10kV 架空配电线路基本组成及杆上设备详解

1.何为配电线路输送电能的线路一般称为电力线路，其中由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路以及电力系统之间的联络线路为输电线路，架设于变电(开关站)与变电站之间;由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路为配电线路。故输电或者配电线路不能按电压等级来区分，只有看其功能作用，在一些地区110kV线路是分配给用户的配电线路，但在一些农村地区35kV也属于变电站与变电站之间的联络线路的输电线路。电力线路又分架空电力线路与电缆电缆线路，故配电线路又分架空配电线路及电缆配电线路。架空配电线路又分高压架空配电线路(35kV、110kV)、中压架空配电线路(20kV、10kV、6kV、3kV)、低压架空配电线路(220V、380V)，本次小编介绍的主要是中压架空线路，部分涉及低压架空线路，下列阐述的架空配电线路主要指中压架空配电线路，小编不再重复说明。▲电网示意图架空配电线路是采用电杆将导线悬空架设，直接向用户供电的配电线路。架空配电线路每条线路的分段点设置单台开关(多为柱上)。为了有效的利用架空走廊，在城市市区主要采用同杆并架方式。有双回、四回同杆并架;也有10kV、380V上下排同杆并架。架空线路按在网络的位置分主干线路和分支线路，在主干线路中间可以直接“T”接成分支线路(大分支线路)，在分支线路中间可以直接“T”接又形成分支线路(小分支线路)。主干线和较大的分支线应装设分段开关。主干线路的导线截面一般为120-240mm2，分支线截面一般不少于70mm2。架空线路具有架设简单;造价低;材料供应充足;分支、维修方便;便于发现和排除故障等优点，缺点是易受外界环境的影响，供电可靠性较差;影响环境的整洁美观等。架空配电线路主要由电杆、横担、导线、拉线、绝缘子、金具及杆上设备等组成，结构示意图如下图所示。▲架空配电线路基本结构架空线路最常见的有放射式和环网式两类。农村、山区中架空线路由于负荷密度较少、分散，供电线路长，导线截面积较少，大多部具备与其它电源联络的条件，一般采用树枝状放射式供电。低压架空线路也采用树枝状放射式供电。城市及近郊区中压配电线路一般采用放射性环网架设，多将线路分成三段左右，每段与其它变电站线路或与本变电站其它电源线路供电，提高供电可靠性及运行灵活性。架空配电线路的构成元件主要有导线、绝缘子、杆塔、拉线、基础、横担金具等，还包括在架空配电线路上安装的附属电气设备，如变压器、断路器、隔离开关、跌落式熔断器等。与电缆线路相比，架空线路的优点是成本低、投资少、施工周期少、施工周期短、易维护与检修、容易查找故障。缺点是占用空中走廊、影响城市美观、容易受自然灾害(风、雨、雪、盐、树、鸟)和人为因数(外力撞杆、风筝、抛物等)破坏。目前我国10kV配电网较多采用架空线路方式。2.基础架空配电线路杆塔基础是对杆塔地下除接地装置外设备的总称，主要分电杆基础、钢管杆基础、窄基角钢塔基础。电杆基础主要由底盘、卡盘和拉线盘等组成;钢管杆基础主要采用台阶基础、孔桩基础及钢管桩等;窄基角钢塔基础基础主要采用有台阶窄基塔深基础或浅基础、无台阶窄基塔深基础或浅基础。基础其作用主要是防止架空配电线路杆塔因承受垂直荷重、水平荷重及事故荷重等所产生的上拔、下压甚至倾倒等。▲电杆基础▲钢管杆基础▲窄基塔基础3.杆塔杆塔的用途是支持导线、地线和其他附件。以使导线之间、导线与避、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离。一般情况下我们的10kV配电线路无架空地线，所以我们的杆塔主要是用来安装横担、绝缘子和架设导线的。配电用的杆塔按受力分悬垂型与耐张型杆塔;按材质不同可分为木杆、水泥杆、钢管杆及(窄基)铁塔等。但我们在实际工作中习惯按按用途分，按用途分类可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、分歧杆塔、T接杆塔和跨越杆塔7种基本形式。