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模块1 输电线路基础知识

【模块描述】本模块主要介绍输电线路的基础知识。通过概念描述和图例讲解,使学员能够认知导线、避雷线、绝缘子、金具、杆塔、基础、拉线、接地装置及附属设施等元件。

【正文】

一、输电线路的构成

输电的通路由电力线路、变配电设备构成。

输电线路从结构可分为架空线路和电缆线路两类。

构成架空输配电线路的主要部件有:导线、避雷线（简称避雷线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等,如图。

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－横担；2－横梁；3－避雷线；4－绝缘子；5－砼杆；6－拉线；7－拉线盘；8－接地引下线；9－接地装置；

10－底盘；11－导线；12-防振锤；

接地装置俯视图

二、各部件作用及分类 (一)、导线

导线是固定在杆塔上输送电流用的金属线,由于导线常年在大气中运行,经常承受拉力,并受风、冰、雨、雪和温度变化的影响,以及空气中所含化学杂质的侵蚀。因此,导线的材料除了应有良好的导电率外,还须具有足够的机械强度和防腐性能。目前在输电线路设计中,架空导线和避雷线通常用铝、铝合金、铜和钢材料做成,它们具有导电率高,耐热性能好,机械强度高,耐振、耐腐蚀性能强,重量轻等特点。

现在的输电线路多采用中心为机械强度高的钢线,周围是电导率较高的硬铝绞线的钢芯铝绞线,如图0-2所示。钢芯铝绞线比铜线电导率略小,但是具有机械强度高、重量轻、价格便宜等特点,特别适用于高压输电线。钢芯铝绞线由于其抗拉强度大,弧垂小,所以可以使档距放大。

钢芯铝绞线按其铝、钢截面比的不同,分为正常型（LGJ ）、加强型（LGJJ ）、轻型（LGJQ ）三种。在高压输电线路中,采用正常型较多。在超高压线路中采用轻型较多。在机械强度高的地区,如大跨越、重冰区等,采用加强型的较多。

铝合金线比纯铝线有更高的机械强度,大致与钢芯铝绞线强度相当,但重量比钢芯铝绞线轻,因而弧垂减小,档距可放大,可使杆塔基数减少或降低高度,但导电性能比铝线稍差。因此,铝合金线有一定的优越性,但目前在生产上尚有一定困难,故我国只在个别线路上使用。

此外,还有以下几种特殊用途的导线： 1、大档距导线

国外大跨越中,要求导线具有特高抗拉强度,采用过硅铜线、镀锌钢线、铝包钢线等。 2、防腐蚀导线

线路经过海边及污秽地区,为提高导线的抗腐蚀能力,延长使用寿命,制造了各种防腐蚀导线,例如镀铝钢线、铝包钢线、钢芯涂防腐油等。北欧一些国家生产钢芯铝线时钢芯就涂以凡士林进行防腐蚀保护。

3、自阻尼导线

又称防振导线,如图所示,加拿大、挪威等国已使用,认为使用它可以提高运行应力而不必加防振措施,已引起各国的重视。

接地装置俯视图

1－避雷线；2－双分裂导线；3－塔头；4－绝缘子； 5－塔身；6－塔腿；7－接地引下线；8－接地装置；

9－基础；10－间隔棒；

4、光滑导线

光滑导线由于外径较普通导线略小,可减少导线承受的风和冰荷载,由于表面光滑可减少导线舞动现象。在欧洲,美国,日本都已得到应用。

5、分裂导线

一般,每相2根为水平排列,3根为两上一下倒三角排列,4根为正方形排列。

分裂导线在超高压线路得到广泛应用。它除具有表面电位梯度小,临界电晕电压高的特性外,还有以下优点。

(1)单位电抗小,其电气效果与缩短线路长度相同；

(2)单位电纳大,等于增加了无功补偿；

(3)用普通标号导线组成,制造较方便；

(4)分裂导线装间隔棒可减少导线振动,实测表明双分裂导线比单根导线减小振幅50%,减少振动次数20%,四分裂减少更大。

(二)、避雷线

避雷线作用是防止雷电直接击于导线上,并把雷电流引入大地。避雷线悬挂于杆塔顶部,并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接,当雷云

放电雷击线路时,因避雷线位于导线的上方,雷首先击中避雷线,并藉以将雷电流通过接地体泄入大地,从而减少雷击导线的几率,起到防雷保护作用。35kV线路一般只在进、出发电厂或变电站两端架设避雷线,110kV及以上线路一般沿全线架设避雷线,避雷线常用镀锌钢绞线。

