架空输电线路设计课件

架空输电线路设计第一章绪论第一节概述一、输电线路及其任务输电线路的任务就是输送电能，并联络各发电厂、变电所使之并列运行，实现电力系统联网发电厂、输电线路、升降压变电站以及配电线路，配电设备和用电设备构成电力系统电力系统构成变电所（substation）•作用：变换电压，集中、分配、控制电力流向及调整电压•枢纽变电所•地区变电所•用户变电所电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。电网分布国内电网目前主要分为南方电网公司和国家电网公司南网公司包含：广东、广西、云南、贵州、海南5省；其余省份为国家电网管辖7个区域电网，东北、华北、华东、华中、西北、南方、西藏二、输电线路的分类输电线路由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路以及电力系统之间的联络线路称为输（送）电线路。架设于变电站与变电站之间配电线路由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路称为配电线路低压电压等级在1kV以下(LowVoltage)高压35-220KV(Highvoltage)超高压330-750kV(ExceedHighVoltage)特高压线路750（800）kV以上(UrtraHighVoltage)我国常用电压等级35KV110KV220KV330KV500KV750kV1000KV架空线路电缆线路交流线路直流线路单回路双回路多回路常规型紧凑型常用电压等级±500KV±800KV架空常规型单回路交流紧凑型舟山大跨越大跨越钢管塔高度370米、重量5999吨均达到了输电线路铁塔世界之最，档距2756米达到亚洲第一，特大跨越自主设计、自主加工、自主施工在国内也属首次。同时，为保证铁塔的稳定性和牢固性，两基370米跨越塔所采用的212米以下主管内灌注混凝土创新技术，抗风能力等级16级，在国内输电线路上也是第一次采用。三、架空输电线路的组成导线绝缘子线路金具杆塔跳线地线地脚螺栓接地装置杆塔基础线夹1．导线2．避雷线3．绝缘子4．线路金具5．杆塔和拉线6．杆塔基础7．接地装置第二节输电技术与输电线路的发展一、发展历史与现状1952年瑞典，380KV1956年1964年美国，500KV苏联，400KV1965年加拿大，765KV高电压、大容量、远距离1949年185万KW2004年4.39亿KW发电总量迅速提高2004年达2.17万亿KWh1996年起总装机容量和发电总量第二，进入大电网、大机组、高电压、高自动化2013.1跃居世界第一。华能集团、大唐集团、华电集团、国电集团、中国电力投资集团1954年220KV1960年750KV1972年330KV1981年500KV1989年±500KV2005年长江大跨越1000KV2009年我国电网发展历程1952年，逐步建设形成京津唐110kV输电网。1954年，逐步建设形成东北电网220kV骨干网架。1972年，逐步建设形成西北电网330kV骨干网架。1981年，逐步建设形成500kV超高压交流骨干网架。1989年，逐步建设形成±500kV超高压直流骨干网架。2005年，逐步建设形成西北电网750kV骨干网架。2009年，首条特高压交流1000kV长南、南荆线建成，实现华北与华中特高压交流跨区联网。2010年，南网公司首条特高压直流±800kV云南-广东直流工程建成。2010年，±800kV复奉线建成，通过特高压直流线路实现川电东输。二、发展趋势1．特高压交流输电输送容量大，线路损耗小，稳定性好，经济指标高2．特高压直流输电线路造价低，线路损耗小，系统更稳定，可靠性高，能限制系统的短路电流，换流站造价高，污秽严重，多端输电技术复杂国家骨干网架建设和跨大区域的联网风电资源：主要集中在山东、江苏、福建、广东等沿海地区和西北、华北北部、东北地区。预计2020年风电装机超过2亿千瓦，建成新疆哈密等八个千万千瓦级风电基地。