架空输电线路各组元件的作用和选择原则

架空输电线路各组元件的作用和选择原则易非凡重庆电力高等专科学校学生摘要：架空送电线路主要元件有杆塔，杆塔基础，拉线，导线，架空地线，绝缘子，金具和接地装置。由于线路长期处于露天之下，使得线路的元件不仅要经常受到正常机械荷载和电力负荷的作用，还要受到白天和黑夜的交替、四季的变化以及风、雨、冰、雪、雷电、大气温差、大气污染等各种自然条件的影响，运行环境十分复杂。这些作用和影响将会促使线路元件趋于损坏，甚至造成事故。但是，只要线路在设计时充分考虑到了这些作用和影响，施工中又坚持符合质量验收规范的要求，架空送电线路的安全正常运行就有了坚实的物质基础。在线路运行中，只要能够及时发现偏离标准的情况并及时纠正、恢复和处理，架空送电线路就能按照我们的愿望把强大的电力输送到电力用户那里。以下就是架空输电线路各组元件的作用和选择原则：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。主要由杆塔，杆塔基础，拉线，导线，架空地线，绝缘子，金具和接地装置。一：杆塔杆塔的作用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。架空送电线路的杆塔外形主要取决于电压等级、线路回数、地形、地质情况及使用条件等。在满足上述要求下根据综合技术经济比较，择优选用。1.杆塔按其作用及受力不同可分为：(1)承力杆塔①耐张杆塔：它的作用是将线路适当分段，控制事故范围，并能承受断线张力，耐张杆塔通常兼作小转角。②转角杆塔：用于线路转角处，在正常情况下承受导地线转角合力，事故情况下承受断线张力，也起到控制事故范围的作用。③终端杆塔：用于线路起止两端，能承受导地线较大的张力差。④专用杆塔：有分歧杆塔、耐张换位杆塔及耐张跨越杆塔等。(2)直线杆塔用于线路直线段上，支持导地线垂直和水平荷载，有的直线塔也用在小角度的转角上。有以下几种：直线中间杆塔，直线转角杆塔，直线换位杆塔，直线大跨越杆塔等。2.按制造材料不同杆塔可分为电杆和铁塔：(1)电杆的类型及其使用条件①钢筋混凝土电杆：钢筋混凝土电杆的杆型，常用的有单杆和双杆，又有带拉线和不带拉线之分。杆塔拉线可以承受较大的风载及断线荷载，使杆塔的结构简化，节省材料，因而被广泛采用。可分为以下几种：●35～110kV单回路直线电杆此类电杆承受的负荷较小，一般设计成单杆，导线呈三角形排列。它的特点是杆型重心低，稳定性能好，结构简单，不需要打拉线，但它的埋置深度较大，一般为2.5～3m。直线单杆的横担有固定和转动两种，转动横担用来减少主杆在断线后所受的扭矩。●35～110kV单回路承力杆(带拉线)35～110kV单回路承力杆是指直线耐张杆、转角杆、终端杆，它所承受的荷载较大，当采用钢筋混凝土电杆时，一般均需设置拉线，以平衡导线、地线的张力，其外形有A字形和门形两种。A字形采用拔梢杆组合而成;门形杆多采用￠300等径杆段组成。当转角度数大、荷载大时，则多采用铁塔。●35～110kV双回路门形直线电杆钢筋混凝土直线双杆都组成门形，故又叫门形杆，是110kV线路的主要杆形。由于双杆的承载能力较大，导线水平排列容易满足电气上的要求，有较高的耐雷水平，并且可以防止导线不均匀脱冰舞动时引起的碰线事故，所以在大截面导线、大档距、重雷区和重冰区，采用门形双杆较为适宜。门形直线双杆有：只设置叉梁不打拉线、不设置叉梁只打拉线及既设置叉梁又打拉线等多种情况。直线双杆的拉线是用于承受断线张力及风荷载，同时增加了电杆在顺线路方向的稳定。拉线有V形和X形两种，X形拉线抗横线路方向荷载能力比V形拉线要好，且可不设叉梁。②薄壁离心钢管混凝土电杆：它是将混凝土浇灌在薄壁钢管内，经离心成形的空心复合构件，钢管壁厚为3～5mm，离心后混凝土壁厚为25—35mm。它可以充分发挥钢和混凝土两种材料的特性，并具有良好的共同工作性能。与钢筋混凝土电杆相比，在相同的承载力条件下可以减少截面尺寸，减少混凝土用量，减轻构件自重，方便施工安装，加工时可取消钢模，构件规格和长度不受钢模限制，也不需要蒸汽养护，而且可以解决混凝土电杆的裂缝问题。该杆型已用于110—220kV送电线路上。③拔梢钢管电杆：主要用于向城市市区供电的35—1lOkV送电工程。虽然它的造价较高，但用在市区线路上，具有占地少、所需走廊窄等优点，且显得美观、挺拔、简洁，与城市环境较为协调。(2)铁塔的类型及其使用条件铁塔是高压输电线路上最常用的支持物，国内外大多采用热轧等肢角钢制造，螺栓组装的空间桁架结构，也有少数国家采用冷弯型钢、钢管或钢管混凝土结构，钢材均采用热浸镀锌防腐。根据结构和受力特点，铁塔可分为拉线塔和自立塔两大类。①拉线塔就外形而言，拉线塔可分为导线呈三角形排列的上字形、猫头形以及导线呈水平排列的门形、拉V形等，还有纵向能自立的内拉线门形塔等。②自立塔●自立式直线塔：可分为导线呈三角形排列的上字形、鸟骨形、猫头形及导线呈水平排列的酒杯形、门形两大类。上字形铁塔属于自立塔，常用于110kV线路，结构简单，多为窄基，占用土地面积少，适用于通过居民区及山坡地带。