架空送电线路勘测设计.doc

架空送电线路勘测设计讲座编者按：农村架空送电线路勘测设计郑州工学院原河峰老师和郑州供电局龙启辉工程师合写的。他们通过实践的总结，并参阅了许多资料，根据我国目前农电队伍的实际水平编导写成。此文对学习和从事设计工作的初级技术人员有实用价值。对从事培训的工程师也有参考作用。该篇共六章，我们准备分六期连续刊登。由于受刊物篇幅限制，在尽可能保持文章的系统性的情况下，有关文章作了较大删减，特此致歉。第一章架空送电线路的基本概念ll 前言(略)12 送电线路的分类、电压等级和工作电压一、线路分类送电线路分输电线路(有时也称高压送电线路)和配电线路。由发电厂升压变电站或系统枢纽变电站架设至降压变电站的35千伏以上的电力线路称为输电线路。而由降压变电站至用户之间的35千伏及以下的线路称为配电线路。先随着电力工业的飞速发展和电力负荷的不断增大，配电电压也在不断提高；目前上海市已采用35千伏配电，有些学者也提出用20千伏代替10千伏作为配电电压。 (表略)二、线路的电压等级和工作电压(略)13 架空送电线路的主要部件架空送电线路的主要构成部件是杆塔结构及其基础、导线、绝缘子、金具、防雷设备及接地装置等。现分别将它们的作用及构造简要说明如下：一、杆塔结构及其基础杆塔结构是架空送电线路的主体部分，它持着导线和避雷线，不仅使其对各地面设施保持足够的安全距离，而且使三相导线间、导线与避雷线间保持足够的距离，并承受风、冰雪等外界因素加给的机械荷重。杆塔按其作用可分为： 1直线杆塔(又称中间仟塔)在线路中起支持导线的作用，主要承受导线和避雷线的垂直荷重和水平风压荷重，基本上不承受顺线路方向的张力。 2承力杆塔(又称锚型杆)它的作用是将线路分段并限制事故范围的扩大。在事故情况下承受断线拉力而不致把事故扩展到另一个耐张段。承力秆塔有下列几种：耐张杆塔缩小耐张段长度用。转角杆塔在线路转角处，承受角度机械张力。终端杆塔用于线路的起止点或T接点，经常承受一侧的导、地线机械荷重。 3换位杆塔在线路中能将导线的位置更换的杆塔。换位杆塔可以是直线杆塔，也可以是承力杆塔。 4跨越杆塔用以跨越河流、铁路、公路、电力线路等。一般的直线杆塔，也可以是承力杆塔。杆塔按其材料可分为： 1木杆，全杆用杉木或松木杆组成，其优点是质轻，便于运输与施工，投资少，耐雷水平高。缺点是使用年限短，维修工作量大。同时由于木材在国民经济建设中需用量大，木杆已逐渐被水泥杆代替。 2水泥杆(钢筋混凝土杆)，目前应用最广的是空心园型水泥杆，它是用钢筋和混凝上在离心滚杆机中浇制而成的。这种杆子的优点是使用年限长，一班寿命不少于30年，维护工，作量小，节约钢材，投资少。缺点是比较重，施工及运输不方便。由于水泥杆有比较突出优点，目前正在我国普遍使用。离心式钢筋混凝土杆有等径杆和拔梢杆，直线杆采用拔梢杆比较合理，但由于许多制杆厂不能生产全长18米、21米、24米的拔梢杆，因而经常把整杆分段，再在现场焊接，使其在使用上受到一定限制，等径杆有300和400两种，一般110千伏及以下线路使用邮300等径电杆即可满足外荷重的要求。 60年代以来，出现了予应力离心式钢筋混凝土电杆，这种电杆节省钢材，壁薄，重量小，有较好的抗裂性能，水电部明文推广使用，但在制杆质量上还需进一步提高。对10千伏以下线路常常使用振捣式方形钢筋混凝土杆，实践证明，只要能保证质量，注意加工工艺，这种方形混凝土杆同样具有较长的使用年限。在远离制杆厂，运输不便的地区采用这种方形混凝土杆更有实际意义。 