《输电线路基础知识》课件

输电线路基础知识输电线路基础知识状态评价中心2012年5月1输电线路基础知识状态评价中心1输送电能的线路通称为电力线路，其任务除输送输送电能的线路通称为电力线路，其任务除输送电能外，还起联络各发电厂、变电站使之并列运行的电能外，还起联络各发电厂、变电站使之并列运行的作用。电力线路分为输电线路和配电线路。作用。电力线路分为输电线路和配电线路。配电线路配电线路：由电力负荷中心向各个电力用户分配：由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路。电能的线路。输电线路输电线路：由发电厂向电力负荷中心输电线路的：由发电厂向电力负荷中心输电线路的线路以及电力系统之间的联络线路。线路以及电力系统之间的联络线路。2输送电能的线路通称为电力线路，其任务除输送电能外，还起联络各交流：交流：35220kV 高压线路；高压线路；330750kV 超高超高压线路；压线路；750kV以上以上 特高压线路。特高压线路。直流：直流：500kV 超高压直流线路；超高压直流线路；800kV 特高特高压直流线路。压直流线路。3交流：35220kV 高压线路；330750kV 超高压1 架空输电线路的组成导线：用以传导电流导线：用以传导电流，通过绝缘子悬挂在，通过绝缘子悬挂在杆塔上。长期受风、杆塔上。长期受风、冰、雪和温度变化，冰、雪和温度变化，承受变化拉力的作用承受变化拉力的作用，还受环境侵蚀。除，还受环境侵蚀。除具备良好导电性能外具备良好导电性能外，还必须有足够的机，还必须有足够的机械强度和防腐性能。械强度和防腐性能。地线：又称避雷线，地线：又称避雷线，主要作用是防止雷电主要作用是防止雷电直击导线，同时雷击直击导线，同时雷击杆塔时起分流作用。杆塔时起分流作用。绝缘子：用来支持或绝缘子：用来支持或悬挂导线和地线，保悬挂导线和地线，保证导线与杆塔间的绝证导线与杆塔间的绝缘。它长期经受风雨缘。它长期经受风雨冰霜及气温变化影响冰霜及气温变化影响，以及大气环境的污，以及大气环境的污染。必须具有足够的染。必须具有足够的绝缘和机械强度。绝缘和机械强度。金具：输电线路所用金具：输电线路所用金属部件（除塔材、金属部件（除塔材、导地线和螺栓外）的导地线和螺栓外）的总称，起支持、连接总称，起支持、连接、保护导、地线等作、保护导、地线等作用。用。杆塔：用来支持导、杆塔：用来支持导、地线及其它附件，使地线及其它附件，使导线与导线、导线与导线与导线、导线与地线、导线与地面或地线、导线与地面或建筑物之间保证一定建筑物之间保证一定安全距离。安全距离。基础：支承杆塔，传基础：支承杆塔，传递杆塔所受荷载至大递杆塔所受荷载至大地。地。接地装置：导泄雷电接地装置：导泄雷电流入地，保证线路具流入地，保证线路具有一定的耐雷水平。有一定的耐雷水平。41 架空输电线路的组成导线：用以传导电流，通过绝缘子悬挂在杆杆塔的分类杆塔的分类按回路数分，包括单回路、双回路和多回路杆塔。按回路数分，包括单回路、双回路和多回路杆塔。只有一个回路的杆塔称为单回路杆塔，同一个杆塔上安装只有一个回路的杆塔称为单回路杆塔，同一个杆塔上安装有两个回路（不一定为同一电压等级）的杆塔称为双回路杆塔。有两个回路（不一定为同一电压等级）的杆塔称为双回路杆塔。单回路杆塔单回路杆塔双回路杆塔双回路杆塔2 杆塔5杆塔的分类单回路杆塔双回路杆塔2 杆塔5按受力性质分按受力性质分悬垂型杆塔：采用悬垂绝悬垂型杆塔：采用悬垂绝缘子串悬挂导线的杆塔。缘子串悬挂导线的杆塔。