架空输电线路运行与检修(123).ppt

三峡大学电气与新能源学院 架空输电线路运行与检修 适用专业 输电线路工程学时 48h任课教师 高虹亮联系方式 Tel 13197343733Email hlgao 1 主要内容 绪论第1章架空线路的运行要求第2章线路常见故障及预防第3章运行中的巡视与测试第4章线路的停电检修第5章带电作业第6章线路的运行管理 绪论 一 本课程的研究对象及主要内容二 本课程的性质及任务 1 研究对象 运行中的架空输电线路 具体涉及到线路的各主要组成元件2 研究内容 两大部份 1 运行部分 介绍保证线路正常运行的措施及方法 包括 1 线路运行的基本概念 保证线路正常运行的条件及要求等 主要针对架空线路的运行环境 从设计 施工 维护等角度对线路的各组成元件及整体提出一些具体的要求 2 保证线路正常运行的措施 重点介绍运行中的巡视 测试项目 方法及要求等 3 运行中的常见故障及预防措施 主要介绍线路在运行过程中发生的常见故障 原因 现象 形成机理 常规解决办法及预防措施等 4 线路运行中的管理工作 简要介绍目前保证线路正常运行管理的规章制度 及技术管理 缺陷管理和设备评级等 一 本课程的研究对象及主要内容 1 架空输电线路的常规检修项目及检修标准等 2 停电检修的方法 安全措施和组织措施等 3 带电作业的基本原理 方法及安全技术等 2 检修部分 介绍正常维护 事故检修及抢修的方法及措施等 包括 本课程为输电线路工程专业的专业课程之一 学生在学完本课程后 应达到以下要求 1 了解架空线路运行的基本要求 掌握线路运行中的巡视和测试项目及方法 2 熟悉架空线路运行中的常见故障类型 故障机理及故障模式 能根据故障现象大致判断故障原因并初步提出合理的处理意见及预防措施 3 掌握线路运行中所发生的各种事故的处理方法和停电检修实施方法 组织措施和安全措施等 了解停电检修的施工程序及施工方案的设计要求等 4 对带电作业的原理 方法等有明确的认识 了解不同带电作业方法的安全规定 了解带电作业工具的性能评价指标 试验方法及维护要求 5 了解架空输电线路运行管理工作的内容 熟悉架空线路的运行标准及管理措施 二 本课程的性质及任务 参考书目 1 李光辉 高虹亮 架空输电线路运行与检修 北京 中国三峡出版社 2000 102 王清葵 高压送电线路运行和检修 北京 中国电力出版社 2004 23 陈家斌 电力架空线路运行维护与带电作业 北京 中国水利水电出版社 2006 14 胡毅 输电线路运行故障分析及防治 北京 中国电力出版社 2007 75 陈景彦 白俊峰等 输电线路运行维护理论与技术 北京 中国电力出版社 2009 10 第1章架空输电线路的运行要求 1 1架空线路的基本要求 1 2架空线路导线及地线的要求 1 3架空线路绝缘子和金具的要求 1 4架空线路杆塔与基础的要求 1 5架空线路接地装置的要求 线路的运行状态 线路不间断地向用户输送电能的状态 1 1架空线路的基本要求 架空线路的特点 优点 建设费用低 施工期短 技术要求低 维修方便 所以目前除特殊情况外 优先采用架空输电线路 缺点 1 运行状况要受到自然环境的影响 因为架空线路露置于野外 翻山越岭 跨江过河 经受自然气象的侵蚀 环境的污染和人为的破坏等 2 占用土地 需征用土地 设置线路走廊 从而使线路建设的初期投资费用大大增加 3 影响环境 高压线路对环境的影响主要有以下三个方面 1 电磁场 对生态 通讯的影响不容忽视 2 电晕 产生可听噪声 3 破坏自然 影响市容 开山放炮 侵占耕地 毁林毁苗 纵横交错 影响市容 电力系统对架空输电线路的基本要求 1 保证供电安全可靠 取决于每个设备和元件的运行可靠性 在设计合理的前提下 其主要由线路的施工和运行维护来保障的 要求 对各个设备经常进行监视 维护 定期试验和检修 使设备处于完好的运行状态 并应在系统中建立必要的备用容量以备急需 防止发生事故 衡量供电可靠性的指标 一般以全部用户平均供电时间占全年时间 8760h 的百分数来表示 2 良好的电能质量衡量电能质量的重要指标是电压和频率 电压过高 将使电气设备的性能劣化 寿命降低 电压过低 使电气设备的运行情况恶化 运行温度升高 甚至导致电机烧毁等 对低压照明用户而言 设备不能正常发光 若电源电压降低5 白炽灯的发光效率约降低18 当电源电压降低10 时 发光效率约降低35 电压过低会导致电力网中的功率损耗和电能损耗增加 当线路输送功率不变时 由于电压降低 使电流增大 网损也相应增大 此外 电压过低会使电力设备容量不能充分利用 