輸電線路工程基礎知識

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上一、緊湊型鐵塔：一種多回路同塔架設緊湊型輸電線路鐵塔，它是由塔體、絕緣子串及橫擔組成，其特點是，塔體每回路三層橫擔從上到下依次縮短，相應的絕緣子串采用V型結構。新型的結構使每回路的垂直相間距離可以明顯減少，水平排列及兩回路之間的水平距離也有了明顯減小，從而使每回路的自然輸送功率比常規(guī)多回路同塔的每回路有了明顯提高，輸電線路走廊也有了明顯壓縮，同時不僅輸送單位容量的工程造價有大幅度下降，而且還能節(jié)省工程建設投資。二、架空輸配電線路的組成 1、架空輸配電線路主要由基礎、桿塔、導線、避雷線、絕緣子、金具及接地裝置等部件組成。 導線的作用是傳遞電能。為保持導線對地面或其他建筑

2、物的安全距離，必須將導線架設在桿塔上。桿塔和導線之間用絕緣子串連接，使導線與桿塔絕緣。桿塔要穩(wěn)定聳立于地面之上，必須借助基礎。為了避免直接雷擊導線，在桿塔頂部設有避雷線以作保護。在桿塔處地下設有接地裝置，用接地引下線或桿塔本身可將雷電流導人大地。2、用將輸電導線固定在直立于地面的桿塔上以傳輸電能的輸電線路。它由、 、 、等組成。導線由導電良好的金屬制成，有足夠粗的截面（以保持適當?shù)耐髅芏龋┖洼^大（以減小電暈放電）。超高壓輸電則多采用分裂導線。架空地線(又稱避雷線 ）設置于輸電導線的上方 ，用于保護線路免遭雷擊。重要的輸電線路通常用兩根架空地線。絕緣子串由單個懸式（或棒式）絕緣子串接而成，需滿

3、足絕緣強度和機械強度的要求。每串絕緣子個數(shù)由輸電電壓等級決定。桿塔多由鋼材或鋼筋混凝土制成，是架空輸電線路的主要支撐結構。架空輸電線路在設計時要考慮它受到的氣溫變化、強風暴侵襲、雷閃、雨淋、結冰、洪水、濕霧等各種自然條件的影響，還要考慮電磁環(huán)境干擾問題。架空輸電線路所經路徑還要有足夠的地面寬度和凈空走廊。下面僅介紹架空輸電線路主要部件 1桿塔 桿塔是鋼筋混凝土電桿與鐵塔的總稱。桿塔的呼稱高指桿塔最下層橫擔至基礎頂面的垂直距離。桿塔全高指桿塔呼稱高與塔頭的高度之和。桿塔的檔距指相鄰桿塔導線懸掛點之間的水平距離。 (1)桿塔的分類。桿塔按其作用及受力分為承力桿塔和直線桿塔兩種。 承力桿又可分為耐張

4、桿塔、轉角桿塔、終端桿塔、分支桿塔及耐張換位桿塔5種。它們在正常情況下均承受具有各自特點的力的作用，在斷線時都能承受斷線拉力。采用耐張絕緣子串懸掛導、地線。 直線桿塔也有普通直線桿塔、換位直線桿塔和跨越直線桿塔等，它們都用于線路直線段上，支持導線垂直和水平荷載，有的直線桿塔也能兼小轉角。采用垂懸絕緣串掛導、地線。 桿塔又可分為有拉線與無拉線兩種類型。拉線可以承受大風載荷及斷線荷載，這樣可以減輕桿塔的結構，節(jié)省原材料。 (2)鋼筋混凝土電桿。鋼筋混凝土電桿是220kV以下輸配電線路最廣泛使用的桿塔材料。它堅實耐久，維護工作量少，結構簡單，可分段組裝滿足各種跨越高度要求。其缺點是易產生裂紋、笨重，

