分支（杆）塔、直线小转角（杆）塔、跨越（杆）塔。转角耐张（杆）塔直线（杆）塔小转角杆（角度在5°-20°）十字分支杆跨越杆塔•2、按回路数分：单回路双回路、三回路、四回路、多回路。•3.按杆塔材料分类•⑴铁塔线路•整条输电线路是以角钢或钢管组合的铁塔作支持物。钢材多，占地少，整齐美观，使用年限较长。•⑵混凝土杆线路•整条输电线路是以钢筋混凝土电杆作支持物，一般有分段焊接式和分段焊接与整根拔梢式的钢筋混凝土电杆两种。•⑶木杆输电线路•整条输电线路是以木杆作为支持物。。第二节输电线路主要组成部分1-避雷线2-防振锤3-线夹4-导线5-绝缘子6-杆塔7-基础•1．导线•导线是线路的主要组成部分，用以传输电流。架空线路的导线不仅要有良好的导电性能，还应具有以下特点：机械强度高、耐磨耐折、抗腐蚀性强及质轻价廉等。•常用的导线材料有铜、铝、钢、铝合金等，各种材料的物理性能见表1-1所示。•表1-1导线材料的物理特性材料20℃时的电阻率（10-6Ω·m）比重（N/cm2）抗拉强度（N/mm2）抗化学腐蚀能力及其它铜铝钢铝合金0.01820.0290.1030.03390.0890.0270.07850.0273901601200300铜表面易形成氧化膜，抗腐蚀能力强表面易形成氧化膜可防继续氧化，但易受酸碱盐的腐蚀在空气中易锈蚀，须镀锌抗化学腐蚀性好，受振动时，受振动时易损坏•由表1-1可见．铜的导电性能最好，机械强度高、耐腐蚀性强，是一种理想的导线材料。但由于铜相对于具它金属来说用途较广而储量较少。因此，架空线路的导线，除特殊需要外，一般都不采用铜导线。•铝的导电率仅次于铜。铝的比重小，采用铝线时杆塔受力较小。但由于铝的机械强度低，允许应力小，所以铝导线只用在档距较小的10KV及以下的线路。此外，铝的抗酸、碱、盐的能力较差，故沿海地区和化工厂附近不宜采用。•钢的导电率是最低的，但它的机械强度很高，在线路跨越山谷、江河等特大档距中有时采用钢导线。钢线需要镀锌以防锈蚀。•铝合金是在铝中加入少量镁、硅、铁等元素制成的。它具有重量轻而机械强度较高的优点，其电阻率比铝线略高，但耐振性差，目前尚未大量使用。•架空线路的导线结构可分三种形式.•(1)单股线；•(2)单金属多股线；•(3)复合金属多股绞线(包括钢芯铝绞线、扩径钢芯铝绞线、空心导线、钢铝混绞线、钢芯铝包钢绞线、铝包钢绞线、分裂导线)。•因为高压架空线路上不允许采用单股导线，所以实际上架空线路上均采用多股绞线。多股绞线的优点是比同样截面单股线的机械强度高，柔韧性好、可靠性高。同时，它的集肤效应较弱，截面金属利用率高。a单股导线；b单金属多股绞线；c铜芯铝绞线；d扩径铜芯铝绞线；e穿心导线；f铜铝混绞线；g铜芯铝包钢绞线；h铝包钢绞线避雷线；i分裂导线•2．避雷线•避雷线也称架空地线，是把雷电流引入大地，以保护线路绝缘免遭大气过电压的破坏。架空避雷线可分为四种：一般架空避雷线、绝缘架空避雷线、屏蔽架空避雷线和复合光纤架空避雷线。•输电线路的避雷线一般采用钢绞线，超高压输电线路的避雷线正常运行时对地是绝缘的。•绝缘避雷线是通过具有并联放电间隙的绝缘子与杆塔和大地绝缘，雷击是击穿放电间隙将雷电流引入地下，绝缘避雷线主要作用是载波的通讯通道、熔冰、和减小潜供电流等。•3．杆塔•杆塔用来支持导线和避雷线，并使导线和导线间，导线和避雷线间，导线和杆塔间以及导线和大地、公路、铁轨、水面、通信线等被跨越物之间，保持一定的安全距离。•(1).按杆塔的材质分为：铁塔、水泥杆、木杆。•(2).按杆塔的类型分为：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、跨越杆塔、换位杆塔。•直线杆塔：又称中间杆塔，用于线路直线中间部分。这种杆塔在平坦地区一般占杆塔总数的80％左右。•耐张杆塔：又称承力杆塔，与直线杆塔相比，其强度较大，可承受导线和地线的拉力。耐张杆塔将线路分隔成若干耐张段，以便于施工和检修。•转角杆塔：用于线路的转弯处，有直线型和耐张型两种。•终端杆塔：它是耐张杆塔的一种，用于线路的首端和终端，经常承受导线和地线一个方向的拉力。•跨越杆塔：用于线路与铁路、河流、湖泊、山谷及其他交叉跨越处，要求有较大对高度。•换位杆塔：用于线路中导线需要换位处。•(3).按杆塔的回路分：单回路杆塔、双回路杆塔和多回路杆塔。•(4).按杆塔的型式分：•铁塔：上字型铁塔、酒杯型铁塔、猫头型铁塔、干字型铁塔、蝶型铁塔（一般作为大跨越）、鼓型铁塔（同塔双回）、拉线门型铁塔、拉线V型铁塔等。•水泥杆：上字型杆、门型杆、II型杆、A型杆等猫头型铁塔鼓型铁塔干字型铁塔拉线V型铁塔上字型铁塔拉线门型铁塔酒杯型铁塔•4．绝缘子•绝缘子可以保证导线和横担、杆塔有足够的绝缘。它还经受着日晒、雨淋、气候变化及化学物质的腐蚀。因此，绝缘子既要有良好的电气性能，又要有足够的机械强度。•绝缘子的分类：•⑴.按结构分为：支持绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套管绝缘子。•⑵.按型式分为：针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子、拉紧绝缘子等。•⑶.按材质分为：瓷质绝缘子、钢化玻璃绝缘子、复合（硅橡胶）绝缘子。•运行中良好绝缘子最少片数：电压等级（kV）3566110220330500片数23591623瓷横担拉紧绝缘子蝶式绝缘子针式绝缘子悬式绝缘子棒式绝缘子复合绝缘子钢化玻璃绝缘子瓷质绝缘子•5.