架空輸電線路基礎知識

2021-01-15 輸配電線路

架空輸電線路主要由導線、避雷線、絕緣子、金具、杆塔、基礎以及接地裝置等部分組成。

其功能主要是輸送電能。線路導線應具有良好的導電性能,導線是架設在杆塔上,長期處於野外,承受各種氣象條件和各種荷載,因此對導線除要求導電性能好外,還要求具有較高的機械強度、耐震性能,一定的耐化學腐蝕能力,且價格經濟合理。任何導線故障,均能引起或發展為斷線事故。

線路導線目前常採用鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線、防腐鋼芯鋁絞線。

1.1.1 鋼芯鋁絞線

國產鋼芯鋁絞線的標準先後有(D)57-1962、JB·649-1965、GB1179-1974、GB1179-1983《鋁絞線及鋼芯鋁絞線》、GB/T1179-1999《圓線同心絞架空導線》(等同於IEC6089-1991)和GB/T1179-2008《圓線同心絞架空導線》五種。目前後三種應用較為廣泛。


1.1.2 常用架空導地線的型號及其意義

L—鋁;

G—鋼;

J—絞;

Q—輕型;

J—加強;

F—防腐;

X—稀土;

LJ—硬鋁絞線

LGJ—鋼芯鋁絞線

LGJQ—輕型鋼芯鋁絞線

LGJJ—加強型鋼芯鋁絞線

LGJF—防腐型鋼芯鋁絞線

GJ—鋼絞線

註:以上為GB1179-1983標準

JL/G1A、JL/G1B、JL/G2A、JL/G2B、JL/G3A--鋼芯鋁絞線

JL/G1AF、JL/G2AF、JL/G3AF--防腐性鋼芯鋁絞線

G1A、G1B--普通強度鋼線(單線金屬的電阻率為191.57nΩ·m,對應於9%IACS)

G2A、G2B--高強度鋼線(單線金屬的電阻率為191.57nΩ·m,對應於9%IACS)

G3A--特高強度鋼線(單線金屬的電阻率為191.57nΩ·m,對應於9%IACS)

註:以上為GB1179-2008標準


1.2.3 鋼芯鋁絞線型號


常用的GB 1179-83標準


現用用的GB 1179-2008標準

防腐鋼芯鋁絞線。防腐鋼芯鋁絞線的規範、結構和機電性能與普通鋼芯鋁絞線完全相同,所不同的是表面塗抹防腐劑,並在型號中加「F」,即「LGJF」以示區別,該線共分輕防腐、中防腐和重防腐三種。常見型號可以見《鋼芯鋁絞線老規程(GB1179-74)主要技術參》與《鋼芯鋁絞線老規程(GB1179-83)主要技術參》。

現在南方電網導線主要採用鋁包鋼芯鋁絞線,鋁包鋼芯鋁絞線的表示的意義見《輸電線路常用架空導、地線型號表示及含義》,鋁包鋼芯鋁絞線的詳細參數見《【資料】電力線路中常用鋁包鋼芯鋁絞線參數》。


地線又稱架空避雷線,地線架設在導線的上空,其作用是保護導線不受直接雷擊,由於架空地線對導線的屏蔽,及導線、架空地線間的藕合作用,從而可以減少雷電直接擊於導線的機會。當雷擊杆塔時,雷電流可以通過架空地線分流一部分,從而降低塔頂電位,提高耐雷水平。避雷線根數視線路電壓等級、杆塔型式和雷電活動程度而定,可採用雙地線和單地線。

目前110kV及以上電壓等級的送電線路一般為雙架空地線。如果地線發生故障,造成斷線。避雷線斷線後可能碰在導線上,即能造成導線間的短路,影響正常供電。 

另外架空地線有絕緣、不絕緣和部分絕緣之分。架空地線常採用鍍鋅鋼絞線,鋁包鋼絞線等良導體,可以降低不對稱短路時的工頻過電壓,減少潛供電流。兼有通信功能的採用光纜複合架空地線(OPGW)。 

是輸電線路絕緣的主體,其作用是懸掛導線並使導線與杆塔、大地保持絕緣。絕緣子不但要承受導線的垂直荷重,水平荷重和導線張力。因此,絕緣子必須有良好的絕緣性能和足夠的機械強度。輸電線路常用絕緣子有:盤形懸式瓷質絕緣子、盤形懸式玻璃絕緣子、棒形懸式複合絕緣子。按承載能力大小分為70、100、160、210、300kN等。每種絕緣子又分普通型、防汙型等多種類型。