5、給運輸、施工帶來不便。防止裂縫的最好辦法，就是在電桿澆注時將鋼筋預拉，使混凝土在承載前就受到一個預壓應力。當電桿承載時，受拉區(qū)混凝土所受拉應力與預壓應力部分抵消而不致產生裂紋，這種電桿叫預應力鋼筋混凝土電桿。使用預應力鋼筋混凝土電桿，可以節(jié)省大量鋼材，壁厚也相應減少，故桿重減輕、價格下降，是今后的發(fā)展方向。(3)鐵塔。鐵塔是用角鋼焊接或螺栓連接的鋼架。它堅固、可靠，使用年限長，但鋼材消耗大、造價高、施工工藝復雜、維護工作量大。220kV以下線路中，鐵塔多用于交通不便和地形復雜的山區(qū)，或一般地區(qū)的大荷載的終端、耐張、大轉角、大跨越等處。拉線鐵塔可節(jié)省大量鋼材，較多用于直線塔。對于新建工程若投資允

6、許一般只選用12種直線水泥桿，跨越、耐張和轉角盡量選用角鋼塔，材料準備簡單明了、施工作業(yè)方便且提高了線路的安全水平。對于同塔多回且沿規(guī)劃路建設的線路，桿塔一般采用占地少的鋼管塔，但大的轉角塔若采用鋼管塔由于結構上的原因極易造成桿頂撓度變形，基礎施工費用也會比角鋼塔增加一倍，直線塔采用鋼管塔，轉角塔采用角鋼塔的方案比較合理，能夠滿足環(huán)境、投資和安全要求。三、碎石=1.6-1.8噸/立方米，中砂=1.5噸/立方米，粗砂=1.7噸/立方米三相三線制電力系統(tǒng)高壓架空線路一般采用三相三線制，三條線路分別代表a，b，c三相，我們在野外看到的輸電線路，一回即有三根線（即三相），三根線可能水平排列，也可能是三

7、角形排列的；對每一相可能是單獨的一根線（一般為鋼芯鋁絞線），也有可能是分裂線（電壓等級很高的架空線路中，為了減小電暈損耗和線路電抗，采用分裂導線，多根線組成一相線，一般24分裂），沒有中性線，故稱三相三線制。三相四線制在低壓配電網中，三相四線制供電能同時供出220V、380v兩種不同的，因而得到廣泛應用。輸電線路一般采用三相四線制，其中三條線路分別代表A,B,C三相，不分裂，另一條是中性線N（區(qū)別于零線，在進入用戶的單相輸電線路中，有兩條線，一條我們稱為火線，另一條我們稱為零線，零線正常情況下要通過電流以構成單相線路中電流的回路，而三相系統(tǒng)中，三相自成回路，正常情況下中性線是無電流的），故稱三

8、相四線制；在380V低壓配電網中為了從380V相間電壓中獲得220V線間電壓而設N線，有的場合也可以用來進行零序電流檢測，以便進行三相供電平衡的監(jiān)控。三相五線制是指A、B、C、N和PE線，其中，PE線是保護地線，也叫安全線，是專門用于接到諸如設備外殼等保證用電安全之用的。PE線在供電變壓器側和N線接到一起，但進入用戶側后約不能當作零線使用，否則，發(fā)生混亂后就與三相四線制無異了。輸電線路簡稱電力鐵塔，按其形狀一般分為：酒杯型、貓頭型、上字型、干字型和桶型五種，按用途分有：耐張塔、直線塔、轉角塔、換位塔（更換導線相位位置塔）、終端塔和跨越塔等，它們的結構特點是各種塔型均屬空間桁架結構，桿件主要由單