3 经济供电 送电过程中要尽量降低线路损耗 保证经济供电 火电厂 水电厂 变电所 变电所 输电线 配电 配电网 控制中心 远动通信 线路运行环境对输电线路的具体要求 二 合理地选择导 地线的型式 截面和应力 详细 保证线路安全运行及具有一定经济性的必要条件之一 一 能耐受沿线恶劣气象的考验 保证线路安全运行的基本条件主要从设计阶段合理选择线路所经过地区的控制气象 组合气象条件 来加以保证 三 必须满足电气间隙和防雷要求 线路的电气间隙 主要指两方面 一是导线与导线 地线之间的距离要求 二是导线与杆塔接地部分 被交叉跨越物及地面之间的距离要求 防雷保护措施主要有 避雷装置 接地装置及防雷保护装置等 四 具有良好的综合性能 线路主要元件应能承受各种运行情况下的荷载作用 以下分别从设计规程 运行规程和施工规程的角度介绍对线路的各主要元件的具体要求 架空地线的作用 引雷入地 减少雷击线路而跳闸的机会 提高线路的耐雷水平 保证线路安全送电 架空地线的类别 普通架空地线 不与杆塔绝缘 只起引雷入地的作用 绝缘架空地线 与杆塔绝缘 起引雷入地的作用 还可作载波通讯的通道 地线自身的融冰 检修时电动电源及小功率用户的供电等对普通架空地线材料 要求较高的机械性能及良好的耐腐蚀性能 一般采用钢绞线 对绝缘地线 较高的机械性能 良好的耐疲劳性 耐腐蚀性能及良好的导电性 一般采用钢芯铝绞线 铝镁合金绞线和铝包铜绞线等 以降低通讯衰减 提高通讯质量 导线的功能和工况 传输电能 通电 承受机械荷载 对其材料的基本要求 具有良好的导电性能及足够的机械强度 并具有一定的耐腐蚀 耐高温和可加工性能 且重量轻 性能稳定 耐磨损 价格低廉等 能满足以上要求的材料主要为铝和钢 但由于前者导电性能好但机械强度较差 而后者导电性能差但机械性能好 因此目前大多用这两种材料组合制作导线 如钢芯铝绞线等 导线 视具体情况查GB1179 74 铝绞线及钢芯铝绞线 标准选用 1 导 地线的选型 目前在国内使用较多的导线型号主要有 钢芯铝绞线 钢芯铝绞线是在输电线路中采用最广泛的线型 其制造 施工 运行等均有大量的成熟的经验 分为普通型LGJ 轻型LGJQ和加强型LGJJ三种 LGJ和LGJQ用于一般地区 LGJJ用于重冰区或大跨越地区 铝包钢芯铝绞线 铝包钢芯铝绞线在国外的送电线路中已得到广泛的应用 其在高强钢丝外包覆一层较厚的铝层 因而基本上不用担心钢芯锈蚀的问题 同时与外层铝绞线接触的是同样的铝材 避免了锌 铝之间的电耦腐蚀和缝隙腐蚀 大大地延长了导线的寿命 全铝合金绞线 近年来 由于科学技术的高速发展 铝合金导线的性能价格比不断提高 许多欧洲国家的架空线路上 已广泛使用铝合金导线代替钢芯铝绞线 有的国家已占到其架空送电线路导线使用总量的60 70 我国从60年代开始研制和开发高强度铝合金绞线 在90年代 通过引进世界先进的生产设备和工艺技术 产品质量已达到国际先进水平 钢芯铝合金绞线 HL4GJ型 其是先以铝 镁 硅合金拉制成圆单线 再将这种多股的单线绕着内层钢芯绞制而成 抗拉强度比普通钢芯铝绞线高40 左右 它的铝合金线的导电率及质量接近铝线 适用于线路的大跨越段 铝包钢绞线 GLJ型 是以单股钢线为芯 外面包以铝层 做成单位股或多股绞线 铝层厚度及钢芯直径可根据工程实际需要与厂家协商制造 这种导线机械强度较高 导电率较差 约26 30 适合于线路大跨越及架空地段高频通讯使用 防腐型钢芯铝绞线LGJF 其结构形式及机械性能 电报性能与普通钢芯铝绞线相同 其可分为轻型防腐型 仅在钢芯上涂防腐剂 中防腐型 仅在钢芯及内层铝线上涂防腐剂 和重防腐型 在钢芯和内外层铁路线上均涂防腐剂 三种 其主要用于沿海及有腐蚀性气体的地区 钢芯稀土铝绞线 LGJX型 其特点是在工业纯铝中加入少量稀土金属 在一定的工艺条件下制成铝导线 目前稀土铝电线 电缆已用于国内各大电网的送电线路 该产品除电阻率低 在运行中减少电能损耗外 还具有强度高 比普通导线高10 以上 韧性好 比普通导线延伸率高20 耐磨 耐腐蚀 使用寿命长和外观漂亮等优点 不同类型铝导线的符号 新标准 AAC 铝绞线 AAAC 铝合金绞线 ACSR 钢芯铝绞线 ACAR 合金铝绞线 ACSR由钢芯部分和外层铝股部分组成 ACAR 合金铝绞线 由核心部分的高强度铝及外层部分的普通铝导线组成 导线结构 内芯为特强镀锌钢线 外层为 超 耐热铝合金股线 内层铝股截面为梯形 与钢芯保持一定间隙 为了减少钢芯与铝股的摩擦 间隙中填充耐热润滑油 铝股与钢芯各自能独立移动 