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电力传输线路 一 概述二 架空导线和地线三 绝缘子和绝缘子串四 常用金具五 电杆 横担和拉线六 电力电缆 电力系统组成 一 概述 按结构不同分类 电力线路分类 电力线路 按电压等级高低分类 电压等级发展 世界电压等级发展历程 中国电压等级发展历程 国际上超高压指交流330kV 765kV 直流 620kV及以下 特高压指交流1000kV及以上 直流 750kV及以上 我国超高压电网指交流330kV 500kV 750kV电网和直流 500kV输电系统 特高压电网指交流1000kV电网和直流 800kV输电系统 特高压输电定义 提高电压等级主要原因 提高线路输送能力 实现电力的远距离输送 一般来说 线路的传输功率与电压的平方成正比与线路阻抗成反比 特高压输电的优越性 提高输送容量 不同电压等级单回线路输送能力 增大送电距离 1000kV线路和500kV线路输送相同功率时 前者最远送电距离约为后者的4倍 经济输送距离相应提高 800kV直流输电的经济输电距离可超2500km 为超长距离大规模电力送出创造条件 降低线路损耗 输电线路损耗与电压的平方成反比 改善电网结构 减少工程投资 导线 地线 杆塔 绝缘子和金具 杆塔基础等 架空输电线路组成 同杆双回塔 10kV同杆双回塔 1 架空导线的类型 按电压分 低压导线常用低压架空导线额定电压为220 380V 高压导线高压架空导线的额定电压大多为10kV及以上 按导线材料分 铜线导电性能好 机械强度高 耐腐蚀 但价格贵 铝导线导电性能 机械强度和耐腐蚀性虽比铜导线差 但它质轻价廉 因此在可以以铝代铜的场合 应优先采用 二 架空导线和地线 钢线机械强度很高 且价廉 但导电性差 功率损耗大 并且易生锈 所以 钢线一般只用作避雷线 而且必须镀锌 其最小使用截面不得小于25mm2 按导线结构分 裸导线高压架空导线一般采用裸导线 单股线 多股绞线架空导线一般采用多股绞线a 铝绞线 LJ 架空线路的导线一般采用铝绞线b 铜绞线 TJ 在有盐雾或化学腐蚀气体存在的地区 宜采用防腐钢芯铝绞线 LGJF 或铜绞线 c 钢芯铝绞线 LGJ 机械强度要求较高和35KV及以上的架空线路上宜采用钢芯铝绞线 外层为铝线 作为载流部分 内层线芯是钢线 以增强机械强度 绝缘导线低压架空导线大多采用绝缘导线 尤其是工厂 城市10KV及以下的架空线路 如安全距离不能满足要求 或者靠近高层建筑 繁华街道及人口密集区 还有空气严重污染和建筑施工场所 导线型号 LGJ 95 55表示标称截面铝为95mm2 钢55mm2钢芯铝绞线 LJ 95表示标称截面为95mm2的铝绞线 35 6钢芯铝绞线交联电缆 LJ与LGJ参数 分裂导线 其将每相导线分成若干根 相互间保持一定的距离 钢芯铝绞线是利用集肤效应原理制成的 集肤效应 集肤效应就是电流通过电线时多数电流会从电线的外维通过 所以电线的平方倍数增加不意味着电流的成倍增加 频率越高 表面流通的电流也就越多 比如50HZ的交流电1平方的铜芯电线可以通13A 10平方的铜芯电线可能只能通过57A 提高电晕放电电压 减小线路电抗 增加线路电容 降低线路的波阻抗 提高输电线路的自然功率 有利于电力系统运行的稳定性 在超高压输电线路中得以广泛采用 超高压输电线路为抑制电晕放电和减少线路电抗所采取的一种导线架设方式 即每相导线由几根直径较小的分导线组成 各分导线间隔一定距离并按对称多角形排列 超高压输电线路的分裂导线数一般取3 4根 分裂导线一般是将每相导线用2 4根截面较小的导线组成 分导线间相距0 3 0 5米 可以起到相当于增大导线直径的作用 比总截面相同的大导线 不容易产生电晕 送电能力还高一些 分裂导线主要有应用于330千伏及以上电压的线路上 