第一讲---输电线路基础知识

输电线路基础hyq2009年5月输配电线路基础知识输配电线路的施工本次培训内容有那些?•二、架空输电线路的结构及各元件的作用•三、导线机械计算基础知识第一讲输电线路的基本知识•一、电力系统的组成第一讲输电线路的基本知识一、电力系统的组成1、电能优点①易于将其它形式的能转化为电能②便于远距离输送（输电线路、电缆）③电能集中，分配自由④速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电输电线路是电力系统中实现电能远距离传输的一个重要环节，包括架空线路和电缆线路。电力生产示意图汽轮机G~电能用户发电机升压变压器降压变压器输电线路电力系统电力网动力系统配电线路2、电力系统的组成锅炉•电力系统=发电厂+变电所+输配电线路+用户•动力系统=电力系统+动力装置•电力网=升、降变电所+输配电线路目前我国输电线路采用的电压等级有：35、60、110、220、330、500、750KV35~220KV的线路为高压输电线路330~750KV的线路为超高压输电线路1000KV及以上电压等级的线路为特高压输电线路我国称电压380/220V、6KV、10KV为配电线路，其中1KV以下线路为低压配电线路，1~10KV为高压配电线路。输电线路、配电线路1、输电线路的分类输电线路分类按结构分架空线路电缆线路按电流性质分直流输电线路交流输电线路二、架空输电线路的结构及各元件的作用1导线2避雷线5拉线2、架空输电线路的结构3、元件的作用和类型（1）导线作用用来传输电流、输送电能。一般输电线路每相采用单根导线，对于超高压大容量输电线路多采用分裂导线，即每相采用两根、三根、四根或更多分裂导线。导线一般采用铝、铝合金、铜和钢材料做成。架空输电线一般采用以单根金属线为中心，将数根乃至数十根导线绕制而成的绞线。如LGJ特殊用途导线：A、大档距导线采用硅铜线、镀锌钢线、铝包钢线B、防腐导线采用镀铝钢线、钢芯涂防腐油C、自阻尼导线（或称防振导线）D、光滑导线E、分裂导线F、扩径导线作用(2)避雷线（架空地线）避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接。雷首先击中避雷线，从而保护线路绝缘。防止雷击导线而在杆塔最高处架设的架空地线，当雷击杆塔时，避雷线对导线起分流耦合和屏蔽作用，降低导线绝缘子上的感应过电压。避雷线作用：（1）防止雷直击导线（2）雷击塔顶时对雷电流有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低；（3）对导线有耦合作用，降低雷击塔顶时对导线绝缘上的电压；（4）对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。(3)绝缘子和绝缘子串1）绝缘子作用用于支承或悬吊导线使之与杆塔绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度。我国在高压线路上使用的绝缘子已趋向统一化和系列化,主要包括1、针式绝缘子2、瓷担式绝缘子、悬式瓷质绝缘子3、悬式玻璃绝缘子悬式绝缘子主要有球型和槽型1）按连接方式分2）按绝缘介质分1、钢化玻璃悬式绝缘子2、瓷质悬式绝缘子3、半导体釉、合成绝缘子、棒悬式绝缘3）按承载能力大小分40、60、70、100、160、210、300KN七个等级钢化玻璃绝缘子特点制造全过程可以实行机械化、自动化制造工厂所需投资比瓷质绝缘子厂低玻璃绝缘子机械强度高，可以降低制造成本和线路造价由于玻璃透明性，在外形检查时容易发现小裂缝和内部损伤缺陷由于钢化玻璃绝缘子具有出现各种损伤时均会发生自破的特点，所以运行中可以不必进行预防性试验，从而减轻劳动强度，提高经济效益。由于钢化玻璃绝缘子表面强度高，表面不易产生裂缝，老化慢。瓷质绝缘子特点它所用介质材料具有输电线路所要求的特性，机械负荷、电气性能以及热机械性能等都能满足各级电压的要求，所以一直使用。弱点：在污秽潮湿条件下，绝缘性能急剧下降，常产生局部电弧，严重时会发生闪络。