架空输电线路的基本知识

概论 一 本课程在专业中的定位 二 本课程的主要内容 三 本课程的学习方法 气象条件 载荷 应力弧垂计算 书本 规范 设计手册 网上资料 咨询老师 四 考核方式 出勤 报告 考试 五 参考书 架空输电线路的基本知识 输电线路简介 输电线路的任务就是输送电能 联络发电厂 变电站使其并列运行 实现系统联网 1 输电线路任务及作用 输电线路简介 输电线路和配电线路 架设方式 架空线路和电缆线路 输送电流性质 交流和直流 相导线间距 常规线路和紧凑型线路 2 输电线路的分类 电压等级 高压 35kV 220kV 超高压 330kV 500kV 特高压 750kV以上 回路数 单回路 双回路和多回路 电力系统的额定电压等级为 1000kV 750kV 500kV 330kV 220kV 110kV 60kV 35kV 10kV 380V 220V等 输电线路简介 3 输电线路组成 杆塔 钢筋混凝土电杆 杆塔 铁塔 钢管杆 自立塔 拉线塔 电杆 按照杆塔的型式分类 复合材料塔 杆塔 拉线塔 自立塔 杆塔 直线塔 耐张塔 转角塔 终端塔 换位塔和大跨越塔等 按照杆塔在线路中的作用 杆塔 转角塔 终端塔 杆塔 大跨越塔 换位塔 金具 线夹 接续金具 连接金具 保护金具等 绝缘子与绝缘子串 1 常用绝缘子 针式绝缘子 悬式绝缘子 瓷横担绝缘子 棒形瓷绝缘子 复合绝缘子 爬电距离 在两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离 绝缘子的绝缘性能 XP 70 机电破坏载荷为70kN的悬式瓷绝缘子 爬电距离295mm X表示悬式瓷绝缘子 LX表示悬式玻璃绝缘子 P表示机电破坏负荷 绝缘子与绝缘子串 1 悬垂串 2 绝缘子串 架空导线处于绝缘的空气介质中 当电压等级高时 为保证导线对地有必要的绝缘子间隙 需要将数只绝缘子串联起来 与金具配合组成架空线悬挂体系 即绝缘子串 绝缘子与绝缘子串 2 耐张串 绝缘子与绝缘子串 3 绝缘子设计 爬电比距法绝缘子的片数 爬电比距 cm kV GB T16434 1996 h 单个绝缘子的爬电距离 Ke 绝缘子爬电距离的有效系数 UN 标称电压 绝缘子与绝缘子串 海拔高度1km以下 操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的绝缘子最少片数 海拔高度超过1km绝缘子数量修正 H 海拔高度 km m1 气压对污闪电压的影响 查表确定 线路通过污秽地区 综合考虑环境污秽的变化 宜采用耐污型绝缘子 或增加绝缘子的个数 耐张绝缘子串承受的架空线张力大 绝缘子容易劣化 所以每联耐张绝缘子的最少数目应适当增加 110 330kV增加1片 550kV增加2片 750kV不增加 全高超过40m有地线的杆塔 高度每增加10m 最少片数增加1片 全高100m以上的杆塔 绝缘子便需应根据经验并结合计算确定 其它要求 绝缘子与绝缘子串 4 绝缘子串的强度校验 绝缘子串的最大使用载荷 如果绝缘子的强度不足 可换大吨位绝缘子或采用双联和多联解决 导线和地线 1 导线和地线的材料 钢 铝 铝合金 GB T1179 1983 铝绞线及钢芯铝绞线 例 LGJ 500 45 2 架空线的型号与结构 标称载流面积 材料及结构 结构形式 单一金属绞线 钢芯铝绞线 铝包钢绞线 扩径铝绞线等等 LJ 120 附录A规格与性能 导线和地线 3 导线的选择 输电线路的导线截面 宜按照经济电流密度选择 再根据导线的材料结构进行电气和机械特性等比选 线路总投资 线路年运行费 年电能损耗费 n年收回投资的年费用 导线和地线 a 导线允许载流量校验 导线的工作温度越高 运行时间越长 导线的强度损失越大 控制导线的允许载流量是为了控制导线温度 动态增容 日照吸热功率 