金具•线路金具是用于架空电力线路将绝缘子和导线、避雷线悬挂、拉紧在杆塔上，用于导线、避雷线的接续和防振、保护，用于拉线杆塔的拉线紧固、调整等。•线路金具可分为悬垂线夹、耐张线夹、连接金具、接续金具、保护金具和拉线金具。•⑴.悬垂线夹•悬垂线夹用于将导线悬挂在直线杆塔的绝缘子串上，或将避雷线悬挂在直线杆塔上，也可用于换位杆塔上支持换位导线以及非直线杆塔跳线的固定。如图1-8(a)所示。•⑵.耐张线夹•耐张线夹用于将导线固定在•承力杆塔的耐张绝缘子串上，•以及将避雷器线固定在承力•杆塔上。如图1-8(b)所示。图1-8（a）悬垂线夹（b）耐张线夹•⑶.连接金具•连接金具主要用于将悬式绝缘子组装成串，并将一串或数串绝缘子串连接后，再悬挂在杆塔横担上。如图1-9(a)所示。•⑷.连续金具•连续金具是用于架空线输电线路的裸导线、避雷线两端头的接线及导线的补修等。•⑸.保护金具•保护金具主要包括导线及避雷线用的防振金具（如防震锤、阻尼线等），用于分裂导线、保持子导线间距和防振的间隔棒，绝缘子串用的均压屏蔽环及预绞线护线条、悬重锤、铝包带等。如图1-9(b)所示•6.拉线金具•拉线金具主要用于固定拉线杆塔，它包括从杆塔顶端引至地面拉线基础的出土拉环与拉线之间所有的零件。如图1-10所示。如图1-10拉线金具图1-9（a）连接金具（b）保护金具7、拉线架空线路的电杆在架线以后，会发生受力不平衡现象，因此必须用拉线稳固电杆。此外，当电杆的埋设基础不牢固时，也常使用拉线来补强；当负荷超过电杆的安全强度时，也常用拉线来减少其弯曲力矩。拉线按用途和结构可分以下几种：(1)普通拉线(又叫尽头拉线)，用于线路的耐张终端杆、转角杆和分支杆，主要起拉力平衡的作用。(2)转角拉线，用于转角杆，主要起拉力平衡作用。(3)人字拉线(又叫两侧拉线)，用于基础不坚固和交叉跨越加高杆或较长的耐张段(两根耐张杆之间)中间的直线杆上，主要作用是在狂风暴雨时保持电杆平衡，以免倒杆、断杆。(4)高桩拉线(又叫水平拉线)，用于跨越道路、渠道和交通要道处，高桩拉线应保持一定高度，以免妨碍交通。(5)自身拉线(又叫弓形拉线)，为了防止电杆受力不平衡或防止电杆弯曲，因地形限制不能安装普通拉线时，可采用自身拉线。•8．基本知识•1.档距：指两座相邻杆塔导线悬点间的水平距离，如图1-1所示。档距分为：•(1)水平档距：指两相邻档距的平均值，如图1-2所示，杆塔A的水平档距。图1-1档距图1-2杆塔A的水平档距•(2)垂直档距：指两相邻档距中导线驰度最低点间的水平距离。•(3)耐张段距：线路正常运行时承受水平拉力的两相临承受力杆塔中心间的水平距离，耐张段示意图如图1-3所示。•(4)代表档距：把长短不等的一个多档耐张段，用一个等效的孤立档来代替，达到简化设计的目的。这个能够表达整个耐张段力学规律的假想档距，我们称之为代表档距。•(5)临界档距：是指由一种导线应力控制气象条件过渡到另一种控制气象条件临界点的档距大小。•(6)标准档距：经过技术经济比较后，得出的最经济的档距。图1-3耐张段长度示意图•2.架空送电线路的弧垂（驰度）•导线的悬挂点等高（如图1-4，a）时，连接两个悬挂点的水平线与导线最低点的垂直距离，称为架空送电线路的弧垂f。导线的悬挂点不等高（如图1-4，b）时，其弧垂可以分为两个，即导线的两个不同高度的悬挂点至导线最低点的两个垂直距离f1和f2，f为架空线两悬挂点连线中点的垂度，即施工时的观测弧垂度。•3.架空送电线路的限距（安全距离）•导线各点对地及其它设施（包括地面、最高水面、建筑物、电力线、通讯线、树木等）之安全垂直距离、水平距离及导线对杆塔本体的最小距离，称为限距。图1-4弧垂示意图第三节光纤的分类•A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。•B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。•C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。三种类别的光缆•OPGW光缆（光纤复合架空地线）。把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作OPGW光缆。•OPPC是电力通信系统的一种新型特种光缆，是在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中的光缆，是充分利用电力系统自身的线路资源•ADSS（全介质自承式）的缩写。全介质即光缆所用的是全介质材料。自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。多模光纤与单模光纤的区别•多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。•单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤(Single-modeFiber)：一般光纤跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。•多模光纤(Multi-modeFiber)：一般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。如何区别单模