(三)、线路金具

通常把输电线路使用的金属部件总称为金具,它的类型繁多。以下简单介绍几种金具。

1、连接金具

连接金具是用来连接悬式绝缘子,以构成绝缘子串,如球头挂环,碗头挂板（如图）。

2、接续金具

接续金具是用来连接导线或避雷线的,主要为导线各种压接方式（钳压、液压、爆压等）所用的接续管及补修管、并沟线夹、预绞丝等。

导线的连接方法主要有钳接和压接,当导线截面小于等于240mm2时,采用钳接管连接,当导线截面大于等于300 mm2时,采用压接管连接,例如用

液压或爆压方法连接,避雷线均采用压接法连接。

3、固定金具

固定金具是用来将导线固定在绝缘子串上,或将避雷线固定在金具串上,如悬垂线夹,耐张线夹。此外,在超高压线路上为了防止和减少电晕的

影响,还采用了XGF型防晕悬垂线夹。

4、保护金具

它包括导线及避雷线的防振金具和绝缘金具。防振金具有：防震锤、护线条、阻尼线、补修条、铝包带等。绝缘金具有：间隔棒、均压环、屏

蔽环、重锤等。

1)间隔棒。使用在分裂导线上,作用是防止导线之间的鞭击,抑止微风振动,抑止次档距震荡。

2)均压环。用来均匀绝缘子上电压分布的环,以使绝缘子每片承受的电压基本均匀。

3)屏蔽环。用来降低金具上电晕强度的环称为屏蔽环。

4)重锤。可以抑制悬垂绝缘子串或跳线绝缘子串摇摆过大、直线杆塔上导线和避雷线被上拔。

5)防震锤。可以减少振动的振幅,从而减少导线的振动。

5、拉线金具

主要用于拉线杆塔拉线的紧固、调整和连接,可分为紧线、调节及连接三类。如图所示为可调式UT型线夹,利用该线夹可调节拉线的松紧；可调

式U型螺丝,可以调节拉线的松紧；楔子可以与线夹本体固定拉线。

6、金具材料及机械强度的计算(1)线路金具材料。悬垂线夹的线夹本体及压板、楔形线夹本体及楔子以及可调式UT型线夹本体及楔子,均采用KT33-8可锻铸铁,其极限强度不

低于370N/mm2。连接金具的U型挂环、挂板、球头挂环,采用极限强度不低于370N/mm2的铸钢浇制。标称破坏荷载小于等于12t的碗头挂板,采用KT33-8

牌号的可锻铸铁。标称破坏荷载大于等于16t的碗头挂板,采用QT50-5牌号的球墨铸铁。

(2)金具的机械强度。为了保证线路安全运行,金具的机械强度要有一定的安全系数。根据有关规程规定,金具的强度设计安全系数不应小于表

中所列数值。

(四)、绝缘子

绝缘子是线路绝缘的主要元件,用来支撑或悬吊导线使之与杆塔绝缘,保证线路具有可靠的电气绝缘强度,用来支持或悬挂导线,并使导线与杆

塔间不发生闪络的原件,是支撑导线并使之与杆塔绝缘的物体,它是由硬质陶瓷或玻璃、塑料制成的。

1、绝缘子的种类和用途(1)针式绝缘子,如图所示。针式绝缘子主要用于线路电压不超过35kV,导线张力不大的直线杆或小转角杆塔。优点是制造简易、价廉,缺点是耐

雷水平不高,容易闪络。

(2)瓷横担绝缘子,如图所示。这种绝缘子已广泛用于110kV及以下线路,它具有许多显著的优点,如：绝缘水平高；同时起到横担和绝缘子的作

用,能节约大量钢材,并能提高杆塔悬挂点高度,可节约线路投资25%~30%；运行中便于雨水冲洗。

(3)悬式绝缘子,如图所示。在35kV及以上架空线路采用。通常把它们组装成绝缘子串使用,每串绝缘子的数目与额定电压有关。

按其制造材料可分为瓷绝缘子和钢化玻璃绝缘子；按其金属附件连接方式分为球形和槽形。按机电破坏荷载可分为4t,6t,7t,10t,16t,21t,30t

等7个级别。

(4)其他类型绝缘子,如图所示。防污绝缘子用于通过污秽地区（如工业、化工区或接近沿海、盐场、盐碱地区等）的线路区段上。因为线路通

过这些地区时,绝缘子表面易沉积一层污秽物质,在下雾、毛毛细雨的天气,绝缘子表面沉积的污秽物质受到潮湿后,会使绝缘子的耐压值显著降低,往往引起闪络,即所谓污闪。防污绝缘子的高度与普通绝缘子相同,但泄露距离较大,从而可以防止绝缘子的污闪。

2、绝缘子的机械强度

3、绝缘子串片数的选择和组装形式