如图1和图2所示 间隙型超 耐热钢芯铝合金导线 G Z TACSR 主要有间隙型耐热导线和殷钢芯耐热导线两种类型 倍容量导线 缺点 间隙型增容导线在实际运行时 电流密度远超过国家规定的数值 同时存在运行温度高 电阻大 电能损耗大 加上造价格高 施工和运行维护都比较特殊 所以 一般不宜用于常规的输电线路 导线特性通过在铝材中添加金属锆来提高其耐热性能 其在高温条件下可以保持抗拉强度 并可连续耐受150 210 的高温 最大载流量为普通钢芯铝绞线 ACSR 的1 6 2 0倍 且通过一种特殊的张力方法安装 使所有的张力在弧垂增加时都落在钢芯上 具有低弧垂特性 主要有殷钢芯超耐热铝合金绞线 ZTACIR 和殷钢芯特耐热铝合金绞线 XTACIR 两种 前者的铝线股采用超耐热铝合金线 后者的铝合金线股采用特耐热铝合金线 两者的钢芯均采用镀锌殷钢芯或铝包殷钢芯 殷钢芯耐热铝合金导线具有允许工作温度高 210 310 载流量大 低弧垂等特性 特别适用于线路增容改造 殷钢芯耐热铝合金导线 碳纤维导线 JRLX T复合导线 碳纤维是目前世界首选的高性能材料 具有 高强度 高模量 耐高温 抗疲劳 导电性好 轻质 易加工等优异性能 优点 1 可提高传输容量1倍 老线路扩容 现有的杆 塔等构件不必改造 保持及改善输配电线路的安全性 可靠性 2 新设计输配电线路能减少20 的构件 传输容量相同 达到1800C高温运行 且高温下低弧垂 3 节省架空线走廊 相对减少占地及青苗费赔偿损失 4 使用传统的安装方法及工具 5 与环境亲和 6 线损小 降低输配电成本 地线 包括普通避雷线 绝缘架空避雷线 屏蔽架空避雷线和复合光纤架空避雷线 一般地线均采用镀锌钢绞线 GJ 其机械强度高达1078 1666N mm2 导电率低至8 17 有7 19股和37股三种组合结构 除用作架空避雷线外 还用作杆塔的拉线 架空绝缘地线则可采用钢芯铝绞线或特殊架空电缆 如架空地线复合光缆 OPGW 和架空地线缠绕式光缆 GWWOP 等 选型的依据 主要从机械性能 防腐 防振及防覆冰等出发 根据所架设线路的控制气象及档距等 参照导线的物理机械性能进行选择 导线的选用原则 在确定导线截流量的基础上 综合考虑导线的经济电流密度 线路运行经验 环境条件 气象条件 综合造价等因素 保证 1 导线材料应具有的导电率 2 导线应具有的机械强度和耐振性能 3 导线应具有一定的耐化学腐蚀能力 4 导线材质和结构应保证线路造价经济 如 无特殊要求时选用钢芯铝绞线 铝合金绞线 铝合金芯铝绞线 大档距 大跨越 钢芯铝绞线 大钢比 高强度钢芯铝合金绞线 镀锌钢绞线 铝包钢绞线等 沿海地区 重污染区 防腐导线 如防腐型钢芯铝绞线或铝包钢芯铝绞线 振动严重地区 防振导线 易舞动地区 光滑导线 覆冰严重地区或风力较强地区 钢芯铝绞线 大钢比 钢芯铝合金绞线或防覆冰导线等等 2 导线截面的选择 直接影响线路运行的安全性 属电气设计的内容 选择的依据 以不增加电压损失及危及线路安全运行为前提 A 浪费有色金属 增加建设投资费用 A 增加线路的电能 电压的损耗 甚至威胁线路的安全性 选择的基本原则 按经济电流密度选择 以机械强度 发热 电晕及电压降等技术条件来中以校核 以保证所选择的导线截面具有 年运行费用低 符合总的经济效益 年运行费用 为维持线路正常运行而每年所支出的费用 包括电能损失费 折旧费修理费和维护费等 其中前三项与导线截面有关 对35kV及以上电压等级的线路 一般按经济电流密度选择导线截面 即 式中 P 线路输送的有功功率 kW Ue 线路的额定电压 kV J 经济电流密度A mm2 指以此导线截面送电时经济效果最好的电流密度 其与电力 有色金属的供应 分配和发展等国民经济情况有关 具有足够的机械强度 所选的导线截面大于按机械强度校核所需要的截面 S S 对于跨越铁路 通航河流 公路 通信线路以及居民区的线路 规定其导线截面不得小于35mm2 线路考虑等电位作业时 其导 地线截面 钢芯铝绞线不得小于120mm2 钢绞线不得小于50mm2 运行中导线的工作温度不得超过其允许值 按导线的发热条件进行校核 满足 在环境温度为25 时 钢芯铝绞线 铝合金绞线最高温度不超过70 大跨越及事故情况下 最高温度不超过90 铜绞线最高温度不超过80 钢绞线最高温度不超过125 耐热铝合金绞线的最高允许温度为150 200 应保证110kV以上线路运行中不发生电晕现象 按电晕条件校核 表1 1和表1 2中所给出的是海拔高度在1000m以下及高海拔地区不必验算电晕的导线最小直径 