输电线路设计基础知识.docx

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1、输电线路设计基础知识1 .电力系统的组成电能的生产、输送、分配和使用组成一个系统称为电力系统，他主要包括发电站、电力网、用户等。(1)发电站(2)变电站(3)电力网2 .电力系统电压等级目前我国常用的交流电压等级：220v、380v、6.3kv、10kv、20kv、35kV、66kV.110kV220kV.330kV.500kV,750kV、IOOOkV0电压等级的划分1：安全电压(通常36V以下)；2：低压(又分220V和380V)；3：高压(1kV-220kV)；4：超高压330kV-750kV；5：特高压IOOOkV交流、800KV直流以上。3 .输电线路的分类3.1 按电压等级分类输电

2、线路，在电网中，从发电厂将电能输送到变电所的高压架空电力线叫做输电线路，电压等级一般为35kV以上，在国家电网公司的管理体制下，通常把35kV及以下的线路称为配电线路，主要担负分配电能的任务，把110-22OkV线路称为高压输电线路，在我国东北地区存在66kV的高压输电线路，把330-750kV线路称为超高压输电线路，IOOOkv以上的交流线路称为特高压输电线路，直流在大于等于80OkV线路称为特高压线路，目前世界上电压等级最高的昌吉-古泉土I1OOkV特高压直流输电线路。3. 2按照结构分类(1)架空输电线路。(2)电缆线路，电缆线路又可分为架空电缆线路和地下电缆线路。3.3 按照电能性质分

3、类(1)交流输电线路(2)直流输电线路3.4 快速识别各电压等级的线路架空线路的电压等级的识别主要使通过线路上的绝缘子片数进行区分，一般情况下：电压1312357等级OkV5kVIOkV20kV30kVOOkV50kV绝缘1371123子片数24-93-157-198-302-36针对复合绝缘子根据绝缘在的长度进行区分。4输电线路的结构组成及部件分类架空输电线路的组成元件主要有导线、避雷线(或称架空地线、简称地线)、金具、绝缘子、杆塔、基础、接地装置等。4. 1导线导线：主要功能是输送电能，线路导线应具有良好的导电性能,足够的机械性能，耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力，现在的输电线路多

4、采用中心为机械强度高的钢线，周围是导电率较高的硬铝绞线的钢芯铝绞线，目前主要采用的绞线主要有圆线同心绞线和型线同心绞线，4.2架空地线输电线路中，除了输送电力的电线外，还有防止雷击输电线路而在杆塔最高出架设的架空地线，雷击杆塔时起到分流作用及对导线的耦合和屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线于接地体相连接，当雷云放电雷击线路时，因避雷线位于导线上方，雷云首先击中避雷线，并藉以将雷电流通过接地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，保护线路绝缘免遭雷电过电压的破坏，起到防雷保护作用，总结起来，避雷线大致有以下几种作用：(1)防止雷直击导线，(2)雷击塔顶

5、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，降低雷击塔顶时塔头绝缘上的电压。(4)对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。目前主要用作地线的材料是镀锌钢绞线，复合架空地线(OPGW)、铝包钢等。4.3绝缘子绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支撑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，用来支持或悬挂导线，并使导线与杆塔之间不发生闪络的元件，是支撑导线并使之与杆塔绝缘的物体，它是由陶瓷或玻璃、塑料制成的绝缘部分和电极部分构成。目前，架空送电线路采用的绝缘子主要有三种，即盘式瓷绝缘子、盘式玻璃绝缘子、复合绝缘子。盘形瓷绝缘子具有良好的绝缘性能

