电力常识

阻抗交流电通过具有电阻、电感、电容的电路时，由于电阻、电感、电容都具有阻碍电流流通的作用，我们把它们的总的效果称为阻抗。阻抗在数值上等于具有R、L、C元件的交流电路总电压与通过该电路总电流之比。即：式中：Z—阻抗（欧姆）；U—交流电路总电压的有效值（伏）；I—交流电路总电流有效值（安）。在交流电路中，阻抗包含电阻R、电抗X两部分，电抗X在数值上等于感抗与容抗的差值，即：，电阻、电抗和阻抗的关系为：根据上述公式，Z、R、X在数值上可以构成一个三角形，如图1-4所示，我们称为阻抗三角形。图中角为阻抗角。有功功率交流电路中，电阻所消耗的功率叫有功功率，用字母P来表示，计算单位用瓦（W）表示：单相：式中：P—有功功率（W）；U—相电压（伏）；I—相电流（安）；cos—功率因数。三相：P=UIcos式中：P—有功功率（W）；U—线电压（伏）；I—线电流（安）；cos—功率因数。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡，电阻炉等电阻性质的负荷，其功率因数为1；一般具有电感性质的负载，其功率因数小于1；电容性质的负载，功率因数大于1；功率因数反应了做有用功的电力在总电力所占的比率。有功功率交流电路中，电阻所消耗的功率叫有功功率，用字母P来表示，计算单位用瓦（W）表示：单相：式中：P—有功功率（W）；U—相电压（伏）；I—相电流（安）；cos—功率因数。三相：P=UIcos式中：P—有功功率（W）；U—线电压（伏）；I—线电流（安）；cos—功率因数。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡，电阻炉等电阻性质的负荷，其功率因数为1；一般具有电感性质的负载，其功率因数小于1；电容性质的负载，功率因数大于1；功率因数反应了做有用功的电力在总电力所占的比率。无功功率在交流电路中，电感（电容）是不消耗功率的，它只是与电源之间进行能量交换，而并没有真正消耗能量，我们把与电源交换能量的功率叫无功功率，用符号Q表示，计算单位用乏（var）表示。单相：Q=UIsin式中：Q—无功功率（var）；U—相电压（伏）；I—相电流（安）。三相：Q=UIsin式中：Q—无功功率（var）；U—线电压（伏）；I—线电流（安）。视在功率：视在功率是指电路中电压与电流的乘积，用符号S表示，计算单位：伏安（vA）、千伏安（KvA）。变压器的容量是用视在功率表示。单相：S=UI式中：S—容量（伏安）U—相电压（伏）；I—相电流（安）。三相：S=UI式中：S—容量（伏安）U—线电压（伏）；I—线电流（安）。视在功率与有功功率、无功功率的关系为：或功率三角形为图1-5所示。其中：S是三角形的斜边、P和Q是三角形两个直角边。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。金具送电线路金具，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：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。（6）铁塔型号表示方法铁塔型号由字母及数字共六个部分组成：220ZBT331种类代号分级高度（m）型式代号用途代号电压等级（kV）上例中表示，该塔为220kV直线酒杯型自立铁塔，第一级呼称高33m。（7）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。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。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。送电线路专业术语1．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。2．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。3．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。4．水平档距：相邻两档距之和的一半，称为水平档距，常用表示，即。5．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，常用表示，如图2-1所示。图2-1档距、限距、弛度等示意图6．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，用LO表示。导线悬挂点等高情况：导线悬挂点不等高情况：式中：LO—规律档距（米）Ln—各档档距（米）Qn—悬挂点高差角（度）7．杆塔高度：杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。用H1表示。8．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，简称呼称高，用H2表示。9．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，用H3表示。10．线间距离：两相导线之间的水平距离，称为线间距离，用D表示。11．根开：两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。用A表示。12．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。用表示。13．杆塔埋深：电杆（塔基）埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。用h0表示，如图2-2所示。图2-2杆塔高度、线间距离、根开、避雷线保护角等示意图14．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。15．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。16．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。17．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。18．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（如图2-3示），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。当涡流的频率恰好与架空线的自振频率相同时，将会形成架空线的稳定振动波，这种稳定的振动波将在架空线内部产生交变应力，长期作用会造成架空线的损伤。最严重的地方是架空线线夹出口处。架空线振动时的最高点（如图2-4中1点）叫做波峰，当导线邻近的另外的一点停留在原有位置（如2点）时，便形成了所谓的波节。两个相邻波节之间的距离叫做振动的半波长。两个相邻的半波则称为振动全波长。两个波峰之间的垂直距离称为波幅（振幅）。因风力作用而引起的周期性振荡，一般每秒几到几十个周波。振幅一般不超过几个厘米的“静止波”。均匀的风速和风向是引起架空线振动的基本因素，其振动的频率，波长和振幅还与架空线的档距长度，年平均运行应力及架空线的材