除此之外 超高压线路 750kV以上 的导线截面还应按无线电干扰条件和电晕噪声校验导线直径 在配电网中还必须按电压损耗选择和校验导线截面 表1 1海拔高度在1000m以下不必验算电晕的导线最小直径 表1 2高海拔地区不必验算电晕的导线最小外径 3 合理选择导线的铝钢截面比 保证导线具有足够机械强度的重要条件之一 一般地区 使用铝钢截面比为5 3 8 3的普通钢芯铝绞线 重冰区或大跨越地区 选择铝钢截面比小于4 5的导线 LGJJ型 500kV以上线路 则选择铝钢截面比大于11的导线 LGJQ型 除此以外 架空线路设计技术规程对导 地线直径 截面 的具体要求还有 导线的最小外径的要求 在海拔不超过1000m的地区 110kV为9 6mm 220kV为21 6mm 330kV和500kV分别为2 21 6mm和4 21 6mm 地线最小标称面积要求 地线选用镀锌钢绞线与导线配合时 导线为LGJ 185 30及以下时 地线最小标称截面为35mm2 导线LGJ 185 45 LGJ 400 50时 地线的最小标称截面为50mm2 导线LGJ 400 65及以上时 地线最小标称截面为70mm2 500kV线路的地线采用镀锌钢绞线时 标称截面不应小于70mm2 1 2架空线路导线及地线的运行要求 对架空线路运行导线及地线的要求主要有以下方面 保证安全的线间距离 弧垂 对地及交叉跨越距离 可靠的导 地线间的连接和合理的导 地线配合要求等 总体要求 选择具有良好电气性能 机械性能和经济性能的导 地线 采用合理的施工工艺 保证安全可靠的运行参数 限距 弧垂 交叉跨越距离等 导线的线间距离 包括导线间的水平距离 垂直距离和水平偏移距离 确定的依据 保证足够的电气间隙 确保导线间 导线与杆塔接地之间不发生闪络事故 即 导线风偏后对杆塔的最小空气间隙满足规程要求 档距中央导线之间不得发生闪络和鞭击现象 对110kV以上的线路 因为其绝缘子串较长 风偏角大 其线间距离一般由第一种情况控制 对110kV以下的线路 绝缘子串较短 而档距中央弧垂最大 故以第二种情况来限制导线间的距离 在具体确定导线间的水平距离和垂直距离时 应根据不同情况 采取不同的计算公式 一 导线的线间距离要求 1 导线水平线间距离的计算1 档距在1000m以下时 按下式计算 式中D 导线的水平线间距离 m Lk 悬垂绝缘子串的长度 m U 运行线路的标称电压 kV fe 导线最大弧垂 m 2 档距大于1000m时 推荐采用以下公式计算导线间的水平距离 1 1 1 2 式中K 系数 在0 8 1 0间选用 档距大时取大值 其它符号同前 2 导线间的垂直距离的确定 主要取决于导线覆冰及覆冰脱落时跳跃的大小 其主要与导线的弧垂和覆冰厚度有关 考虑到导线覆冰的概率和程度对线路运行的影响 一般认为 在相同线间距离时 导线垂直排列要比水平排列优越些 即允许的弧垂或档距可以放大些 亦即导线间的垂直距离可以小于其导线间的水平距离 根据我国双回路线路的运行经验 推荐导线间垂直距离宜采用式 1 1 1 2 计算值的75 即Dh 0 75D 一般情况下 使用悬垂绝缘子串的杆塔可根据线路的电压等级及档距 直接查手册或按表1 4 1 5所给数值选用 表1 4使用悬垂绝缘子串的杆塔 水平线间距离与档距的关系 表1 5使用悬垂绝缘子杆塔最小垂直线间距离 注意 1 表1 5中数值在覆冰地区尚嫌不够 必须同时考虑导线间的水平偏移 上 下层导线间或导 地线间的水平距离 2 重冰区导线建议采用水平排列 导线与地线间的水平距离 偏移 较表1 6中b 15mm栏内的数值至少大0 5mm 3 导线三角形排列时 其斜向线间距离的确定 导线呈三角形排列 其工作状态介于垂直排列和水平排列之间 规程SDJ3 79规定 导线的斜向线间距离Dx 可化为等效水平线间距离 并按下式计算 式中Dx 导线三角形排列时的等效水平线间距离 m Dp 导线投影距离 m Dz 导线垂直投影距离 m 此外 在多回路杆塔上 不同回路的不同相间的水平线间距离 垂直线间距离和等效水平线间距离的值应比相应的单回路的值增加0 5m 并不得小于规程所规定的值 见表1 6 表1 6上下层导线或地线与相邻导线间的水平偏移 设计冰厚5mm地区 上下层相邻导线间或地线与相邻导线间的水平偏移 可根据运行经验适当减少 此外 在多回路杆塔上 不同回路的不同相导线间的水平线间距离 垂直线间距离和等效水平线间距离的值应比相应的单回路的值增加0 5m 并不得小于的表1 7值 表1 7不同回路不同相导线间距离 