第一章架空电力线路基本知识

第一章电力线路基本知识

第一节概述

一、电力线路的作用

电能是现代社会必不可少的二次能源，可由水力、风力等机械能，煤炭、石油等燃烧产生的热能，太阳的光能和原子核裂变时产生的原子能等多种一次能源转化而来。受资源或环境条件的制约，发电厂和负荷中心往往相距很远。如水力发电厂建在江河流域中上游水位落差大的地方，风力发电厂建在风力强劲的人烟稀少的空旷地区，火力发电厂建在煤炭、石油和其它能源的产地，核电站则需要建在有比较稳定的地质结构、有充足的冷却水和淡水供应、具有稳定的气象环境、低人口密度、与空中、水上航道有足够的安全距离等条件的地方。大的电力负荷中心则多集中在工业区和大城市，我国多集中于江河的中下游和沿海地带。因此必须用送电线路来把电能从发电厂输送到电力负荷中心。另一方面，为了保证安全可靠、经济合理地供电，需将使用不同能源的孤立运行的发电厂用输电线路连接起来，组成统一的电力系统。要把电能送达电力用户的用电设备，还需要建设配电线路。简言之，电力线路在电力系统中起着输送和分配电能的作用。

二、电力线路的分类

电力线路的分类方法因侧重点不同而异，常见有如下几种方法。

（一）按输送电能的性质分为交流输电线路和直流输电线路。直流输电与交流输电相比的优点是线路建设费用较低，没有稳定性的问题，可将非同期或异周波的电网联系起来，不增大电力系统的短路容量。目前，发电和用电设备主要用交流电，而由交流电变为直流电及其逆变所需的换流设备造价较高，故直流输电仅用于高电压长距离送电线路。

（二）按电压等级分为输电线路和配电线路。从发电厂将电能输送到变电所的高压电力线路叫做输(送)电线路，电压等级一般为35kV及以上。其中，又分为高压输电线路，超高压输电线路和特高压输电线路。在我国，通常称35～220kV的线路为高压输电线路，330～750kV的线路为超高压输电线路，750kV以上线路为特高压输电线路。电压等级越高，输送能量越大，输送距离越远。

担负分配电能任务的电力线路称为配电线路。其中，1～20kV的线路称为高压配电线路，用于从变电所将电能送至配电变压器，电压等级一般为20kV、10 kV或6 kV。1 kV以下的线路称为低压配电线路，用于将电能从配电变压器送至各用电点，按我国标准，其电压等级一般为0.38、0.22kV。

（三）按结构分为架空线路和绝缘线路，绝缘线路又分为架空绝缘线路和地下电缆线路。架空线路是指用绝缘子和杆塔将裸导线架设于地面上的线路。

用裸导线架设的架空线路，与绝缘线路相比，具有结构简单、加工制造容易、施工简便、建设速度快、施工周期短，投资少、经济效益高，散热条件好、输送容量大，容易发现运行线路中的故障并易于修复等优点。其缺点一是在发生断线事故时，未跳闸前电线的电压对外界有很大的危险性；二是短路时可能因电动力造成混线；三是在穿越树林时易引起短路或接地故障。

绝缘线路采用绝缘导线或电缆建设。与架空明线相比，采用绝缘线路的显著优点，一是在发生断线事故时，仅在电线断头处有电，线路其它部分对外无电，从而降低了对外界的危险性；二是使用架空绝缘导线即可避免架空明线可能由电动力造成混线，在穿越树林时易引起短路或接地故障之类的事故。因此，采用绝缘线路有利于降低线路事故率，提高城市供电网的安全可靠性。在城市中采用地下电缆线路将使街道更加美观。绝缘线路的缺点，一是散热条件差、输送容量较小；二是建设成本较高，电压越高，绝缘部分所占成本的比例越大；三是地下电缆线路不易检修。

三、架空输电线路的结构和组成元件

图1-1 架空输电线路的结构

（一）输电线路的结构

每一条架空输电线路都有若干基杆塔，在杆塔上部用绝缘子金具串支撑着导线，如图1-1所示。相邻杆塔中心线之间的水平距离l称为档距。相邻两基承力杆塔之间的几个档距组成一个耐张段，如图中#1~#5杆塔为一个耐张段，该耐张段由4个档距组成。如果耐张段中只有一个档距，如图中#5和#6杆塔之间，则称为孤立档。一条输电线路总是由多个耐张段组成的，其中包括孤立档。