但是80%以上远离负荷中心，只有依托、融入大电网，才能发挥作用。水能资源：主要集中在四川、云南、西藏地区。预计2020年装机规模达3亿千瓦。水电资源向东部负荷中心的输送只有采取大容量、远距离的电力输送。煤炭资源：主要位于西北部，山西、陕西、宁夏、蒙西、锡盟、呼盟、哈密等煤炭产区具备建设煤电基地的优越条件，预计2020年装机规模达3亿千瓦以上。煤电向东部远距离输送有利于提高煤炭利用效率、减少环境污染。特高压工程的建设能大大提高我国大范围配置能源资源能力，满足大电源集中开发并实现大容量、长远距离的电力负荷输送要求。我国特高压建设规划截止2014年底，国家电网已建成投运“三交四直”特高压工程。三交1000kV晋东南-南阳-荆门1000kV淮南-皖南-浙北-上海1000kV浙北-浙南-福州四直±800kV向家坝-上海±800kV锦屏-苏南±800kV哈密-郑州±800kV溪洛渡-浙西根据国家电网公司“十三五”电网发展规划，除上述工程以外，2015年还要完成“五交八直”前期工作，其中“三交三直”下半年核准开工。1000kV蒙西-武汉1000kV张北-南昌1000kV济南-枣庄-临沂-潍坊2015年核准“三交”±800kV蒙西-武汉±1100kV准东-成都±1100kV准东-皖南2015年核准“三直”1000kV雅安-重庆1000kV南京-徐州-连云港-泰州其它规划“两交”±800kV呼盟-青州±800kV陕北-南昌±800kV扎鲁特-驻马店±800kV雅中-衡阳±800kV金沙江上游-吉安其它规划“五直”时间事件20世纪60年代前苏联、美国、日本、意大利等国家先后提出发展特高压输电技术，开展了特高压输电规划、设计、试验和设备研制等工作1974年美国开始建设1000-1500千伏三相试验线路，并投入运行1978年前苏联开始建设从伊塔特到新库涅茨克270千米的1150千伏工业试验线路1985年世界上第一条1150千伏线路埃基巴斯图兹—科克契塔夫在额定工作电压下带负荷（小于200万千瓦）运行，20世纪90年代初以来一直降压到500千伏运行1988年日本开始建设向东京送电的1000千伏特高压输电线路，线路全长426千米，一直降压到500千伏运行，并建成新榛名特高压实证试验场2006年中国首个1000千伏特高压交流工程开工2007年中国向家坝—上海±800千伏特高压直流示范工程开工2009年中国晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程投入商业运行2010年中国向家坝—上、±800kV云南-广东直流工程成功投运2013年淮北—浙北—上海1000千伏特高压交流工程投运2014年哈密南—郑州、溪洛渡—浙西±800千伏特高压直流工程和浙北—福州1000千伏特高压交流工程投运世界特高压输电工程发展大事记3．紧凑型输电紧凑型输电线路特点（1）结构紧凑，线路走廊占地少（2）自然输送功率增大。（3）综合成本低。（4）导线表面平均场强高，（5）带电作业的要求提高自然功率：提高34%，线路走廊：减小17.9m，电磁环境：导线表面平均场强高，电晕损失较大500kV紧凑和常规线路的比较4、多回路输电5．灵活交流输电6．分频输电第三节架空输电线设计的一般内容和步骤自学了解第二章架空输电线路基本知识一、架空线的材料、种类和用途1、常用架空线的材料铜、铝、铝合金、钢2、常用架空线的结构及型号、规格LJ−120LGJ−300/50LGJF−150/25第一节导线和避雷线在国家标准GB/T1179－2008中，JL/GIB-500/35-45/7、JL/G2B-500/35-45/7、JL/G3A-500/35-45/7，1、2、3分别表示普通强度、高强、特高强，A、B表示镀层厚度普通和加厚。JGIB-250-19JLHA1/G3A-500/65-54/7LHA1(铝合金)LB1A、LB2B(铝包钢)LHAJ−400表示标称截面为400mm2的热处理铝镁硅合金绞线，LHBGJ−400/50表示标称截面为铝合金400mm2、钢50mm2的钢芯热处理铝镁硅稀土合金绞线。