分裂导线作用 扩径导线 LGJ 400 50型导线为原型 将铝线由54根减至42根 其中内层铝线由12根减为8根 邻外层铝线由18根减为10根 外层不变仍为24根 内层铝线和邻外层铝线均匀排列 铝线之间有间隙 架空地线 防止雷电直击导线 将雷电流引入自身并安全导入大地 使线路免遭雷击 雷击杆塔时对雷电流有分流作用 减少流入杆塔的雷电流 从而降低塔顶电位 对导线有耦合的作用 雷击杆塔时 能有效降低绝缘子串和空气间隙上的电压 有效防止线路绝缘闪络 对导线有屏蔽作用 降低导线上感应电压 架空地线一般采用镀锌钢绞线 目前也采用钢芯铝绞线 铝包钢绞线等良导体作为架空地线 采用良导体作为架空地线 可有效降低不对称短路时的工频过电压 减少潜供电流 兼有通信功能的可采用光缆复合架空地线 种类 导线在杆塔上的排列水平排列 垂直排列 三角形排列 混合排列 双回路线路同杆架设时 宜采用三角排列 或采用垂直排列等 低压配电线路的导线宜采用水平排列 三相四线制低压架空线路的导线采用水平排列 中性线的截面较小 机械强度较差 一般架设在中间靠近电杆的位置 如线路沿建筑物架设 应靠近建筑物 中性线的位置不应高于同一回路的相线 同一地区内中性线的排列应统一 三相三线制架空线的导线采用三角形排列也有水平排列 架空线路的排列相序应符合下述规定 高压线路 面向负荷从左至右为L1 L2 L3 低压线路 面向负荷从左至右为L1 N L2 L3 架空线路的档距 弧垂和其他距离1 架空线路的档距 跨距 指同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离 如图所示 2 架空线路导线的弧垂 又称弛垂 是指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线固定点间的垂直距离 如图所示 导线的弧垂不宜过小弧垂过小会使导线所受的内应力增大 遇大风时易吹断 而天冷时又容易收缩绷断 导线的弧垂不宜过大如果弧垂过大 不但浪费导线材料 而且导线摆动时容易导致相间短路 3 架空线路的线间距离 导线对地面和水面的距离 架空线和各种设施接近 交叉的距离以及上述的档距 弧垂等 在GB50061 1997等的技术规程中都有规定 设计和安装时须严格遵守 输电线路目前实际运行的在线监测技术有 输电线路绝缘子污秽在线监测系统输电线路氧化锌避雷器在线监测系统导线温度及动态增容在线监测系统输电线路覆冰雪在线监测系统输电导线舞动在线监测系统输电线路驱鸟装置输电线路防盗报警监测系统 MT系列输电线路温度在线监测装置及安装外貌 DTM560架空导线测温系统 钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子 合成绝缘子 三 绝缘子和绝缘子串 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强度 1 作用 2 种类 针式绝缘子 瓷横担绝缘子 悬式绝缘子 三 绝缘子和绝缘子串 2 种类 电压等级与悬垂绝缘子串中绝缘子片数关系 3 绝缘子串 通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级 一般每片绝缘子承担1万V左右的电压 三 绝缘子和绝缘子串 金具种类 四 线路金具 指连接和组合电力系统中各类装置 以传递机械 电气负荷及起到某种防护作用的金属附件 1 作用 2 种类 按性能及用途一般分为 线夹 连接金具 接续金具 保护金具 拉线金具 联结金具主要用于将悬式绝缘子组装成串 并将绝缘子串连接 悬挂在杆塔横担上 线夹与绝缘子串的连接 拉线金具与杆塔的连接 均要使用联结金具 常用的联结金具有球头挂环 碗头挂板 分别用于联结悬式绝缘子上端钢帽及下端钢脚 还有直角挂板 一种转向金具 可按要求改变绝缘子串的连接方向 