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第一章 电力系统及电力网第一节 送电线路在电力网中作用 1什么是电力系统及电力网? 发电厂通过发电机将机械能转变为电能，经变压器及不同电压等级的线路输送给用户，把这些发电、变电、送电、分配和消耗电能的各种电气设备连接在一起的整体称为电力系统。 在电力系统中除去发电机及用电设备外的剩余部分称为电力网，即升压、降压变压器及各种电压等级的送电线路所组成的网络。 2送电线路的额定电压是如何规定的? 能使电力设备正常工作的电压叫额定电压。 送电线路的正常工作电压，应该与线路直接相连的电力设备额定电压相等，但由于线路中有电压降或电压损耗存在，所以线路末端电压比首端要低。沿线各点电压也就不相等。而电力设备的生产必须是标准化的，不可能随线路压降而变。为使设备端电压与电网额定电压尽可能接近，取电网首末端电压的平均值作为电网的额定电压，即额定电压Un=（U1+U2）/2，其中，U1、U2分别为电网首末端电压。 3电力线路在电网中的作用是什么?它由哪些元件构成? 电力线路是电网中不可缺少的主要部分，它的用途除了可输送和分配电能外，还可将几个电网连接起来组成电力系统。 输电线路可分为两大类，即架空线路和电力电缆线路。架空线路是将导线、避雷线架设在杆塔上，它是由导线、地线、杆塔、绝缘子、金具、基础等元件组成；电缆线路则是由电力电缆和电缆接头组成。 4什么是送电线路的电压水平? 电力线路的额定电压就是受端设备的额定电压，而线路送电端的工作电压，大致与送电设备的额定电压相对应，这个数值我们称为线路的电压水平。 5为什么说线路的额定电压取决于它的输送功率? 电力网的额定电压就是电力网线路的额定电压，也是受电设备的额定电压，线路的额定电压取决于输送功率。当输送功率为常数时，线路电压越高，其流过电流越小，这样所需的导线截面也越小，线路投资和运行费用也越小。相反，线路电压越低，其流过电流就大，所需导线截面也大，也将使杆塔、变压器、断路器等设备的绝缘增大，造价增高，因此对应一定的输送功率和输送距离，总可以找到一个合理的线路电压。 6电网的类别是如何划分的? 按供电范围可分为地方电网和区域电网。11OkV及以下电网供电距离短、输送功率小，称为地方电网；11OkV以上电网供电距离长、输送功率大，称为区域电网。 按电网结构可分为开式电网和闭式电网。对用户单回供电称为开式电网，双回供电称为闭式电网。按电压等级可分为低压电网(1kV以下)、高压电网(1330kV)、超高压电网(500kV及以上)。我国各地区电压等级的差异： 我国大部分地区 500/220/110/(35)/10/0.38kV 东北地区 500/220/63/10/0.38kV 西北地区 330/110/(35)/10/0.38kV 7何为联合电力系统?联合电力系统有何优越性? 送电线路是电网的组成部分，电网是电力系统的组成部分，两个或多个电力系统用电网连接起来，组成联合电力系统。 其优越性分以下五个方面： (1)提高供电可靠性。大系统中发电机多，备用机组多，线路多，容量大，部分线路故障不会影响系统供电，这样提高了供电的可靠性； (2)能充分保证电能质量。电能质量两大指标一是电压，二是频率，由于电网很大，容量很大，个别负荷变动、线路故障停电均不会造成电压的变化和频率的波动； (3)减少系统备用容量，提高设备利用率； (4)便于安装大线路，降低造价，机组容量大，必须建设大容量、超高压线路，这样单位千瓦造价低，线损小，经济效益显著； (5)充分利用动力资源。水电、火电并网运行，冬季火电多发、夏季丰水期多发水电，这样可降低成本，提高运行经济性。 8送电线路额定电压是如何规定的? 送电线路正常的工作电压，应该与线路相连的电气设备额定电压相等，但由于线路有电压降，特别是长距离供电，负荷变化较大时，由于送电线路的阻抗存在，必然有电压降和电能损耗存在，所以线路末端电压U2要低于线路首端电压U1，沿线各点电压均不相等，所以规定电网额定电压UN=(U1+U2)2。 9各级电压电网的供电半径是如何规定的? 电力网的额定电压，与其输送距离、输送功率有关。电压越高，输送功率越大，输送距离也越长，所以其三者的关系如表1-1所示。额定电压(KV)输送容量(MW)输送距离(km)O41035110220500O1以下0.22.O2101O5010050010001500O6620205050100100300250800 10电力工业的特点是什么? (1)电力工业生产中发电、输配、变电、供用电等各个环节是不容间断的，在同一瞬间完成，也就是说发电厂及用户之间的功率供需始终保持平衡。 (2)电能生产对国民经济和人民生活影响极大，也就是说工业生产和生活用电需保证不间断供电，若因故停止，势必会影响工业生产和人民生活。 (3)自动化要求高，由于电力是不间断及连续供给的，所以靠人操作绝不能满足要求，所以必须采用专用的自动装置和继电保护装置才可满足要求。 11对电力系统的基本要求是什么? (1)保证不间断供电。供电中断会使生产停顿，设备损坏，生活混乱，甚至危及人的生命安全。 (2)保证供给合格的电能质量。也就是说保证在电力系统中各点的频率和电压在合格范围内，我国电力系统频率为50Hz，容许偏移0205Hz；电压容许偏移一般为5UN。 (3)保证系统运行的经济性，系统运行时尽量是多发、多供，少损耗。第二节 送电线路参数 12研究线路电气参数的意义是什么?它包括哪些内容? 送电线路参数计算是进行电网电能损失和电压损失计算的基础，也是研究电网各种运行问题的基础。送电线路的电气参数主要有四个，即电阻ro、电抗xo、电导go和电纳bo。电阻、电抗是导线本身固有的，电抗除导线本身外还与架线方式有关。电导是对应于导线电晕及绝缘漏电而引起的参数，电纳是导线对地电容引起的参数。 13送电线路的电阻是如何表示的? 从电工学可知，导线每公里的电阻计算式为 ro=/S=1000s（/km） 式中 导线材料的电导率，m(mm2)； S导线的截面面积，mm2； 导线材料的电阻率(mm2km)，在温度t=20C时，铜的电阻率为18.8mm2km，电导率为53m/(mm2)，铝的电阻率为315mmkm2，电导率为32m(mm2)。 因此导线长度计算公式为R=rOL。 上面讲的实际是直流电阻，因交流有趋肤效应，电流在导线上分布不均，因此导线的实际交流电阻较直流电阻要大一些。 电阻是引起线路电压降造成线路有功电能损失和电压损失的因素之一。 14交流送电线路的电阻除与导线截面有关外还同哪些因素有关? (1)在交流电路中，由于集肤效应与邻近效应的影响，交流电阻要较直流电阻大，频率愈高，以上效应愈显著，所以通常情况下，这些效应约使电阻增加O55。 (2)电力线路使用的导线为多股导线，由于导线扭绞实际长度增加23，所以电阻率也要增大23。 (3)计算电阻一般是按导线标称截面计算的，但实际上由于多股扭绞的空隙存在，所以在计算时要将导线电阻适当加大，归算到它的额定截面。 (4)分裂导线每相电阻值，等于每根导线的电阻除以导线的分裂数。 15送电线路电抗的意义是什么? 当交流电通过三相导线，其中一相周围就存在交变磁场，由于磁通的变化，在导线中便产生感应电动势，即自感电动势，而在其他两相导线上由于自感电动势作用也有电流，此电流构成互感电动势，所以线路的电抗则是由自感、互感组成的。由于自感和互感与导线的材料特性有关，根据此理，线路电抗与三相导线问的距离、导线直径、导线材料的导磁系数等因素有关。 所以三相对称排列单回送电线路，每公里导线电抗值为 xo=0.0157/N+0145lgdm/Ds(km) 式中 导线相对导磁率； dm三相几何均距，m； DS同相导线组间的几何均距； N每相导线的根数。 16线路电导的意义是什么? 送电线路上有绝缘泄漏和电晕现象，电压越高这种现象表现的越突出，由于电晕的作用，导线表面电场强度超过周围空气击穿强度，造成导线对空气局部放电，即电晕，它导致有功功率损耗，电导一般用gO表示go=p/U2(/km)式中p电晕损耗功率，kWkm； U线路电压，kV。 17送电线路电纳的意义是什么? 电纳是线路电容抗的倒数，与电容有关，用公式表示为bo=1/xo=7.5810-6/lg(dm/rm)式中xo电抗，km； dm导线几何均距，cm； rm导线等价半径，cm。 一条线路导线与导线间、导线对大地间都是平行的，都存在着电容。此电容在交变电流的作用下(充放电)出现电流，此电流将影响沿线各点的电压、输送功率和功率因数。 18电纳对高压线路有何危害? 电纳引起的容性功率为Qb=UIb=U2B(Mvarkm)式中 B线路总电纳。 从式中可以看出电容功率大小与电压平方成正比，所以电压越高电容电流越大，无功损失也越大，在中性点不接地系统中，发生单相接地，不仅烧损导线而且引起弧光过电压，所以一般应装设消弧线圈来限制电容电流。 在220kV以上系统中，电容功率可补偿系统中感性功率，减少导线中有功损耗，提高电压水平，但在空载情况下，能使末端电压升高。