架空线路的基本结构

第一章架空线路的基本知识目录配电线路基础知识1架空配电线路的基本知识2塔杆3架空导线和避雷线4绝缘子5金具6一、配电线路的基础知识一、配电线路的概念在电力系统中担负着分配电能任务的电力网称为配电网。通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电的网络。从地区变电所到用户变电所或城乡电力变压器之间的线路，是用于分配电能的，称为配电线路。一、配电线路的基础知识配电网的分类：•高压配电网(35-110kV)中压配电网(6-10kV)低压配电网(220-380V)•城市配电网（城网）农村配电网（农网）工厂配电网等•架空线配电网电缆配电网架空电缆混合配电网按电压等级分按供电区功能分按配电线路的不同分一、配电线路的基础知识二、配电线路的基本要求（1）供电可靠：要保证对用户可靠地供电、不间断地供电，就要求保证线路架设的质量，加强运行维护、管理和检修工作，防止发生事故。（线路供电的安全程度，一般以每年每百公里线路平均发生事故次数即事故频率来表示）（2）电压质量：电压的好坏直接影响着用电设备的安全经济运行，电压过低不仅使电动机的出力和效率降低，而且常常造成电动机过热烧毁。所以规程规定：供电电压10kV及以下高压供电和低压电力用户的电压变动范围为±7%，低压照明用户为﹣10%、+5%，仅就电力线路本身的电压损耗来讲，高压配电线路为+5%，低压配电线路为+4%。一、配电线路的基础知识（3）经济供电：配电过程中，架空线路上必定有电能损失，线路损失在全部输送电能中所占百分数叫损失率（线损率），它是衡量供电经济性的重要指标。配电线路应在现有基础上不断采取各种措施降低线损，提高输电效率，降低输电成本，节约维修费用，来提高供电经济性。一、配电线路的基础知识三、配电线路的分类架空线路：架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。架空线路造价低、机动性强，便于检修。但是架空线路妨碍交通和建设，易受空气中杂物的污染；而且，架空线路可能碰撞或过分接近树木及其他高大设施或物件，导致电击、短路等事故。电缆线路：电缆线路的特点是造价高，不便分支，施工和维修难度大。与架空线路相比，电缆线路就不妨碍市容和交通外，更重要的是供电可靠，不受外界影响，不易发生因雷击、风害、冰雪等自然灾害造成的故障。在现代企业中，电缆线路得到了广泛的应用，特别是在有腐蚀性气体或蒸气，或易燃、易爆的场所应用最为广泛。二、架空线路的基本结构构成架空输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。1－低压导线2－针式绝缘子3、5－横担4－低压电杆6－高压悬式绝缘子7－线夹8－高压导线9－高压电杆10－避雷线1346710258911121－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；二、架空线路的基本结构三、杆塔通过绝缘子悬挂导线的支持结构的统称，杆塔是电杆和铁塔的总称。杆塔在架空线路中的作用：杆塔的用途是支持导线、避雷线和其他附件。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。杆塔的使用要求：杆塔的型式和尺寸应能使导线与导线之间、导线与避雷线之间、导线与杆塔本身之间以及导线对大地和交叉跨越物之间，有足够的电气安全距离。三、杆塔一、杆塔在用途上的分类按用途分类：直线杆塔、耐张杆塔、分歧杆塔、转角杆塔、跨越杆塔和换位杆塔。1、5、11、14–终端杆2、9–分支杆3一转角杆6、7、10–直线杆(中间杆)8–分段杆(耐张杆)12、13–跨越杆三、杆塔直线杆塔用于线路直线段的途径中，用悬垂绝缘子或V形绝缘子支持导线。只承受导线自重和风压、覆冰荷重的杆。直线杆也称中间杆（即两个耐张杆之间的电杆）特点：1、位于线路的直线段上，仅作支持导线、绝缘子及金具用。