设计要求 在环境温度 15 无风情况下 档距为L的档距中央导线与地线的距离按下式计算 4 导线与地线间的距离要求 D 0 012L 1 m 三 导 地线的弧垂要求 架空送电线路运行规程对导 地线弧垂的要求主要有以下方面 1 设计弧垂的计算允许偏差 一般情况下应在如下范围内 110kV及以下的线路为 6 2 5 220kV以上线路为 3 0 2 5 运行中的导 地线的最大弧垂不得超过规定值的5 最小弧垂不得小于规定值的2 5 2 三相弧垂应力求一致 一般情况下 各相间弧垂的允许偏差最大值为 110kV及以下的线路为200mm 220kV及以上的线路为300mm 3 相分裂导线同相子导线的弧垂允许偏差值 垂直排列双分裂导线 100mm 0 其它排列形式分裂导线 220kV 80mm 330kV 500kV 50mm 四 导线对地距离及交叉跨越距离的要求 导线对地及交叉跨越 房屋 铁路 道路 河流 管道 索道 山坡 树木及各种架空线路等 的最小允许距离的确定一般遵循下列原则 1 应根据最高气温情况或覆冰情况求得的最大弧垂和最大风速情况或覆冰情况求得的最大风偏进行计算 2 计算出来的值应计入导线架线后塑性伸长的影响和设计 施工的误差 但不应计入由于电流 太阳辐射 覆冰不均匀等引起的弧垂增大 3 当架空线路与标准轨距铁路 高速公路和一级公路交叉 且架空电力线路的档距超过200m时 最大弧垂应按导线温度 70 计算 1 导线对地距离的确定通常 500kV以下的线路 其导线对地的距离由线路的绝缘强度确定 500kV以上的线路则按线路对地面物体的静电感应影响来确定 1 按绝缘强度确定原则 保证线路对人 畜 树木 房屋及交叉跨越物不产生闪络放电现象 一般可根据线路所通过地区的类型选用不同的安全裕度来确定 线路经过地区的类型 居民区 人口密集区 如市区 城区 城镇等 非居民区 有人车来往或农业机械到达 但无房屋或房屋稀少的地区 交通困难地区 车辆 农业机械不能到达的地区 对非居民区 以导线在fmax时 对线下的往来车辆不发生闪络放电为原则 H h S a式中H 导线在fmax处的对地距离 h 车辆的装载高度 m 我国规定 汽车的最大装载高度为4 0mS 内过电压下 导线对车辆不发生闪络放电的最小空气间隙 一般查表确定 a 裕度 一般取1 0m对居民区 可较非居民区的H值再1 0m交通困难地区 按人和牲畜驮运物品的最大高度考虑 一般式中的h按人伸起手臂的最大高度2 8m取 2 按静电感应影响确定 500kV以上的线路 以确保人畜等在导线下不产生静电感应为原则 静电感应的影响 产生麻电或现象 人精神恐慌 造成二次事故等 我国规定 对500kV线路 以地面 跨越物 以上1m处的静电场强不大于10kV m来考虑 110 500kV架空线路设计规程 提出 500kV送电线路邻近民房时 房屋所在位置离地1m处最大未畸变电场不得超过4kV m 表1 7导线对地面最小距离 m 导线与地面的距离在最大计算弧垂情况下不应小于表1 7所列数值 2 导线对房屋建筑 岩石峭壁等突出物的距离要求 以导线在最大时不对邻近物体放电为原则 有足够的净空气间隙 不应小于表2所列数值 表1 8导线与山坡 峭壁 岩石之间的净空距离 m 3 导线与树木的距离三种情况 1 通过林区 主要考虑线路附近的树木倾倒时不踫撞线路 要砍伐通道 如图所示 且通道的宽度要满足 B A 2h式中 A 边导线的距离 m h 树木的最大高度 m 2 跨越树木 要确保线路不对树木放电 规定 导线最低点与树木的垂直距离为H 35 110kVH 3 5m220kVH 4 0m330kVH 5 0m500kVH 6 0m 3 通过不允许砍伐通道的林区 保护区 果园等 要求 导线在最大风偏及最大弧垂时 导线与树木的净空距离在规程允许的范围内 4 导线对各种工程设施的交叉跨越距离包括 桥梁 道路 公路和铁路 管道等 要求 必须严格满足规程的规定 导线或地线的连接质量是保证线路正常运行的一个至关重要的环节 规程要求接头部位必须满足以下要求 1 避免不必要的接头 同一档距内 一根导线上只允许有一个直线连接管和三个补修管 当张力放线时不应越过个补修管 2 接续管或补修管与耐张线夹间的距离不应小于15m 接续管或补修管与悬垂线夹的距离不应小于5m 接续管或补修管与间隔棒的距离不宜小于0 5m 3 重要跨越档内不得有接头如跨越公路 铁路 桥梁 通航的河流 送电线路及弱电线路 特殊管道及索道等时 4 质量要求接头机械强度不得低于原导线强度的90 接头部位的电阻 