U形挂环 直接将绝缘子串固定在横担上 延长环 用于组装双联耐张绝缘子串等 二联板 用于将两串绝缘子组装成双联绝缘子串 等 联结金具型号的首字按产品名称首字而定 如W一碗头挂板 Z一直角挂板 接续金具类接续金具用于接续各种导线 避雷线的端头 接续金具承担与导线相同的电气负荷 大部分接续金具承担导线或避雷线的全部张力 以字母J表示 根据使用和安装方法的不同 接续金具分为钳压 液压 爆压及螺栓连接等几类 a 钳压接续管 b 液压接续管 防护金具类防护金具分为机械和电气两类 机械类防护金具是为防止导 地线因振动而造成断股 电气类防护金具是为防止绝缘子因电压分布严重不均匀而过早损坏 机械类有防振锤 见图4 12 预绞丝护线条 见图4 13 重锤等 电气类金具有均压环 见图4 14 屏蔽环等 常用金具外形 金具种类 保护 五 电杆 横担和拉线 1 电杆 作用及特点是支持导线及其附属的横担 绝缘子等的支柱 是架空线路最基本的元件之一 它应有足够的机械强度 尽可能经久耐用 价廉 且便于搬运和安装 电杆按材料分 水泥杆目前以水泥杆应用最为普遍 它使用年限长 机械强度高 维护简单 成本低 但重量大 搬运安装不便 金属杆金属杆分钢管杆 型钢杆和铁塔 它机械强度大 维修量小 使用年限长 但维修费用高 价格 贵 因此 主要用于110KV以上的高压架空线路上 35kV及以上线路和l0kV线路的终端杆一般用铁塔 木杆木杆虽便于加工和运输 但寿命短 又浪费木材 现以基本淘汰 按电杆在架空线路中的地位和功能分直线杆 中间杆 分段杆 耐张杆 分支杆 转角杆 终端杆 跨越杆等型式 图2是各类型电杆在低压架空线路上的应用 2 横担 作用安装在电杆的上部 用于安装绝缘子以固定导线 类型常用的有铁横担 木横担和瓷横担 注 从保护环境和经久耐用看 现在普遍采用的是铁横担和瓷横担 一般不用木横担 图2架空线路的杆型及应用1 8 13 16 终端杆2 6 分支杆14 转角杆3 4 5 7 9 10 15 直线杆 中间杆 5 分段杆 耐张杆 11 12 跨越杆 瓷横担特点具有良好的电气绝缘性能 一旦发生断线故障时它能作相应的转动 以避免事故的扩大 结构简单 安装方便 便于维护 在l0kV及以下的高压架空线路中广泛应用 但瓷横担脆而易碎 在运输和安装中要注意 图3为高压电杆上安装的瓷横担 图310KV电杆上的瓷横担1 10KV导线2 瓷横担3 水泥杆 3 拉线 作用用于平衡电杆所受到的不平衡作用力 并可抵抗风压防止电杆倾倒 如图4所示 在受力不平衡的转角杆 分段杆 终端杆上需装设拉线 要求拉线必须具有足够的机械强度并要保证拉紧 注 为了保证其绝缘性能 其上把 腰把和底把用钢绞线制作 且均须安装拉线绝缘子进行电气绝缘 图4拉线的结构1 电杆2 抱箍3 上把4 拉线5 腰把7 底把8 地盘 带电作业带电作业工器具在工作状态下 承受着电气和机械双重荷载的作用 工器具质量的好坏直接关系到作业人员和设备的安全 因此 带电作业工器具应安全可靠 结构合理 有足够的强度 工艺先进 轻便灵活 雨天作业和水冲洗工器具 还应选用泼水性较好的工具 目前 我国带电作业工器具种类较多 现将部分常规通用性好的工器具介绍一下 一 按材质分类1 绝缘工器具 绝缘工器具主要由绝缘部件组成 连接部分有时采用金属结构 但金属结构的长度尺寸应严格控制 使纯绝缘部分尺寸满足规程规定 绝缘工器具主要的作用是绝缘 通常使用在电位差较高的场合 但同时也要保证有足够的机械强度 2 金属工器具金属工器具则完全由金属部件组成 主要作用是承受机械荷重和机械传动 在带电作业中金属工器具均在一端使用 即使用在接地体一侧或带电体一侧 金属工器具的长度也应限制 总之带电作业中使用的金属工器具长度越小越安全 二 按功能和用途分类1 保护工具类保护工具是保护带电作业人员在进行作业时不受到电场的伤害 