9、根等邊角鋼或組合角鋼組成，材料一般使用Q235（A3F）和Q345（16Mn）兩種，桿件間連接采用粗制螺栓，靠螺栓受剪力連接，整個塔由角鋼、連接鋼板和螺栓組成，個別部件如塔腳等由幾塊鋼板焊接成一個組合件，因此熱鍍鋅防腐、運輸和施工架設極為方便。對于呼高在60m以下的鐵塔，在鐵塔的其中一根主材上設置腳釘，以方便施工作業(yè)人員登塔作業(yè)。線路桿塔分類： 按結構材料可分為木結構、鋼結構、鋁合金結構和鋼筋混凝土結構桿塔幾種。木結構桿塔因強度低、壽命短、維護不便，并且受木材資源限制，在中國已經被淘汰。鋼結構有桁架與鋼管之分。格子形桁架桿塔應用最多，是超高壓以上線路的主要結構。鋁合金結構桿塔因造價過高，只用于

10、運輸特別困難的山區(qū)。鋼筋混凝土電桿均采用離心機澆注,蒸汽養(yǎng)護。它的生產周期短,使用壽命長，維護簡單，又能節(jié)約大量鋼材。采用部分預應力技術的混凝土電桿還能防止電桿裂紋，質量可靠，中國使用最多。 按結構形式可分為自立塔和拉線塔兩類。自立塔是靠自身的基礎來穩(wěn)固的桿塔。拉線塔是在塔頭或塔身上安裝對稱拉線以穩(wěn)固支撐桿塔，桿塔本身只承擔垂直壓力。這種桿塔節(jié)約鋼材近40%，但是拉線分布多占地，對農林業(yè)的機耕不利，使用范圍受到限制。由于拉線塔機械性能良好，能抗風暴襲擊和線路斷線的沖擊，結構穩(wěn)定，因而電壓越高的線路應用拉線塔越多。加拿大魁北克在735千伏線路上又新創(chuàng)出一種懸鏈塔,經濟效益很好。各國在研究1000

11、千伏以上線路時，多以這種塔型為主要對象。 按使用功能可分為承力塔、直線塔、換位塔和大跨越高塔。按同一桿塔所架設的輸電線路的回路數(shù)，還可分為單回、雙回和多回路桿塔。承力塔是輸電線路上最重要的結構環(huán)節(jié)。它分段設立，將導線的耐張絕緣子串錨掛在塔上，承擔兩側導線、地線的掛線張力和事故時的不平衡拉力。這種桿塔便于分段施工，可制約運行中發(fā)生事故的范圍。承力塔又可分為耐張塔、轉角塔和終端塔。直線塔是線路上用得最多的結構。它只承擔導線、地線的懸掛作用以及氣象荷載。直線塔的技術設計數(shù)據(jù)是決定全線路桿塔經濟指標的關鍵。換位塔是實現(xiàn)導線換位，以使輸電線路參數(shù)平衡的桿塔。中國以6080公里為一個整循環(huán)換位段(有的國家

12、有200公里不換位的線路)。大跨越高塔(見圖)指跨越通航的江河的大跨度高塔。這樣可以避免在江河中安裝鐵塔所帶來的一系列不便(如設計復雜、基礎施工費用大、工期長等)，通常設計雙回路跨越線路。世界上 220千伏、檔距在1000米以上的大跨越約90處，中國有10處。中國在跨越塔中最先采用鋼筋混凝土煙囪式塔型(武漢跨長江和漢江的跨越塔)，耗鋼指標低，運行維修方便。以后又采用鋼管塔(南京跨長江,高193.5米)、拉線鋼結構塔(黃埔跨珠江，高190米)。 線路桿塔輸電線路沿線水文地質條件變化很大，因地制宜選用基礎形式非常重要。基礎類型有兩大類：現(xiàn)場澆制和預制。澆制基礎按塔型、地下水位、地質和施工方法又分為

