架空送电线路基础知识.ppt

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1、架空输电线路的基本知识,一、送电线路的主要设备：,送电线路是用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上，连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成。 导线：其功能主要是输送电能。线路导线应具有良好的导电性能，足够的机械强度，耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力。线路导线目前常采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。为了提高线路的输送能力，减少电晕、降低对无线电通信的干扰，常采用每相两根或四根导线组成的分裂导线型式。,架空地线：主要作用是防雷。由于架空地线对导线的屏蔽，及导线、架空地线间的藕合作用，从而可以减少雷电直接

2、击于导线的机会。当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位，提高耐雷水平。架空地线常采用镀锌钢绞线。目前常采用钢芯铝绞线，铝包钢绞线等良导体，可以降低不对称短路时的工频过电压，减少潜供电流。兼有通信功能的采用光缆复合架空地线。,绝缘子：是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件。送电线路常用绝缘子有：盘形瓷质绝缘子、盘形玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子。 （1）盘形瓷质绝缘子：国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大。遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。 （2）盘形玻璃绝缘子：具有零值自爆，但自爆率很低（一般为万分之几）。维护不需检测，钢化玻璃件万

3、一发生自爆后其残留机械强度仍达破坏拉力的80%以上，仍能确保线路的安全运行。遇到雷击及污闪不会发生掉串事故。在、级污区已普遍使用。 （3）棒形悬式复合绝缘子：具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，在级及以上污区已普遍使用。,绝缘子俗称瓷瓶，它有两种形式： 310 KV线路采用的是针式瓷瓶，立放在横担之上，如图151(a)；35KV和更高的高压线路，采用悬式绝缘子串，如图151(b)，并且电压愈高，绝缘瓷片愈多。35KV一般采用34片，110 KV则采用7片左右。,送电线路金具，按其主要性能和用途可分为：线夹类、连接金具类、接续金具类、防护金具类、拉线金具类。 （1）线夹类： 悬式

4、线夹：用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将架空地线悬挂在直线杆塔的架空地线支架上。 耐张线夹：是用来将导线或架空地线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用。耐张线夹有三大类，即：螺栓式耐张线夹；压缩型耐张线夹；楔型线夹。 螺栓式耐张线夹：是借U型螺丝的垂直压力与线夹的波浪形线槽所产生的摩擦效应来固定导线。,压缩型耐张线夹：它是由铝管与钢锚组成。钢锚用来接续和锚固钢芯铝绞线的钢芯、然后套上铝管本体，以压力使金属产生塑性变形，从而使线夹与导线结合为一整体，采用液压时，应用相应规格的钢模以液压机进行压缩。采用爆压时，可采用一次爆压或二次爆压的方式，将线夹和导线（架空地线）压成一个整体。 楔型线夹

5、：用来安装钢绞线，紧固架空地线及拉线杆塔的拉线。它利用楔的劈力作用，使钢绞线锁紧在线夹内。,（2）连接金具类：连接金具是用来将绝缘子串与杆塔之间，线夹与绝缘子串之间，架空地线线夹与杆塔之间进行连接的金具。常用的连接金具有：球头挂环、碗头挂板、U型挂环、直角挂板等。 （3）接续金具类：用于导线的接续及架空地线的接续，耐张杆塔跳线的接续。定型的接续金具有：钳压接续金具、液压接续金具、螺栓接续金具、爆压接续金具。 （4）防护金具类：用于防护导线，架空地线振动的防震锤、护线条、阻尼线；用于抑制次档距振动的间隔棒；用于防护绝缘子串产生电晕的屏蔽环及均压环等。 （5）拉线金具类：用于调整和稳固杆塔拉线的金

6、具有：可调式UT型线夹；钢线卡子、及双拉线联板等。,杆塔是支承架空线路导线和架空地线，并使导线与导线之间，导线和架空地线之间，导线与杆塔之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。 常规杆塔型号表示方法： （1）按杆塔用途分类代号含义：,（2）按杆塔外形或导线布置型式代号含义,（3）杆塔材料和结构代号含义：,（4）分级代号含义 同一种杆塔型式按荷重不同进行分级，其分级代号用角注1、2、3表示。 （5）高度代号含义 杆塔高度是指横担对地面的距离（m），称为呼称高，一般用数字表示。,钢筋混凝土杆型号表示方法 钢筋混凝土电杆型号与铁塔型号的表示方法基本相同，通常不写出线路电压等级的代号。例