线路跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大(在1000m以上)或杆塔较高(在100m以上)，导线选型或杆塔设计需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段称为大跨越。

（二）输电线路的组成元件

架空输电线路的组成元件主要有导线、架空地线（或称避雷线，简称地线）、金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础，如图1-2所示。

导线用来传输电流、输送电能。一般输电线路每相采用单

根导线，对于超高压大容量输电线路，为了减小电晕以降低电

能损耗，并减小对无线电、电视等的干扰，多采用相分裂导线，

即每相采用两根、三根、四根或更多根子导线，子导线间的间

距用间隔棒控制。

地线悬挂于杆塔顶部，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，因地线位于导线的上方，

雷首先击中地线，并借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，保护线路绝缘免遭雷电过电压的破坏，

起到防雷保护作用，保证线路安全运行。

杆塔用来支持导线和地线及其附件，并使导线、地线、杆

塔之间，以及导线和地面及交叉跨越物或其它建筑物之间保持

一定的安全距离。图1-2 输电线路的组成元件绝缘子是线路绝缘的主要元件，用来支承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。

金具在架空线路中起着支持、固定、接续、保护导线和地线及紧固拉线的作用。

杆塔基础是将杆塔固定在地面上，以保证杆塔不发生倾斜、倒塌、下沉等的设施。

第二节导线和地线的型式和截面的选择

一、导线型式的选择

架空电力线路常用导线是铝绞线和钢芯铝绞线，其中铝绞线只用于小档距的配电线路。

钢芯铝绞线是在镀锌钢绞线的外层再扭绞若干层铝股线而成的。由于交流电的集肤效应，电流的大部分集中在导线外层通过，导线中心基本不通过电流，所以钢芯铝绞线外层用导电性能好的铝，内层用机械强度高的钢，从而充分利用了两种材料的优点，在输电线路工程中得到普遍使用。

通过改变铝股和钢芯的截面比，还可以制造出不同强度的导线以适应多种设计条件的需要。例如按输送电流选择的导线的标称截面为150mm²,档距不大的耐张段用LGJ-150/20，遇到大档距或大高差时用LGJ-150/35。

在钢芯铝绞线的某一层间均匀地涂敷防腐材料，即为防腐型钢芯铝绞线，它具有对酸、碱、盐等气体腐蚀的抵抗力，用于沿海及有腐蚀的环境中。

常用导线的型号和名称如表1-1。其中，LJ、LGJ、LGJF、GJ为GB1194-83、GB1179-83、GB1200-75

表1-1 导线型号和名称

型号名称举例

LJ、JL LGJ、JL/G LGJF、JFL/G GJ 铝绞线

钢芯铝绞线

防腐型钢芯铝绞线

钢绞线

LJ-70表示铝绞线标称截面70 mm²

LGJ-120/20表示钢芯铝绞线，铝股标称截面120 mm²，钢芯标称截面20 mm²

JFL/G-100/17，表示防腐型钢芯铝绞线，铝股截面100 mm²，钢芯截面17 mm²

GJ-35表示钢绞线，标称截面35 mm²．（新标准为1×7-7.8-1270-A-GB1200-88）

方式因标准的颁发时间不同而有不同。

二、导线截面选择的要求

导线是用来传输电能的载体，导线截面的大小直接影响到线路运行的安全和经济性。因此，电力线路导线截面选择必须满足如下条件：

1. 线路年运行费低，符合总的经济利益。线路年运行费是指每年为维持线路正常运行而支出的费用，包括电能损失费、折旧费、修理费、维护费等。其中电能损失费、折旧费及修理费是与导线截面有关的。例如，导线截面越大，导线中的电能损耗就越小，但线路的初建投资会增加，线路的折旧费和修理费也随之增加；反之，导线截面越小，线路的初建投资减小，线路的折旧费和修理费也随之减小，但导线中的电能损耗必将增加。因此，必须综合考虑各方面的因素，进行必要的技术经济比较，进行合理选择。

2. 导线在运行中的温度不应超过其最高允许温度。导线有电阻，在其中通过电流，必定要消耗电能，