架空送电线路基础知识

架空输电线路的基本知识一、送电线路的主要设备：送电线路是用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上，连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成。导线：其功能主要是输送电能。线路导线应具有良好的导电性能，足够的机械强度，耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力。线路导线目前常采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。为了提高线路的输送能力，减少电晕、降低对无线电通信的干扰，常采用每相两根或四根导线组成的分裂导线型式。架空地线：主要作用是防雷。由于架空地线对导线的屏蔽，及导线、架空地线间的藕合作用，从而可以减少雷电直接击于导线的机会。当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位，提高耐雷水平。架空地线常采用镀锌钢绞线。目前常采用钢芯铝绞线，铝包钢绞线等良导体，可以降低不对称短路时的工频过电压，减少潜供电流。兼有通信功能的采用光缆复合架空地线。绝缘子：是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件。送电线路常用绝缘子有：盘形瓷质绝缘子、盘形玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子。（1）盘形瓷质绝缘子：国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大。遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。（2）盘形玻璃绝缘子：具有零值自爆，但自爆率很低（一般为万分之几）。维护不需检测，钢化玻璃件万一发生自爆后其残留机械强度仍达破坏拉力的80%以上，仍能确保线路的安全运行。遇到雷击及污闪不会发生掉串事故。在Ⅰ、Ⅱ级污区已普遍使用。（3）棒形悬式复合绝缘子：具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，在Ⅲ级及以上污区已普遍使用。绝缘子俗称瓷瓶，它有两种形式：3—10KV线路采用的是针式瓷瓶，立放在横担之上，如图15—1(a)；35KV和更高的高压线路，采用悬式绝缘子串，如图15—1(b)，并且电压愈高，绝缘瓷片愈多。35KV一般采用3—4片，110KV则采用7片左右。送电线路金具，按其主要性能和用途可分为：线夹类、连接金具类、接续金具类、防护金具类、拉线金具类。（1）线夹类：悬式线夹：用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将架空地线悬挂在直线杆塔的架空地线支架上。耐张线夹：是用来将导线或架空地线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用。耐张线夹有三大类，即：螺栓式耐张线夹；压缩型耐张线夹；楔型线夹。螺栓式耐张线夹：是借U型螺丝的垂直压力与线夹的波浪形线槽所产生的摩擦效应来固定导线。压缩型耐张线夹：它是由铝管与钢锚组成。钢锚用来接续和锚固钢芯铝绞线的钢芯、然后套上铝管本体，以压力使金属产生塑性变形，从而使线夹与导线结合为一整体，采用液压时，应用相应规格的钢模以液压机进行压缩。采用爆压时，可采用一次爆压或二次爆压的方式，将线夹和导线（架空地线）压成一个整体。楔型线夹：用来安装钢绞线，紧固架空地线及拉线杆塔的拉线。它利用楔的劈力作用，使钢绞线锁紧在线夹内。（2）连接金具类：连接金具是用来将绝缘子串与杆塔之间，线夹与绝缘子串之间，架空地线线夹与杆塔之间进行连接的金具。常用的连接金具有：球头挂环、碗头挂板、U型挂环、直角挂板等。（3）接续金具类：用于导线的接续及架空地线的接续，耐张杆塔跳线的接续。定型的接续金具有：钳压接续金具、液压接续金具、螺栓接续金具、爆压接续金具。（4）防护金具类：用于防护导线，架空地线振动的防震锤、护线条、阻尼线；用于抑制次档距振动的间隔棒；用于防护绝缘子串产生电晕的屏蔽环及均压环等。（5）拉线金具类：用于调整和稳固杆塔拉线的金具有：可调式UT型线夹；钢线卡子、及双拉线联板等。杆塔是支承架空线路导线和架空地线，并使导线与导线之间，导线和架空地线之间，导线与杆塔之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。常规杆塔型号表示方法：（1）按杆塔用途分类代号含义：Z-直线杆塔D-终端杆塔ZJ-直线转角杆塔F-分支杆塔N-耐张杆塔K-跨越杆塔J-转角杆塔H-换位杆塔（2）按杆塔外形或导线布置型式代号含义S——上字型SZ——正伞型C——叉骨型（鸟骨型）SD——倒伞型M——猫头型T——田字型V——V字型W——王字型J——三角型A——A字型G——干字型Me——门型Y——羊角型Gu——鼓型B——酒杯型（3）杆塔材料和结构代号含义：G——钢筋混凝土电杆T——自立式铁塔X——拉线式铁塔（4）分级代号含义同一种杆塔型式按荷重不同进行分级，其分级代号用角注1、2、3……表示。（5）高度代号含义杆塔高度是指横担对地面的距离（m），称为呼称高，一般用数字表示。钢筋混凝土杆型号表示方法钢筋混凝土电杆型号与铁塔型号的表示方法基本相同，通常不写出线路电压等级的代号。例：NMeG2—21，表示无拉线耐张门型钢筋混凝土电杆，第二级呼称高为21m基础：基础的作用主要是稳定杆塔，能承受杆塔、导线、架空地线的各种荷载所产生的上拔力、下压力和倾覆力矩。接地装置：主要由连接架空地线的接地引下线及埋入杆塔地里的接地体（极）所组成。接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。杆塔接地电阻值愈小，其耐雷水平就愈高。二、送电线路专业术语档距：相邻两基杆塔之间的水平直线距离，称为档距，一般用L表示。相邻两耐张杆塔之间的水平距离，称耐张段长度。35kV以下的线路，档距为150m左右；110kv的线路，档距为250m左右。耐张段长度大约为3—5km。在一个耐张段内，由于各处地形情况不同，各杆塔间的档距互不相等；为了计算导线的应力和弛度，必须选得一个理想的档距，这个档距称为该耐张段的代表档距。设各杆塔间的相应档距为li，则代表档距lr按下式计算弧垂：对于水平架设的线路来说，导线相邻两个悬挂点之间的水平连线与导线最低点的垂直距离，称为弧垂或弛度。