13、原狀土基礎(有巖石基礎和掏挖基礎)、爆擴樁和灌注樁基礎，以及普通混凝土或鋼筋混凝土基礎。預制基礎有電桿用的底盤、卡盤和拉線盤，有鐵塔用的各種類型裝配式預制混凝土基礎和金屬基礎;還有預制300550管樁?；A抗上拔和抗傾覆的理論計算，各國正在按不同的基礎形式和不同土質條件分別研究處理，使之更加合理可靠而經濟。2基礎 桿塔的地下部分的總體統(tǒng)稱為基礎。它是輸電線路重要組成部分，一般基礎投資占本體投資的1530，工期占施工總工期的3050。 鋼筋混凝土桿基礎通常由地下部分、電桿和三盤(底盤、卡盤和拉線盤)組成。三盤一般由鋼筋混凝土預制而成，也有用天然石材做成。鐵塔基礎根據(jù)鐵塔類型、地形地質及施工條件的

14、不同，采用不同類型。送電線路的桿塔基礎按照施工方式分為預制基礎、樁式基礎和巖石基礎。預制基礎通常是工廠加工預制，現(xiàn)場吊拼裝。送電線路預制基礎主要用于混凝土桿及拉線基礎?，F(xiàn)澆基礎是在桿塔位處澆制的混凝土基礎。現(xiàn)澆基礎按照受力特點分為剛性基礎和柔性基礎。樁式基礎是由樁與連接樁的承臺構成。一般用于地質條件較差，地下水位較高的地域。有預制樁和鉆孔灌注樁基礎。巖石基礎是在巖石上打孔，把鋼筋和地腳螺栓澆在巖石里的基礎。現(xiàn)澆階梯型基礎（剛性基礎）圖3導線 導線是架空送電線路主要組成部分，其作用是傳導電能。導線的種類、性能和截面的大小，不僅對桿塔、避雷線、絕緣子、金具有影響，而且直接關系到線路的輸送能力、運行

15、的可靠性和建設費用的大小。 導線必須具有良好的導電性能。此外，由于架空線路導線架設在空中，要承受自重、風壓、冰雪荷載等機械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕，故要求導線有較高的力學強度和較好的抗腐蝕性能。 導線由鋁、鋼、銅等材料制成，在特殊情況下也可使用鋁合金。銅是理想的導線材料，但由于銅資源少、價格高，使用不多。為了提高導線力學強度，架空線路導線采用絞合的多股導線，常用的有鋁絞線、鋼芯鋁絞線，少數(shù)情況下也采用鋁合金線、鋁包鋼絞線及硬銅線。鋼芯鋁絞線中鋁線部分和鋼線部分截面積的比值不同，力學強度也不同，可分為普通鋼芯鋁絞線(鋁鋼截面積之比值為5.26.1)、加強型鋼芯鋁絞線(比值為44.5)和輕型

16、鋼芯鋁絞線(比值為7.68.3)。在高壓輸電線路中還經常采用分裂導線。一般線路每相采用一根導線。所謂分裂導線系指每相采用相同截面、相同型號的兩根或兩根以上的導線。相分裂導線多用于電壓為220kV以上的線路。采用分裂導線可提高線路送電容量、減少電暈損耗和對無線電的干擾。4避雷線和拉線 避雷線架設在桿塔頂部，其作用是保護線路導線、減少雷擊機會、提高線路耐雷水平、降低線路雷擊跳閘次數(shù)，從而提高線路運行的安全可靠性，保證連續(xù)供電。 根據(jù)線路重要性及線路通過地區(qū)雷電活動情況，每條線路按規(guī)程要求可在桿塔上架設一條或兩條避雷線。根據(jù)運行經驗，避雷線的型號可按線路的導線型號選擇。 為滿足開設避雷線載波、減少對