绝缘子串或单个绝缘子的电压分布不均匀，在电场集中部位常引起电晕，极易导致瓷体老化。半导体釉绝缘子特点在绝缘子外层含半导体釉，使表面温度比环境温度高出几度，从而在雾与严重污秽环境中可防止形成潮湿。合成绝缘子特点是一种高强度优质轻型绝缘，质量轻，体积小，运输费用低，安装方便、省时，可省去清洗和检测零值绝缘子等工作，强度大，各种电气性能好，内外绝缘基本相等，属于不击穿型结构。棒悬式绝缘子特点它是一种不击穿型结构；长棒型金具数量相对减少，大大减轻金具锈迹引起的污闪事故；电气性能优良，爬电比距的增大，使耐污性能在为提高；无线电干扰水平大大改善；根本不存在零值或低值绝缘子的问题，从而省去了对绝缘子的检测、维护和更换。绝缘子型号一般由第一部分：字母表示绝缘子类型；第二部分：数字表示绝缘子的机电破坏荷载；第三部分：字母表示绝缘子特征。字母绝缘子类型字母绝缘子类型字母绝缘子类型4）绝缘子的标识含义第一部分字母主要有：X——悬式绝缘子；W——耐污绝缘子；IX——悬式钢化玻璃绝缘子；XH——钟罩型绝缘子；P——机械破坏负荷；Y——圆柱头结构第二部分数表示机电破坏负荷值：40、60、70、100、160、210、300KN第三部分字母表示绝缘子的特征主要有：C—槽形连接；D——大爬电距离训练：XP-70C；XP-210D；XHP1-160；LXY-2102）绝缘子串有悬垂绝缘子串和耐张绝缘串悬垂绝缘子串用于直线杆塔上；耐张绝缘子串用于耐张、转角和终端杆塔，承受导线的全部张力还有棒形悬式合成绝缘子串，用于高压输电线路，尤其是污秽地区。(4)杆塔作用用来支持导线和避雷线及其附件,并使导线、避雷线、杆塔之间，以及导线和地面及交叉跨越物或其他建筑物之间保持一定的安全距离。分类按受力的特点可分为：直线型杆塔：直线杆塔、直线转角杆塔、直线跨越杆塔和直线换位耐张型杆塔：耐张杆塔、转角杆塔、跨越杆塔和终端杆塔按其材料可分为：钢筋混凝土杆、铁塔、木杆按维持结构整体稳定性分：自立式、拉线式直线型杆塔在正常时只承受导线和避雷线的自重、冰重和风力，不承受顺线路方向的水平张力，故强度要求低。特点：直线型杆塔的绝缘子串垂直悬挂耐张型杆塔在正常时除承受导线和避雷线的自重、冰重和风力外，还需承受顺线路方向的水平张力（即承受架空线两侧的水平张力），故强度要求高。特点：耐张型杆塔的绝缘子串水平悬挂终端杆塔位于线路的首、未端只承受单侧的水平张力转角杆塔设于线路转角处，因此两侧的导线、避雷线不在一条直线上，故需承受角度合力。转角杆塔顺线方向拉力转向内角线路转角跨越杆塔位于线路跨越河流、山谷、铁路、公路等地方换位杆塔是在110kV及以上的送电线路线路中，SDJ3《架空关电线路设计技术规程》规定：在中性点直接接地的电力网中，长度超过100Km的线路均应换位。进行一次完全换位称为一个换位循环，其长度不宜大于200Km。各种杆塔组合，为一条输电线路，其中80%为直线杆塔，几基直线杆塔后为一耐张杆塔。直线杆耐张杆档距耐张段孤立档•相邻两基杆塔中心线之间的水平距离L称为档距•相邻两基承力杆塔之间的几个档距构成一个耐张段•如果耐张段中只有一个档距称为孤立档(5)金具作用在架空线路中主要用于支持、固定、连接导线及绝缘子连接成串，也用于保护导线和绝缘体。它可以把导线连接在绝缘子串上，也可以把绝缘子串固定在杆塔横担上，还可以防止导线的振动。分类按性能和用途分：线夹、连接金具、接续金具、保护金具和拉线金具；是将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌、下沉等的设施(6)基础作用底盘——防止电杆下沉拉线——提高杆塔的强度，承担外部荷载对电杆作用力，将电线杆固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜和倒塌的作用。