发电机自励磁将有过电压危险，所以应限制电容电流。 19什么是线路的分布电容? 由于导线之问、导线与避雷器、导线与大地之间都是近似平行的，所以在导线之间、导线与避雷器、导线与大地之间都相等于一个电容，这个电容沿着线路全线分布基本上是均匀的，这个电容称为送电线路的分布电容，线路的分布电容与导线的几何均距、导线直径、导线对地的距离有关。 20电晕是怎样发生的?怎样避免送电线路上发生电晕? 电晕是一种放电现象，导线上的强电场使周围自由电子加速运行，碰撞原子，从而撞出电子，产生了新的自由电子和正负离子，正离子被负离子吸引，负离子被电极排斥，飞向远方，这样就形成了电晕。 电晕与电极表面状况、气象条件、海拔高度有关。 避免电晕的措施是加大导线直径，使用分裂导线或表面光洁的导线。第三节 送电线路功率和损耗 21电网经济运行包括哪些内容? 合理分配各发电厂的有功功率负荷率，在整个系统发电量一定的条件下，使系统一次能源消耗最小，合理配置无功电源，提高有功功率，改进电网的结构和参数，组织变压器经济运行，以降低电力网的电能损耗。 22电网损耗包括哪些? 电网损耗包括电网功率损耗与电能损耗，电网在运行时，在线路上和在变压器中都有功率损耗，电网的电阻和电导作用导致有功功率损耗，电网的电抗、电纳作用导致无功功率损耗。 23何为电网的可变损耗和固定损耗? 可变损耗是指在电力线路电阻上的损耗，输送功率越大，导线上的电流越大，其损耗WO=I2R同电流的平方成正比，其损耗随着功率大小而变化，故称可变损耗，此类损耗约占总损耗的80。 固定损耗与线路传递功率无关，主要是电晕和电容引起的损失，因线路中的电晕(电导)和电容(电纳)是不变的，所以此损耗称为固定损耗，此类损耗约占总损耗的20。 24何为管理损耗(又称为管理线损)? (1)线路两侧表计(或计量设备)有误差，用电量大，电能表读数小。 (2)营业管理上有漏抄错算的。 (3)设备绝缘不良引起损耗。 (4)无表用电、窃电等引起的损耗。 25电力系统无功损耗不直接影响电量，为什么还要予以重视? 在电能输送中，不仅有有功功率损耗，同时因电抗、电容元件的存在产生无功损耗。无功损耗影响系统功率平衡，要求发电机发无功，同时在系统内要装设调相机及无功设备进行补偿，在输送容量一定情况下，无功功率过大必然会使有功功率受到限制，同时必然会在电力网各元件中产生有功损耗。 26线路损失电量及线路线损率如何计算? 线路损失电量简称线损，是供电部门考核的一项重要指标，简单地说电能表的总供电量与总售电量之差称为实际的损失电量，即损失电量=供电量一售电量，损失电量与总电量之比的百分数称线路损失率，简称线损率。 27什么是负荷距?利用负荷距如何计算通过线路的输送功率和输送距离? 负荷距是指线路的有功负荷与输送距离的乘积。输送容量P=UIcos。 负荷距的计算方法是根据负荷大小、功率因数、导线型号、电压等级、电压损失算得的输送容量和距离的乘积，表l2中列出了各种导线型号、功率因数、输送电压、电压损失，若已知输送功率，可求得输送距离，若已知输送距离可求得输送功率，即输送功率=负荷距输送距离。28线路电压损失为10时各类电压等级下的负荷距是多少?如表1-2所示：当线路电压损失为10%时的负荷距 （MWkm）cos电压等级及导线型号0.95O.900.850.800.750.70U=35kVLGJ35115.9109.3104.199.594.5LGJ50143134126.5120113.2LGJ70185.717l159.0148.7139LGJ95234212194.5179166LGJ120165238216198182.3LGJ150308271.5244.5222202U=110kVLGJ9525702250202518351705LGJ12021602545226820581880LGJ15024602975258023202095LGJ18539603285286025402275LGJ2403705318028002495U=220KVLGJ24018200146801250011000LGJ300159301750011730LGJ40017600145701250029某线路额定电压110kV，导线为LGJ240，cos=O85如果要求输送距离为50km，求其最大输送功率? 解：查表1-2负荷距为3180MWkm，则W=318050=636(MW)。 30什么是负荷曲线? 