1.2.1 盤形懸式瓷質絕緣子

國產瓷質絕緣子,存在劣化率很高,需檢測零值,維護工作量大。遇到雷擊及汙閃容易發生掉串事故,在南網目前已逐步被淘汰。


1.2.2 盤形懸式玻璃絕緣子

具有零值自爆,但自爆率很低(一般為萬分之幾)。維護不需檢測,鋼化玻璃件萬一發生自爆後其殘留機械強度仍達破壞拉力的80%以上,仍能確保線路的安全運行。遇到雷擊及汙閃不會發生掉串事故。


普通型絕緣子


防汙型絕緣子

常見的絕緣子參數見《盤形懸式交流玻璃絕緣子主要技術參數》。


1.2.3 棒形懸式複合絕緣子

具有防汙閃性能好、重量輕、機械強度高、少維護等優點,

常見的絕緣子型號見《複合懸式絕緣子》與《35kV、110kV、220kV交流合成絕緣子主要技術參數》。


1.2.4 絕緣子型號的意義

懸式絕緣子(瓷或玻璃)


棒形懸式複合絕緣子


在架空輸電線路上,將杆塔、絕緣子、導線、地線及其他電氣設備按照設計要求,連接組裝成完整的送電體系所使用的零件,統稱為金具。對金具的要求是強度高,防腐性能好,連接可靠,轉動靈活,面接觸,防止點接觸。金具按其主要性能和用途一般分為五大類:懸垂線夾、耐張線夾、連接金具、接續金具、防護金具。


1.4.1 各類金具用途


1.4.1.1 懸垂線夾

懸垂線夾懸掛導、地線時,應能承受垂直檔距內的全部荷載,並且在線路正常運行或斷線時不允許導、地線在線夾內滑動或脫離絕緣子串。


表中型號中字母及數字意義為: 

X——懸垂線夾; 

G——固定; 

U——U形螺絲;

數字——適用導線組合號; 

附加字A——帶碗頭掛板;

B——帶U形掛板。 




1.4.1.2 耐張線夾

各類耐張線夾的破壞荷載應不小於安裝導線或避雷線的計算拉斷力,其對導、地線的握力,壓縮性耐張線夾應不小於導、地線計算拉斷力的95%,螺栓型耐張線夾應不小於導線計算拉斷力的90%。耐張線夾有三大類,即:螺栓式耐張線夾;壓縮型耐張線夾;楔型線夾。

螺栓式耐張線夾是借U型螺絲的垂直壓力與線夾的波浪形線槽所產生的摩擦效應來固定導線。


表中型號中字母及數字意義為: 

N——耐張;

L——螺栓;

D——倒裝式;

數字——適用導線組合號。 

壓縮型耐張線夾它是由鋁管與鋼錨組成。鋼錨用來接續和錨固鋼芯鋁絞線的鋼芯、然後套上鋁管本體,以壓力使金屬產生塑性變形,從而使線夾與導線結合為一整體,採用液壓時,應用相應規格的鋼模以液壓機進行壓縮。

表中型號中字母及數字意義為: 

N——耐張;

Y——壓縮;

數字——適用導線的標稱截面;分子表示鋁截面; 

楔型線夾用來安裝鋼絞線,緊固架空地線及拉線杆塔的拉線。它利用楔的劈力作用,使鋼絞線鎖緊在線夾內。

表中型號中字母及數字意義為: 

N——耐張

X——楔形

T——可調

U——U形

數字——適用鋼絞線 組合號。 


1.4.1.3 連接金具

連接金具分為專用連接金具和通用連接金具。專用連接金具是直接連接絕緣子的,故其連接部位的結構尺寸與絕緣子相配合。通用連接金具是用於將絕緣子組成兩串、三串或更多串數,並將絕緣子串與杆塔橫擔或與線夾之間相連接,也用來將地線緊固或懸掛在杆塔上,或將拉線固定在杆塔上等。根據用途不同一般有球頭掛環、碗頭掛環、U型掛環、直角掛板、平行掛板、延長環和二聯板等。

