1.输电线路基础知识

模块1输电线路基础知识【模块描述】本模块主要介绍输电线路的基础知识。通过概念描述和图例讲解，使学员能够认知导线、避雷线、绝缘子、金具、杆塔、基础、拉线、接地装置及附属设施等元件。【正文】一、输电线路的构成输电的通路由电力线路、变配电设备构成。输电线路从结构可分为架空线路和电缆线路两类。构成架空输配电线路的主要部件有:导线、避雷线（简称避雷线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等，如图。134671025891－横担；2－横梁；3－避雷线；4－绝缘子；5－砼杆；6－拉线；7－拉线盘；8－接地引下线；9－接地装置；10－底盘；11－导线；12-防振锤；图1-3输电线路的组成元件（双杆）98接地装置俯视图1112二、各部件作用及分类(一)、导线导线是固定在杆塔上输送电流用的金属线，由于导线常年在大气中运行，经常承受拉力，并受风、冰、雨、雪和温度变化的影响，以及空气中所含化学杂质的侵蚀。因此，导线的材料除了应有良好的导电率外，还须具有足够的机械强度和防腐性能。目前在输电线路设计中，架空导线和避雷线通常用铝、铝合金、铜和钢材料做成，它们具有导电率高，耐热性能好，机械强度高，耐振、耐腐蚀性能强，重量轻等特点。现在的输电线路多采用中心为机械强度高的钢线，周围是电导率较高的硬铝绞线的钢芯铝绞线，如图0-2所示。钢芯铝绞线比铜线电导率略小，但是具有机械强度高、重量轻、价格便宜等特点，特别适用于高压输电线。钢芯铝绞线由于其抗拉强度大，弧垂小，所以可以使档距放大。钢芯铝绞线按其铝、钢截面比的不同，分为正常型（LGJ）、加强型（LGJJ）、轻型（LGJQ）三种。在高压输电线路中，采用正常型较多。在超高压线路中采用轻型较多。在机械强度高的地区，如大跨越、重冰区等，采用加强型的较多。铝合金线比纯铝线有更高的机械强度，大致与钢芯铝绞线强度相当，但重量134675892接地装置俯视图781－避雷线；2－双分裂导线；3－塔头；4－绝缘子；5－塔身；6－塔腿；7－接地引下线；8－接地装置；9－基础；10－间隔棒；图1-4输电线路的组成元件（猫头塔）10比钢芯铝绞线轻，因而弧垂减小，档距可放大，可使杆塔基数减少或降低高度，但导电性能比铝线稍差。因此，铝合金线有一定的优越性，但目前在生产上尚有一定困难，故我国只在个别线路上使用。此外，还有以下几种特殊用途的导线：1、大档距导线国外大跨越中，要求导线具有特高抗拉强度，采用过硅铜线、镀锌钢线、铝包钢线等。2、防腐蚀导线线路经过海边及污秽地区，为提高导线的抗腐蚀能力，延长使用寿命，制造了各种防腐蚀导线，例如镀铝钢线、铝包钢线、钢芯涂防腐油等。北欧一些国家生产钢芯铝线时钢芯就涂以凡士林进行防腐蚀保护。3、自阻尼导线又称防振导线，如图所示，加拿大、挪威等国已使用，认为使用它可以提高运行应力而不必加防振措施，已引起各国的重视。4、光滑导线光滑导线由于外径较普通导线略小，可减少导线承受的风和冰荷载，由于表面光滑可减少导线舞动现象。在欧洲，美国，日本都已得到应用。5、分裂导线一般，每相2根为水平排列，3根为两上一下倒三角排列，4根为正方形排列。分裂导线在超高压线路得到广泛应用。它除具有表面电位梯度小，临界电晕电压高的特性外，还有以下优点。(1)单位电抗小，其电气效果与缩短线路长度相同；(2)单位电纳大，等于增加了无功补偿；(3)用普通标号导线组成，制造较方便；(4)分裂导线装间隔棒可减少导线振动，实测表明双分裂导线比单根导线减小振幅50%，减少振动次数20%，四分裂减少更大。