輸電線路基礎知識(已修改)

　

【正文】 電力線路基礎知識電力系統中電廠大部分建在動力資源所在地，如水力發電廠建在水力資源點，即集中在江河流域水位落差大的地方，火力發電廠大都集中在煤炭、石油和其他能源的產地；而大電力負荷中心則多集中在工業區和大城市，因而發電廠和負荷中心往往相距很遠，就出現了電能輸送的問題，需要用輸電線路進行電能的輸送。因此，輸電線路是電力系統的重要組成部分，它擔負著輸送和分配電能的任務。輸電線路有架空線路和電纜線路之分。按電能性質分類有交流輸電線路和直流輸電線路。按電壓等級有輸電線路和配電線路之分。輸電線電壓等級一般在35kV及以上。目前我國輸電線路的電壓等級主要有360、1152330kV、500kV、1000kV交流和177。500kV 、177。800kV直流。一般說，線路輸送容量越大，輸送距離越遠，要求輸電電壓就越高。配電線路擔負分配電能任務的線路，稱為配電線路。我國配電線路的電壓等級有380/220V、6kV、l0kV。架空線路主要指架空明線,架設在地面之上，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，易對周邊環境造成電磁干擾。輸電電纜則不受氣象和環境的影響，主要通過電纜隧道或電纜溝架設，造價較高，發現故障及檢修維護等不方便。電纜線路可分為架空電纜線路和地下電纜線路電纜線路不易受雷擊、自然災害及外力破壞，供電可靠性高，但電纜的制造、施工、事故檢查和處理較困難，工程造價也較高，故遠距離輸電線路多采用架空輸電線路。輸電線路的輸送容量是在綜合考慮技術、經濟等各項因素后所確定的最大輸送功率，輸送容量大體與輸電電壓的平方成正比，提高輸電電壓,可以增大輸送容量、降低損耗、減少金屬材料消耗，提高輸電線路走廊利用率。超高壓輸電是實現大容量或遠距離輸電的主要手段，也是目前輸電技術發展的主要方向。輸電專業日常管理工作主要分為輸電運行、輸電檢修、輸電事故處理及搶修三類。輸電專業管理有幾個主要特點：一是，工作危險性高。輸電線路檢修一般需要進行高空作業，對工作人員的身體素質、年齡和高空作業能力要求很高，從安全角度考慮，一般40歲以上人員很難再勝任輸電線路高空檢修作業工作；輸電帶電作業需要在不停電的情況下，實行帶電高空作業，對技術和人員素質要求更高，因此該工作危險性較高。一般說來，輸電檢修人員可以從事輸電運行工作，但輸電運行人員不一定能從事輸電檢修工作。二是，輸電事故具有突發性。輸電事故處理和搶修工作屬于突發性事故搶修工作，不可能列入正常的輸電檢修工作計劃，在輸電事故搶修人員和業務管理上與輸電檢修差異較大。三是，施工環境大都比較惡劣。受輸電成本和發電廠、水電站位置的影響，大多數輸電線路架設在地廣人稀的高山、密林、荒漠地區，施工環境惡劣，條件艱苦，很多施工設備和材料無法通過車輛運送，導致線路的建設和維護難度增大。在事故搶修管理方面，對于一般事故搶修，可通過加強對搶修事故的統計分析，了解事故發生的規律，深入分析后確定需要配備的日常搶修工作人員數量；對于日常工作人員不能完成的搶修事故可通過外圍力量的支持協作來完成，如破壞性較大的臺風、地震、雪災等嚴重自然災害發生時，對輸電網絡影響較大，造成的電網事故比較集中，因此可以集中一個地市、全省甚至是全國電力系統的力量，開展事故搶修工作。第一節 電力線路的結構架空輸電線路的主要部件有: 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。如圖所示。圖 架空輸電線路一、導線和避雷線導線是用來傳導電流、輸送電能的元件。