输配电线路工理论常识培训资料(一)

1输配电线路工理论常识培训资料（一）（12课时）第一章电、发电与输送原子结构见示意图：圆圈表示原子核，圈内的数字表示质子数目，“+”号表示质子带正电荷；弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层上的电子数。铁原子的原子核有26个带正电的质子，核外有4个电子层，K层有2个电子，L层有8个电子，M层有14个电子，N层有2个电子。氦原子由原子核与核外电子构成，核内有2个质子（带正电）、2个中子（电中性），核外有绕核高速运动的2个电子（带负电）。原子核的半径约占原子半径的几万分之一。KLMN氦原子结构示意图物质（物体）是由许多基本微粒组成的，这些基本微粒就是分子；分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子组成的，原子核是由中子、质子组成的。中子不带电，质子带正电荷，核外电子是带负电荷的。电是一种自然现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸，吸引或排斥力遵从库仑定律。自然界的放电现象国际单位制中电荷的单位是库仑。古代发现，在中国，古人认为电的现象是阴气与阳气相激而生成的，《说文解字》有“电，阴阳激耀也，从雨从申”。《字汇》有“雷从回，电从申。阴阳以回薄而成雷，以申泄而为电”。在古籍论衡(LunHeng，约公元一世纪，即东汉时期)一书中曾有关于静电的记载，当琥珀或玳瑁经摩擦后,便能吸引轻小物体，也记述了以丝绸摩擦起电的现象，但古代中国对于电并没有太多了解。西元前600年左右，希腊的哲学家泰利斯（Thales,640-546B.C.）就知道琥珀的摩擦会吸引绒毛或木屑，这种现象称为静电(staticelectricity)。而英文中的电（Electricity）在古希腊文的意思就是“琥珀”(amber)。希腊文的静电为(elektron)。近代探索，18世纪时西方开始探索电的种种现象。美国的科学家富兰克林（BenjaminFranklin,1706～1790）认为电是一种没有重量的流体，存在于所有物体中。当物体得到比正常份量多的电就称为带正电；若少于正常份量，就被称为带负电，所谓“放电”就是正电流向负电的过程，这个理论并不完全正确，但是正电、负电两种名称则被保留下来。此时期有关“电”的观念是物质上的主张。富兰克林做了多次实验，并首次提出了电流的概念，1752年，他在一个风筝实验中，将系上钥匙的风筝用金属线放到云层中，被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指与钥匙之间，证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。从物质到电场。在十八世纪电的量性方面开始发展，1767年蒲力斯特里（J.B.Priestley）与1785年库仑（C.A.Coulomb1736-1806）发现了静态电荷间的作2用力与距离成反平方的定律，奠定了静电的基本定律。在1800年，意大利的伏特（A.Voult）用铜片和锡片浸于食盐水中，并接上导线，制成了第一个电池，他提供首次的连续性的电源，堪称现代电池的元祖。1831年英国的法拉第（M.Faraday）利用磁场效应的变化，展示感应电流的产生。1851年他又提出物理电力线的概念。这是首次强调从电荷转移到电场的概念。电场与磁场。1865年、苏格兰的马克斯威尔（J.C.Maxwell）提出电磁场理论的数学式，这理论提供了位移电流的观念，磁场的变化能产生电场，而电场的变化能产生磁场。马克斯威尔预测了电磁波辐射的传播存在，而在1887年德国赫兹（H.Hertz）展示出这样的电磁波。结果马克斯威尔将电学与磁学统合成一种理论，同时亦证明光是电磁波的一种。马克斯威尔电磁理论的发展也针对微观方面的现象做出解释，并指出电荷的分裂性而非连续性的存在，1895年罗伦兹（H.A.Lorentz）假设这些分裂性的电荷是电子（electron），而电子的作用就依马克斯威尔电磁方程式的电磁场来决定。