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10kv 架空线路设计一 、架空线路概述 （一）架空线路的作用 架空线路的作用是由各电力负荷中心向各电力用户分配电能的线路。 （二）架空线路的分类 1 电力线路 2 自动闭塞电力线路 （三）架空线路的优点： 1 结构简单、架设方便、工期短、投资少； 2 电压高、输电容量大； 3 散热条件好； 4 维护方便。 （四）架空线路常用术语 1 档距：架空线路两相邻杆塔间的水平距离。 2 弧垂（弛垂或弛度）：悬挂在两杆塔之间的导线形成一条悬链曲线，在档距中， （如图 2-1-1导线悬链曲线上任意一点至悬挂点水平线的垂直距离，称为该点的弧垂。所示）弧垂过大容易造成相间短路及其对地安全距离不够；弧垂过小，导线承受的拉力过大而可能被拉断，或致使横担扭曲变形。 3 安全距离（限距）：在档距中，导线最低点到地面（或水面），或导线悬链曲线上任意一点到其它目标物的最小垂直距离。限距是架空线路安全运行的依据，当架空线路的电压等级确定之后，限距的规定值也就被确定下来。 4 耐张段：两耐张杆塔之间的距离称为耐张段，耐张杆将全线路分成若干个耐张段，这样，当线路发生断线故障时所产生的很大不平衡拉力，由耐张杆承受，因而使断线故障的影响范围限制在该断线点的耐张段内。另外，耐张段也便于线路的施工和检修。（如图 2-1-2 所示） 线路档距的大小，取决于技术和经济要求。当线路的档距缩小时，可减小弧垂，因而降低杆塔高度，但档距减小时杆数增加了，线路的造价也就增加了；当线路的档距增大时，弧垂必然增大，这将使杆塔增高，也导致线路的造价增加。所以档距的大小选择要进行经济技术比较来确定。二、架空线路的组成 架空线路主要由杆塔、导线、绝缘子、横担、金具、避雷线、拉线等主要元件组成。 （一）杆塔 1 杆塔的作用: 杆塔的作用是支持导线和避雷线，并使导线与导线间、导线与杆塔间、导线与大地间保持规定的距离； 2 杆塔的分类 （1）按用途分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分支杆、跨跃杆和换位杆等。 直线杆用在线路的直线段上，以支持导线、绝缘子、金具等重量，并能够承受导线的重量和水平风力荷载，但不能承受线路方向的导线张力。 .耐张杆主要承受导线或架空地线的水平张力，同时将线路分隔成若干耐张段（耐张段长度一般不超过 2km），以便于线路的施工和检修，并可在事故情况下限制倒杆断线范围。 .转角杆用在需要改变线路方向的转角处，正常情况下除承受导线等垂直载荷和角平分线方向的水平风力荷载外，还要承受内角平分线方向导线全部拉力的合力，在事故情况下还要能承受线路方向导线的重量。它有直线型和耐张型两种型式，具体采用哪种型式可根据转角的大小及导线截面的大小来确定。 .终端杆用在线路首末两端处，是耐张杆的一种，正常情况下除承受导线的重量和水平风力荷载外，还要承受顺线路方向导线全部拉力的合力。 .分支（岐）杆用在分支线路与主配线路的分支处，在主干线方向上它可以是直线杆或耐张杆，在分支方向上时则需用耐张杆，分支杆除承受直线杆所承受的载荷外，还要承受分支导线等垂直荷重、水平风力荷重和分支方向导线全部拉力。 .跨越杆用在跨越公路、铁路、河流和其它电力线等大跨越的地方，为保证导线具有必要的悬挂高度，一般要加高电杆。 .换位杆是在线路较长时，为减少电力系统中的不对称电流和电压，在线路中间需要变换导线的相序，将导线相序变换位置的杆塔。 （2）按材料分为：钢筋混凝土电杆、铁塔、钢管电杆和木杆 钢筋混凝土电杆是配电线路中应用最为广泛的一种电杆，它由钢筋混凝土浇筑而成，具有取材方便，制造简单；经久耐用，一般可用 50100 年；节省钢材，水泥杆都是环形截面预应力钢筋混凝土杆，既提高电杆的机械强度，又节省钢材；维护容易，运行费用低。 铁塔和钢管电杆根据结构可分为组装式铁塔和预制式钢管，其中组装式铁塔由各种角铁组装而成，应采用热镀锌防腐处理，组装费时。预制式钢管塔多为插接式钢管电杆，采用钢管预制而成，安装方便。但比较笨重，给运输和施工带来不便。 木杆在配电线路中已较少采用。 （二）导线 1 导线的作用 导线的作用传导电流、输送电能； 2 导线的要求: （1）导电性能好，以减小线路的功率损耗、电能损耗和电压损耗。 （2）机械性能好，即抗拉强度高，具有一定的弹性和柔性，不易折断等。 （3）耐化学腐蚀性能好，以适应不同污秽环境下使用。 （4）重量轻、性能稳定、经久耐用、价格低廉。 3 导线的材料 目前常用的导线材料是铜、铝、铝合金、钢等，它们的物理特性如下表 20时的 抗拉 密度 材 电阻率 强度 g/m 抗化学腐蚀及其它 料 （.mm2 （MP m3） /m） a） 3.5 表面易形成氧化膜抗腐蚀能力 铜 0.0172 8.9 4.5 强 1.5 抗一般化学腐蚀性能好但受酸 铝 0.0282 2.7 1.8 碱盐的腐蚀 2.5 在空气中易生锈，镀锌后不易 钢 0.1 7.86 3.3 生锈 铜的导电性最好，机械强度大，耐化学腐蚀性能最好，是理想的导线材料。但铜的蕴藏量相对较少，且用途极广，仅在特殊地区为抵抗空气中化学杂质而用铜导线外，一般不采用铜导线。 铝的导电性能比铜稍差，当输送相同的功率且保持同样大小的功率损耗时，铝线的导线截面为铜线导线截面的 1.61.65 倍，但铝的密度小，总重量比铜轻，此外我国铝产量较大，价格较便宜，所以一般电力线路均采用铝导线。铝导线的主要缺点是机械强度低，表面极易氧化，不易焊接，抗化学腐蚀能力差等。 铝合金可以克服铝导线的主要缺点。铝合金导线的导电性能与铝导线相近，而机械强度则与铜导线相当，抗化学腐蚀能力也较强，重量也较轻，但价格较昂贵。 钢导线的导电性能是几种导线材料中最差的一种，但它的机械强度却是最高的，而且价格最便宜，因此在输电容量较小的线路或跨越河流，山谷等需要大张力的档距常被采用。为防止锈蚀，常采用表面镀锌的镀锌钢导线。 4 导线的结构型式 （1）单股线 单根实心金属线，一般只有铜线和钢线为单股线，而铝导线的机械强度差，不能作为单股导线在架空线路中使用。 （2）单金属多股绞线 分别由铜、铝、钢或铝合金一种金属的多根单股线绞制而成，一般由 7 股、19 股或 37 股、相互扭绞制成多层绞线，相邻两层扭绞方向相反扭制。 （3）复合金属多股绞线 由两种金属的单绞线绞制或由两种金属制成复合单股线绞制多股线。前者如钢芯铝绞线、钢铝混绞线等；后者如铜包钢绞线等。 5 多股绞线比单股线具有下述优点： 多股绞线比单股线机械强度高； 多股绞线比单股线柔性和弹性好，施工方便； 多股绞线比单股线耐振动性强。 因此，架空电力线路多采用多股线。 6 架空导线的型号 架空导线的型号，按国家规定一般由 3 部分表示，第一部分是表示导线的材料，第二部分表示结构特征，第三部分阿拉伯数字表示导线标称截面。常用符号的意义如下：T铜线；L铝线；G钢芯； J绞制；Q轻型；F防腐；R柔软；Y硬。 