3、常用架空线的用途及技术特性比较二、导线截面的选择1、按经济电流密度选择LaAFZ01F0—与导线截面无关的线路单位长度费用；a—与导线截面相关的线路单位长度单位截面的费用；A—导线的截面积；L—线路长度。LaAFbbZZ012总费用年运行费用式中—最大负荷损耗小时数。可依据最大负荷利用小时数和功率因数，查表2−2得到；maxI—线路输送的最大电流；C—单位电价；—导线的电阻率。ALCInLaAFnbZZnZZ2max03213)1(ALCIZ2max33年电能损耗费CnnbaAIJnn3)1(max)1(3maxnbaCnIAnnnJIAmax2、按电压损耗校验)tg(02XRULPNmδ-线路允许的电压损耗百分比；Pm—线路输送的最大功率，MW；UN—线路额定电压，kV；L—线路长度，m；R—单位长度导线电阻，/m；X0—单位长度线路电抗，/m，可取0.410−3/m；tg一负荷功率因数角的正切。3、按导线允许电流校验tSFRmR热功率单位长度导线的辐射散RW热功率单位长度导线的对流散FW热功率单位长度导线的日照吸SW电阻时单位长度导线的交流允许温度tRt4．按电晕条件校验超高压输电线路的导线表面电场强度很高，以至超过周围空气的放电强度，使空气电离形成局部放电，这种现象称为电晕。rmEnj298.0103.3m—导线表面状况系数，绞线一般0.81；—相对空气密度；r0—导线半径，cm。三、地线的选择1．避雷线架设的一般规定对35kV输电线路，不宜沿全线架设避雷线。110kV输电线路，宜沿全线架设避雷线，但年平均雷暴日数不超过15或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。220-330kV输电线路，应沿全线架设避雷线，山区宜采用双避雷线（年平均雷暴日数不超过15的地区除外）。500kV及以上输电线路，应沿全线架设双避雷线。无避雷线的输电线路，一般在变电所或发电厂的进线段，架设1～2km的避雷线。D1012.0l≥在档距中央，在气温+15℃、无风的气象条件下，导线与避雷线之间的距离在杆塔上，地线和边导线所在平面与地线所在的垂直平面之间形成的夹角，称为保护角，两根避雷线之间的距离，不应超过避雷线与导线间垂直距离的5倍。2、地线的选择分为：一般地线、绝缘地线、屏蔽地线和复合光纤地线四种。地线的短路热稳定计算020001(20)1ln0.24(20)1tCIRTt地线的短路热稳定允许电流，A地线采用镀锌钢绞线时与导线的配合导线型号LGJ-185/30及以下LGJ-185/45～LGJ-400/50LGJ-400/65及以上镀锌钢绞线最小标称截面mm2355080复合光纤地线现多采用OPGW型复合光纤电缆。复合光纤电缆的外层铝合金绞线起防雷保护和屏蔽作用，芯部的光导纤维起通信作用。绝缘地线特点：利用一只带有放电间隙的绝缘子与杆塔隔开，雷击时利用放电间隙击穿接地。作用：⑴防雷；⑵降低线路的附加电能损失；⑶载波通信的通道；屏蔽地线用以防止输电线路电磁感应对附近通信线路的影响。屏蔽地线需要使用良导电线材，目前多用LGJ-95/55钢芯铝绞线。因需耗用有色金属，成本较高，所以只在对重要通信线路的影响超过规定标准时才考虑架设屏蔽地线。第二节绝缘子和绝缘子串一、常用绝缘子1．针式绝缘子2．悬式绝缘子3．瓷横担4．棒式瓷绝缘子5．复合绝缘子型号公称高度（mm）公称盘径（mm）爬电距离（mm）工频电压有效值(kV)不小于雷电全波冲击耐受电压峰值(kV)不小于机电破坏负荷(kN)1分钟湿耐受击穿XP−70，LXP−701462552954011010070XP−100，LXP−10014625529540110100100XP−120，LXP−12014625529540110100120XP1−160，LXP1−16014625530540110100160XP−210，LXP−21017028033542120105210X