1897年英国汤姆生（J.J.Thomson）证实这些电子的电性是带负电性。而1898年由伟恩（W.Wien）在观察阳极射线的偏转中发现带正电粒子的存在。从粒子到量子。而人类一直以自然界中存在的粒子与波来描述“电”的世界。到了19世纪，量子学说的出现，使得原本构筑的粒子世界又重新受到考验。海森堡（WernerHeisenberg）所提出的“测不准原理”认为一个粒子的移动速度和位置不能被同时测得；电子不再是可数的颗粒；也不是绕著固定的轨道运行。一九二三年，德布洛伊（LouisdeBroglie）提出当微小粒子运动时，同时具有粒子性和波动性，称为“质─波二重性”，而薛定谔（ErwinSchrodinger）用数学的方法，以函数来描述电子的行为，并且用波动力学模型得到电子在空间存在的机率分布，根据海森堡测不准原理，我们无法准确地测到它的位置，但可以测得在原子核外每一点电子出现的机率。在波耳的氢原子模型中，原子在基态时的电子运动半径，就是在波动力学模型里，电子最大出现机率的位置。随著科学的演进，人类逐渐理解“电”的物理量所能取得的数值是不连续的，它们所反映的规律是属于统计性的。中国第一个发电厂是1882年在上海创建第一个12kW发电厂。第一台三相交流发电机是1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机，建成第一条三相交流送电线路。三相交流电的出现克服了原来支流供电容量小，距离短的缺点，开创了远方供电，电力除照明外，用于电力拖动等各种用途的新局面。瑞典于1954年首先建成第一条380kV输电线路。第二章我国送配电的种类划分及其作用一、送电与配电的划分送电技术是伴随着城市的发展和大工业的出现，以及发电厂远离用电负荷中心而兴起的。现代大型发电厂倾向于建在能源基地，不可避免地造成了电源远离电能消费中心的局面，使得输电技术越来越重要。我国国家标准《GB156额定电压》，是统一电力企业、电力设备制造行业以及用电工业和用户之间电压系列的强制性技术标准。电压标准以系统额定电压表示，有关送电与配电电压等级为(括号内为设备最高电压)：220／380(230／400)V，3(3.5)kV，10(11.5)kV，35(40.5)kV，63(69)kV，110(126)kV，220(252)kV，330(363)kV，500(550)kV,750kV。（此外还有20kV、1000kV）送电与配电的划分主要是按照它们各自的性质，并依照它们在电力系统中某一发展阶段的作用和功能来区分。从电压等级上，也能够表示其输电与配电的功能和作用。配电电压可分为：高压配电电压，35—1l0kV；中压配电电压，l0kV；低压配电电压：3803／220V。某些地区在220kV输电网尚未出现前，可将ll0kV作为输电电压。对于输电电压我国习惯是按照输电技术特点划分输电电压等级为三段：特高压输电电压，1000kV及以上；超高压输电电压，330、500、750kV；高压输电电压，220kV。在同一个电网中采用的各层次的电压等级，组成本网的电压系列。国家电压标准列举了允许使用的标准电压。电网电压可不必逐级依次采用。例如我国华北电网的电压系列是500／220／110／35／10／0.38kV；东北电网的电压系列则是500／220／63／10／0．38kV，其特点是保留并发展63kV以代替ll0／35kV两级，限制以至取消154、40、22kV电压；西北地区同时存在220／1l0kV及330／1l0kV两个系列，但是多年来随着330kV主网的发展，已经限制发展220kV电网，西北主网电压将形成750／330／110kV系列。电网的电压系列是本网统一规定并形成的电压等级分层序列，但在具体应用于某一特定地点时，则可以依次沿用，也可以越级使用，以利于减少降压层次，节约变电损失。至于原有的3.3kV和6.6kV两级电压等级，则绝大部分升压为l0kV，从本网中逐步取消这两级电压，以达到简化电压层次的目的。二、送配电线路作用与种类1、输电网络所谓输电网络就是将许多电源点与许多供电点连接起来的网络体系。