•架空输电线路将电能从发电厂输送到负荷中心,沿途需翻山越岭,跨江过河,既要以受严寒酷暑,还要承受风霜雨雪,这样对架空输电线路提出了与大自然相适应的特殊要求.4架空输电线路的运行环境及要求(一)能耐受沿线恶劣气象的考验•沿线自然气象状况对架空输电线路的影响有电气和机械两个方面•气象参数有风速、覆冰厚度、气温、空气湿度、雷电活动的强弱•对机械强度有影响的为风速、覆冰厚度、及气温称为架空输电线路设计气象条件三要素风速风对架空输电线路的影响主要有：首先，风吹在导线、杆塔及其附件上，增加了作用在导线和杆塔上的荷载；其次，导线在由风引起的垂直线路方向的荷载作作用下，将偏离无风时的铅垂直面，从而改变了带电导线与横担、杆塔等接地部件的距离；第三、导线在稳定的微风（0.5~8m/s）的作用下将引起振动;在稳定的中速风（8~15m/s）的作用下将引起舞动;导线的振动和舞动都将危及线路的安全运行。覆冰厚度输电线路覆冰对输电线路安全运行威胁有三个方面：一是由于导线覆冰，荷载增大，引起断线、连接金具破坏、甚至倒杆等到事故；二是覆冰严重，使导线弧垂显著增大，造成导线与被跨越物或对地距离过小，引起放电闪络事故；三是由于不同时脱冰使导线跳跃，易引起导线间以及导线与避雷线间闪络，烧伤导线或避雷线。覆冰大致分为雾淞冰和雨淞冰•雾淞冰密度较小（约0.1~0.4g/mm2），呈针状或羽毛状结晶。•雨淞冰密度较小（约0.5~0.9g/mm2），冻成浑然一体的透明状冰壳，附着力很强。气温气温的变化，引起导线热胀冷缩，从而影响架空输电线路的弧垂和应力。气温越高，导线由于热胀引起的伸长越大，所以需考虑导线对被交叉跨越物和对地距离应满足要求，反之，气温越低，线长缩短越多，应力增加越多，所以需考虑导线机械强度应满足要求。组合气象条件和典型气象区在工程中，只要把握对线路各部件起控制作用的气象条件即可把握所有气象条件输电线路的影响。结合实际、慎重分析气象规律，又适合线路上的技术经济合理及设计方便性——组合气象条件组合气象条件一般常用的九种：最高气温最低气温年平均气温最大风速最大覆冰内部过电压（操作过电压）外部过电压（大气过电压）安装情况事故断线根据我国不同地区的气象情况和多年的运行经验我国各主要地区组合的气象条件归纳为九个典型气象区，其参数的组合(二)合理地选择导线的型式、载面、和应力导线型式导线应选择导电率高、耐热性能好、具有一定的机械强度，且重量轻、制造方便、价格低廉的材料提问：符合这些条件的应该是怎样的呢？材料：铜、铝、钢型号：铝绞线（LJ）、钢芯铝绞线（LGJ）、防腐钢芯铝绞线（LGJF）、镀锌钢线（GJ）导线的机械物理特性主要有：瞬时破坏应力、弹性系数、温度热膨胀系数及导线的质量瞬时破坏应力；对导线作拉伸试验，将测得的瞬时拉断力除以导线的截面积ATPPσP——瞬时破坏应力，MPaТP——瞬时拉断力，NA——导线载面积，mm2导线弹性系数；在弹性限度内，导线受拉力的作用时，其应力与相对变形的比值lATlΕ——导线的弹性系数，MPaσ——导线受力时的应力，MPaε——导线受力时的相对变形Τ——作用于导线的轴向拉力，NΔl，l——导线受拉引起的绝对伸长和原长，m热膨胀系数；导线的温度每升高10C引起的相对变形tα——导线的温度热膨胀系数，1/0Cε——导线由于温度变化所发生的相对变形Δt——温度变化量，OC导线的质量；以每千克导线的质量值表示，单位kg/km，可查表导线截面选择的要求线路年运行引用,符合总的经济利益:是指维持正常运行而每年支出的费用,它包括电能损失费、折旧费、修理费、维护费。导线运行中的温度不应超过其最高允许温度:我国规定，钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线可采用+700C（大跨越可采用+900C），镀锌钢绞线可采用+1250C。所选定的导线截面必须大于按机械强度所要求的最小截面110kV电压等级的输电线路，导线截面应按电晕条件进行验算。规程规定：海拔不超过100m地区的35kV线路不必验算电晕；110kV线路，当导线的最小直径为9.6mm时不必验算电晕。导线的应力和弧垂导线单位横截面积上的内力为导线应力导线上任意点至导线两侧悬挂点的连线之间的铅垂距离称为导线上该点的弧垂fxf0导线上应力和弧垂的大小相互联系的，在架设导线时，导线的松紧程度直接关系到导线及杆塔的受力大小和导线对被跨越物及地面的距离，也是线路设计、施工和运行的重要技术参数。(三)必须满足电