电压值与等长导线的电阻 电压的比值不得大于2 0倍 五 导 地线的连接要求 1 外观 不得有磨损 断股 破损 小绕 严重锈蚀 闪络烧伤 松股等 2 同一档内导线的材质 规格 捻回方向等要相同 3 要视导线的损伤程度采取相应的处理措施 如预绞丝修补 补修管修补等 六 其它要求 思考题 1 对运行中的架空导线和地线的要求有哪些 2 决定导线线间距离的因素有哪些 为什么导线间的垂直距离可稍小于导线间的水平距离 3 什么是限距 导线的限距有哪些 如何确定导线的对地距离 1 3架空线路绝缘子和金具的要求 绝缘子的作用 支持导线 使导线 或带电部分 与杆塔 大地 绝缘 保证线路具有可靠的电气绝缘性能 以确保导线与杆塔间不发生闪络 绝缘子的运行工况 承受运行电压 过电压及导线张力 自重及其它附加荷重 如安装荷载 且通过导线传递 承受风 冰 雪 载荷等机械荷载 并受气温变化和周围环境的影响 基本要求 1 足够的电气绝缘强度2 能承受一定的外力机械负荷3 能经受不利的环境和大气条件 温度 湿度 的变化 耐腐蚀 抗老化等 一 对绝缘子的要求 具体要求如下 1 选材合理常用材料 陶瓷 R 机械强度较高 钢化玻璃 R 尺寸小 寿命长 性能好 不易老化 维护方便 具有零值自爆的性能 玻璃绝缘子的机械强度 80 120MPa 约为瓷质绝缘子的2 3倍 具有较强的抗冲击强度 为瓷绝缘子的1 7倍 耐冷热急变性能好 击穿强度高 在1 50 s波冲击时 玻璃介质平均击穿强度达1700 cm 是瓷的3 8倍 电容大 电压分布均匀 有利于降低导线侧绝缘子所承受的电压 这对降低线路电晕损耗 减少对无线电干扰十分有利 同时对延长绝缘子的使用寿命起到良好作用 耐振动疲劳性能优越 同时在耐电弧 热机性能方面都较好 合成材料 性能好 重量轻 耐污性能好 有一定的自洁性 合成绝缘子的主要性能 耐污性高 由于硅橡胶具有较强的憎水性能 污闪电压比相同泄漏距离的瓷绝缘子高100 150 以上 在重污秽地区运行可以不用清扫 免维护 是目前最理想的高压输电电线用耐污型绝缘子 湿闪电压高 是干闪电压的90 95 所以对内过电压绝缘水平高 不易破碎 无零值绝缘子 损耗少 运行可靠性能高 体积小 重量轻 运输 安装和维护方便 为轻型杆塔和事故抢修提供了快捷 方便的条件 耐腐蚀性能强 我国电网使用合成绝缘子的情况 1995年为10万支 1996年为20万支 1998年为46万支 1999年为84万支 到2001年已达160万支 目前合成绝缘子使用数量已远远超过220万支 新建线路 包括交 直流500kV线路 都开始大批量使用合成绝缘子 2 合适的结构及片数 以保证过电压下不被击穿 良好的绝缘性能 一般情况 按电压等级选取绝缘子片数 110kV 7 8片 220kV 13 14片 330kV 17 18片 500kV 25 27片750kV 32片严重污区 采用防污绝缘子或合成绝缘子 一般地区 35kV以上 悬式绝缘子 耐张绝缘子 在海拔高度1000m以下地区 操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子片数不少于表1 9的数值 耐张绝缘子的片数应在表1 9的基础上增加 对110 330kV输电线路增加1片 对500kV线路增加2片 对750输电线路不需要增加片数 为保持高塔的耐雷水平 全高超过40m有地线的杆塔 高度每增加10m 应比表1 9增加1片相当于高度为146mm的绝缘子 全高超过100m的杆塔 绝缘子片数应根据运行经验结合计算确定 由于高杆塔而增加绝缘子片数时 雷电过电压最小间隙也相应增大 750kV杆塔全高超过40m时 可根据实际情况进行验算 确定是否需要增加绝缘子片数和间隙 表1 9操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的最少片数 3 良好的机械性能绝缘子的机械强度包括抗拉 压 弯 抗机械冲击及具有一定的残余强度等 110 500kV架空送电线路设计技术 规程 DL T5092 1999 规定 对盘形绝缘子其在不同工况下的机械强度安全系数K1不应小于下列数值 4 5 正常运行情况常年荷载状态下 2 7 最大使用荷载 运行情况 1 8 断线情况1 5 断联情况 对双联或多联绝缘子而言 K1 TR T 式中 TR 盘形绝缘子的额定机械破坏荷载 kN 一小时机电试验荷载 T 分别取绝缘子的最大使用荷载 断线荷载 断联荷载或常年荷载 kN 常年荷载 指年平均气温条件下绝缘子所承受的荷载 断线 