17、通信設施的干擾、降低能耗等要求，在220kV及以上線路中，也有采用良導體作避雷線的。桿塔拉線用來抵消桿塔上不平衡荷載，以減少桿塔材料的消耗量，降低造價。拉線由上部、下部和拉線盤三部分組成。拉線上部和避雷線通常都采用鍍鋅鋼絞線。5絕緣子 絕緣子是輸電線路絕緣的主體，其作用是懸掛導線并使導線與桿塔、大地保持絕緣，它具有力學強度高，絕緣性能良好，不受溫度急劇變化的影響，耐自然侵蝕及抗老化等特點。絕緣子一般都采用瓷和鋼化玻璃，也有用合成材料的。 架空送電線路常用的絕緣子有針式絕緣子、懸式絕緣子、蝶式絕緣子、瓷橫擔絕緣子等。用硅橡膠做裙邊的合成絕緣子已被廣泛使用。針式絕緣子用于不超過23kV線路上，根據(jù)

18、絕緣子爬距（絕緣子的導體沿絕緣子表面到絕緣子鐵腳的最短距離)的不同，分為普通型和加強型兩種。針式絕緣子根據(jù)其鐵腳型式不同，分為短腳、長腳和彎腳三種。 懸式絕緣子一般組成絕緣子串，用于不同電壓等級線路上。目前我國生產的懸式絕緣子有普通型和防污型兩類。普通型懸式絕緣子有新系列(XP)、老系列(X)和鋼化玻璃(LXP)三大類。新系列產品尺寸小、質量輕、性能好、金屬附件連接結構標準化，將逐步取代老系列產品。鋼化玻璃絕緣子除了有新系列優(yōu)點外，還具有強度高、爬距大、不易老化、維護方便、零值自爆等優(yōu)點。防污型懸式絕緣子，按傘形結構的不同，分為雙層傘型和鐘罩型兩種。 瓷橫擔絕緣子有全瓷式和膠裝式兩種，前者直接

19、綁扎，后者瓷頭都帶有連接金具，可以懸掛線夾。安裝方式有水平式(邊相用)和垂直式(頂相用)兩種。由于采用可轉動結構，斷線時瓷橫擔可轉動，使電桿承受的拉力緩和，避免斷線事故擴大；實心結構不易擊穿，不易老化，爬距長，絕緣水平高；易清掃，自潔性能好，減少線路維護工作；結構簡單，安裝方便；能充分利用電桿高度，降低線路造價。(2)絕緣子串的組裝形式。 玻璃絕緣子 針式絕緣子 支持絕緣子 1)懸垂絕緣子串組合。單串懸垂絕緣子串組裝。雙串懸垂絕緣子串組裝。 2）耐張絕緣子串組合。單耐張絕緣子串組裝，雙耐張絕緣子串組裝 7接地裝置 35kV以上線路，當避雷線遭受雷擊時，必須用金屬導體將雷電流導人大地。接地裝置包

20、括接地引下線和接地極，接地引下線可利用水泥桿內鋼筋或金屬桿塔本身，也可另用鋼絞線從避雷線上引下接地。接地極一般是用一根或幾根導體(扁鋼)組成的伸長輻射狀構成。 6金具 架空輸電線路的金具是指用于安裝導線、避雷線、拉線、絕緣子串，并與桿塔連接的零件。線路金具按性能和用途大致可劃分為懸垂線夾、耐張線夾、連接金具、接續(xù)金具、保護金具、拉線金具6大類。型號編制一般按名稱第一個漢語拼音字母代表。（1）金具種類1）懸垂線夾。懸垂線夾用于在直線桿塔的懸垂絕緣子串上，或將避雷線懸掛在直線桿塔的避雷線支架上。2)耐張線夾。導線用耐張線夾一般分為兩類。第一類用螺絲將導線壓緊固定，線夾只承受導線全部張力，而不導通電流，這類稱螺栓型耐張線夾；第二類稱為壓縮型耐張線夾，采用液壓機或爆炸壓接方法將導線的鋁股、鋼芯與線夾錨壓在一起，線夾本身除承受導線的全部拉力外，還是導電體，這類線夾適用于安裝大截面導線。3)連接金具。連接金具分專用連接金具和通用連接金具兩類。專用連接金具是直接用來連接絕緣