3.1直线杆塔直线杆塔又叫过线杆塔、中间杆塔，用字母Z表示。直线杆塔用于耐张段的中间，是线路中用得最多的一种杆塔。正常情况下，承受导线的垂直荷载(包括导线的自重、覆冰重和绝缘子重量)和垂直与线路方向向的水平风力。当两侧档距相差过大或一侧发生低断线时，承受由此产生的导线、避雷器的不平衡张力。▲单回路直行水泥杆▲双回路直行水泥杆▲单回路直行门型(π)杆▲双回路直行门型(π)杆3.2耐张杆塔耐张杆塔又叫承力杆塔，用字母N表示，用于线路的分段承力处。正常情况下，除承受与直线杆塔相同的荷载外，还承受导线的不平衡张力。在断线故障情况下，承受断线张力，防止整个线路杆塔顺线路方向倾倒，将线路故障(如倒杆、断线)限制在一个耐张段(两基耐张干之间的距离)内。10kV线路的耐张段长度一般为1～2km。根据具体情况，也可以适当地增加或缩短耐张段的长度。▲单回路耐张水泥杆(三角排列)▲单回路耐张水泥杆(垂直排列)▲单回路耐张门型(π)杆▲双回路耐张水泥杆▲单回路耐张水泥杆(三联杆)▲单回路耐张窄基塔3.3转角杆塔用字母J表示，用于线路转角处，既承受导线的垂直荷载及内角平分线方向的水平分力荷载，又承受导线张力的合力。转角杆的角度是指转角前原有线路方向的延长线与转角后线路方向之间的夹角。转角杆的位置根据现场具体情况确定，一般选择在便于检修作业的地方。▲单回路转角水泥杆(三角排列)▲单回路转角水泥杆(垂直)▲单路转角门型(π)杆▲双回路转角水泥杆▲单回路转角方杆▲双回路门型(π)转角水泥杆▲单回路转角水泥杆(三联杆)▲单回路转角钢管杆▲双回路转角钢管杆▲双回路转角窄基塔3.4终端杆塔用字母D表示，终端杆塔位于线路首、末段端，发电厂或变电站出线的第一基杆塔是终端杆塔，线路最末端一基杆塔也是终端杆塔。它是一种能承受单侧导线等的垂直荷载和风压力，以及单侧导线张力的杆塔。▲单回路(电缆)终端水泥杆▲双回路(电缆)终端钢管杆▲双回路(电缆)终端水泥杆▲单回路(电缆)终端窄基塔▲双回路(电缆)终端窄基塔3.5分歧杆塔一般用于当架空配电线路中双回路分为2个单回路线的杆塔。▲分歧窄基塔3.6T接杆塔一般用于当架空配电线路中把一条线接到干线上去，T接位置处的杆塔就是T接杆塔。▲单回路直线T接水泥杆▲单回路直线(电缆)T接水泥杆▲单回路耐张T接水泥杆▲单回路耐张T接大拔稍水泥杆▲双回路耐张T接水泥杆▲单回路转角T接方杆▲门型(π)T接水泥杆▲单回路T接窄基塔3.7跨越杆塔一般用于当线路跨越公路、铁路、河流、山谷、电力线、通信线等情况。门型直线跨越水泥杆4.铁附件铁附件是电力线路输变电用构(附)件的俗称，它属于的非标准金具件。10kV配电线路中的铁附件一般是指混凝土电杆及其接线上的铁质零件。如各种横担、抱箍、穿钉、叉梁、横隔梁、拉杆、线线棒等等。不包括电力金具，金具绝大多数是标准件。4.1横担架空配电线路的横担较为简单，它装设在电杆的上端，用来安装绝缘子、固定开关设备、电抗器及避雷器等，因此要求有足够的机械强度和长度。架空配电线路的横担，按材质可分为木横担、铁(角钢或槽钢)横担、合成横担和瓷横担等;按使用条件或受力情况可分为直线横担、耐张横担和终端横担。按用途分为单杆横担、门杆横担、抬担、引线横担等。横担辅助安装的金具有M铁、横担联板、撑脚、曲拉板、抱箍、单头栓、双头栓、穿钉等。合成横担和瓷横担许多时候我们划分到绝缘子里面，木横担在国内应用较少，本次阐述的横担主要指铁横担。直线横担用在只考虑在正常未断线情况下，承受导线的垂直荷重和水平荷重;耐张横担用在承受导线垂直和水平荷重外，还将承受导线的拉力差;转角横担用在除承受导线的垂直和水平荷重外，还将承受较大的单侧导线拉力。根据横担的受力情况，对直线杆或15以下的转角杆采用单横担，而转角在15~45度的转角杆、耐张杆、终端杆、分支杆皆采用双横担，45度以上的转角杆、耐张杆、终端杆、分支杆采用十字横担。(部分地区杆均采用双横担)横担一般安装在距杆顶200mm处，直线横担应装在受电侧，转角杆、终端杆、分支杆的横担应装在拉线侧。