断联的气象条件是无风 无冰 最低气温月的最低气温 4 良好的电气性能和绝缘强度电气性能 主要指在一定过电压 工频过电压 操作过电压和雷电过电压 下不被击穿的能力 绝缘强度 是指绝缘结构和绝缘材料在电场作用下不被击穿的承受能力 要求 1 在工频电压作用下应满足有一定的泄漏距离 泄漏比距 要求 2 足够大的绝缘电阻 3 1min工频耐受电压 干 湿 耐受电压或干 湿 闪络电压及冲击闪络电压均应满足在相应过电压情况下的电气性能要求 5 热机性能要求 绝缘子能承受因温度变化所产生的内应力负荷 用绝缘子的热机试验结果来评定 国际电工委员会50年代着手研究 20年 77年 后提出试验标准 我国84年制订了相应的标准 并列入国标中的型式试验项目 热机试验项目有二 1 机械交变循环试验 4次24小时的机械交变循环试验 方法 先在室温下对试品施加60 的额定机电破坏荷载 然后慢慢降低试验温度至 30 应至少停留4h 再慢慢升高试验温度至 40 同样至少停留4h 这样由冷到热共24h的过程为一个循环 共进行4次 每个循环结束 对试品施加45kV工频电气1min的试验 以检验试验过程中试品有无损坏 检验绝缘子在机械和温度变化情况下的性能 2 温度冷热循环试验 70 温差形式试验 方法 先将绝缘子试品完全浸入热水中停留规定时间 15min 后取出 在30s内将试品转入冷水 与热水温差为70 的冷水 中保持同样时间 这样反复循环3次 经冷热循环试验后的试品再进行1min工频火花电压试验或60 机械负荷试验以检验绝缘子是否损坏 能通过 能承受因温度变化所产生的内应力的破坏 6 绝缘子的抗劣化性能 保证长期处于高压场强 机械荷载和大气作用下的绝缘子性能不随时间的推移而劣化 延长绝缘子的使用寿命 我国瓷质绝缘子的年平均劣化率高达0 6 远远高于日本的0 002 0 003 此外 我国XP 16以上等级的悬式绝缘子在破坏试验时 90 是瓷件破坏 7 其它要求 1 绝缘子必须满足电晕和抗无线电干扰的要求 2 绝缘子附件的防腐 防锈要求 如弹簧销 钢帽和球头部位 3 玻璃绝缘子的自爆率应控制在一定的范围内 目前国产玻璃绝缘子自爆率已到0 01 0 04 4 外观要求 不得有裂纹 损伤 闪络烧伤痕迹等 注 目前一些单位不太愿意用合成绝缘子和玻璃绝缘子 原因 1 合成绝缘子太轻 易出现风偏事故 2 合成绝缘子的鸟害问题严重 3 由于降低了玻璃绝缘子的零值自爆率 给运行维护带来了不便 各类绝缘子的技术特性比较见下表 二 对金具的要求 1 金具的作用 将杆塔 绝缘子 导线及其它电气元件按照设计要求连接组装成完整的送电体所使用的零件 金属零件 其可分为六大类 支持 紧固 联接 接续 保护和接线金具等 线路中常用的金具 悬垂线夹 耐张线夹 导线连接金具 保护导线 或地线 的保护金具以及拉线金具 接续金具等 2 金具的运行工况 承受各种机械荷载的作用 如拉 压 弯 扭 剪 冲击等 3 要求 1 足够的机械强度规定不同工况下的安全系数如下 式中 Tb 金具的破坏力 N T 作用于金具上的外力 N 运行情况 K 2 5事故情况 K 1 5断线情况 K 1 3 K Tb T 2 外观状态良好 要求镀锌好 无毛刺 砂眼 裂纹及变形等 规格合适 不缺件 无锈蚀 3 导电的金具要有良好的的导电性如 压缩型耐张线夹 其是用液压或爆压方法与导线 压接在一起的 其既承受导线的全部拉力 又承受电荷载 要求压接后的尺寸不大于等长导线的电阻 且流过最大允许电流时其温升不大于导线的温升 4 安全可靠 安装方便快捷 安全 由机械强度及施工的质量来保证 可靠 由金具的结构和质量保证 如有足够的握力 对线夹 一般压缩线夹的握力 Tb 螺栓型线夹 握力 Tb90 1 4架空线路杆塔与基础的要求 一 对杆塔的要求 杆塔的作用 其是输电线路的主要部件之一 主要用于支持导 地线 使其保持一定的线间距离及对地交叉跨越物之间的安全距离等 杆塔的工况 承受各种机械荷载的作用 如自重 导线及地线的比载以及压 弯 扭等 要求 视杆塔的型式不同而有所差异 1 有足够的机械强度 能承受各种荷载的作用 由设计保证 2 工作状态良好 满足运行规程的要求 如 杆塔的倾斜 横担的歪斜程度等不得超过规定值 砼杆 倾斜度 1 5 横担的歪斜度 1 0 铁塔 倾斜度 0 5 对于塔高在50m以上的铁塔 1 0 对于塔高在50m以下的铁塔 横担的歪斜度 1 0 砼杆不得有保护层腐蚀脱落 钢筋 箍 外露 纵向 横向裂纹等 缝隙宽度超过0 2mm时 可采取补修方式补修 不要求立即更换 