2、不承受顺线路方向的导线的拉力。机械强度要求不高，造价低。一般约占全部电杆数的80%。一般不设拉线线路很长时设置与线路方向垂直人字形拉线防风拉线。三、杆塔耐张杆塔为了防止倒杆事故范围的扩大，减少倒杆数量，在一定距离装设强度比较大，能够承受导线不平衡拉力的电杆，称为耐张杆。作用：起到将线路分段和控制事故范围的作用，同时给在施工中分段进行紧线代来很多方便。在线路正常运行时，耐张杆所承受的荷重与直线杆相同，但在断线事故情况下，则要承受一侧导线的拉力。所以耐张杆上的导线一般用悬式绝缘子加耐张线夹或蝶式绝缘子固定，其杆顶结构要比直线杆的杆顶结构复杂的多。两个耐张杆之间的距离叫耐张段，一般为1~2km。干字型塔（耐张）三、杆塔转角杆塔转角杆塔主要用于线路转角处，线路转向内角的补角称为线路转角。转角杆塔除承受导线等的垂直荷载和风压力外，还承受导线的转角合力，合力的大小决定于转角的大小和导线的张力。由于转角杆塔两侧导线拉力不在一条直线上，一般用拉线来平衡转角处的不平衡张力。转角杆的角度是指原有线路方向风的延长线和转角后线路方向之间的夹角，有转角30°、60°、90°之分。双回路（鼓型）铁塔（耐张，转角）三、杆塔终端杆塔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。三、塔杆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。三、塔杆分支杆塔：一般用于当架空配电线路中间需设置分支线时。分支杆塔三、塔杆换位杆塔换位塔是实现导线换位，以使输电线路参数平衡的杆塔。为了减少电力系统正常运行时电流和电压的不对称，并限制送电电路对通信线路的影响。超过10km以上的输电线路要用换位杆进行导线换位。换位方式：1.循环换位2.直线杆换位3.耐张塔换位4.悬空换位三、塔杆二、杆塔在材料上的分类木杆木杆优点：是绝缘性能好、质量小、运输及施工方便。木杆缺点：是机械强度低、易腐朽、使用年限短、维护工作量大。三、塔杆钢筋混凝土杆水泥杆即钢筋混凝土杆，一般可分为锥形杆（也称拔梢水泥杆，锥度一般为1/75）和等径杆。其优点是：结实耐用、使用年限长、美观、维护工作量小。缺点是比较笨重、运输及施工不便。三、塔杆水泥杆使用最多的是锥形杆，低压配电线路绝大部分采用锥形杆，梢径一般150mm，杆高8～10m；中、高压配电线路大部分也采用锥形杆，梢径一般为190mm和230mm，杆高有10、11、12、13、15m等几种。送电线路采用的水泥杆有锥形杆和等径杆两种，锥形杆的梢径有190、230、310、350mm等几种，等径杆的直径一般为300mm和400mm，工程中需连杆时可采用焊接加长。三、塔杆金属杆金属杆有铁塔、钢管杆和型钢杆等。金属杆优点是：机械强度高、搬运组装方便、使用年限长。金属杆缺点是：耗用钢材多、投资大、维修中除锈及刷漆工作量大。四、架空导线和避雷线一、架空导线的作用及常用材料架空导线的作用及要求架空导线的作用是传输电能。因为架空导线暴露在大气中，所以，对导线的要求是：不仅要有良好的导电性能，还应具有高强度的机械性能和抗腐性能。架空导线的材料架空导线的材料有铜、铝、钢、铝合金等。四、架空导线和避雷线铜是导电性能很好的金属，能抗腐蚀，但比重大，价格高，且机械强度不能满足大档距的强度要求，现在的架空输电线路一般都不采用。铝的导电率比铜的低，质量轻，价格低，在电阻值相等的条件下，铝线的质量只有铜线的一半左右，但缺点是机械强度较低，运行中表面形成氧化铝薄膜后，导电性能降低，抗腐蚀性差，故在高压配电线路用得较多，输电线路一般不用铝绞线;钢的机械强度虽高，但导电性能差，抗腐蚀性也差，易生锈，一般都只用作地线或拉线，不用作导线。钢的机械强度高，铝的导电性能好，导线的内部有几股是钢线，以承受拉力;外部为多股铝线，以传导电流。由于交流电的集肤效应，电流主要在导体外层通过，这就充分利用了铝的导电能力和钢的机械强度，取长补短，互相配合。目前架空输电线路导线几乎全部使用钢芯铝线。