(二)、避雷线避雷线作用是防止雷电直接击于导线上，并把雷电流引入大地。避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接，当雷云放电雷击线路时，因避雷线位于导线的上方，雷首先击中避雷线，并藉以将雷电流通过接地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，起到防雷保护作用。35kV线路一般只在进、出发电厂或变电站两端架设避雷线，110kV及以上线路一般沿全线架设避雷线，避雷线常用镀锌钢绞线。(三)、线路金具通常把输电线路使用的金属部件总称为金具，它的类型繁多。以下简单介绍几种金具。1、连接金具连接金具是用来连接悬式绝缘子，以构成绝缘子串，如球头挂环，碗头挂板（如图）。2、接续金具接续金具是用来连接导线或避雷线的，主要为导线各种压接方式（钳压、液压、爆压等）所用的接续管及补修管、并沟线夹、预绞丝等。导线的连接方法主要有钳接和压接，当导线截面小于等于240mm2时，采用钳接管连接，当导线截面大于等于300mm2时，采用压接管连接，例如用液压或爆压方法连接，避雷线均采用压接法连接。3、固定金具固定金具是用来将导线固定在绝缘子串上，或将避雷线固定在金具串上，如悬垂线夹，耐张线夹。此外，在超高压线路上为了防止和减少电晕的影响，还采用了XGF型防晕悬垂线夹。4、保护金具它包括导线及避雷线的防振金具和绝缘金具。防振金具有：防震锤、护线条、阻尼线、补修条、铝包带等。绝缘金具有：间隔棒、均压环、屏蔽环、重锤等。1)间隔棒。使用在分裂导线上，作用是防止导线之间的鞭击，抑止微风振动，抑止次档距震荡。2)均压环。用来均匀绝缘子上电压分布的环，以使绝缘子每片承受的电压基本均匀。3)屏蔽环。用来降低金具上电晕强度的环称为屏蔽环。4)重锤。可以抑制悬垂绝缘子串或跳线绝缘子串摇摆过大、直线杆塔上导线和避雷线被上拔。5)防震锤。可以减少振动的振幅，从而减少导线的振动。5、拉线金具主要用于拉线杆塔拉线的紧固、调整和连接，可分为紧线、调节及连接三类。如图所示为可调式UT型线夹，利用该线夹可调节拉线的松紧；可调式U型螺丝，可以调节拉线的松紧；楔子可以与线夹本体固定拉线。6、金具材料及机械强度的计算(1)线路金具材料。悬垂线夹的线夹本体及压板、楔形线夹本体及楔子以及可调式UT型线夹本体及楔子，均采用KT33-8可锻铸铁，其极限强度不低于370N/mm2。连接金具的U型挂环、挂板、球头挂环，采用极限强度不低于370N/mm2的铸钢浇制。标称破坏荷载小于等于12t的碗头挂板，采用KT33-8牌号的可锻铸铁。标称破坏荷载大于等于16t的碗头挂板，采用QT50-5牌号的球墨铸铁。(2)金具的机械强度。为了保证线路安全运行，金具的机械强度要有一定的安全系数。根据有关规程规定，金具的强度设计安全系数不应小于表中所列数值。(四)、绝缘子绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支撑或悬吊导线使之与杆塔绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度，用来支持或悬挂导线，并使导线与杆塔间不发生闪络的原件，是支撑导线并使之与杆塔绝缘的物体，它是由硬质陶瓷或玻璃、塑料制成的。1、绝缘子的种类和用途(1)针式绝缘子，如图所示。