悬垂直线杆塔用于直线段悬垂直线杆塔用于直线段线路。线路。悬垂转角杆塔用于小或中悬垂转角杆塔用于小或中等角度改变线路方向的杆等角度改变线路方向的杆塔。塔。耐张型杆塔：采用耐张绝耐张型杆塔：采用耐张绝缘子串悬挂导线的杆塔。缘子串悬挂导线的杆塔。耐张直线杆塔用于直线段耐张直线杆塔用于直线段线路。线路。耐张转角杆塔用于改变线耐张转角杆塔用于改变线路方向的杆塔。路方向的杆塔。终端杆塔用于线路一端承终端杆塔用于线路一端承受导线张力的杆塔。受导线张力的杆塔。6按受力性质分悬垂型杆塔：采用悬垂绝缘子串悬挂导线的杆塔。耐张悬垂转角杆塔悬垂转角杆塔悬垂直线杆塔悬垂直线杆塔7悬垂转角杆塔悬垂直线杆塔7耐张转角杆塔耐张转角杆塔耐张直线杆塔耐张直线杆塔终端杆塔终端杆塔8耐张转角杆塔耐张直线杆塔终端杆塔8按杆塔外形特点分类按杆塔外形特点分类直线型绝缘子串直线型绝缘子串备注备注VYnMCS代号代号V字型字型鱼叉型鱼叉型猫头型猫头型叉骨型叉骨型上字型上字型名称名称图形图形54321序号序号直线型或耐张直线型或耐张型绝缘子串型绝缘子串耐张型绝缘子串耐张型绝缘子串备注备注BQYGJ代号代号酒杯型酒杯型桥型桥型羊角型羊角型干字型干字型三角型三角型名称名称图形图形109876序号序号9按杆塔外形特点分类直线型绝缘子串备注VYnMCS代号V字型鱼直线型或耐张型绝缘子串直线型或耐张型绝缘子串备注备注SnGuMe代号代号伞型伞型鼓型鼓型门型门型名称名称图形图形131211序号序号10直线型或耐张型绝缘子串备注SnGuMe代号伞几种常见杆塔型式几种常见杆塔型式Z杆（杆（V字型）字型）11几种常见杆塔型式Z杆（V字型）11猫头塔猫头塔酒杯塔酒杯塔12猫头塔酒杯塔12干字型塔干字型塔拉拉V塔塔13干字型塔拉V塔13鼓型塔（同塔双回）鼓型塔（同塔双回）14鼓型塔（同塔双回）14铁塔结构铁塔结构整个铁塔可分为塔头、塔身和塔腿三部分。整个铁塔可分为塔头、塔身和塔腿三部分。对于上字型或鼓型塔，下导线横担以上称为塔头对于上字型或鼓型塔，下导线横担以上称为塔头部分；酒杯型塔或猫头塔型塔颈部以上称为塔头部分。部分；酒杯型塔或猫头塔型塔颈部以上称为塔头部分。一般将与基础连接的那段桁架称为塔腿。塔头与塔腿一般将与基础连接的那段桁架称为塔腿。塔头与塔腿之间的桁架称为塔身。之间的桁架称为塔身。15铁塔结构151616杆塔几个主要部位杆塔几个主要部位17杆塔几个主要部位17钢芯铝绞线是目前最常用钢芯铝绞线是目前最常用的导线品种，其内芯为单股或的导线品种，其内芯为单股或多股镀锌钢绞线，外层为单层多股镀锌钢绞线，外层为单层或多层的铝绞线。或多层的铝绞线。由于交流电的集肤效应，由于交流电的集肤效应，四周电阻率较小的铝部截面主四周电阻率较小的铝部截面主要起载流作用，机械荷载则主要起载流作用，机械荷载则主要由芯部的钢线承受。因此钢要由芯部的钢线承受。因此钢芯铝绞线既有较高的导电率，芯铝绞线既有较高的导电率，又有较好的机械强度。又有较好的机械强度。双回路杆塔双回路杆塔1.3 导线18钢芯铝绞线是目前最常用的导线品种，其内芯为单股或多股镀锌钢绞导线型号表示法（导线型号表示法（GB 1179-83）：）：LGJ-300/50，表示标称截面为铝，表示标称截面为铝300mm2,钢钢50 mm2的钢芯铝绞线。的钢芯铝绞线。19导线型号表示法（GB 1179-83）：19为抑制电晕放电并减少为抑制电晕放电并减少线路电抗以提高输送容量，线路电抗以提高输送容量，输电线路常采用分裂导线的输电线路常采用分裂导线的方式。一般是将每相导线用方式。