輸電線路一般都采用架空裸導線，每相一根，220kV及以上線路由于輸送容量大，同時為了減少電暈損失和電暈干擾而采用相分裂導線，即每相采用兩根及以上的導線。采用分裂導線能輸送較大的電能，而且電能損耗少，有較好的防振性能。（一）架空導線的排列方式導線在桿塔上的排列方式：對單回線路可采用上字形、三角形或水平排列，對雙回路線路可采用傘形、倒傘形、干字形或六角形排列，見圖4—1。 a三角形； b上字形； c水平形； d傘形； e倒傘形； f干字形； g六角形圖41 導線在桿塔上排列方式示意圖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。由于我國鋁的資源比銅豐富，加之鋁和銅的價格差別較大，故幾乎都采用鋼芯鋁線。避雷線一般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。避雷線的作用是減少雷擊導線的機會，提高耐雷水平，減少雷擊跳閘次數，保證線路安全送電。（二）導、地線分類導、地線一般可按所用原材料或構造方式來分類。按原材料分類裸導線一般可以分為銅線、鋁線、鋼芯鋁線、鍍鋅鋼絞線等。銅是導電性能很好的金屬，能抗腐蝕，但比重大，價格高，且機械強度不能滿足大檔距的強度要求，現在的架空輸電線路一般都不采用。鋁的導電率比銅的低，質量輕，價格低，在電阻值相等的條件下，鋁線的質量只有銅線的一半左右，但缺點是機械強度較低，運行中表面形成氧化鋁薄膜后，導電性能降低，抗腐蝕性差，故在高壓配電線路用得較多，輸電線路一般不用鋁絞線；鋼的機械強度雖高，但導電性能差，抗腐蝕性也差，易生銹，一般都只用作地線或拉線，不用作導線。鋼的機械強度高，鋁的導電性能好，導線的內部有幾股是鋼線，以承受拉力；外部為多股鋁線，以傳導電流。由于交流電的集膚效應，電流主要在導體外層通過，這就充分利用了鋁的導電能力和鋼的機械強度，取長補短，互相配合。目前架空輸電線路導線幾乎全部使用鋼芯鋁線。作為良導體地線和載波通道用的地線，也采用鋼芯鋁線。按構造方式分類按構造方式的不同，裸導線可分為一種金屬或兩種金屬的絞線。一種金屬的多股絞線有銅絞線、鋁絞線、鍍鋅鋼絞線等。由于輸電線路采用較少，故這里不作介紹。兩種金屬的多股絞線主要是鋼芯鋁絞線，絞線的優點是易彎曲。絞線的相鄰兩層繞向相反，一則不易反勁松股，再則每層導線之間距離較大，增大線徑，有利于降低電暈損耗。鋼芯鋁線除正常型外，還有減輕型和加強型兩種。見圖41222。 圖41222二、桿塔桿塔是電桿和鐵塔的總稱。桿塔的用途是支持導線和避雷線，以使導線之間、導線與避、導線與地面及交叉跨越物之間保持一定的安全距離。桿塔現場水泥桿圖如下：圖5（一）桿塔按材料分類一般可以按原材料分為水泥桿和鐵塔兩種。水泥桿（鋼筋混凝土桿）電桿是由環形斷面的鋼筋混凝土桿段組成，其特點是結構簡單、加工方便，使用的砂、石、水泥等材料便于供應，并且價格便宜。混凝土有一定的耐腐蝕性，故電桿壽命較長，維護量少。與鐵塔相比，鋼材消耗少，線路造價低，但重量大，運輸比較困難。水泥桿有非預應力鋼筋混凝土桿和澆制前對鋼筋預加一定張力拉伸的預應力鋼筋混凝土桿兩種。目前，輸電線路使用較多的是非預應力桿。鐵塔鐵塔是用型鋼組裝成的立體桁架，可根據工程需要做成各種高度和不同形式的鐵塔。鐵塔有鋼管塔和型鋼塔。鐵塔機械強度大，使用年限長，維修工作量少，但耗鋼材量大、價格較貴。在變電所進出線和通道狹窄地段35～110kV可采用雙回路窄基鐵塔。（二）桿塔按用途分類按用途分為直線桿、耐張桿、轉角桿、終端桿和特種桿五種。特種桿又包括：跨越通航河流、鐵路等的跨越桿，長距離輸電線路的換位桿、分支桿。直線桿直線桿（見圖41a、g）又叫中間桿。它分布在耐張桿塔中間，數量最多，在平坦地區，數量上占絕大部分。