3铁塔，我国目前已有67年和77年的110kV及以下定型铁塔99种，这些定型铁塔均为螺栓连接。铁塔的优点是机械强度大，运输和施工方便，使用年限长，比起带拉线的混凝土杆占地面积要小，如果镀锌质量好，维护工作量也小。缺点是投资比较大。铁塔本身运输方便，但制作基础一般为素混凝土基础，工作量较大。更重要的是钢材是国民经济建设中的重要物资，目前我国钢材产量远远赶不上建设的需求，因此，水电部(84)水电电规字第45号文规定：“今后新建的330千伏及以下的线路，在平原及丘陵地区，一般采用钢筋混凝土电杆。需用自立式铁塔时，应，从严掌握。” 4拉线钢杆，由于铁塔耗钢材较多，水泥杆运输不方便，设计人员设计了打拉线的钢杆，杆身是用小角钢(或园钢)分段焊成，现场螺栓联接。由于采用了拉线，使杆身钢材消耗量大减少。其优点是节约钢材，运输方便是，投资少，在山区或泥沼地带成尤为方便是。缺点是维护工作量较水泥杆大。现用的拉线钢杆多为直线型杆。目前我国在220千伏以下的送电线路上所使用的承力杆、转角杆、终端杆等，大多为钢筋混凝土电杆，为了平衡导线张力，多用带拉线电杆，减轻了杆塔重量，节省了投资。杆塔基础：木杆及水泥杆的基础部分为底盘、卡盘、拉线盘、通称三盘。一般为予制的方形或长方形振捣式钢筋混凝土构件。也可以用有足够强度的石材凿成。近年不出现了锅状薄壳形底盘与拉线盘，其最大的优点是重量轻，运输方便，但因制造工艺比较复杂，未能普遍推广。铁塔基础一般为现浇大块素混凝土基础。在运输困难的地区也可以彩予制装配式钢筋混凝土基础。秆塔的档距：两杆塔间的水平距离称为档距。杆塔设计上有水平档距，垂直档距，规律档距的术语，其意义如下： 1。水平档距( )某一杆档相邻两个档距( )和的一半。水平档距是为了计算杆塔所受到的风载水平荷重用的。 2垂直档距( )某一杆档相邻两个档距中在最大冰载的弧垂(一般可以用最高气温的弧垂代替)，最低点间的水平距离。垂直档距是为了计算杆塔所受到的垂直荷重用的。 3规律档距(又称代表档距，计算档距一个耐张段(两耐张杆之间的距离称为耐张段)中，往往有若干个不相等的档距，为了简化耐张段中导线与避雷线应力的计算，用一个等值的档距代表这若干个档距，这个等值档距称为规律档距。即这个耐张段中随着气温和风、冰的变化，导线与避雷线的应力都是按照这个等值档距的规律变化的即：二、导线和避雷线1导线和避雷线的材料架空送电线路的导线不仅要有良好的导电性能，还要有足够的机械强度，同时还要有一定的耐折与防蚀性。一般导线采用铜、铝或铝合金材料制成。钢是比较理想的导线材料，不仅导电性能好，而且机械强度也高。但是铜比较稀少，而且用途较广，所以60年代以来，都铝来代替铜做导线。为了提高铝绞线的机械强度，把钢绞线加入铝绞线的中心，制成钢芯铝绞线。国外有用铝合金线代替铜线，铝合金线机械强度虽比不上铜线，但比铝线高得多。我国由于冶金工艺方面的原因，没有大量使用铝合金线。由于铝绞线机械强度较低，对35110千伏架空送电线路一般都采用钢芯铝绞线。避雷线一般采用有较高强度的镀锌钢绞线。绞线的型号是用绞线材料、结构和载流截面积三部分表示的。绞线的材料与结构用汉语拚音字母表示。如： T一铜； L一铝； G一钢；J一绞线。Q一轻型；J一加强型；TJ一铜绞线；U一铝绞线； GJ一钢绞线； LGJ一钢芯铝绞线(简称钢芯铝线)。钢芯铝线按照钢芯截面大小不同又分为普遍型(LGJ)；轻型(LGJQ)；加强型(LGJJ)。 