7 钢芯铝绞线 钢芯铝绞线是充分利用钢绞线的机械强度高和铝线的导电性能好的特点，把这两种金属导线结合起来而形成。其结构特点是外部几层铝绞线包裸着内芯的 1 股或 7 股钢丝或钢绞线，使得钢芯不受大气中有害气体的侵蚀。钢芯铝绞线由钢芯承担主要的机械应力，而由铝线承担输送电能的任务，而且因铝绞线分布在导线的外层可减小交流电流产生的集肤效应，提高铝绞线的利用率。 8 导线的排列方式 导线在杆塔上的排列方式与杆塔的结构形式、电气回路数有关，其排列方式可分为单回路排列和双回路排列两种。单回路排列有水平排列和三角形排列；双回路排列有平行形排列、正伞形、倒伞形排列和鼓形排列。 以上各种排列方式，基本上归纳为垂直排列和水平排列两大类。导线排列究竟以何种方式为好，主要看线路安全运行是否可靠，带电作业和维护是否方便，是否能减轻杆塔结构而定。运行经验表明：水平排列方式的可靠性较垂直排列好，特别是重雷区。重冰区和电晕严重地区效果更突出。一般来说，对于重雷区、重冰区的单回路线路，导线应采用水平排列；对于其余地区可结合线路具体情况，采用水平或三角形排列。从经济观点出发，电压在 220kV 及以下导线规格不太大的单回路，以采用三角形排列较为经济。双回路线路，宜采用鼓形排列，便于施工检修。 （三）横担 1 横担的作用 横担用于支持绝缘子、导线及柱上配电设备，保护导线间有足够的安全距离，因此横担要有一定的强度和长度。 2 横担的分类 （1）横担按材质的不同可分为铁横担、木横担和瓷横担三种。 铁横担 一般采用等边角铁制成，要求热镀锌，锌层推荐不小于 60m 因其为型钢，造价较低，并便于加工，所以使用最为广泛。常用铁横担规格 10kV 架空线路上常用铁横担规格为:56mm56mm5mm 及 63mm63mm6mm 的角钢，在需要架设大跨越线路、双回线路或安装较重的开关时，可采用 75mm75mm8mm等规格角钢。 木横担已较少采用。 瓷横担可代替铁横担、木横担以及针式绝缘子、悬式绝缘子作为绝缘和固定导线用，其优点是能节省钢材或木材，在相同条件下使用，瓷横担可降低线路造价。 2按受力情况分：根据受力情况横担可分为直线型、耐张型和终端型等。 直线横担 直线横担只承受正常情况垂直荷载和检修人员及其所带工具的活动荷载。 耐张横担 耐张横担即承受垂直荷载又承受导线的水平荷载，终端横担主要承受导线的最大允许拉力。 终端横担 终端横担根据导线的截面，一般应为双横担，当架设大截面导线或大跨越档距时，双横担平面间应加斜撑板。 3 横担的安装 在钢筋混凝土电杆上安?敖歉趾岬捎?U 型螺栓或双螺栓固定。为防止横担倾斜，在横担和电杆之间加入一个 M 形抱箍，增加其稳定性。各横担应平行架设在一个垂面上，如为高低压合架时，高压线应在低压线上方，转角横担一般电力线路转角为45及以下时，用单横担或双横担。转角为 45以上时，用二段横担。横担应装在受电侧；终端杆、分岐杆、转角杆的横担应装在受力的反方向（拉线侧）；多层横担均应装在同一侧。 （四 ）绝缘子 1 绝缘子的概述 架空电力线路的导线，是利用绝缘子和金具连接固定在杆塔上的。用于导线与杆塔绝缘的绝缘子，在运行中不但要承受工作电压的作用，还要受到过电压的作用，同时承受机械力的作用及气温变化和周围环境的影响，所以绝缘子必须有良好的绝缘性能和一定的机械强度及足够的抗御化学杂质的侵蚀能力。通常，绝缘子的表面做成波 ，同时每个波纹纹形的。