主要有屏蔽服 绝缘服 等电位连接线 安全眼镜等 2 绝缘硬质工具类绝缘硬质工具可分为杆 梯架 钩等 绝缘软质工具可分为绝缘软梯 绝缘绳等 一 电气装备用电线使用范围最广 品种最多 生产量最大 通用绝缘电线 软线主要型号 BVBLVBVRBVVBLVVBV 105BLV 105BVR 105RVRVBRVSRVVBXBLXBXR等等 二 电力电缆按绝缘结构 绝缘材料可分为以下几种 1 聚氯乙烯绝缘电缆大规格的电缆的导体结构一般以扇形为主 热塑性电缆额定工作温度 70 代表产品型号 VVVLVVYVV22VLV22VV23VV32VV33VV42VV43等 六 电力电缆 2 交联聚乙烯绝缘电缆热固性电缆额定工作温度 90 工作温度和短路工作温度大有改善 工作温度由70上升到90 短路工作温度 5秒 由160 上升250 对于低压电缆来说 主要采用扇形导体 对于中高压电缆导体来说 采用圆形导体 最高电压等级为 220kV代表产品型号 YJVYJLVYJYYJV22YJLV22YJV23YJV32YJV33YJV42YJV43等3 天然丁苯橡皮绝缘电缆用于极少场合 主要型号为XLQXQXQ21XQ20XVXV224 粘性油纸绝缘电缆目前已较少使用 即将淘汰 5 充油电缆仍是高压特别是超高压电缆的主要品种 6 架空绝缘电缆单芯用的较多 3 4芯绞合成束称集束电缆 三 按照电力系统的规定 我国电力电缆的额定电压等级分为 1KV及以下 称为低压 3kv 6kV 10kV 15kV 20kV 30kVv 35kV 6 35kV称为中压 括号内电压级 国内一般不用 66kV 110kV 220kV 330kV 66 330kV称为高压 500kV 500kV及以上称为超高压 750kV及以上称为特高压 针对中性点不同的接地方式 标准中规定的中低压电力电缆的电压等级系列是 0 6 1 1 8 3 3 3 3 6 6 6 6 6 10 8 7 10 8 7 15 12 20 18 20 18 30 21 35 26 35 64 110单位为千伏 常用电力电缆芯数为1 2 3 4 5芯 只有低压电力电缆采用4 5芯 低压电缆为用户网 须配中性线及直接接地线芯 电缆导体截面规格为 2 546101625355070951201501852403004005006308001000单位为平方毫米 四 电缆的命名代号及含义 例 VV22 铜芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯电力电缆YJLV 铝芯交联乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 例 BLVVB 铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型绝缘电线CEV82 铜芯乙丙橡皮绝缘聚氯乙烯内套铜丝编织铠装聚氯乙烯外套船用电力电缆 低压电缆结构 五 相线与N线截面配合理论上N线的允许载流量应大于最大三相不平衡电流及零序谐波电流之和 在工程中通常在以单相设备为主的系统中 N线截面等于相线截面 即4等芯 在三相平衡系统或以三相设备为主的系统中 N线截面大于等于相线截面的一半 即3 1芯 其中有两个例外 相线为35mm2时 N线为16mm2 相线为150mm2时 N线为70mm2 在含有大量零序谐波分量的系统中 N线截面等于相线截面的2倍或根据实际需要定制 六 选择电缆截面所需考虑的因素除设计手册中所要求的温升 经济电流密度 电压损失 机械强度 载流量等以外 还需注意 1 敷设距离导致的单相短路故障 接地故障保护灵敏度问题 低压系统 2 在一个工程中尽量减少 合并截面等级 利于加工定货 七 防火常用电缆中 虽然聚氯乙烯护套电力电缆防火性能等方面优于聚乙烯护套电力电缆 