作为良导体地线和载波通道用的地线，也采用钢芯铝线。四、架空导线和避雷线二、架空导线的分类、型号、规格1.导线的分类单股导线、多股绞线和复合材料多股绞线及绝缘导线四大类。单股导线由于制造工艺上的原因，当截面增加时，机械强度下降，因此单股导线截面一般都在10平方毫米以下，目前广为使用最大到6平方毫米。多股绞线由多股细导线绞合而成，多层绞线相邻层的绞向相反，防止放线时打卷扭花，其优点是机械强度较高、柔韧、适于弯曲；且由于股线表面氧化电阻率增加，使电流沿股线流动，集肤效应较小，电阻较相同截面单股导线略有减小。复合材料多股绞线是指两种材料的多股绞线，常见的是钢芯铝绞线，其线芯部位由钢线绞合而成，外部再绞合铝线，综合了钢的机械性能和铝的电气性能，成为目前广泛应用的架空导线。架空电力线路一般都采用多股裸导线，但近几年来城区内的10kV架空配电线路逐步改用架空绝缘导线。运行证明其优点较多，线路故障明显降低，一定程度上解决了线路与树木间的矛盾，降低了维护工作量，线路的安全可靠性明显提高。10kV主要有铜芯和铝芯交联聚乙烯绝缘导线，低压主要有JV和JLV。四、架空导线和避雷线2.导线的规格与型号（1）铝绞线（LJ）该导线导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于6~10kV的线路，其受力不大，杆距不超过100~125m。（2）钢芯铝绞线（LGJ）该导线的外围为铝线，芯子采用钢线，这就解决了铝绞线机械强度差的问题。而交流电具有趋肤效应，所以导体中通过电流时，电流实际只从铝线经过，这样确定钢芯铝绞线的截面时只须考虑铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。（3）铜绞线（TJ）该导线导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高，是否选用根据实际需要而定。四、架空导线和避雷线（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。钢芯铝绞线导线外层为铝线，作为载流部分；内层线芯是钢线，以增强机械强度。由于交流电流在导线中通过时有集肤效应，交流电实际只从铝线部分通过，从而弥补钢线导电性差的缺点。四、架空导线和避雷线3.架空导线的选择1）架空线路适用的导线种类从10kV线路到配电变压器高压侧套管的高压引下线应用绝缘导线，不能用裸导线。由配电变压器低压配电箱（盘）引到抵押架空线路上的低压引上线采用绝缘导线。低压进户、接户线也必须采用硬绝缘导线。四、架空导线和避雷线2）架空线路最小允许截面架空线路导线运行中，处受自身重量的载荷之外，还承受温度变化及覆冰、风压等产生的载荷。这些载荷可能使导线承受的拉力大大增加，甚至造成断线事故。导线截面愈小，承受外载荷的能力愈低。为了保证安全，使导线有一定的抗拉强度，在大风、覆冰或低温等不利气象条件下，不致发生断线事故，因而需要规定各种情况下架空导线的最小允许截面。四、架空导线和避雷线我国规定架空导线允许使用的最小截面如表1-4所示。如计算出截面低于表中规定数值，也必须按表上数值选用。四、架空导线和避雷线选择导线电缆的截面时应满足的条件：①发热条件：导线中通过电流时，导线的电阻消耗能量并使导线发热。导线中流过的电流越大，温升越高。导线温度过高可能造成导线绝缘的损坏，裸导线机械强度降低，甚至烧断导线造成事故。为在最高环境温度和最大负荷情况下，保证导线不被烧坏，导线中通过的电流始终不应超过允许电流(安全电流)。②满足电压损失条件：根据“电力工业技术管理法规”规定，用户受电端的电压变动幅度应不超过下列额定电压的百分数。3）导线截面选择的条件四、架空导线和避雷线③满足机械强度条件：架空导线在运行中除了承受自身重量和温度变化时内部拉力增加的荷载外，还承覆冰、风压等外荷载。这，些荷载在不利气候条件时使导线承受的拉力大大增加，甚至逢成断线事故。为保证袈空导线在大风、覆冰或低温等不利气候条