1.输电线路基础知识解析

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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1－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； 98

接地装置俯视图

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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

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9接地装置俯视图

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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；

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。

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

(五)、杆塔

1、直线杆塔

直线杆塔是线路中使用最多的一种杆塔，一般占全线杆塔总数的80%以上。在正常情况只承受导线风压和重量，结构比较简单，材料消耗量较少，造价较低。

2、耐张杆塔

耐张杆塔是用来锚固导线、限制线路故障范围、便利施工与检修的。除承受导线风压和重力外，还承受导线张力，大多数兼有转角，因此，还有角度力。故

杆塔强度要求较高，结构也较复杂，钢材消耗量和造价都比较高。

3、终端杆塔

终端杆塔是输电线路进出变电所或发电厂的最后或最初一基杆塔。其特点是一侧（线路侧）承受很大导线张力，而另一侧（变电所侧）承受很小的松弛张力。这是因为变电所门型架的设计只能承受很小的导线、避雷线张力。终端杆一般也兼转角。由于杆塔两侧导线、避雷线的不平衡张力很大，所以材料消耗量大、造价高，塔型与耐张塔相似。

(六)、拉线和基础

1、拉线

为了节省杆塔钢材起见，国内外广泛使用了带拉线杆塔。拉线材料一般用镀锌钢绞线。拉线上端是通过拉线抱箍和拉线相连接，下部是通过可调节的拉线金具与埋入地下的拉线棒、拉线盘相连接。

拉线在杆塔上的布置视杆塔型式和它受力情况而定。直线单杆拉线，对地夹角为60°，对横担夹角为45°。拉线在正常大风情况承受导线风压、杆身风压和导线垂直荷载，在事故断线情况拉线承受导线的断线张力。直线双杆用的V形拉线，不能承受导线、避雷线及杆身的风压荷载，而只能承受事故断导线时的断线张力。因此，能节约大量钢材。

2、基础

杆塔基础是用来支撑杆塔的，一般受到下压力、上拔力和倾覆力等作用。

(1)钢筋混凝土杆塔基础

钢筋混凝土杆塔一般为装配式预制基础，包括底盘、卡盘，其中带拉线杆塔基础包括底盘和拉线盘。底盘承受下压力，卡盘承受倾覆力，拉线盘承受上拔力。

(2)铁塔基础

铁塔基础的种类繁多，有普通混凝土基础，钢筋混凝土基础，装配式混凝土基础，圆锥形薄壳基础，板条式基础，拉V塔基础，金属基础。

(七)、接地装置

埋设在基础土壤中的圆钢、扁钢、角钢、钢管或其组合式结构均称接地装置。其与避雷线或杆塔直接相连，当雷击杆塔或避雷线时，能将雷电流引入大地，可防止雷电击穿绝缘子串的事故发生。接地装置主要根据土壤电阻率的大小进行设计，必须满足规程规定的接地电阻值的要求。

【思考与练习】

1．简述架空线路组成部件及各部件分类作用？

2．架空线路的杆塔按其用途可分为哪几类、各自的受力特点如何?