但在火灾条件下 聚氯乙烯释放出的有害气体远超过聚乙烯 几乎所有电缆厂家都生产聚氯乙烯护套电力电缆 其中只有部分厂家同时生产聚乙烯护套电力电缆 阻燃电缆 阻燃产品比非阻燃产品能提供 倍以上的逃生时间 阻燃材料烧掉的材料仅为非阻燃材料的 阻燃材料的热释放率仅为非阻燃材料的 燃烧产品总的毒气气体量 如以一氧化碳的相当量表示 阻燃产品仅为非阻燃产品的 普通阻燃产品与非阻燃产品的产烟性能 产烟量无大的区别 阻燃电缆按GB12666 5 90标准分为A B C三类 在工程设计中宜选择A类阻燃电缆 减少在同一防火隔断 例如同一桥架 同一竖井 内的电缆数量 有助于提高电缆的阻燃能力 耐火电缆 根据 规定 耐火试验温度分为二类 类为 考核时间为 分钟 类为 考核时间为 分钟 即电缆在外部火源 或 直接燃烧下 分钟内仍能通电 就判定为 类或 类耐火电缆 有机类耐火电缆在铜导体上包绕云母耐火带 耐高温 作为耐火层 然后按不同型号挤上一定厚度的正常绝缘层 最后电缆芯间填充层和最外层的护套与普通电缆一样 无机类又称为矿物质绝缘型或者氧化镁绝缘电缆 其外护套为铜管或特种合金管 在外护套和铜芯导体之间填充氧化镁作为绝缘材料 由于氧化镁的熔点为 铜管 外护套 的熔点为 特种合金管可以保证在825 无变形 因此只要外护套不受破坏 该电缆就能正常工作 其耐火性能远超过有机类耐火电缆 在工程设计中不要轻易提出要求使用A类耐火电缆 因为NH YJV或NH VV一般都达不到A类要求 而矿物质绝缘电缆耐火性能虽然优异 但造价远高于普通耐火电缆 对施工的要求更加严格 另外由于是独芯电缆 各相对N 对PE间距不同 单相短路 接地短路阻抗 电抗 有一定差异 八 相关名词氧指数 是指在规定条件下 固体材料在氧 氮混合气流中 维持平稳燃烧所需的最低氧含量 氧指数高表示材料不易燃烧 氧指数低表示材料容易燃烧 材料的氧指数 LOI 与其阻燃性的对应关系如下 LOI36高阻燃 九 电线电缆选用的一般原则在选用电线电缆时 一般要注意电线电缆型号 规格 导体截面 的选择 电线电缆型号的选择选用电线电缆时 要考虑用途 敷设条件及安全性 例如 根据用途的不同 可选用电力电缆 架空绝缘电缆 控制电缆等 根据敷设条件的不同 可选用一般塑料绝缘电缆 钢带铠装电缆 钢丝铠装电缆 防腐电缆等 根据安全性要求 可选用阻燃电缆 无卤阻燃电缆 耐火电缆等 电线电缆规格的选择确定电线电缆的使用规格 导体截面 时 一般应考虑发热 电压损失 经济电流密度 机械强度等选择条件 根据经验 低压动力线因其负荷电流较大 故一般先按发热条件选择截面 然后验算其电压损失和机械强度 低压照明线因其对电压水平要求较高 可先按允许电压损失条件选择截面 再验算发热条件和机械强度 对高压线路 则先按经济电流密度 选择截面 然后验算其发热条件和允许电压损失 而高压架空线路 还应验算其机械强度 若用户没有经验 则应征询有关专业单位或人士的意见 3 同一规格铝芯导线载流量约为铜芯的0 7倍 选用铝芯导线可比铜芯导线大一个规格 交联聚乙烯绝缘可选用小一档规格 耐火电线电缆则应选较大规格 4 当环境温度较高或采用明敷方式等 其安全载流量都会下降 此时应选用较大规格 当用于頻繁起动电机时 应选用大2 3个规格 4 本表聚氯乙烯绝缘电线按单根架空敷设方式计算 若为穿管或多根敷设 则应选用大2 3个规格 5 以上数据仅供参考 最终设计和确定电缆的型号和规格应参照有关专业资料或电工手册 4 常用电缆的绝缘类型的选择 应符合下列规定 1 低压电缆宜选用聚氯乙烯或交联聚乙烯型挤塑绝缘类型 中压电缆宜选用交联聚乙烯绝缘类型 明确需要与环境保护协调时 不得选用聚氯乙烯绝缘电缆 2 高压交流系统中电缆线路 宜选用交联聚乙烯绝缘类型 在有较多的运行经验地区 可选用自容式充油电缆 3 高压直流输电电缆 可选用不滴流浸渍纸绝缘 