这是因为：一是可以增加绝缘子的泄漏距离（又称爬电距离）又能起到阻断电弧的作用；二是当下雨时，从绝缘子上流下的污水不会直接从绝缘子上部流到下部，避免形成污水柱造成短路事故，起到阻断污水流的作用；三是当空气中的污秽物落到绝缘子上时，由于绝缘子波纹的凹凸不平，污秽物质将不能均匀地附在绝缘子上，在一定程度上提高了绝缘子的抗污能力。 2 绝缘子的作用 绝缘子的作用是支持和固定导线，并保持导线与杆塔间的良好绝缘； 2 绝缘子分类 （1）绝缘子按照材质分类： 绝缘子按照材质分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和合成绝缘子三种。 瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、抗气候变化的性能、耐热性和组装灵活等优点，被广泛用于各种电压等级的线路。金属附件连接方式分为球型和槽型两种。在球型连接构件中用弹簧销子锁紧；在槽型结构中用销钉加开口销锁紧。瓷绝缘子是属于可击穿的绝缘子。 玻璃绝缘子。用钢化玻璃制成，具有产品尺寸小、质量轻、机电强度高、电容大、热稳定性好、老化较慢、寿命长、“零值自破”、维护方便等特点。玻璃绝缘子主要是由于自破而报废，一般多在运行一年后发生，而瓷绝缘子的缺陷是要在运行几年后才开始出现。 合成绝缘子。又名复合绝缘子，它是由棒芯、伞盘及金属端头三个部分组成。棒芯：一般由环氧玻璃纤维棒玻璃钢棒制成，抗张强度很高。棒芯是合成绝缘子机械负荷的承载部件，同时又是内绝缘的主要部件。伞盘：以高分子聚合物如聚四氯乙烯、硅橡胶等为基本添加其它成分，经特殊工艺制成。伞盘表面为外绝缘给绝缘子提供所需要的爬电距离。金属头：用于导线杆塔与合成绝缘子的连接，根据负荷重量的大小采用可锻铸铁、球墨铸铁或钢等材料制造而成。为使棒芯与伞盘间结合紧密，在它们之间加一层粘接剂和橡胶护套。合成绝缘子具有抗污闪性强，强度大，质量轻、抗老化性好、体积小等优点。但合成绝缘子承受的径向（垂直于中心线）应力小，因此，使用于耐张杆的绝缘子严禁踩踏，或任何形式的径向荷重，否则将导致折断。运行数年后还会出现伞裙变硬、变脆的现象，或者容易引起老鼠等动物咬噬而导致损坏。 （2）架空配电线路常用绝缘子 架空配电线路常用的绝缘子有针式瓷绝缘子、柱式瓷绝缘子、蝴蝶式瓷绝缘子（又称茶台瓷瓶）、棒式瓷绝缘子、拉线瓷绝缘子、瓷横担绝缘子等。低压线路用的低压瓷瓶有针式和蝴蝶式两种。 针式绝缘子。针式绝缘子主要用于直线杆和角度较小的转角杆支持导线，分为高压、低压两种。针式绝缘子的支持钢脚用混凝土浇装在瓷件内，形成“瓷包铁”内浇装结构。（2）柱式绝缘子。 柱式瓷绝缘子的用途与针式瓷绝缘子基本相同。柱式瓷绝缘子的绝缘瓷件浇装在底座铁靴内，形成“铁包瓷”外浇装结构。但采用柱式瓷绝缘子时，架设直线杆导线转角不能过大，侧向力不能超过柱式绝缘子允许抗弯强度。 悬式瓷绝缘子。悬式瓷绝缘子俗称吊瓶，主要用于架空配电线路耐张杆，一般低压线路采用一片悬式绝缘子悬挂导线。10kV 线路采用两片组成绝缘子串悬挂导线。悬式瓷绝缘子金属附件的连接方式分球窝型和槽型两种。 蝴蝶式瓷绝缘子。蝴蝶式瓷绝缘子俗称茶台瓷瓶，分为中压、 在 低压两种。 10kV ，用于小截面导线耐张杆、终端杆线路上蝴蝶瓷式绝缘子与悬式瓷绝缘子组成“茶吊”或分支杆等；或在低压线路上，作为直线或耐张绝缘子。 棒式瓷绝缘子。棒式瓷绝缘子又称瓷拉棒，是一端或两端浇装钢帽的实心瓷体，或纯瓷拉棒。 拉线瓷绝缘子。拉线瓷绝缘子又称拉线圆瓶，一般用于架空配电线路的终端、转角杆等穿越导线的拉线上，使上部拉线与下部拉线绝缘。 