正常情況下，直線桿只承受垂直荷重（導線、地線、絕緣子串和覆冰重量）和水平的風壓。因此，直線桿一般比較輕便，機械強度較低。 耐張桿耐張桿（見圖41d、e）也叫承力桿。為了防止線路斷線時整條線路的直線桿塔順線路方向傾倒，必須在一定距離的直線段兩端設置能夠承受斷線時順線路方向的導、地線拉力的桿塔，把斷線影響限制在一定范圍以內。兩個耐張桿塔之間的距離叫耐張段。轉角桿線路轉角處的桿塔叫轉角桿（見圖41b）。正常情況下轉角桿除承受導、地線的垂直荷重和內角平分線方向風力水平荷重外，還要承受內角平分線方向導、地線全部拉力的合力。轉角桿的角度是指原有線路方向風的延長線和轉角后線路方向之間的夾角，有轉角30176。、60176。、90176。之分。終端桿線路終端處的桿塔叫終端桿。終端桿是裝設在發電廠或變電所的線路末端桿塔。終端桿除承受導、地線垂直荷重和水平風力外，還要承受線路一側的導、地線拉力，穩定性和機械強度都應比較高。特種桿特種桿主要有換位桿、跨越桿和分支桿等。超過10km以上的輸電線路要用換位桿進行導線換位；跨越桿設在通航河流、鐵路、主要公路及電線兩側，以保證跨越交叉垂直距離；分支桿也叫“T”型桿或叫“T接桿”，它用在線路的分支處，以便接出分支線。 （三）水泥電桿的規格水泥桿有等徑環形水泥桿和錐形水泥桿兩種。等徑環形水泥桿的梢徑和根徑相等，有300mm和400mm兩種，一般制作成9m、使用時以電、氣焊方式進行連接。錐型水泥桿一般用在配電線路上，輸電線路的轉角桿塔、耐張桿塔、終端桿塔和直線桿塔，均采用等徑水泥桿。錐型水泥桿的梢徑有190mm和230mm兩種。（四）橫擔（參見圖5）桿塔通過橫擔將三相導線分隔一定距離，用絕緣子和和具等將導線固定在橫擔上，此外，還需和地線保持一定的距離。因此，要求橫擔要有足夠的機構強度和使導、地線在桿塔上的布置合理，并保持導線各相間和對地（桿塔）有一定的安全距離。橫擔按材料分為鐵橫擔、瓷橫擔。橫擔按用途分為直線橫擔、耐張橫擔、轉角橫擔。三、絕緣子絕緣子是一種隔電產品，一般是用電工陶瓷制成的，又叫瓷瓶。另外還有鋼化玻璃制作玻璃絕緣子和用硅橡膠制作的合成絕緣子。絕緣子的用途是使導線之間以及導線和大地之間絕緣，保證線路具有可靠的電氣絕緣強度，并用來固定導線，承受導線的垂直荷重和水平荷重。換句話說，絕緣子既要能滿足電氣性能的要求，又要能滿足機械強度的要求。按照機械強度的要求，絕緣子串可組裝成單串、雙串、V形串。對超高壓線路或大跨越等，由于導線的張力大，機械強度要求高，故有時采用三串或四串絕緣子。絕緣子串基本有兩大類，即懸垂絕緣串和耐張絕緣子串。懸垂絕緣子串用于直線桿塔上，耐張絕緣子串用于耐張桿塔或轉角、終端桿塔上。普通型懸式瓷絕緣子普通型懸式瓷絕緣子（見圖42）按金屬附件連接方式可分為球型連接和槽型連接兩種。輸電線路多采用球型連接。 圖42 普通型懸式瓷絕緣子 圖43 針式瓷絕緣子 圖44 耐污型懸式瓷絕緣子針式絕緣子針式絕緣子（見圖43），主要用于線路電壓不超過35kV，導線張力不大的直線桿或小轉角桿塔。優點是制造簡易、價廉，缺點是耐雷水平不高，容易閃絡。耐污型懸式瓷絕緣子普通瓷絕緣子只適用于正常地區，也就是說比較清潔的地區，如在污穢區使用，因它的絕緣爬電距離較小，易發生污閃事故，所以在污穢區要使用耐污型懸式瓷絕緣子（見圖44），以達到污穢區等級相適應的爬電距離，防止污閃事故發生。懸式鋼化玻璃絕緣子懸式玻璃絕緣子（見圖45）具有重量輕、強度高，耐雷性能和耐高、低溫性能均較好。當絕緣子發生閃絡時，其玻璃傘裙會自行爆裂。瓷橫擔絕緣子瓷橫擔（見圖46）絕緣水平高，自潔能力強，可減少人工清掃；能代替鋼橫擔，節約鋼材；結構簡單、安裝方便、價格較低。