球頭掛環



碗頭掛環





U型掛環



PH掛環(又稱延長環)、ZH掛環(又稱直角環)


U型螺栓



各類掛板



各類聯板




1.4.1.4 接續金具

用於接續各種裸導線、地線,接續金具承擔與導線相同的電氣負荷,大部分接續金具承擔導、地線的全部張力。按接續方法的不同,接續可分為絞接、對接、搭接、插接和螺接等幾種。定型的接續金具按施工方法和結構形式的不同分為鉗壓接續金具、液壓接續金具、爆壓接續金具、螺栓接續金具及預絞絲纏繞的螺旋接續金具五類。普洱電網架空輸電線路常用的有對接、搭接、螺接。

接續金具接續時必須滿足以下條件:1、接續點的機械強度,應不小於被接續導線計算拉斷力的90%;2、接續點的電阻,應不大於被接續等長導線的電阻;3、接續點在額定電壓下,長期通過最大負荷電流時,其溫升不得超過導線的溫升。

並溝線夾


型號中字母及數字意義為: 

 J—接續;

BB—並溝,避雷線;

B——並溝;

數字——適用導線及鋼絞 線組合號。


JY型壓接管(液壓)


型號中字母及數字意義為: 

J——接續管;Y——圓形;數字——適用導線的標稱截面; 分子表示鋁截面;分母表示鋼截面。 


鉗壓管


型號中字母及數字意義為: 

J——接續管;T——橢圓;數字——標稱截面,mm2,分子 表示鋁截面,分母表示鋼截面;數字後附加字母L——鋁絞線。 


1.4.1.5 防護金具

包括用於導、地線的機械防護金具及用於絕緣子的電氣防護金具兩大類。


防振錘

機械防護金具有防止導、地線振動的護線條、防振錘、間隔棒及重錘。



型號中字母及數字意義為: 

F——防振錘;D——導線;G——鋼絞線;數字——FD型為適用導線組 合號;FG型為適用鋼絞線截面,mm2。 



間隔棒



型號中字母及數字意義為: 

F——防護;

J——間隔棒;

Q——球絞式;

數字——前二位表示間隔距離 (cm),後一位表示導線組合號。 


護線條


型號中字母及數字意義為: 

F——防護;Y——預絞絲;H——護線條;B——補修條;數字——適 用導線截面;分子表示鋁截面;分母表示鋼截面。 


均壓屏蔽環

電氣防護金具有絕緣子串用的均壓環、防止產生電暈的屏蔽環及均壓和屏蔽組成整體的均壓屏蔽環。



型號中字母及數字意義為: 

F——防護;

J——均壓環;

P——屏蔽環;

數字——表示適用電壓。 附加字母

N——耐張絕緣子串用;X——懸垂絕緣子串用;B——變電;

S——雙聯;

L——輪型;

D——單聯。



杆塔是用來支承導線和避雷線及其附件的支持物,以保證導線與導線或避雷線、導線與地面或交叉跨越物、導線與杆塔等有足夠的安全距離。

杆塔按材料分,可分為鋼筋混凝土杆和鐵塔兩大類。

按作用受力分,杆塔可分為直線杆塔、承力杆塔(承力杆塔分為耐張、轉角、終端、分歧杆塔、耐張換位杆塔、耐張跨越杆塔)和懸垂轉角杆塔。

1.5.1 根據線路杆塔的用途分類及代號含義


直線塔

1.5.1.1直線塔(Z)

用於線路的直線中間部分,以懸垂的方式支持導、地線,主要承受導、地線自重或覆冰等垂直荷載和風壓及線路方向的不平衡拉力。

1.5.1.2 直線轉角塔(Z)

除起直線塔的作用外,還用於小於5°的線路轉角。


耐張塔

1.5.1.3 耐張塔(N)

以錨固的方式支承導線和地線,能將線路分段,限制事故範圍,便於施工檢修;其機械強度較大,除承受直線杆塔承受的荷載外,還承受導、地線的直接拉力,事故情況下承受斷線張力。


轉角塔

1.5.1.4 轉角杆塔(J)

用於線路轉角處,一般是耐張型的。除承受耐張塔承受的荷載外,還承受線路轉角造成的合力。


終端塔

1.5.1.5 終端杆塔(D)

用於整個線路的起止點,是耐張杆塔的一種形式,但受力情況較嚴重,需承受單側架線時全部導、地線的拉力。


分支塔

1.5.1.6 分支杆塔(F)