一般是将每相导线用2至至4根截面较小的导线组成，根截面较小的导线组成，分导线间相距分导线间相距0.3-0.5m，可，可以起到相当于增大导线直径以起到相当于增大导线直径的作用，比总截面相同的大的作用，比总截面相同的大导线，不容易产生电晕，送导线，不容易产生电晕，送电能力还高一些。电能力还高一些。20为抑制电晕放电并减少线路电抗以提高输送容量，输电线路常采用分一般架空地线的主一般架空地线的主要材料是镀锌钢绞线。要材料是镀锌钢绞线。其型号表示如下：其型号表示如下：GJ-50表示截面积表示截面积为为50mm2的钢绞线。的钢绞线。镀锌钢绞线型号的镀锌钢绞线型号的选择根据所保护的导线选择根据所保护的导线型号而定。型号而定。1.4 地线21一般架空地线的主要材料是镀锌钢绞线。其型号表示如下：1.4 目前输电线路上大量使用兼具普通架空地线和光目前输电线路上大量使用兼具普通架空地线和光纤通信能力双重功能的纤通信能力双重功能的OPGW，即光纤复合架空地线。，即光纤复合架空地线。其结构有多种，但基本组成不外乎两个部分，即其结构有多种，但基本组成不外乎两个部分，即光单元和外绞合导线所组成的地线单元。光单元和外绞合导线所组成的地线单元。22目前输电线路上大量使用兼具普通架空地线和光纤通信能力双重功能2323铝铝 合合 金金线线光纤单元光纤单元铝铝 包包 钢钢线线铝合金线铝合金线光纤单元光纤单元铝包钢线铝包钢线层绞式层绞式OPGW 中心管式中心管式OPGW钢管钢管粘合剂粘合剂内衬管内衬管纤膏纤膏光纤光纤光单元光单元 24铝合金线光纤单元铝包钢线铝合金线光纤单元铝包钢线层绞式OPG绝缘子是架空线路的重要组成绝缘子是架空线路的重要组成部分。导线处于高电位，杆塔处于部分。导线处于高电位，杆塔处于低电位，绝缘子的作用一方面是使低电位，绝缘子的作用一方面是使导线和杆塔在电气上绝缘，另一方导线和杆塔在电气上绝缘，另一方面是使两者在机械上连接。同时还面是使两者在机械上连接。同时还要承受导线自重和导线的风载、覆要承受导线自重和导线的风载、覆冰等各种机械力的作用。冰等各种机械力的作用。绝缘子同时要满足电气性能和绝缘子同时要满足电气性能和机械性能二个方面的基本要求。机械性能二个方面的基本要求。1.5 绝缘子25绝缘子是架空线路的重要组成部分。导线处于高电位，杆塔处于低电绝缘子的分类绝缘子的分类26绝缘子的分类26悬式绝缘子悬式绝缘子 针式绝缘子针式绝缘子 横担绝缘子横担绝缘子 27悬式绝缘子 针式绝缘子 横担绝缘子 27瓷绝缘子瓷绝缘子 玻璃绝缘子玻璃绝缘子 复合绝缘子复合绝缘子 28瓷绝缘子 玻璃绝缘子 复合绝缘子 28瓷绝缘子已有瓷绝缘子已有100多年的历史，作为一种传统的多年的历史，作为一种传统的无机绝缘材料，能耐受不利的大气环境和酸碱污秽等无机绝缘材料，能耐受不利的大气环境和酸碱污秽等的长期作用而不受侵蚀，具有良好的绝缘性能、耐候的长期作用而不受侵蚀，具有良好的绝缘性能、耐候性和耐热性，抗老化性能好，具有足够的电气和机械性和耐热性，抗老化性能好，具有足够的电气和机械强度。强度。盘形瓷绝缘子是使用最普遍的一种线路绝缘子。盘形瓷绝缘子是使用最普遍的一种线路绝缘子。它由瓷件、铁帽和钢脚组成，并用硅酸盐水泥、瓷砂它由瓷件、铁帽和钢脚组成，并用硅酸盐水泥、瓷砂或石英砂胶合剂胶装而成。或石英砂胶合剂胶装而成。29瓷绝缘子已有100多年的历史，作为一种传统的无机绝缘材料，能。盘形瓷绝缘子结构参考图盘形瓷绝缘子结构参考图 30。盘形瓷绝缘子结构参考图 30玻璃绝缘子在电网中的应用已有玻璃绝缘子在电网中的应用已有70余年历史。