自容式充油类型 在需要提高输电能力时 宜选用以半合成纸材料构造的型式 直流输电系统不宜选用普通交联聚乙烯型电缆 4 移动式电气设备等经常弯移或有较高柔软性要求的回路 应使用橡皮绝缘等电缆 5 放射线作用场所 应按绝缘类型的要求 选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐射线辐照强度的电缆 6 60 以上高温场所 应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求 选用耐热聚氯乙烯 交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆 100 以上高温环境 宜选用矿物绝缘电缆 高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆 7 15 以下低温环境 应按低温条件和绝缘类型要求 选用交联聚乙烯 聚乙烯绝缘 耐寒橡皮绝缘电缆 低温环境不宜用聚氯乙烯绝缘电缆 8 在人员密集的公共设施 以及有低毒阻燃性防火要求的场所 可选用交联聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的绝缘电缆 防火有低毒性要求时 不宜选用聚氯乙烯电缆 9 6kV以下回路 可选用聚氯乙烯绝缘电缆 10 对6kV重要性回路或6kV以上的交联聚乙烯电缆 应选用内 外半导电与绝缘层三层共挤工艺特征的型式 5 电缆外护层类型选择电缆护层的选择 应符合下列要求 1交流系统单芯电力电缆 当需要增强电缆抗外力时 应选用非磁性金属铠装层 不得选用未经非磁性有效处理的钢制铠装 2在潮湿 含化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆 其金属层 加强层 铠装上应有聚乙烯外护层 水中电缆的粗钢丝铠装应有挤塑外护层 3在人员密集的公共设施 以及有低毒阻燃性防火要求的场所 可选用聚氯乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的外护层 防火有低毒性要求时 不宜选用聚氯乙烯外护层 4除 15 以下低温环境或药用化学液体浸泡场所 以及有低毒难燃性要求的电缆挤塑外护层宜选用聚乙烯外 其他可选用聚氯乙烯外护层 5用在有水或化学液体浸泡场所的6 35kV重要性或35kV以上交联聚乙烯电缆 应具有符合使用要求的金属塑料复合阻水层 金属套 等径向防水构造 敷设于水下的中 高压交联聚乙烯电缆应具有纵向阻水构造 6 直埋敷设时电缆外护层的选择 应符合下列规定 1 电缆承受较大压力或有机械损伤危险时 应具有加强层或钢带铠装 2 在流砂层 回填土地带等可能出现位移的土壤中 电缆应有钢丝铠装 3 白蚁严重危害地区用的挤塑电缆 应选用较高硬度的外护层 也可在普通外护层上挤包较高硬度的薄外护层 其材质可采用尼龙或特种聚烯烃共聚物等 也可采用金属套或钢带铠装 4 地下水位较高的地区 应选用聚乙烯外护层 5 除上述情况外 可选用不含铠装的外护层 7 空气中固定敷设时电缆护层的选择 应符合下列规定 1 小截面挤塑绝缘电缆直接在臂式支架上敷设时 宜具有钢带铠装 2 在地下客运 商业设施等安全性要求高而鼠害严重的场所 塑料绝缘电缆应具有金属包带或钢带铠装 3 电缆位于高落差的受力条件时 多芯电缆应具有钢丝铠装 4 敷设在桥架等支承密集的电缆 可不含铠装 5 明确需要与环境保护相协调时 不昨采用聚氯乙烯外护层 6 0 以上高温场所应选用聚乙烯等耐热外护层的电缆外 其他宜选用聚氯乙烯外护层 8 有移动式电气设备等需经常弯移或较高柔软性要求回路的电缆 应选用橡皮外护层 9 放射线作用场所的电缆 应具有适合耐受放射线辐照强度的聚氯乙烯 氯丁橡皮 氯磺化聚乙烯等外护层 10