7、：NMeG221，表示无拉线耐张门型钢筋混凝土电杆，第二级呼称高为21m 基础： 基础的作用主要是稳定杆塔，能承受杆塔、导线、架空地线的各种荷载所产生的上拔力、下压力和倾覆力矩。 接地装置： 主要由连接架空地线的接地引下线及埋入杆塔地里的接地体（极）所组成。接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。杆塔接地电阻值愈小，其耐雷水平就愈高。,二、送电线路专业术语,档距：相邻两基杆塔之间的水平直线距离，称为档距，一般用L表示。 相邻两耐张杆塔之间的水平距离，称耐张段长度。 35kV以下的线路，档距为150m左右；110 kv的线路，档距为250m左右。耐张段长

8、度大约为35km。在一个耐张段内，由于各处地形情况不同，各杆塔间的档距互不相等；为了计算导线的应力和弛度，必须选得一个理想的档距，这个档距称为该耐张段的代表档距。设各杆塔间的相应档距为li，则代表档距lr按下式计算,弧垂：对于水平架设的线路来说，导线相邻两个悬挂点之间的水平连线与导线最低点的垂直距离，称为弧垂或弛度。用f表示。,在实际工作中，当两悬挂点不等高时，常以连接两悬挂点的直线AB与导线所形成的曲线之间的最大铅垂距离代表弛度，称为斜弛度，如因152中的f。在弛度理论中证明，斜弛度f也产生在档距的中央，但不是导线的最低点。弛度的这一几何性质，可以用一个公式来表示，即,式中HA、HB、HC分

9、别为悬挂点和档距中点上导线的高程。,斜弛度(或称档距中点的导线弛度)f和导线最低点的弛度fA和fB 有如下关系，即,弛度的力学意义与档距f、导线的单位重量g (包括额外负荷如复冰、风力等)以及导线的应力等因素积关，它是用另一个公式计算的，即,l观测档距(米) g导线自重比载(N/mmm2) 使用应力(N/mm2),限距：导线对地面或对被跨越设施的最小距离。一般指导线最低点到地面的最小允许距离，常用h表示。,水平档距：相邻两档距之和的一半，称为水平档距。 垂直档距：相邻两档距间导线最低点之间的水平距离，称为垂直档距。 代表档距：一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。由于导线跨越的地形、地物不

10、同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距。,杆塔高度：杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。 杆塔呼称高度：杆塔最下层横担至地面的垂直距离称为杆塔呼称高度。 悬挂点

11、高度：导线悬挂点至地面的垂直距离，称为导线悬挂点高度。 线间距离：两相导线之间的水平距离，称为线间距离。 根开：两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。,架空地线保护角：架空地线和边导线的外侧连线与架空地线铅垂线之间的夹角，称为架空地线保护角。 杆塔埋深：电杆（塔基）埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。 跳线：连接承力杆塔（耐张、转角和终端杆塔）两侧导线的引线，称为跳线，也称引流线或弓子线。 导线的初伸长：当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形（延着导线轴线伸长），称为导线初伸长。,分裂导线：一相导线由多根（有2根、3根、4根）组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线的“等效直径”，改善导线附

12、近的电场强度，减少电晕损失，降低了对无线电的干扰，及提高送电线路的输送能力。 导线换位：送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。送电线路设计规程规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。一般在换位塔进行导线换位。,导（地）线振动：在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流，在涡流升力分量的作用下，

13、使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称为架空线振动。 架空线的防振措施，主要是安装防振锤，用其来吸收振动能量。以达到减轻架空线振动的效果,三、送电线路过电压保护专业术语：,雷暴日：一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。 少雷区：平均年雷暴日数不超过15的地区。 中雷区：平均年雷暴日数超过15但不超过40的地区。 多雷区：平均年雷暴日数超过40但不超过90的地区。 雷电活动特殊强烈地区：平均年雷暴日数超过90的地区。,反击：雷电直击于线路架空地线或杆塔时，雷电流一部分经架空地线流向线路两侧，大部分经杆塔及接地装置流入大地，引起塔顶电位升高，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为反击。雷电反击过电压与