输电网络按电压等级划分层次，组成网络结构，并通过变电所与配电网连接，或与另一电压等级的输电网连接。按照输电网络的拓扑结构，一般可将其分为放射状、环状、网状和链状等基本结构形式，如图所示。实际的输电网络往往是多种结构的混合体。不同结构的网络，其可靠性和输电线路容量的要求也不同。任何一种网络类型的形成，并不是任意的，它与电源开发建设、负荷分布、经济发展历史以及自然条件等因素有关，但也不能任其自流，以致造成网络结构的不合理。做好网络规划，有预见、有目的地发展网络，是建设好电力系统的根本保证大型输电网络是由主干电网(简称主网)和若干地区电网相连组成的。地区网络按其在电力网中所处位置的不同，一般可分为送端电网、中间电网和受端电网三类。地区电网的送端、中间、受端之分是相对的，会随着电网的发展而改变。输电网络的基本结构图(a)放射状；(d)环状；(c)网状；(d)链状2、配电网及其功能通常把电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压后向用户供电的网络称为配电网络。它由架空线或电缆配电线路、配电所或柱上降压变压器直接接入用户所构成。从电厂直接以发电机电压向用户供电的则称为直配网络。配电网络中的配电线路，按照其位置和所起的作用，有供给线、联络线以及干线、支线的区别。而干线又有树形和环形两种；供给线又分放射线和围路两种；将同一区域内的配电干线全部连通形成网形，数路供给线同时供给电能予该干线，这就是配电网的态势。配电网与输电网，原则上是按照其发展阶段的功能来划分的，而具体到一个电力系统中，则是按其电压等级而确定的。不同电压等级的配电网络之间，通过变压器连接成一个整体配电系统。配电网的主4要功能是从输电网接受电能，并逐级分配或就地消费，即将高压电能降低至方便运行又适合用户需要的各种电压，组成多层次的配电网，向各种用户供电。10kv及以下配电线路为用户供电，担负着输送和分配电能的任务。3、送、配电线路网络中，两节点间的联线称为线路。用于输送电能的线路叫做输电线路（也叫做送电线路）；用于分配电能的线路叫做配电线路。线路按主要作用和电压等级，相对可分为输电线路和配电线路。输配电线路通过升、降压变电所，将发电厂与用户联通，输送电能，解决了用户与动力资源(特别是水力发电)远距离的矛盾。同时利用输电线路可以联结成电力系统。从而提高经济性和供电的可靠性。输电线路在规定的工作条件下送端允许通过的有功容量值(MW)，称为输电能力或输送能力。三、大截面导线及其输电技术大截面导线输电技术是指超过经济电流密度所控制的常规的最小截面导线（例如220KV，300mm2；500KV，4×300mm2），而采用较大截面的导线（如500KV，4×500mm2，4×630mm2、4×800mm2），以成倍提高线路输送能力的新型输电技术。大截面导线是指超过经济电流密度所控制的常规的最小截面导线。导线截面增大后，单位长度导线的电阻减小，在热容量限制内，其允许载流量将增大，从而提高其输送功率。大截面导线的使用，能够减少线路走廊数，节约土地资源，对我国耕地面积日益短缺的今天有着非常大的优势。随着导线截面的增加，输电线路的表面场强减小，电晕损失也相应减小，而地面场强增加，但增加的幅度不大，对输电线路影响不大。另外无线干扰与噪音污染也大大降低。输电线路采用大截面导线，将会增加一次性投资，但由于承受更大的应力，设计并建造承受大荷载的杆塔，生产与大截面导线配套的金具是大截面导线广泛应用与发展的关键。目前，我国有许多电线电缆厂家有生产大截面导线的能力，国内大截面导线的施工设备已达工程要求，对于大截面导线的施工已经有了很大的进步，能够独立进行大截面导线的架设，并达到了工程的要求。大截面导线输电虽然能够提高输送功率，但随着导线截面的增加，杆塔承受荷载增加，架线施工难度加大，投资费用增加。因此，在应用大截面导线时，要根据线路输送容量的实际需求，适当留有一定的裕度，采用合理的大截面导线即可，不要盲目采用过大截面的导线。采用大截面导线不仅能大大提高线路的输送功率，减少线