6、、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，被广泛应用于各级电压线路上。瓷绝缘子的一大优点是当需要采用防污产品时，可设计成伞盘下表面光滑的双伞型或三伞型,这种形式由于其良好的空气动力学特性，十分有利于刮风条件下的自洁，积污率低，有效地提高了防污能力，特别适合于干旱、少雨和风沙多的污秽场合。盘形瓷绝缘子属于可击穿型，随着运行时间的延长,其绝缘性能会逐渐降低，即通常所说的瓷绝缘子“老化”现象，尤其当瓷配方不完善、结构设计未尽可能优化和生产工艺控制不严时，该问题比较突出。目前国产瓷绝缘子的平均年老化率约为0.005%,该指标与国际先进产品差距较大，例如国际上具有代表性的厂家日本NGK产品的年老化率低于0.0

7、005%,合资厂唐山NGK产品的保证年老化率低于0.001%o玻璃绝缘子与瓷绝缘子相比其特点在于：积污状况易于观测；劣化绝缘子自爆，便于发现事故隐患，不需登杆检测不良绝缘子；裙件自爆后仍具有足够的机械强度，不会发生掉串；山区线路可减少清扫运行维护工作。玻璃绝缘子的缺点是因制造工艺所限，防污型只能做成钟罩式。若要提高防污性能，就必须增加棱的数量和高度。因此导致棱槽深、易积污、难清扫、自洁性能差；但近来已有三伞型玻璃绝缘子问世。遇外力破坏时裙件易裂，较瓷绝缘损坏率高，尤为突出的是早期自爆率较高。目前国内生产玻璃绝缘子主要有两家厂商，自贡塞迪维尔公司和南京雷电集团。塞迪维尔公司玻璃绝缘子的平均年自爆

8、率为万分之一，南京电瓷集团生产的玻璃绝缘子还缺乏足够的运行数据判断绝缘子的自爆率。从统计情况看，在运行的第一年自爆率较高，随着运行年限的增加，自爆率下降并趋于稳定。复合绝缘子具有机电强度高，重量轻，耐污性能好、易于安装和维护工作量小等优点，大量运行经验证实，复合绝缘子具有优异的耐污闪能力，在同样的爬距及污秽条件下，复合绝缘子的污耐压明显高于瓷绝缘子和玻璃绝缘子。在较重污秽地区复合绝缘子的爬电距离可取瓷绝缘子的3/4甚至2/3,即可达到相应的耐污闪能力，这样绝缘子串长大为减少，从而缩小杆塔尺寸，降低工程造价。而且，复合绝缘子价格与瓷或玻璃绝缘子相当，不易破损，不需零值检测，不需清扫，有利于线路的

9、运行维护。复合绝缘子在国际上已有30年的运行经验，经过长期的发展，材料配方不断改善，产品设计逐步完善，生产工艺趋于成熟。据2000年国际大电网会议公布的调查报告表明，复合绝缘子的损坏率为0035,但是，复合绝缘子的伞裙易老化（预期运行寿命最高不超过25年）,而瓷和玻璃绝缘子的运行寿命预期在50年以上。另外，据运行单位反映，复合绝缘子抗鸟害（鸟粪、鸟啄）能力较瓷或玻璃绝缘子差。我国复合绝缘子技术研究较国外起步晚,挂网至今约有十余年历史。由于在吸收了国外经验教训的基础上起点较高。目前我国生产复合绝缘子的技术已达到世界先进水平。在海拔IOOOm以下的重污秽区采用有机复合绝缘子具有明显的优势。目前国内

10、输电线路绝缘子主要型式有瓷、玻璃绝缘子、复合绝缘子等，各型绝缘子优缺点见表14.3-1。表1.4.3-1不同类型线路绝缘子的性能比较见故障盘形瓷绝缘子盘形玻璃绝缘子棒形复合绝缘子击闪络电压高，可能出现“零值”,几率决定于生产商，无招弧装置可能发生元件破损闪络电压高，无招弧装置可能造成元件爆裂，几率决定于生产商闪络电压略低,装均压环一般可使绝缘子免受电弧灼伤n秽耐污差，双伞型可改善自清洗性能，调爬方便耐污差，防雾型可提高耐盐雾性能，调爬方便表面憎水性，耐污闪性能好，一般不需调爬害需采用防护措施需采用防护措施需采用防护措施偏“柔性”好，风偏小“柔性”好，风偏小“柔性”较好，风偏大困串概率大小决定于