2导线在杆塔上的布置(略) 3导线的换位为了达到三相导线电压与电源的平衡，必须更换三相导线在空间的位置，使三相阻抗相等，这叫做换位。换位可以在耐张杆塔上，利用跳线进行，可用直线型换位杆换位。线路设计规程规定：“在中性点直接地的电力网中，长度超过100公里的线路，应换位。换位循环长度不宜大于200公里。”两变电站之间的线路，设计时要注意线路同一相导线两端的相序是否一致，由于两端变电站的相序已经规定了，往往需要在线路中作A相与C相位置的换位。三、绝缘子(又称瓷瓶) 绝缘子的作用是支持导线使其与杆塔绝缘。架空送电线路的绝缘子，不仅应具有良好的绝缘强度，还应有足够的机械强度。绝缘子的质量不好，会造成导线接地短路故障，因此，绝缘子虽小，却是送电线路上的重要组成部件之一。绝缘子有针式、悬式、棒式、和瓷横担等几种 1针式绝缘子 20千伏及以下线路的直线杆一般采用针式绝缘子，目前国产针式绝缘子的最高额定电压。为35干伏。导线在针式绝缘子上的固定用铝线绑扎，不用金具，因此具有价廉简单及有效利用杆高等优点。35千伏线路自从采用水泥杆铁横担之后，特别是在工业比较发达的地区，污秽严重，采用针式绝缘子时绝缘水平偏低，因此，大多数改用悬式绝缘子。 2悬式绝缘子悬式绝缘子由于制造简单，安装方便，机械强度大，并且可以随着电压的高低和污秽的严重程度增加或减少片数，使用灵活，同时导线固定在绝缘子下端连接的金具和线夹上，当线路发生断线事故时不致像采用针式绝缘子那样绑线折断而使导线多档落地。因此，35千伏以上的线路一般都采用悬式绝缘子。 3捧式绝缘子它是一个整体性的瓷绝缘捧，可以代替悬式绝缘子串，而比绝缘强度高的悬式绝缘子串尺寸小，重量轻，省钢材，但由于它制造工艺复杂，成品率低，机械强度也低，运行中容易振断，因而未能在我国推广使用。 4瓷横担瓷横担是棒式绝缘子的一种，用它代替针式绝缘子可以省去横担。瓷横担绝缘水平高，节约钢材，能有效地利用杆高；在1035千伏农村线路中使用比较广泛。110千伏一220千伏线路上也曾试用过，但由于瓷横担机械强度低，又不适用于大导线(或重冰区)，因此，没有得到推广。四、线路金具线路金具在架空送电线中起着支持、紧固，联接、接续、保护导线和避雷线等作用，并且能使拉线紧固。按其作用可分为下列五种： 1支持金具：即悬式线夹，起支持导线或避雷线的作用。 2紧固金具：即耐张线夹，用于耐张型杆塔上，起锚固，导线或避雷线的作用。 3联结金具用于绝缘子串中的联接及串与杆塔横担上的联结。 4接续金具用于导线与避雷线的接续或补修。 5保护金具包括防震锤、重锤等。这里介绍线路金具，均摘自水电部75年电力金具产品样本。1982年国家颁布了GB2314234580电力金具国家标准。对线路的型号表示方法，尺寸与吨位都有一些更动，但目前金具加工厂尚未按国家标准更改金具制造模子，仍按75年的产品样本生产，为了便于目前设计使用，这里仍按75年的产品介绍。五、防雷、接地装置架空送电线路穿越平原、沼泽、丘陵、高山等各种地形地貌，在雷雨季节中，容易遭受雷击。因此，架空送电线路应根据线路的电压，负荷性质和系统运行方式，并结合当地的雷电话动情况，采取合理的防雷方式。通常，架空送电线路采用避雷线保护导线免遭雷直击。但并不是所有线路都可以用避雷线保护的。对于20千伏及以下线路，由于线路绝缘水平不高，当雷电流通过接地引下线的时，引起杆顶电位升高，而足以击穿绝缘子造成导线接地事故，因此20千伏及以下线路是不不装雷线的。35千伏线路并不宜沿全线架设避雷线，60千伏