瓷横担绝缘子。瓷横担绝缘子是一端浇装金属附件的实心瓷件，一般用于 10kV线路直线杆。 （五） 金具 1 金具的概述 在架空配电线路中，用于连接、紧固导线的金属器具，具备导电、承?亍潭慕鹗艄辜吵莆鹁摺?2 金具的作用 金具的作用是连接导线或避雷线，将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘子固定在杆塔上； 3 金具的分类 、耐张金具（耐张线夹） 按其性能和用途可分为悬吊金具（悬垂线夹） 、接触金具（设备线夹）、接续金具、防护金具和连接金具。 垂线夹 悬垂线夹装设在使用悬式绝缘子串的直线杆塔上，将导线固定在绝缘子串上或将避雷线固定在杆塔上。悬垂线夹分为固定型和释放型两种。固定型线夹使导线在线夹中固定得很牢固，导线在任何情况下都不可以在线夹中自由滑动。释放型线夹在正常情况下和固定型线夹一样夹紧导线，但当发生断线时，由于线夹两侧导线张力不平衡，使绝缘子串产生偏斜，当偏斜至某一特定角度时（一般为 355），导线即连同线夹的船形部件从线夹的挂架中脱落，导线在挂架下部的滑轮中顺线路方向滑落到地面，从而减轻直线杆塔在断线情况下所承受的不平衡张力。释放型线夹不适用于居民区或线路跨越铁路、公路、河流及检修困难地区，使用受到很大限制。 耐张线夹 耐张线夹的用途是把导线固定在耐张、转角、终端杆的悬式绝缘子串上，按其结构和安装条件可分为楔型、螺栓型等。 口楔型耐张线夹，安装导线时较为便利，适用于绝缘导线剥除绝缘层后安装，并外加绝缘罩。 栓型耐张线夹的本体和压板由可锻铸铁制造，由于其价格较低，被广泛应用，适用于线路终端或电流不流经线夹的场合。如图 2-5-2 所示。 拉耐张线夹、拉线楔型 UT 耐张线夹，这两种线夹主要用于安装拉线、避雷线。 设备线夹 压缩型设备端子。压缩型设备端子一般采用液压施工，应有良好的电气接触性能，适用于永久性接续，适用导线为常规导线。 螺栓型铜铝设备线夹。 抱杆式设备线夹。该线夹用于变压器二次出线螺杆或柱上开关螺杆转接导线，该线夹可抱紧螺杆，防止线夹发热。 接续金具 为将有限长度导线和避雷线连接起来，必须使用接续金具。导线接续金具按承力可分为非承力金具和承力金具两类。按施工方法又可分为液压、钳压、螺栓接续等。接续方法还可分为对接、搭接、绞接、插接、螺接等。 承力接续金具。接续弹射 C 型楔型线夹：C 型线夹的弹性可使导线与楔块间产生恒定压力，保证电气接触良好。一般采用铝合金制造，可用于铝绞线的接续。接续液压 H 型线夹。用作永久性接续等径或不等径的铝绞线的接续，接触面预先进行金属过渡处理。安装时使用液压机及专用配套模具，压缩成椭圆形。铝绞线、钢芯铝绞线用铝异径并沟线夹，如图 2-5-5 所示。适用于中小截面的铝绞线、钢芯铝绞线在不承受全张力的位置上接续。线夹、压板、垫瓦均采用热挤压型材制成，紧固螺栓、弹簧垫圈应热镀锌。接户线过渡线夹，适用于线路为铝绞线、接户线为小截面铜绞线的场所。穿剌线夹，线夹适用于绝缘导线采用带电作业施工，并有利于绝缘防护。 力接续金具。钢芯铝绞线用钳压接续管（搭接）。钳压时从接续管一端依次交替顺序钳压至另一端。铝绞线液压对接接续管。以液压方法接续导线。钢芯铝绞线液压对接接续管，接续管由钢管和铝管组成， 接金具 连接金具主要用于耐张线夹、悬式绝缘子、横担之间的连接。与槽型悬式绝缘子配套的连接金具可由 U 型挂板、平行挂板等组合；与球窝型悬式绝缘子配套的连接金具可由直角挂板、球头挂