11、生产商概率极小概率大小决定于生产商当化劣化速率决定于生产商基本不存在劣化硅橡胶老化速率和芯棒“蠕变”决定于生产商和使用条件夕力易损坏，残垂强度大易损坏，残垂强度较大不易损坏场维护检测维护工作量大，双伞型易人工清扫，检“零”麻烦清扫周期短、工作量大维护简便，缺陷检测困难4.4金具送电线路金具，按其性能、用途大致分为悬垂线夹、耐张线夹、联结金具、连续金具、保护金具和拉线金具等六大类。(1)悬垂线夹用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将避雷线悬挂在直线杆塔上，也可用于换位杆塔上支持换位导线以及非直线杆塔上跳线的固定。悬垂线夹承受导线垂直方向或顺线路方向的荷载，要求悬垂线夹对导线应有一定的握力

12、。(2)耐张线夹是用来将导线或地线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用，耐张线夹主要有三大类：液压型耐张线夹；螺栓式耐张线夹；楔形线夹。(3)联结金具这类金具又称为通用金具，多用于绝缘子串与杆塔之间、线夹与绝缘子之间、以地线线夹与杆塔之间的联结。主要包含：U形挂环、二联板、ZS挂板、延长环、IJ形螺丝等；球头挂环和碗头挂板是用来联结球窝形绝缘子的专用金具。(4)连续金具主要包括接续管(圆形、椭圆形)、补修管、并沟线夹。(5)保护金具保护金具主要包含防振锤、预绞丝护线、预绞丝补修条、重锤、间隔棒。(6)拉线金具拉线金具主要包含：UT形线夹、楔形线夹、拉线二联板。4.5杆塔杆塔是支撑架空线路导线和地线

13、，并使导线与导线之间，导线与地线之间，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。4.5.1常规杆塔型号的表示方法以国家电网公司通用设计模块为例介绍杆塔编号说明，本着唯一性、兼容性、方便性和扩展性的原则，国网通用设计将相同电压等级、回路数、导线型号的模块化为一个模块，每个模块根据风速、覆冰、海拔高度不同划分为若干子模块4. 5.2杆塔分类架空线路的杆塔一般根据材质、用途、导线回路数、结构形式等进行分类。(1)按材质分类：钢筋混凝土电杆、钢管杆、角钢塔、钢管塔。(2)按用途分类：直线杆塔、耐张杆塔、终端杆塔、直线转角杆塔、特种杆塔(钻越杆塔、换位塔、电缆终端塔等)(3)按回路

14、数分类：单回路、双回路、三回路、四回路、多回路。(4)按结构形式分类：拉线型铁塔、自立式铁塔、自立式钢管塔。4.6常用基础型式4.6.1开挖类基础该基础型式施工方法简便，在交通条件许可的情况下一般可以采用挖掘机进行基坑开挖，施工速度快，是目前工程设计中最为常用的基础型式，适用于各种岩土地质情况。根据其基础外形及受力机理的不同，主要有以下几种型式：(1)刚性台阶基础刚性台阶基础，即混凝土台阶基础，基础底板的台阶高宽比不小于1.0,基础底板内不配置受力钢筋的混凝土基础。虽然基础耗钢量是较少的，但混凝土用量却是最大的，相应运输量大，综合造价高。本基础型式用于基础作用力很小的线路基础具有一定的优势，并且施工简单。(2)柔性台阶基础钢筋混凝土板式基础的一种，主柱为直柱，底板为台阶式，基础与铁塔之间采用地脚螺栓连接。台阶高宽比2.5.主要特点是适用的地质范围较广，对比刚性台阶式基础，混凝土的用量较小，耗钢量较大，综合造价较低，也是目前线路中应用广泛的基础型式。对于具备一定承载力的软塑及淤泥质粘性土、地下水位较高的砂类土地区，可采取基础浅埋方式来降低基坑施工开挖难度。