负荷曲线可分为有功负荷曲线和无功功率负荷曲线，电力系统中的负荷根据用户的需要，时刻在变化，所以电网功率和损耗也随时间变化而变化，这就出现了一个负荷随时问变化的规律，将这个规律以功率为纵坐标、时间为横坐标，以曲线形式记录下来，这个曲线即为负荷曲线。 负荷曲线记录负荷随时间变化的规律，是计算电能损耗和预测负荷的重要依据。 31什么是日负荷曲线?年最大负荷曲线?年持续负荷曲线? 将一日内每一小时的负荷点在以时间为横坐标、以功率为纵坐标的坐标内，然后将24个点连接而成的曲线称为日负荷曲线。 把一年12个月中，每月的最大负荷点在坐标中，其连成的曲线称为年最大负荷曲线。 根据一年8760小时的各个负荷大小的累计持续时间排列出来的曲线称为持续负荷曲线，可计算出全年负荷的用电量。W=t（kWh） 32何为最大负荷利用小时? 在年持续负荷曲线中，以最大负荷连续运行时间T，它所消耗的电量正好与年负荷曲线中实际消耗的电量相等时，则时间T称为最大负荷利用小时。 最大负荷利用小时的长短反映了实际负荷一年内变化的程度，如果负荷曲线平坦，说明利用小时大，如果负荷曲线起伏较大，说明该值就小，另一方面也可以用它来衡量用电设备的利用情况。 根据年最大负荷小时，可算出用户全年的用电量W=PT，各类负荷利用小时如表1-3所示。 负荷性质时间T(h)负荷性质时间T(h)照明及生活用电农业用电单班制企业用电200030002500300015002000双班制企业用电三班制企业用电3000450060007000 33什么叫理论损失电量，为什么要进行线损理论计算? 在电网实际运行中，电能表总供电量与总售电量之差值称为线损电量，其中有一部分是输、配电无法避免的，如变动损耗和固定损耗，可以通过计算得出，称为理论损失电量，又称为技术线损。但是在技术线损和不明损失电量中，其电网各元件中损失电量各占多少，无法知道，所以必须根据供电设备参数和实际负荷情况进行计算，算出不明损失电量，从而采取措施，减少损耗。 34送电线路各种损耗的计算是如何表示的? 有功功率损耗P=3I2R10-3(kW)。 无功功率损耗Q=3I2X10-3(kvar)。 在时间t时电能损耗W=RS2/U210-3(kWh)。 用均方根电流法计算电能损耗 W=3R10-3(kWh) 35为什么说提高电网功率因数可以降低线损? 在电网中增加并联电容器可以减少线路的无功功率，提高电网的功率因数，无功功率减少后，相应的负荷电流也减少，则有功损耗P=I2R也相应减少。 36降低线损应采取哪些措施? (1)提高电网电压运行水平； (2)合理确定供电中心，减少线路长度； (3)提高功率因数，减少空载、轻载损耗，装设电容器、调相机； (4)尽量采用环网供电，减少备用容量。 37什么是电力系统潮流?从潮流性质上进行划分可分为哪几种? 电力系统潮流是描述电力系统运行状态的技术术语，运行中的电力系统带上负荷后，就有潮流或与潮流相对应的功率从电源通过系统各元件流人负荷，并分布于电网各处，称为潮流分布。 潮流分布从性质上可分为电力系统静态潮流、动态潮流和最佳潮流。 38什么叫电网的潮流计算?为什么要进行电网潮流计算? 电网潮流计算是电网功率分布和电压状况计算的统称。 电网在某一运行方式下，功率大小及功率方向的分布情况是一定的，通过计算可以明确各变电所母线上功率大小，功率性质，网内功率方向，以及是送电还是受电。 39电网功率分布的决定因素是什么?为什么要进行电网功率分布计算? 电网的功率分布，主要决定于负荷的分布、线路变压器参数和电源间功率分配的关系。 对电网进行功率分布计算，可以帮助我们了解系统接线方式，在一定的运行方式下，各元件的负荷应保证电网电能质量，使整个电力系统得到最大经济效益。 40进行电网功率分布计算要达到的目的是什么? (1)根据计算结果来选择电气设备规格及导线规格。 (2)为继电保护的选型、整定计算提供依据。 (3)检查电网内各种元件是否过负荷，导线会否发热，导线弛度如何?交叉跨越是否能够满足运行要求。 (4)检查变电所各母线电压是否满足要求，是否需要调压以保证各变电所的电压水平。 41为什么要对电网各点的电压进行计算? 电压是电能质量的一项重要指标，也是电网内的重要参数，在电网运行中，线路阻抗、变压器阻抗、用户负荷变动及系统运行方式改变时电网各点的电压是不同的。电网事故，如发生短路、断线等时电压将会发生大幅度变化，所以对电网电压的计算是非常重要的。 42电网电压的变化可用哪三个名词来说明? (1)电压降落。指输电线路首、末端电压向量差。 (2)电压损耗。指输电线路首、末端的电压代数差。 (3)电压偏移。电网中某一点的实际电压与电网额定电压之差，一般用百分数来表示。电压偏移百分数等于电网某点电压减去电网电压除以电网电压乘以百分之百。 43电压偏移对系统运行有何影响?我国规定的电压偏移的范围是多少? 电压偏移对电气设备运行有较大影响，电压的正偏高出电气设备额定值，易使设备发热以致老化烧毁，电压负偏影响用户的电压质量。不论正偏、负偏均增大了电网的电压损耗，所以我国规定，电压偏移不超过表1-4所列数字。变电所类别最大负荷时()最小负荷时()事故时()变电所无调压+2.5+7.5-2.5变电所有调压+5O0第二章 送电线路的电气特性第一节 线路绝缘、对地距离及交叉跨越 1送电线路绝缘配合具体内容是什么? 架空送电线路的绝缘配合就是要解决带电导线在杆塔上和档距中各种可能的放电途径。其具体内容包括导线对杆塔、导线对塔头的各部构件、导线对拉线、导线对避雷线、导线对地和建筑物，不同相导线之间，以及检修工人在带电登杆时，带电体对人身的最小安全距离。 2什么叫绝缘配合?送电线路绝缘配合指什么? 绝缘配合是指系统中可能的各种过电压，在考虑采用各种限压措施后，充分研究投资费用、运行费用，经技术比较后，确定出必要的绝缘水平，按此水平所选定的绝缘物和空气绝缘间隙。 送电线绝缘配合主要是指根据大气过电压和内过电压要求，确定绝缘子片数和正确选择塔头空气间隙。 3送电线路绝缘配合与哪些因素有关? (1)杆塔上的绝缘配合就是按正常工频电压、内过电压、外过电压确定绝缘子的型式及片数，以及在相应风速下，保证导线对杆塔的空气间隙。 (2)在外部过电压条件下确定档距中央导线对避雷线空气间隙。 (3)在内部过电压及外过电压条件下确定导线对地及建筑物的最小允许间隙。 (4)在正常工频电压下，不同相导线间以及导线震荡摇摆情况下，确定不同相之间的最小距离。 4什么是内部过电压?它是如何产生的?具体分为哪三大类? 内部过电压是由于电力系统内部原因而引起的，导致其发生的根本原因是系统内能量分布突发，如切合空载线路及变压器，单相接地等，其数值变化规律与电力系统参数有关。 内部过电压可分为三大类： 操作过电压：由于电网内开关操作引起的过电压。 谐振过电压：由系统电感和电容组成的谐振回路引起的过电压。 工频过电压：由于电网运行方式的突然改变，引起某些电网工频电压的升高。 5影响送电线路安全运行的内部过电压有哪些形式? (1)合空载线路过电压，从线路等值电路中分析，L2和C构成了串联谐振回路，这个振荡频率较工频高的多。 (2)切空载线路及空载变压器过电压。 (3)弧光接地过电压。在中性不接地系统发生单相接地时，故障点将流过3倍的对地电容电流，极可能发生弧光，由于有电感和电容的存在，可能引起部分振荡，一般可达到3倍额定电压，即弧光过电压。 其幅值与电网工频电压成正比。 6影响过电压的因素有哪些? (1)与系统容量有关； (2)与断路器的性能有关； (3)与中性点接地方式有关； (4)与系统的接线方式有关； (5)与系统参数有关。 7如何确定塔头尺寸?确定塔头尺寸，主要有两个原则，一是塔头间隙过大增加杆塔造价，二是塔头间隙过小则不安全。一般是按大气过电压、内过电压和工作电压来计算出绝缘在此情况下的摇摆角即风偏角。在不同等级电压下，按这三种过电压所要求的空气间隙绘制间隙圆，问隙圆的切线处就是塔头最小尺寸。 8在计算导线对地距离时应考虑哪些因素? 应考虑导线与地面、建筑物、树木、铁路、道路、河流、管道、索道的距离，对于各种架空线路、通信电缆的距离应根据最大覆冰和最高气温等引起的最大弧垂进行计算。 对于标准铁轨，高速公路及一级公路交叉时，交叉档距一般不超过200m，如超过200m其弧垂按导线在温度+70重新计算。 9导线对地的最小距离是如何规定的? 见表21。 表2-1 导线对地的最小距离标准电压(kv)路经地区35110220330500居民区7O7.58.514非居民区6O6.57.511(10.5)交通困难地区5O5.56.58.5 10导线与山坡、峭壁、岩石最小净空距离是如何规定的? 见表2-2表2-2 导线与山坡、峭壁、岩石最小净空距离 m标称电压(kV)路经地区35110220330500步行可到达的山坡5.O5.56.58.5步行不能到达的山坡3.O4.05O6.511导线与建筑物之间最小垂直距离是如何规定的? 见表2-3。表2-3 导线与建筑物之间最小垂直距离标准电压(kV)3511O220330500垂直距离(m)4.05.06.O7.O9.O 12边导线与建筑物之间最小距离是如何规定的? 