辐射散热功率 对流散热功率 相关参数 导线允许载流量 导线直径 日照强度 垂直导线风速 环境温度 导线温升 设计条件 日照强度 1000W m2 风速 0 5m s 环境温度 最高气温月的最高平均气温 导线温度 70 钢芯铝绞线 导线和地线 b 电晕条件校验 电晕 超高压输电线路的导线表面电场强度很高 以至于超过周围空气的放电强度 使空气电离形成的局部放电 危害 无线电干扰 噪声和损耗 1 导线表面的电场强度不大于临界电晕场强的80 85 2 年平均电晕损失不宜大于线路电阻有功损失的20 导线和地线 例 某110kV架空线路其设计长度为50km 最大输送容量为30MW 功率因数为0 85 年最大负荷利用小时为5200h 请选择导线型号 并按导线允许载流量校验 可选用导线型号 LGJ 210 25 查表可知经济电流密度为0 9 查表得 导线直径19 98mm 1 选择导线型号 导线和地线 日照吸热功率 辐射散热功率 对流散热功率 交流电阻 允许载流量 2 按导线允许载流量校验 取 取 取 导线和地线 4 地线的选择 110kV输电线路宜全线架设地线 在平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区 可不架设地线 无地线的输电线路 宜在变电站或发电厂的进线段架设1 2km的地线 220 330kV输电线路应全线架设地线 年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区 可架设单地线 山区宜采用双地线 500 750kV输电线路应全线架设双地线 关于架设地线的一般规定 地线 避雷线 的功能 防止雷电直击导线 地线应满足电气和机械使用条件的条件 可选用镀锌钢绞线或复合型绞线 导线和地线 地线的短路热稳定允许电流 钢芯铝绞线 钢芯铝合金绞线可采用200 钢芯铝包钢绞线 铝包钢绞线可采用300 镀锌钢绞线可采用400 地线短路热稳定允许温度 条文5 0 10 导线和地线 5 导线的排列方式及换位 导线的排列方式 1 水平排列的线路杆塔高度较低 雷击机会少 不宜发生因脱冰跳跃发生相间闪络 2 水平排列的线路杆塔比三角形排列复杂 造价高 3 倒伞形排列防雷性能差 多采用六角形排列 运行经验表明 导线和地线 导线的换位 换位原理 保证每相导线在空间每一位置的长度总和相等 三相导线的排列不对称 各相导线的电抗和电纳不相等会造成三相电流不平衡 引起负序电流和零序电流 可能引起系统内电机的过热 并对线路附近的其它弱点线路带来不利影响 导线和地线 换位优化 换位优化原理 对于具有对称性的水平排列和三角形排列等线路 因此只需要安排A B C三相处于中相位置的长度各占线路的三分之一 即可达到换位要求 总磁链 导线和地线 换位不倒相 换位倒相 只需满足 只需满足 导线和地线 换位方式 悬空换位 直线塔换位 耐张塔换位 导线和地线 导线和地线 6 地线的换位 换位原理 地线换位应保证对每一种导线排列段 每根地线处于两侧位置的长度相等 并应注意其换位点和导线换位点错开 换位方式 从杆塔顶直接向上或向下交叉绕跳 但要注意地线与杆塔的间隙距离 在杆塔顶设置针式绝缘子 以固定交叉跳线 架空输电线路设计的内容和步骤 架空输电线路设计的两个阶段 初步设计和施工图设计 初步设计是工程设计的重要阶段 主要的设计原则 都在初步设计中明确 应尽全力研究透彻 施工图设计是按照初步设计原则和设计审核意见所作的具体设计 一般要编写初步设计书及附图 设备材料清单 施工组织设计 概算书等常分为四卷 1 初步设计 初步设计书及附图 确定设计原则 设备材料清单 工程建设加工订货 概算书 为国家有计划地进行经济建设 安排工程资金和施工单位合理地使用资金 施工组织设计 合理地组织施工 架空输电线路设计的内容和步骤