针式绝缘子主要用于线路电压不超过35kV，导线张力不大的直线杆或小转角杆塔。优点是制造简易、价廉，缺点是耐雷水平不高，容易闪络。(2)瓷横担绝缘子，如图所示。这种绝缘子已广泛用于110kV及以下线路，它具有许多显著的优点，如：绝缘水平高；同时起到横担和绝缘子的作用，能节约大量钢材，并能提高杆塔悬挂点高度，可节约线路投资25%~30%；运行中便于雨水冲洗。(3)悬式绝缘子，如图所示。在35kV及以上架空线路采用。通常把它们组装成绝缘子串使用，每串绝缘子的数目与额定电压有关。按其制造材料可分为瓷绝缘子和钢化玻璃绝缘子；按其金属附件连接方式分为球形和槽形。按机电破坏荷载可分为4t，6t，7t，10t，16t，21t，30t等7个级别。(4)其他类型绝缘子，如图所示。防污绝缘子用于通过污秽地区（如工业、化工区或接近沿海、盐场、盐碱地区等）的线路区段上。因为线路通过这些地区时，绝缘子表面易沉积一层污秽物质，在下雾、毛毛细雨的天气，绝缘子表面沉积的污秽物质受到潮湿后，会使绝缘子的耐压值显著降低，往往引起闪络，即所谓污闪。防污绝缘子的高度与普通绝缘子相同，但泄露距离较大，从而可以防止绝缘子的污闪。2、绝缘子的机械强度3、绝缘子串片数的选择和组装形式(五)、杆塔1、直线杆塔直线杆塔是线路中使用最多的一种杆塔，一般占全线杆塔总数的80%以上。在正常情况只承受导线风压和重量，结构比较简单，材料消耗量较少，造价较低。2、耐张杆塔耐张杆塔是用来锚固导线、限制线路故障范围、便利施工与检修的。除承受导线风压和重力外，还承受导线张力，大多数兼有转角，因此，还有角度力。故杆塔强度要求较高，结构也较复杂，钢材消耗量和造价都比较高。3、终端杆塔终端杆塔是输电线路进出变电所或发电厂的最后或最初一基杆塔。其特点是一侧（线路侧）承受很大导线张力，而另一侧（变电所侧）承受很小的松弛张力。这是因为变电所门型架的设计只能承受很小的导线、避雷线张力。终端杆一般也兼转角。由于杆塔两侧导线、避雷线的不平衡张力很大，所以材料消耗量大、造价高，塔型与耐张塔相似。(六)、拉线和基础1、拉线为了节省杆塔钢材起见，国内外广泛使用了带拉线杆塔。拉线材料一般用镀锌钢绞线。拉线上端是通过拉线抱箍和拉线相连接，下部是通过可调节的拉线金具与埋入地下的拉线棒、拉线盘相连接。拉线在杆塔上的布置视杆塔型式和它受力情况而定。直线单杆拉线，对地夹角为60°，对横担夹角为45°。拉线在正常大风情况承受导线风压、杆身风压和导线垂直荷载，在事故断线情况拉线承受导线的断线张力。直线双杆用的V形拉线，不能承受导线、避雷线及杆身的风压荷载，而只能承受事故断导线时的断线张力。因此，能节约大量钢材。2、基础杆塔基础是用来支撑杆塔的，一般受到下压力、上拔力和倾覆力等作用。(1)钢筋混凝土杆塔基础钢筋混凝土杆塔一般为装配式预制基础，包括底盘、卡盘，其中带拉线杆塔基础包括底盘和拉线盘。底盘承受下压力，卡盘承受倾覆力，拉线盘承受上拔力。(2)铁塔基础铁塔基础的种类繁多，有普通混凝土基础，钢筋混凝土基础，装配式混凝土基础，圆锥形薄壳基础，板条式基础，拉V塔基础，金属基础。(七)、接地装置埋设在基础土壤中的圆钢、扁钢、角钢、钢管或其组合式结构均称接地装置。其与避雷线或杆塔直接相连，当雷击杆塔或避雷线时，能将雷电流引入大地，可防止雷电击穿绝缘子串的事故发生。接地装置主要根据土壤电阻率的大小进行设计，必须满足规程规定的接地电阻值的要求。【思考与练习】1．简述架空线路组成部件及各部件分类作用？2．架空线路的杆塔按其用途可分为哪几类、各自的受力特点如何?