▲单横担系统(横担、U型抱箍、M垫铁)▲双横担系统(耐张用)▲瓷横担瓷横担具有良好的绝缘性能，可代替悬式或针式绝缘子和木、铁横担，维护方便，造价低，故在中、高压配电线路中广为使用。但易折断。4.2抱箍所谓抱箍是用一种材料抱住或箍住另外一种材料的构件。它属于紧固件。抱箍装置由箍板、翼板、拉结筋板、螺栓及内衬垫构成。抱箍有好多种,杆顶支座抱箍、电缆抱箍、横担抱箍、拉线抱箍等。一般由左、右两半片抱箍对合后联接而成，左、右两半片抱箍均呈半圆环状，半圆环两端向外弯折，各形成一个安装耳，安装耳上冲得有螺栓连接孔，用缩口螺栓联接安装，主要原材料为扁钢。▲单顶单抱▲双顶双抱▲中导抱箍▲拉线抱箍▲U型抱箍4.3M垫铁M型垫铁，用于辅助角钢类横担与电杆联接。M型垫铁的作用简单说，如果不装M铁，横担吃力后就会滑脱、歪曲，主要起固定作用，有的在横担上直接焊两个小角铁。M型垫铁主要材料为扁铁，其规格根据安装电杆位置确定。为使M铁的安装范围增大，其双头栓孔均加工成40长条孔(腰子孔)。▲M垫铁5.导线由于架空配电线路经常受到风、雨、雪、冰等各种载荷及气候的影响，以及空气中各种化学杂质的侵蚀，因此要求导线应有一定的机械强度和耐腐蚀性能。架空配电线路中常用裸绞线的种类有：裸铜绞线(TJ)、裸铝绞线(LJ)、钢芯铝绞线(LGJ)和铝合金线(HLJ)。低压架空配电线路也可采用绝缘导线。▲钢芯铝绞线▲架空绝缘导线6.拉线系统拉线的作用是平衡电杆各方向的拉力，防止电杆弯曲或倾倒。因此，在承力杆(终端杆和转角杆)上，均需装设拉线。为了防止电杆被强大的风力刮倒或冰凌荷载的破坏影响，或在土质松软的地区，为增强线路电杆的稳定性，有时也在直线杆上，每隔一定距离装设防风拉线(两侧拉线)或四方拉线。拉线基本结构如下图所示：▲拉线系统拉线的上端固定于电杆的拉线抱箍处，下端与拉线棒连接。上端采用楔形线夹固定，成为“上把”。下端采用UT型线夹固定，称为“下把”。有些拉线为防止其与导线接触，在拉线中部增设拉线绝缘子。与拉线绝缘子连接处多采用缠绕绑扎法或钢线卡子固定，称为“中把”。电杆拉线一般都是呈空间布置，拉线方向与荷载方向往往不在同一平面内。即使在同一计算状态下各条拉线的荷载及伸长量也各不相同，故必须对每一条拉线进行受力计算。拉线的作用是用于平衡杆塔承受的水平风力和导线、地线的张力。根据不同的作用，分为张力拉线和风力拉线两种。下面介绍配网中几种常用类型：6.1普通拉线用于线路的终端杆塔、小角度的转角杆塔、耐张杆塔等处，主要起平衡张力的作用。一般和电杆成45°角，如果受地形限制时，不应小于30°、大于60°。▲普通拉线6.2人字拉线两侧拉线人字拉线又称两侧拉线，装设在直线杆塔垂直线路方向的两侧，用于增强杆塔抗风或稳定性。▲人字拉线6.3四方拉线四方拉线又叫十字拉线，在垂直线路方向杆塔的两侧和顺线路方向杆塔的两侧均装设拉线，用于增加耐张杆塔、土质松软地区杆塔的稳定性或增强杆塔抗风性及防止导线断线而缩小事故范围。▲四方拉线▲四方拉线▲四方拉线6.4水平拉线水平拉线又称过道拉线，也称高桩拉线，在不能直接做普通拉线的地方，如跨越道路等地方，可作过道拉线。做法是在道路的另一侧或不妨碍人行道旁立一根拉线桩，拉线桩的倾斜角为10°～20°，在桩上做一条拉线埋入地下，拉线在电杆和拉线桩中间跨越道路等处，保证了一定的高度(一般不低于6m)，不会妨碍车辆的通行。▲水平拉线▲水平拉线(局部)▲水平拉6.5V型拉线当电杆高、横担多、架设导线较多时，在拉力的合力点上下两处各安装一条拉线，其下部合为一条，构成V形拉线。V型拉线又称为Y型拉线，这种拉线分别为垂直V形和水平V形两种，这种拉线分为垂直V形和水平V形。▲V型拉线6.6弓形拉线弓形拉线又称自身拉线，为防止杆塔弯曲、平衡导线不平衡张力而又因地形限制不安装普通拉线时。▲弓形拉线▲弓形拉线6.7共用拉线应用在直线线路上，如在同一电杆上，一侧导线粗，一侧导线细，两侧负荷不一样产生了不平衡张力，但装设拉线又没有地方，就只能将拉线在第二根电杆上。▲共用拉线6.8撑杆因地形限制不便于安装普通拉线而在导线张力或张力合力的方向上装设撑杆以平衡导线的不平衡张