钢余年历史。钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能，其抗拉强度、耐化玻璃绝缘子具有较好的机电性能，其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等均优于瓷绝缘子。性能等均优于瓷绝缘子。31玻璃绝缘子在电网中的应用已有70余年历史。钢化玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子不同，玻与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有零值自爆的璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，因此，绝缘自我淘汰能力，因此，运行中玻璃绝缘子丧失绝运行中玻璃绝缘子丧失绝缘性能后很容易被发现，缘性能后很容易被发现，无需对其进行绝缘测试。无需对其进行绝缘测试。32与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，因国外自国外自1970年代，我年代，我国自国自1980年代开始将复合年代开始将复合绝缘子应用于电力系统，绝缘子应用于电力系统，它具有质量小、强度高、它具有质量小、强度高、耐污性能好、维护工作量耐污性能好、维护工作量小等诸多优点。硅橡胶复小等诸多优点。硅橡胶复合绝缘子表面具有憎水性，合绝缘子表面具有憎水性，且附着在伞裙表面的污染且附着在伞裙表面的污染层也具有憎水性，因此大层也具有憎水性，因此大大提高了复合绝缘子的抗大提高了复合绝缘子的抗污闪能力。污闪能力。33国外自1970年代，我国自1980年代开始将复合绝缘子应用于盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子组成：组成：1）由铁帽）由铁帽(可锻铸铁可锻铸铁)、钢脚、钢脚(低碳钢低碳钢)和瓷件和瓷件(或钢或钢化玻璃化玻璃)组成。组成。2）金具和绝缘件之间用水泥胶合。）金具和绝缘件之间用水泥胶合。3）可方便地组成绝缘子串。组成串时，钢脚的球头插入）可方便地组成绝缘子串。组成串时，钢脚的球头插入铁帽的球窝中，成为球绞软连接，使绝缘子串只承受拉力，不铁帽的球窝中，成为球绞软连接，使绝缘子串只承受拉力，不承受弯矩和扭矩。承受弯矩和扭矩。特点：结构简单，结构形状有多种选择，可满足不同地区特点：结构简单，结构形状有多种选择，可满足不同地区使用的要求。串接成串后可在任意电压等级上使用。使用的要求。串接成串后可在任意电压等级上使用。34盘形悬式绝缘子34。普通型普通型钟罩型钟罩型空气动力型空气动力型常用盘形绝缘子结构示意图常用盘形绝缘子结构示意图 35。普通型钟罩型空气动力型常用盘形绝缘子结构示意图 35棒形悬式绝缘子棒形悬式绝缘子优点：结构简单，绝缘部件属于不可击穿型，不必检测零优点：结构简单，绝缘部件属于不可击穿型，不必检测零值。值。分类：棒形悬式绝缘子的绝缘部件有电瓷和复合材料二类。分类：棒形悬式绝缘子的绝缘部件有电瓷和复合材料二类。其中棒形复合绝缘子具有重量轻、机械强度高、制造工艺其中棒形复合绝缘子具有重量轻、机械强度高、制造工艺简单、耗能小、耐污闪能力强等优点。简单、耗能小、耐污闪能力强等优点。36棒形悬式绝缘子36绝缘子的基本参数绝缘子的基本参数绝缘子的基本技术参数有：结构高度、盘径、爬电距离、绝缘子的基本技术参数有：结构高度、盘径、爬电距离、机械强度等。