用於線路的分支處。受力類型為直線杆塔、耐張杆塔和終端杆塔的總和。

1.5.1.7跨越塔(K)

用於高度較大或檔距較長的跨越河流、鐵路及電力線路杆塔。


換位塔

1.5.1.8 換位杆塔(H)

用於較長線路變換導線相位排列的杆塔。


1.5.2 按杆塔外形或導線布置型式代號含義

S——上字型

C——叉骨型(鳥骨型)

M——貓頭型

V——V字型

J——三角型

G——幹字型

Y——羊角型

B——酒杯型

SZ——正傘型

SD——倒傘型

T——田字型

W——王字型

A——A字型

Me——門型

Gu——鼓型


1.5.3 杆塔材料和結構代號含義

G——鋼筋混凝土電桿

T——自立式鐵塔

X——拉線式鐵塔


1.5.4 分級代號含義

同一種杆塔型式按荷重不同進行分級,其分級代號用角注1、2、3……表示。


1.5.5 高度代號含義

杆塔高度是指橫擔對地面的距離(m),稱為呼稱高,一般用數字表示。


1.5.6 鐵塔型號表示方法

鐵塔型號一般由字母及數字共六個部分組成

上例中表示,該塔為220kV直線酒杯型自立鐵塔,第一級呼稱高33m。 


小編註:實際工程中杆塔命名請參考國網、南網的典型設計中的命名規則及《輸電桿塔命名規則》(DL/T 1252-2013  )。國網、南網的典型設計的命名及使用條件我們將後期做專題與大家分享。


1.5.7 鋼筋混凝土杆型號表示方法

鋼筋混凝土電桿型號與鐵塔型號的表示方法基本相同,通常不寫出線路電壓等級的代號。

  杆塔按迴路數分類還可分為單回杆塔,雙回杆塔和多回杆塔。


基礎指杆塔的地下部分,主要是穩定杆塔,能承受杆塔、導線、架空地線的各種荷載所產生的上拔力、下壓力和傾覆力矩。


插入式角鋼


地腳螺栓


鐵塔基礎

基礎的分類

1、按杆塔型式分,可分為直線杆塔基礎、耐張杆塔基礎、轉角杆塔基礎和特種杆塔基礎

2、按基礎受力方式分,可分為下壓基礎、上拔基礎和傾覆基礎。

 3、按基礎結構型式分,可分為:

(1)、常用各種電桿基礎型式:杆根直埋基礎、鋼管套裝基礎、現場澆制鋼筋混凝土基礎、現場澆制重力式混凝土基礎。

(2)、常用各種鐵塔基礎型式:角鋼插入式混凝土基礎、地腳螺栓式混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎、重力式混凝土基礎、圓形(方形)鋼筋混凝土預製基礎、預製三角架式鋼筋混凝土基礎、混凝土條底板角鋼支架基礎、角鋼插入式金屬基礎、角鋼支架式金屬基礎、灌注式深樁基礎、擴底短樁基礎、低樁承臺基礎、高樁承臺基礎、高樁框架基礎、直錨式巖石基礎、承臺式巖石基礎、嵌固式巖石基礎、主角鋼插入式基礎、掏挖式基礎、聯合基礎。


混凝土杆基礎主要是防止傾覆,鐵塔基礎主要是防上拔、下壓,普洱電網一般採用的是杆根直埋、角鋼插入式混凝土基礎和地腳螺栓式混凝土基礎。


對電桿及拉線宜採用預製裝配式基礎,即底盤、卡盤、拉線盤,俗稱「三盤」。


接地裝置由接地體(極)和接地引下線所組成。

接地體(極)是指埋入地中並直接與大地接觸的金屬導體,其作用是能迅速將雷電流在大地中擴散洩導,以保持線路有一定的耐雷水平,減少線路雷擊事故。杆塔接地電阻值愈小,其耐雷水平就愈高。分為水平接地體和垂直接地體。

接地引下線指杆塔的接地螺栓與接地體連接用的在正常情況下不載流的金屬導體。

接地電阻指接地體對地電阻和接地引下線電阻的總和。而工頻接地電阻則是通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻。

土壤電阻率是表徵土壤導電能力的參數。


水泥杆


鐵塔

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