塔材不得有锈蚀 变形等现象 3 自身的状态 表面 外观 良好 无缺件及严重锈蚀等 二 对杆塔基础的要求 基础 杆塔的地下部分 装置 作用 稳定杆塔 防止杆塔在各种荷载作用和外力作用下发生上拔 下沉和倾倒 种类 现浇基础 预制基础 金属基础 灌桩基础 岩石基础等 要求 1 合理的埋深 根据荷载 地质条件 经济性及水流对基础的冲刷作用和基土冻胀影响等综合考虑 一般埋于土中的基础 其埋深应大于土壤的冻结浓度 并不小于0 6m 2 要定期检查基础的状态砼杆 杆根部分每2 3年检查一次 不得有裂纹 砼剥落 露筋等缺陷 横向裂纹及宽度不得超过0 2mm 长度不超过周长的1 3 杆根回填土要夯实 并培出一个高出地面0 3m的土台 铁塔基础 不得有表面砼脱落 损伤 下沉 酥松及钢筋外露 装配式基础锈蚀等现象 基础应高出地面0 3m 目前尚没有关于线路基础的运行标准 随着线路电压等级的升高 线路基础工程量和型式随之增加 有必要将线路基础的运行也纳入标准 1 5架空线路接地装置的要求 1 在土壤电阻率 100 m的潮湿地区 可利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地 不必另设防雷接地装置 发电厂 变电所的进线段除外 在居民区 如自然接地电阻符合要求 也可不另设人工接地装置 2 在100 m 300 m的地区 除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外 还应设人工接地装置 接地体埋设深度不宜小于0 6 0 8m 3 在300 2000 m的地区 一般采用水平敷设的接地装置 接地体深度不宜小于0 5m 在耕地中的接地体 应埋设在耕作深度以下 一 架空线的接地装置形式选择 4 在 2000 m的地区 可采用6 8根总长度不超过500m的放射形接地体或连续伸长接地体 放射形接地体可采用长短结合的方式 接地体埋设深度不宜小于0 3m 注意 放射形接地体的最大长度 应根据土壤电阻率确定如下 m 50020005000最大长度 m 4080100 在高土壤电阻率地区 当采用放射形接地装置时 如在杆塔基础附近 在放射形接地体每根最大长度的1 5倍范围内 有土壤电阻率较低的地带 可部分采用引外接地或其它措施 5 居民区和水田中的接地装置 包括临时接地装置 宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形 6 雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段 应适时改善接地装置 架设避雷线 适当加强绝缘或架设耦合地线等 7 钢筋混凝土杆铁横担和钢筋混凝土横担线路的避雷线支架 导线横担与绝缘固定部分或瓷横担固定部分之间 宜有可靠的电气连接并与接地引下线相连 主杆非预应力钢筋如上 下已用绑扎或焊接形成电气通路 则可兼作接地引下线 利用钢筋兼作接地引下线的钢筋混凝土电杆 其钢筋与接地螺母 铁横担间应有可靠的电气连接 8 35kV以上线路相互交叉或与较低电压线路 通信线路交叉时 交叉档两端的钢筋混凝土杆或铁塔 上 下方线路共4基 不论有无避雷线 均应接地 二 输电线路杆塔的接地电阻值要求 1 对有避雷线电力线路每基杆塔的接地装置 在雷季干燥时 不连避雷线的工频接地电阻不宜超过表1 1所列数值 如土壤电阻率很高 接地电阻很难降低到30 时 可采用6 8根总长不超过500m的放射形接地体或连续伸长接地体 其接地电阻可不受限制 2 35kV及以上无避雷线小接地短路电流中的钢筋混凝土杆和金属杆塔 以及木杆线路中的铁横担 均宜接地 接地电阻不受限制 但年平均雷暴日数超过40的地区 不宜超过30 在土壤电阻率不超过100 m的地区或已有运行经验的地区 钢筋混凝土杆和金属杆塔可不另设人工接地装置 以上均为线路设计技术规程对接地装置的要求 表1 1避雷线架空电力线路工频接地电阻 三 架空送电线路运行规程对接地装置的要求 接地装置如出现下述情况时应加以处理 1 接地电阻大于设计规定值 2 接地引下线断开或与接地体接触不良 3 接地装置外露或腐蚀严重 被腐蚀后其导体截面积低于原值的80 1 架空线路运行的基本要求有哪些 2 对线路导线的具体要求有哪些 导线截面选择的依据及原则是什么 什么是年运行费用 3 杆塔上导线的线间距离如何确定 其影响因素有哪些 4 对绝缘子的要求有哪些 什么是绝缘子的热机性能 5 对架空线路接地装置的要求有哪些 接地装置在什么情况下必须加以处理 思考题