见表2-4。表2-4 边导线与建筑物之间最小距离标准电压(kV)3511O220330500距 离(m)3.54.05.O6.O8.5 13导线与树木之间的距离是如何规定的? 见表2-5。表2-5 导线与树木之间的距离标准电压(kV)35110220330500最大弧垂时垂直距离(m)4.04.55.57.O最大风偏时净空距离(m)3.54.05.O7.O 14送电线路与弱电线路的交叉角是如何规定的? 见表2-6。表2-6 送电线路与弱电线路的交叉角弱电线路等级一 级二 级三 级交叉角4530不限制 15导线带电部分与杆塔构件最小距离是如何规定的? 见表2-7。表2-7 导线带电部分与杆塔构件最小距离 m标称电压(kv)110220330500雷电过电压1.001.92.33.30 3.30操作过电压O.71.451.952.5 2.7工频电压0.250.550.91.2 1.3注500kV栏内左侧数据适用于海拔高度不超过500m地区，右侧适用于超过500m，但不超过1000m的地区。 16导线线间距离是如何确定的(水平线间距离)? 在1000m以下档距，35kV及以上线路的水平线间距离按下式确定 D04Lk+UN/110+0.65式中D导线水平线间距离，m； Lk悬垂绝缘子串长度，m； UN线路额定电压，kV； f导线的最大弧垂，m。 17如何确定导线垂直排列的垂直距离? 导线垂直排列的线路，其线间距离除考虑电压绝缘距离外，还应考虑导线覆冰和积雪使导线下垂以及覆冰脱落时，导线跳跃的问题，一般应在计算水平线间距离的结果中乘以75，其垂直距离不小于表2-8。 表2-8 导线垂直排列的垂直距离电压(kV)3560110154220330500距离(cm)2002253504505507501000 18同杆架设多回路的线间距离应是多少?上下层相邻导线间或地线与相邻导线间水平偏移是多少? 见表2-9和表2-10。 表2-9 同杆架设多回路的线间距离电压(kV)3560110154220330距离(cm)300350400500600800表2-10 上下层相邻导线间或地线与相邻导线间水平偏移标称电压(kV)110220330500设计冰厚10mmO.51.O1.51.75设计冰厚15mm0.71.52.02.5第二节 送电线路的防雷保护与接地 19什么叫雷暴日和雷暴日小时? 在进行电力线路防雷设计时，必须考虑该地区雷电活动情况及地区雷电活动频率，可用雷电日或雷电小时表示，雷电日是一年中有雷电的日数，雷电小时是一年中有雷电的小时数，不论每日雷电发生几小时均按一个雷电日计算，由于每年雷电日变化较大，所以我们一般用多年的平均数。 20雷区是如何划分的? 一般把平均雷电日不超过15日的地区称为少雷区，例如我国西北地区。把平均雷暴日超过40日地区叫多雷区，如长江一带和我国北方地区。把平均雷暴日超过90日的地区叫强雷区，例如我国南方地区。 21落雷密度是如何规定的? 雷暴日和雷暴小时虽然可反映出该地区雷电活动的频度，但它却未能反映出是云间放电、还是云对地的放电，我们关心的是云对地的放电。落雷密度表示每一个落雷日，每平方公里地区落雷次数，用(次km2雷电日)表示。 22雷电流的幅值大小是如何确定的? 雷电流是指雷击于接地良好的杆塔泄人大地的电流。雷电流的幅值一般是在塔上或避雷针上用磁钢棒测出的，它与气象和自然条件有关，是一个随机变量，只有通过大量实测才能正确估计其概率分布的规律。雷电流的幅值与海拔高度及土壤电阻率大小关系不大。 23避雷线如何保护电力设备的? 雷击可简单地看成是一个电流行波沿空中通道流人雷击点，在击中地线后即分两路继续前进。随着电流波前进的还有一个电压行波。它们构成了一个接近光速的传播的电磁波，其阻抗一般取300,(对导线或避雷线可取300400。 在雷击塔顶时，由于塔脚电阻很小，如R=0则不出现对地电压；避雷线保护作用主要是将电压化成电流，经很低的塔脚电阻排泄出去，从而达到降压作用，即使塔脚电阻有一定值为R=10，也很小，很显然避雷线的降压作用，完全依靠很低的接地电阻实现的。 24如何确定避雷线保护范围? 避雷线的保护范围由保护物高度、避雷线悬挂高度和条数来确定。 (1)单根避雷线保护范围按下式计算： 当hx0.5h时 rx=0.47(h-hx)p 当hx0.5h rx=(h-1.53hx)p式中h避雷线高度； hx被保护物高度； rx保护半径，保护宽度； P高度影响系数，当h30m时p=1，当30mh120m时p=5.5/ (2)两根平行避雷线保护范围，可用下式表示hO=h-D/4P式中 h0两根避雷线间保护范围边缘最低点高度，m； D两避雷线线间距离，m； h避雷线高度，m。 