机械强度等。37绝缘子的基本参数37爬电距离爬电距离承受运行电压的二电极间承受运行电压的二电极间沿绝缘件外表面轮廓的最短距沿绝缘件外表面轮廓的最短距离。多元件串接或叠接的绝缘离。多元件串接或叠接的绝缘子，其爬电距离为各元件爬电子，其爬电距离为各元件爬电距离之和。距离之和。爬电距离是绝缘子的重要爬电距离是绝缘子的重要特性之一。在一定的合理的伞特性之一。在一定的合理的伞裙布置条件下，绝缘子的污秽裙布置条件下，绝缘子的污秽闪络电压随其爬电距离的增加闪络电压随其爬电距离的增加而提高。而提高。38爬电距离38统一爬电比距统一爬电比距绝缘子的爬电距离与其两端承担的最高运行电压（对于交绝缘子的爬电距离与其两端承担的最高运行电压（对于交流系统，为最高相电压）之比，单位为流系统，为最高相电压）之比，单位为mm/kV。爬电比距是电力设备外绝缘设计中的重要技术指标。爬电爬电比距是电力设备外绝缘设计中的重要技术指标。爬电比距值的选取是由绝缘子所在地区的污秽等级所决定的。在一比距值的选取是由绝缘子所在地区的污秽等级所决定的。在一定的污秽环境条件下，要满足相应的爬电比距值。定的污秽环境条件下，要满足相应的爬电比距值。39统一爬电比距39干弧距离（电弧距离）干弧距离（电弧距离）施加运行电压时两电极间沿绝施加运行电压时两电极间沿绝缘子缘子外部空气外部空气的最短距离。当绝缘的最短距离。当绝缘子是由若干元件串接组成时，电弧子是由若干元件串接组成时，电弧距离即在二个端部电极之间通过中距离即在二个端部电极之间通过中间介质的最短放电距离，如图路径间介质的最短放电距离，如图路径“E-B-L-F”。连接长度连接长度导体和支撑结构之间的直线距导体和支撑结构之间的直线距离，包括绝缘距离和连接金具的长离，包括绝缘距离和连接金具的长度，如图中的度，如图中的“H”。40干弧距离（电弧距离）40绝缘子的选取绝缘子的选取对输电线路绝缘子的电气性能要求是：对输电线路绝缘子的电气性能要求是：1）在工作电压下不发生污闪；）在工作电压下不发生污闪；2）操作过电压下不发生湿闪；）操作过电压下不发生湿闪；3）具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路有一定的耐）具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路有一定的耐雷水平。雷水平。线路外绝缘设计的一般方法是，首先按绝缘子的耐污闪特线路外绝缘设计的一般方法是，首先按绝缘子的耐污闪特性选取绝缘子片数，然后校核该绝缘耐受操作过电压以及耐受性选取绝缘子片数，然后校核该绝缘耐受操作过电压以及耐受雷电过电压的能力。雷电过电压的能力。41绝缘子的选取41线路电压等级/kV普通悬式绝缘子片数线路电压等级/kV普通悬式绝缘子片数35322013151107950028321000555850034378006570各电压等级输电线路采用的片数各电压等级输电线路采用的片数42线路电压普通悬式绝缘子线路电压普通悬式绝缘子片数3532201孟遂民，孔伟架空输电线路设计孟遂民，孔伟架空输电线路设计M 中国电力出版社，中国电力出版社，2007 2GB/T 2900.51-1998 电工术语电工术语 架空线路架空线路S3GB 50545-2010 110kV750kV架空输电线路设计规范架空输电线路设计规范S参考文献431孟遂民，孔伟架空输电线路设计M 中国电力出版社谢谢 谢！谢！44谢 谢！44