14、雷电参数，杆塔型式、高度和接地电阻等有关。 绕击：雷电绕过架空地线直击于导线，而造成绝缘子串的闪络放电，这种现象称为绕击。,绕击率：雷电绕过架空地线直击导线的概率，称为绕击率。 绕击率的大小与架空地线的保护角，杆塔高度及线路经过地区的地形、地貌、地质条件等有关。 线路的耐雷水平：线路遭受雷击时，绝缘子串不发生闪络的最大雷电流幅值，称为该线路的耐雷水平。雷电流幅值一般不超过100KA，雷电的极性有正、有负。负极性的雷电占85%左右。线路的耐雷水平与绝缘子串的50%U雷电冲击电压，杆塔的冲击接地电阻，杆塔塔型及对地高度等有关。,雷电保护接地：为雷电保护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地泄放雷电

15、流而设的接地。 接地装置：接地线与接地极的总和。 接地线：电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。如连接杆塔架空地线与接地极之间的连线，叫接地线。 接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。 兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建（构）筑物的基础，金属管道和设备等称为自然接地极。,接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。 工频接地电阻：接地装置流过工频电流时所表现的电阻值。 冲击接地电阻：接地装置流过冲击电流时所表现的电阻值。 线路反击与杆塔的冲击接地电阻值的大小关系较大。采用工频值（用摇表测量杆

16、塔接地电阻值指的是工频值），经过1的冲击系数的换算后，可以满足线路防雷的要求。用工频值作规定，是便于杆塔接地电阻的测量检查。,土壤电阻率：所谓土壤电阻率就是1立方米土壤的电阻值。单位是：欧米（m）。它反映土壤流散雷电流的能力，其值越大，流散雷电流能力就越差。 跨步电压：接地短路（故障）电流流过接地装置时，地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压。 接触电压：接地短路（故障）电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为0.8m处与设备外壳，架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处，两点间的电位差，称为接触电位差，即接触电压。,电晕现象：在带电的高压导

17、线周围会产生电场，如果电场强度超过了空气击穿强度时，就使导线周围的空气电离而呈现局部放电现象，这种现象叫电晕现象。,四、绝缘子机电及外绝缘特性术语,工频干放电电压：是指沿干燥而清洁的绝缘子表面发生火花放电时的最小工频电压。 工频干放电电压是在标准大气条件下（温度+20、气压760毫米水银柱、湿度为11克/米3）定义出来的，当不是标准大气条件时应进行换算。干放电电压与绝缘子的形状和大气条件关系较小，而主要决定于放电距离（是指两电极之间绕过裙边的最小距离）。,工频湿放电电压：是指绝缘子受雨量为3毫米/分钟，水电阻率为950010500m，水温为20的均匀的与水平面成45角的雨水作用下，沿绝缘子表面

18、引起火花放电的最小工频电压。绝缘子的工频湿放电电压与绝缘子的形状，绝缘子的放电距离，下雨时间等有关。 工频击穿电压：是指引起绝缘子两极间本体绝缘击穿的最小工频电压。一般击穿电压为干放电电压1.21.5倍。绝缘子的击穿电压与其电介质的质量好坏，电介质薄厚及电极形状有关。,冲击放电电压：指绝缘子的U50%放电电压。它与绝缘子的放电距离、轮缘、裙边、空气密度及湿度等有关。但由于冲击电压作用时间很短，绝缘子的冲击干放电和湿放电电压相差不多，因此，冲击放电电压只有干放电电压而无湿放电电压。 一小时机电负荷：即对绝缘子施加75%额定机械破坏负荷，同时施加50%的工频击穿电压，此条件下保持一小时，绝缘子不丧

19、失其机械及电气性能。,有机复合绝缘子的额定机械负荷：对有机复合绝缘子平稳地施加某一机械负荷值耐受1分钟，然后在3090秒时间内将负荷升到100%额定机械负荷耐受1分钟。此时有机复合绝缘子不应发生抽芯、端部附件的伞套裂纹、伞套与附件分离现象。 污闪：指绝缘子的电瓷（玻璃）表面沉积了带有导电物质的污秽层，当遇到雾、露和毛毛雨等潮湿气候条件时，污秽层受潮，表面电导增大，泄漏电流增加，产生局部放电，在工频电压作用下，这种局部放电发展成为电弧闪络。这种现象称为绝缘子污闪。,泄漏距离：指绝缘子承受正常运行工频电压的二电极间沿绝缘件处表面轮廓的最短距离。 泄漏距离是绝缘子重要特征之一。在一定的合理的伞棱条件