拉线塔是用角钢组成桁架结构，制成方形细长构件，再组成塔形，其底部与基础为绞接，必须带有拉线，不能自立。●自立式双回路铁塔：有鼓形、倒伞形、正伞形和蝴蝶形等，目前国内大多采用鼓形，蝴蝶形一般多用于大跨越铁塔。●自立式承力塔(含转角塔和终端塔)自立式承力塔主要有酒杯形、干字形及双回路门形等。由于干字形塔中相导线直接挂在塔身上，下横担的长度比酒杯形塔短，结构也比较简单，因而比较经济。杆塔的选择原则：(1)按照全线的地形，杆塔所在位置的地形、档距、交通运输情况、材料的情况等选择杆塔型式。(2)在设计中一般尽可能套用典型设计，尽量采用使用过的运行可靠的杆塔型式。(3)新型杆塔设计必须经过验算，并经科学试验后方可使用二：杆塔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。电杆及拉线宜采用预制装配式基础。铁塔宜采用现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。有条件时，应优先采用原状基础。包括有：岩石基础、机扩桩基础、掏挖（半掏挖）基础、爆扩桩基础和钻孔桩基础等。其形式的选择应综合输电线路沿线地址物理特性、施工条件和杆塔形式等综合因素确定。一般选用装配式预置基础；在粘性和砂性土中，宜采用灌注桩基础；有条件的地区应采用岩石基础；交通困难的地区可采用金属基础。杆塔基础应根据线路的地质资料和杆塔荷载情况进行设计。三：拉线拉线的作用：一方面提高杆塔的强度，承担外部荷载对杆塔的作用力，以减少材料消耗量；另一方面，连同拉线棒和拉线盘，一起将杆塔固定在地面上，稳固杆塔，防止倾倒。输电线路带拉线的杆塔占全部杆塔的60%以上。拉线的型式有单拉线和双拉线之分。单拉线的连接部件有：拉线棒，UT线夹，钢绞线。双拉线的连接部件有：拉线棒，U型环，二联板，UT线夹，钢绞线。四：导线导线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。五：架空地线架空地线的主要作用是防雷。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。六：绝缘子绝缘子不仅承受承重的机械负荷导线和金属附件的重量，还必须承受恶劣天气情况下的风载荷、雪载荷、导线舞动以及运输安装过程中操作不当引起的冲击负荷，承受着重大的负荷。从电气角度来说，绝缘子不仅要使导线与地绝缘，还必须耐受雷电和开关操作引起的过电压冲击，地址严重的电压冲击。当因电压冲击而发生闪络时引起的局部过热，不会导致绝缘子钢化玻璃体的爆裂。所有的外部因素都会对绝缘子的性能产生影响，因此，也对玻璃绝缘子的设计提出了更高的要求。玻璃绝缘子的设计要求需要严格的对待，具备严格的设计和实践基础，保证生产的绝缘子能够在架空线路中产生重大的作用，避免产生严重的事故绝缘子大约由几百个核苷酸对组成，是通常位于启动子同正调控元件(增强子)或负调控因子(为异染色质)之间的一种调控序列。绝缘子是一种电隔离设备，能够保证电力设备的良好效果。绝缘子的基本作用原理就是没有什么效应，绝缘子本身对基因的表达既没有正效应，也没有负效应，其作用只是不让其他调控元件对基因的活化效应或失活效应发生作用。绝缘子能够让替他的调控元件在使用是不会发生火花效应。根据不同的分类标准，绝缘子可以分为几种不同的类型。绝缘子按结构可分为高低压绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套管绝缘子。这四种绝缘子应用在不同的领域，有不同的使用限制和条件，对调控元件的保护作用也是不相同的。架空线路中所用绝缘子，常用的有针式绝缘子、悬式瓷瓶绝缘子、瓷横担、蝶式绝缘子、棒式绝缘子和拉紧绝缘子等。绝缘子的电气性能故障有闪络和击穿两种，闪络和击穿两种电气性能故障针对的故障不同，出现的故障方法不同。闪络发生在绝缘子表面，可见到烧伤痕迹，通常并不失掉绝缘性能;击穿发生在绝缘子的内部，通过铁帽与铁脚间瓷体放电，外表可能不见痕迹，但已失去绝缘性能，也可能因产生电弧使绝缘子完全破坏。对于击穿，应注重检查铁脚的放电痕迹和烧伤情况，以便针对不同的情况对损坏的绝缘子进行修改和维修。钢化玻璃绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，这两个重要作用是绝缘子能到起到良好的绝缘效果。在整条线路的运行寿命中(通常为40年)，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行寿命。七：金具金具在架空电力线路及配电装置中，主要用于支持、固定和接续裸导线、导体及绝缘子连接成串，亦用于保护导线和绝缘体。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。八：接地装置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。主要由连