双避雷线在计算时，先应按单根避雷线确定外侧保护范围，其内侧各截面的保护范围由通过两避雷线及保护范围最低点的圆弧确定，最低点hO直接由上式确定。 25什么是避雷线的保护角?避雷线对边导线的保护角是如何确定的? 避雷线保护角是指避雷线悬挂点与被保护导线之间的连线，与避雷线悬挂点铅垂方向的夹角。 为防止雷电击于线路，高压线路一般都加挂避雷线，但避雷线对导线的防护并非绝对有效，存在着雷电绕击导线的可能性。实践证明，雷电绕击导线的概率与避雷线的保护角有关，所以规程规定：500kV为1015，220kV为20，110kV为2530，另外杆塔两根地线的距离不应超过地线对导线垂直距离的5倍。 26电力线路架设避雷线作用是什么? 避雷线是送电线路最基本的防雷措施，其功能如下： (1)防止雷电直击导线，使作用到线路绝缘子串的过电压幅值降低。 (2)雷击杆顶时，对雷电有分流作用，可减少流人杆塔的雷电流。 (3)对导线有耦合作用，降低雷击塔头绝缘上的电压。 (4)对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。 (5)直线杆塔的避雷线对杆塔有支持作用。 (6)避雷线保护范围呈带状，十分适合保护电力线路。 27要降低杆塔接地电阻可采取什么办法? 对一般高度的杆塔，降低接地电阻是提高输电线路耐雷水平、防止反击的最有效措施，降低接地电阻一般可采用增设接地装置(带、管)，采用引外接地装置或连续伸长接地线。 28线路防雷保护对路径有何要求? 运行经验表明线路遭受雷击往往集中于线路某些地段，我们称之为易击区，所以在选择路径时，应避开下列地段： (1)易雷电走廊，如山区风口、顺风的河谷和峡谷等。 (2)四周是山丘的潮湿盆地，如杆塔周围有鱼塘、水库、湖泊、沼泽地、森林或灌木。 (3)土壤电阻率有突变的地方，如地质断层地带，岩石与山坡、山坡与稻田交界处。 (4)地下有导电性矿的地面和地下水位较高处。 (5)当土壤电阻率差别不大时，雷电易击于突出的山顶，山的向阳坡。 29什么是雷电过电压? 电力系统中的电力设备正常运行时，绝缘承受的是电网的额定电压，但当系统遭受雷击时，设备上所出现的电压将大大高于系统的额定电压，这种由雷击引起的危及设备绝缘安全的电压升高，称为大气过电压，又称雷电过电压，这种电压幅值很高，可达数百千伏至数兆伏。 30叙述雷电对地的放电过程? 雷雨季节，地面水分比较充分，太阳光使地表温度上升，使地面部分水变为水蒸气，随变热空气上升，形成热气流，遇到高冷空气后，凝结成小水滴形成云雨，将会带上电荷而形成雷云，当雷云在局部区域的电场强度达到2030kVcm时，空气游离被击穿，成为导电通道，雷云的电荷可以沿着通道向下运动，当它距地面的高度达到一定范围时，与地面比较突出的部位形成一个电场，地面较为突出的部位或感应电荷集中部分将成为雷击点。我们将这种雷云对地放电称为雷电。 31防雷接地的重要性是什么? 防雷接地是否完善，与防雷设备的防雷效果很有关系，如果接地电阻过大，则当避雷针落雷时，线路电位就会大幅度上升，导线避雷线与被保护物间电位悬殊而闪络(称为反击)特别在雷云的主放电阶段，放电速度平均为6107ms，持续时间短(50lOOms)，电流可达几十直至几百千安。 32何为“逆闪络”? 雷击杆塔顶或附近的避雷线时，使杆塔顶部带有很高的电位，并随着雷电流的增大而增大，当杆塔顶部(即拱担)的电位大于绝缘子冲击放电电压U50%时，铁横担对导线放电而闪络，这种杆塔电位高于导线电位所发生的闪络现象，称为“逆闪络”，即反击。 33线路雷击跳闸的条件是什么? 输电线路落雷时，引起断路器的跳闸有两个条件，一是雷电流必须超过线路的耐雷水平，引起线路绝缘子串发生冲击闪络，由于雷电作用时间只有几十微秒，断路器来不及动作也不会引起跳闸；二是冲击闪络后，沿闪络通道通过的工频短路电流，形成电弧稳定燃烧，这个时间若超过保护动作时间，将造成断路器跳闸。 34为什么35kV及以下的线路不用避雷线或不需全线架设避雷线? 这种线路由于电压等级低，绝缘强度相对较高，其中性点采用小电流接地的工作方式，单相遭受雷击不会引起断路器的跳闸，三相遭受雷击的可能性很小。在雷电活动频繁的地区，31OkV也可能遭受雷击，防止办法是增加绝缘子，采用瓷横担，降低接地电阻，装设管型避雷器。