20、下，绝缘子的污秽闪络电压，随泄漏距离的增加而直线上升。 泄漏比距：指单位电压（每千伏）在绝缘子表面上的泄漏距离。即绝缘子外绝缘的泄漏距离对系统最高工作电压有效值之比。泄漏比距是表示绝缘子抗污闪能力的重要技术指标。,等值附盐密度：以绝缘子表面上每平方厘米的面积上有多少毫克Nacl（氯化纳）来等值绝缘子表面上导电物质的含量。是目前划分污区等级的重要技术指标。单位：（mg/cm2）。 绝缘子表面积：指绝缘子绝缘件外露表面积。是计算绝缘子等值附盐密度一个重要定量参数。,五、线路带电作业术语：,地电位作业：地电位作业是指作业人员站在大地或杆塔上用绝缘工具（指绝缘操作杆、检测杆、吊杆、拉杆、绝缘绳等）对带

21、电体进行的作业。 等电位作业：等电位作业是指作业人员通过绝缘物（包括绝缘子和绝缘工具）对大地绝缘后进入高压电场，人体与带电体保持相等电位的作业。,电场：在电荷（带电体）的周围空间存在着一种特殊形式的物质，它对放在其中的任何电荷（带电体）均表现为力的作用。这种特殊形式的物质，就称之为电场。 电场强度：在电场中某一位置上受到的作用力与电荷的比值，称之为某点的电场强度。法定单位：伏（特）每米（v/m） 静电感应：一个不带电的物体，如果移近带电的物体（但没有接触），在不带电的物体上接近带电体的一面产生与带电体异性的电荷；而在另一面产生同性的电荷，这种现象叫静电感应。,如杆塔上的带电作业人员，由于穿用绝

22、缘胶底鞋，使人体与接地体具有一定的绝缘，人体上就会产生一定的静电感应电压。作业人员离带电体愈近，感觉愈强烈。防静电感应措施是穿静电防护服及导电鞋。 组合间隙：作业人员由绝缘子串或绝缘梯进入电场过程中，人对接地体的空间距离（S1）和人对带电体的空间距离（S2）之和称为组合间隙（S）。,绝缘电阻：电介质在直流电压作用下，内部通过稳定的泄漏电流，此时电压值与电流值的比值，称为该电介质的绝缘电阻。 绝缘电阻由体积电阻和表面电阻两部分并联构成。体积电阻是对通过绝缘体内部的电流而言的电阻；表面电阻是对沿绝缘体表面流过的电流而言的电阻。如平常使用绝缘摇表，摇测绝缘工具的绝缘电阻就是表面电阻值。,介质损耗：在

23、交流电压作用下，绝缘体要消耗一定的电能而发热。单位时间内所消耗的电能，称为介质损耗。 绝缘强度：表明绝缘材料击穿电压大小的数值叫绝缘强度，也叫击穿强度。单位以Kv/mm表示。如在预防性试验中，规定对带电绝缘工具做1min工频耐压试验，就是检验绝缘工具能否在规定时间内耐受一定的工频电压，以判断其绝缘性能。,泄漏电流：绝缘介质在施加电压的情况下，总有一定的电流流过，这种微小的电流称之为绝缘介质的泄漏电流。 泄漏电流在介质中分二个途径，一是沿表面流过的称表面泄漏电流；二是沿介质内部流过的称体积泄漏电流。二者之和为介质的总泄漏电流。 绝缘工具的有效绝缘长度：是指绝缘工具的全长减掉握手部分及金属部分的长度。,绝缘材料的密度：表示在相同强度，相同体积的条件下，某种材料与水质量之比叫密度，单位为：g/cm3。带电作业使用的绝缘材料，要求有较小的密度。 绝缘材料的吸水性：表示材料放在温度为205的蒸馏水中，经若干时间（一般为24小时）后材料质量增加的百分数。带电作业使用的绝缘材料，吸水性越低越好。,