用f表示。在实际工作中，当两悬挂点不等高时，常以连接两悬挂点的直线AB与导线所形成的曲线之间的最大铅垂距离代表弛度，称为斜弛度，如因15—2中的f。在弛度理论中证明，斜弛度f也产生在档距的中央，但不是导线的最低点。弛度的这一几何性质，可以用一个公式来表示，即式中HA、HB、HC—分别为悬挂点和档距中点上导线的高程。斜弛度(或称档距中点的导线弛度)f和导线最低点的弛度fA和fB有如下关系，即弛度的力学意义与档距f、导线的单位重量g(包括额外负荷如复冰、风力等)以及导线的应力等因素积关，它是用另一个公式计算的，即l─观测档距(米)g─导线自重比载(N/m·mm2)σ─使用应力(N/mm2)限距：导线对地面或对被跨越设施的最小距离。一般指导线最低点到地面的最小允许距离，常用h表示。水平档距：相邻两档距之和的一半，称为水平档距。垂直档距：相邻两档距间导线最低点之间的水平距离，称为垂直档距。代表档距：一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。由于导线跨越的地形、地物不同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距。杆塔高度：杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。杆塔呼称高度：杆塔最下层横担至地面的垂直距离称为杆塔呼称高度。悬挂点高度：导线悬挂点至地面的垂直距离，称为导线悬挂点高度。线间距离：两相导线之间的水平距离，称为线间距离。根开：两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。架空地线保护角：架空地线和边导线的外侧连线与架空地线铅垂线之间的夹角，称为架空地线保护角。杆塔埋深：电杆（塔基）埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。跳线：连接承力杆塔（耐张、转角和终端杆塔）两侧导线的引线，称为跳线，也称引流线或弓子线。导线的初伸长：当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形（延着导线轴线伸长），称为导线初伸长。分裂导线：一相导线由多根（有2根、3根、4根）组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线的“等效直径”，改善导线附近的电场强度，减少电晕损失，降低了对无线电的干扰，及提高送电线路的输送能力。导线换位：送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。送电线路设计规程规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。一般在换位塔进行导线换位。导（地）线振动：在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流，在涡流升力分量的作用下，使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称为架空线振动。架空线的防振措施，主要是安装防振锤，用其来吸收振动能量。以达到减轻架空线振动的效果三、送电线路过电压保护专业术语：雷暴日：一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。少雷区：平均年雷暴日数不超过15的地区。中雷区：平均年雷暴日数超过15但不超过40的地区。多雷区：平均年雷暴日数超过40但不超过90的地区。雷电活动特殊强烈地区：平均年雷暴日数超过90的地区。反击：雷电直击于线路架空地线或杆塔时，雷电流一部分经架空地线流向线路两侧，大部分经杆塔及接地装置流入大地，引起塔顶电位升高，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为反击。雷电反击过电压与雷电参数，杆塔型式、高度和接地电阻等有关。绕击：雷电绕过架空地线直击于导线，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为绕击。绕击率：雷电绕过架空地线直击导线的概率，称为绕击率。绕击率的大小与架空地线的保护角，杆塔高度及线路经过地区的地形、地貌、地质条件等有关。线路的耐雷水平：线路遭受雷击时，绝缘子串不发生闪络的最大雷电流幅值，称为该线路的耐雷水平。雷电流幅值一般不超过100KA，雷电的极性有正、有负。负极性的雷电占85%左右。线路的耐雷水平与绝缘子串的50%U雷电冲击电压，杆塔的冲击接地电阻，杆塔塔型及对地高度等有关。雷电保护接地：为雷电保护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地泄放雷电流而设的接地。接地装置：接地线与接地极的总和。接地线：电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。如连接杆塔架空地线与接地极之间的连线，叫接地线。接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建（构）筑物的基础，金属管道和设备等称为自然接地极。接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。工频接地电阻：接地装置流过工频电流时所表现的电阻值。冲击接地电阻：接地装置流过冲击电流时所表现的电阻值。线路反击与杆塔的冲击接地电阻值的大小关系较大。采用工频值（用摇表测量杆塔接地电阻值指的是工频值），经过＜1的冲击系数的换算后，可以满足线路防雷的要求。用工频值作规定，是便于杆塔接地电阻的测量检查。土壤电阻率：所谓土壤电阻率就是1立方米土壤的电阻值。单位是：欧·米（Ω·m）。它反映土壤流散雷电流的能力，其值越大，流散雷电流能力就越差。跨步电压：接地短路（故障）电流流过接地装置时，地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压。接触电压：接地短路（故障）电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为0.8m处与设备外壳，架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处，两点间的电位差，称为接触电位差，即接触电压。电晕现象：在带电的高压导线周围会产生电场，如果电场强度超过了空气击穿强度时