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架空输电线路概说

文章附图

特别说明:文编写较早,部分内容已更新,仅供参考。


由架空导线传输电力的线路我们称为架空输电线路,这个定义是世界通用的说法,故我们在制定规程、规定时都无一例外地使用了overhead transmission line。

架空输电线路可按电压等级、输电方式、回路数,分为如下几类:
架空输电线路通常按电压等级可分为如下几档:
——35kV~ 110kV称为高压架空输电线路
       ——220kV~ 750kV称为超高压架空输电线路
       ——800kV及以上电压等级称为特高压架空输电线路
       ——10kV及以下电压等级的线路称为配电线路

  当然我们这里说的不包括电缆

架空输电线路按输电方式可分为如下几种:
        ——交流输电线路--常规输电线路
                      --紧凑型输电线路

        ——直流输电线路

架空输电线路按回路方式可分为如下几种:
——单回输电线路

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——同塔双回输电线路


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——同塔多回输电线路



那么组成架空输电线路的基本设备元件是什么呢?

1导、地线

2绝缘子

3金具

4铁塔

1、导、地线

送电线路的导线截面一般先根据输送容量,按合理的经济电流密度选择几个标准的导线截面进行经济技术比较来确定。

由于超高压和特高压线路的电晕放电现象,对无线电干扰水平、可听噪声水平、电晕损失都有着直接的影响,故设计需要知道导线表面的电场强度。

设计规程(GB 50545)5.0.1规定送电线路的导线截面,除根据经济电流密度选择外,还要按电晕及无线电干扰等条件进行校验。大跨越的导线截面宜按允许载流量选择,并应通过技术经济比较确定。同时5.0.2还规定海拔不超过1000m地区,采用现行钢芯铝绞线国标时,各种电压可不验算电晕的导线最小外径。
海拔1000m以下可不验算电晕的导线最小外径

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与导线有关的另一个问题就是静电效应,它与电压等级、导线排列方式、导线离地高度有密切的关系。这也是确定线路铁塔使用高度的最基本的条件。
导线是由多根铝丝绞合排列,规格按(GB1179-83,现行为GB 1179-2017)制造而成。由于导线张力的需要,导线的中心部位是由钢丝绞合的钢芯。故而我们通常见到的导线型号:
如LGJ-400/50   
其中:LGJ为钢芯铝绞线;
         400 表示的就是铝丝的截面为400 mm2
         50表示的就是钢丝的截面为50 mm2

GB1179-83与国际电工委员会IEC 207 1966及IEC 209 1966的规定相一致。

——导线:通常使用的是钢芯铝绞线

当然,根据使用情况的不同,设计还可选择铝包钢绞线、铝合金绞线等、耐热导线等。

——地线

架设地线是作为送电线的最基本的防雷措施之一,地线在防雷方面具有以下功能:

A)防止雷直击导线;

B)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;

C)对导线有耦和作用,降低雷击杆塔时塔头绝缘(绝缘子串和空气间隙)上的电压;

D)对导线有屏蔽作用,降低导线上的感应过电压。

另:设计规程对不同电压等级、不同地形对地线的架设和对导线的保护角以及和导线的距离都有具体的要求。

地线通常使用的是镀锌钢绞线。

镀锌钢绞线的制造按国家标准GB1200-88《镀锌钢绞线》生产。

如:标记为1×7-6.0-1270-A-GB1200-88即表示结构是1×7、直径6mm、抗拉强度1270N/mm2、A级锌层的镀锌钢绞线。

标准中锌层厚度分为三级:A级(特厚)


                                           B级(厚)

                                           C级(薄)

标准中1.3节提出 “锌层级别应在合同中注明,” 在订货清单中明确结构、直径、抗拉强度、锌层厚度级别及镀锌类别。
由于热稳定的需要,线路两端的分流线则通常会选择使用一段铝包钢绞线。
由于通讯手段的要求,两根地线通常会选择使用一根复合光缆( OPGW )。
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2、绝缘子

按形式分有针式、悬式、棒式,我们常用的是悬式及棒式绝缘子,按材料分有瓷绝缘子、玻璃绝缘子、合成绝缘子,通常大都选用瓷或玻璃绝缘子,在三级及以上污秽区才使用合成绝缘子。
大家看到电压等级越高,绝缘子串越长。串的长短决定于片数,而片数基本上是由工频电压下的单位泄漏距离所决定。
绝缘子片数的选择一般需满足能耐受长期工频电压的作用和能耐受设计操作过电压,至于雷电过电压除大跨越外一般不作为选择绝缘子片数的决定条件,仅为校验线路的耐雷水平是否满足要求。
当然还有一个在工频电压下,绝缘子应有足够的机电破坏强度。