对于35kV线路，一般只在进线段架设12km避雷线，保护角一般为2530。或者在线路上装设自动重合闸装置等。 35什么是线路的保护间隙? 保护间隙是一种原始避雷装置，两端称电极，电极在大气过电压作用下被击穿放电，雷电流入大地。 6611OkV线路保护间隙可装设在耐张绝缘子串上，多用球型棒间隙。35kV线路装在横担上，多用角钢间隙。 36送电线路要防止雷电危害，应采取哪些措施? 防雷措施要根据电压等级、地形地貌、系统运行方式、土壤电阻率、负荷重要性、雷电活动的强弱等条件进行选择，其措施如下： (1)装设避雷线，降低接地电阻； (2)增加耦合地线； (3)加强线路绝缘，增加绝缘子片数； (4)变电所进线档装设避雷线，减少进线段雷电发生绕击的机会； (5)加强交叉档保护或尽量采用非直接接地方式； (6)加强大档距特殊塔的保护； (7)装设自动重合闸或环网供电。 37按过电压规程规定，送电线路架空地线的耐雷水平和保护角是如何规定的? 其规定见表2-11。 表2-11 送电线路架空地线的耐雷水平和保护角电压(kV)3563110220330500耐雷一般线路(kA)20303060407580120100140120160水平大跨越(kA)306075120140160保护角()3025202015进线档不架全线架全线架全线架全线架全线架 38什么是大气过电压?由于雷云放电而产生的过电压称为大气过电压，大气过电压分直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是指雷击时流经被击物，它们对电气设备及送电线路绝缘最有危险性。 感应过电压则是由于雷云在线路附近向地面进行主放电时，在输电线路上感应产生的过电压，实测证明感应雷过电压的幅值可达300400kV，足以把6080cm的空气间隙击穿，或将X4.5的绝缘子串闪络，所以感应雷过电压对水泥杆的35kV及以下的线路会引起闪络事故，对63kV及以上的高压线路，由于冲击绝缘在500kV以上，所以感应过电压一般不会引起闪络。 39杆塔接地的作用是什么?送电线路对接地电阻有要求? 送电线杆塔接地主要是为了导泄雷电流人地以保持线路有一定的耐雷水平。 有避雷线的送电线路每基杆应有接地装置且接地电阻不得大于表212所列数据。表2-12 送电线路对接地电阻的要求土壤电阻率(m)100及以下1005005001OOO100020002000以上工频接地电阻()1015202530注 若土壤电阻率很高，接地电阻很难降低30以下，可采用68根总长度不越过500m放射形接地体或连续伸长的接地体，接地电阻不受限制。 40送电线路接地装置有哪些形式? (1)在土壤电阻率lOOm的潮湿地区，接地电阻不超过lO，即可利用杆塔基础、底盘拉盘等自然接地。 (2)在土壤电阻率lOOm300m地区，应采用人工接地装置，接地体埋深应大于0608m。 (3)在土壤电阻率300m2000m时，应采用68根总长度不超过500m放射形接地体或连续伸长接地体，埋深不小于03m。 (5)居民区或水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设。 (6)在高土壤电阻率的地区，如在杆塔附近有土壤电阻率较低的地带，可采用引外接地或其他措施。 41对接地装置用材料及接地引下线的要求是什么? 人工接地体水平敷设可采用圆钢、扁钢，垂直敷设可采用角钢、钢管、圆钢等，接地装置包括接地引下线的导体截面不应小于表2-13所列数据。 表2-13 接地装置及引下线种类及规格种 类规 格地 上地 下圆 钢直径(mm)68钢截面(mm2)4848扁厚度(mm)44角钢厚度(mm)2.54钢管管壁厚度(mm)2.53.5注 1接地引下线一般为扁钢412或不小于50mm的圆钢； 2在腐蚀性较强的场所采用热镀锌等防腐处理。 42对接地装置连接的要求有哪些?杆塔接地装置的防腐一般有哪些要求? 在钢筋混凝土杆中，所有地线横担、导线横担、横、斜拉杆等所有的铁件均应可靠地与接地引下线连接，普通电杆在横担处，设有穿孔(钢管)，在下部有与内部钢筋焊接在一起的接地螺栓，以保证地线、导线横担能与接地装置可靠连接。 接地装置连接应严密可靠，除必须断开处以螺栓连接外均需焊接，采用搭接焊，搭接长度圆钢为直径的6倍；双面施焊，扁钢为带宽的2倍；四面焊。 防腐要求： (1)土壤腐蚀性较弱的地区，接地引下线的垂直部分和接地装置的焊接部分应做防腐处理，接地引下线一般采取热镀锌处理。做防腐处理前，表面必须除锈并去掉焊接