绝缘子组合可由几个分支组成,整个组合称为“串”。其中分支称为“联”。多联绝缘子串一般用于重要跨越、大垂直档距或耐张串。这些场合修复都比较困难,且若事故扩大则后果严重。

3、金具

联接铁塔和导线的铁件,以及固定分裂导线的间隔棒、均压环、导线防振锤等统称为金具。

4、铁塔

架空输电线路使用的铁塔,按使用功能可分为直线塔、转角塔、终端塔及换位、分歧等特种塔。

——直线塔是将导线提离地面的塔,又可分为自立塔和拉线塔两种基本型式。自立塔常用的有酒杯型、猫头型、鼓型、干字型等,拉线塔过去常用的则有拉八、拉V、拉门、拉猫型塔。

——转角塔是付与导线以张力的塔,大部是干字型、鼓型塔。

从加工角度说,架空输电线路使用的铁塔,又可分为角钢塔、钢管塔、钢管杆三种。

角钢塔由热轧角钢作构件,使用镀锌粗制螺栓联接,全部铁构件热浸镀锌,经生产厂试组装无问题后,运至工地组装而成。

钢管塔由钢管作构件,使用法兰或连板螺栓联接,全部铁构件热浸镀锌,经生产厂试组装无问题后,运至工地组装而成。钢管塔的局部构件往往也是由热轧角钢组成,故无角钢生产线的钢管杆生产厂不能生产钢管塔。

钢管杆指的是由独根的钢管制造的铁塔,由于其结构特点专称为钢管杆,且专门有《架空送电线路钢管杆设计技术规定》DL/T5130-2001和制造规定。

铁塔作为输电线路的支持物,应能在各种气象条件下,保持导线对地的最小距离,一般应符合以下公式:

H= λ+ f+ h+△h
式中:

H   从基础面到横担悬挂点的高度,一般叫杆塔的呼称高;

λ   绝缘子串全长;

f    导线最大弧垂;

h   导线对地最小允许距离, 一般叫限距;

△h—考虑测量和施工误差裕度,一般档距取0.3~0.5m。

我国输电线路使用的塔型,近几年由于走廊越来越紧张及输送容量不断增加等因素的影响, 不仅沿海地区甚至有的城市500kV   双回同塔并架的角钢塔、钢管塔,甚至钢管杆也有所使用,220kV双回和110 kV双回同塔并架的四回路角钢塔、500kV双回和 220 kV 双回同塔并架的四回路塔、 500kV同塔并架的四回路塔也陆续设计或使用。 1000kV同塔双回使用钢管塔的皖电东送的工程已完成各项准备工作。

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5、新技术、新材料、新工艺

我国电网建设的快速发展,从设计、施工、运行各个方都有不少的新技术成果在被推广和应用,这里简选作个介绍:

——紧凑型线路

——同塔双(多)回输电技术

——1000kV特高压输电技术

——1000kV特高压同塔双回输电技术

——420高强钢

紧凑型线路

三相导线置于同一塔窗内,三相导线间无接地构件, 达到提高自然输送功率,减少线路走廊宽度,提高单位走廊输电容量的架空输电线路。六分裂导线,可使各子导线表面场强和电荷分布均匀,地面场强值较低且高电场、高磁场区范围较小,线路参数均匀,上千公里的线路也不用加串补。同时也减小了无线电干扰。


420高强钢

自我国西北地区750kV铁塔研究使用420高强钢以来。随着同塔双回以及多回线路的建设日趋增多, 420高强钢的使用也越来越多。围拢420高强钢这新钢种的应用,国家电网公司专门成立了相应的研究推广班子以及焊接工艺的培训,这些工作的成果,使我们的招标工作、乃至工程建设有了切实的保障。

6、大跨越工程设计

一般而言,跨距1000m以上,直线跨越塔塔高100m以上,有通航要求,需特殊设计的输电线路称为大跨越输电线路。

我国已建设的大跨越塔的结构型式基本有三种:

——钢筋混凝土塔

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——角钢塔

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——钢管塔

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7、长短腿(高低腿)

为保护环境和长期运行的安全,我国山区输电线路的建设已全方位推广使用长短腿。


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