輸電線路工程基礎知識

2021-09-15 06:25:10 字數 5156 閱讀 5771

一、緊湊型鐵塔:一種多迴路同塔架設緊湊型輸電線路鐵塔,它是由塔體、絕緣子串及橫擔組成,其特點是,塔體每迴路三層橫擔從上到下依次縮短,相應的絕緣子串採用v型結構。新型的結構使每迴路的垂直相間距離可以明顯減少,水平排列及兩迴路之間的水平距離也有了明顯減小,從而使每迴路的自然輸送功率比常規多迴路同塔的每迴路有了明顯提高,輸電線路走廊也有了明顯壓縮,同時不僅輸送單位容量的工程造價有大幅度下降,而且還能節省工程建設投資。

二、架空輸配電線路的組成

1、架空輸配電線路主要由基礎、桿塔、導線、避雷線、絕緣子、金具及接地裝置等部件組成。

導線的作用是傳遞電能。為保持導線對地面或其他建築物的安全距離,必須將導線架設在桿塔上。桿塔和導線之間用絕緣子串連線,使導線與桿塔絕緣。

桿塔要穩定聳立於地面之上,必須借助基礎。為了避免直接雷擊導線,在桿塔頂部設有避雷線以作保護。在桿塔處地下設有接地裝置,用接地引下線或桿塔本身可將雷電流導人大地。

2、用絕緣子將輸電導線固定在直立於地面的桿塔上以傳輸電能的輸電線路。它由導線、架空地線 、絕緣子串 、桿塔、接地裝置等組成。導線由導電良好的金屬製成,有足夠粗的截面(以保持適當的通流密度)和較大曲率半徑(以減小電暈放電)。

超高壓輸電則多採用**導線。架空地線(又稱避雷線 )設定於輸電導線的上方 ,用於保護線路免遭雷擊。重要的輸電線路通常用兩根架空地線。

絕緣子串由單個懸式(或棒式)絕緣子串接而成,需滿足絕緣強度和機械強度的要求。每串絕緣子個數由輸電電壓等級決定。桿塔多由鋼材或鋼筋混凝土製成,是架空輸電線路的主要支撐結構。

架空輸電線路在設計時要考慮它受到的氣溫變化、強風暴侵襲、雷閃、雨淋、結冰、洪水、濕霧等各種自然條件的影響,還要考慮電磁環境干擾問題。架空輸電線路所經路徑還要有足夠的地面寬度和淨空走廊。

下面僅介紹架空輸電線路主要部件

1.桿塔

桿塔是鋼筋混凝土電桿與鐵塔的總稱。桿塔的呼称高指桿塔最下層橫擔至基礎頂面的垂直距離。桿塔全高指桿塔呼称高與塔頭的高度之和。桿塔的檔距指相鄰桿塔導線懸掛點之間的水平距離。

(1)桿塔的分類。桿塔按其作用及受力分為承力桿塔和直線桿塔兩種。

承力杆又可分為耐張桿塔、轉角桿塔、終端桿塔、分支桿塔及耐張換位桿塔5種。它們在正常情況下均承受具有各自特點的力的作用,在斷線時都能承受斷線拉力。採用耐張絕緣子串懸掛導、地線。

直線桿塔也有普通直線桿塔、換位直線桿塔和跨越直線桿塔等,它們都用於線路直線段上,支援導線垂直和水平荷載,有的直線桿塔也能兼小轉角。採用垂懸絕緣串掛導、地線。

桿塔又可分為有拉線與無拉線兩種型別。拉線可以承受大風載荷及斷線荷載,這樣可以減輕桿塔的結構,節省原材料。

(2)鋼筋混凝土電桿。鋼筋混凝土電桿是220kv以下輸配電線路最廣泛使用的桿塔材料。它堅實耐久,維護工作量少,結構簡單,可分段組裝滿足各種跨越高度要求。

其缺點是易產生裂紋、笨重,給運輸、施工帶來不便。防止裂縫的最好辦法,就是在電桿澆注時將鋼筋預拉,使混凝土在承載前就受到乙個預壓應力。當電桿承載時,受拉區混凝土所受拉應力與預壓應力部分抵消而不致產生裂紋,這種電桿叫預應力鋼筋混凝土電桿。

使用預應力鋼筋混凝土電桿,可以節省大量鋼材,壁厚也相應減少,故桿重減輕、**下降,是今後的發展方向。

(3)鐵塔。鐵塔是用角鋼焊接或螺栓連線的鋼架。它堅固、可靠,使用年限長,但鋼材消耗大、造價高、施工工藝複雜、維護工作量大。

220kv以下線路中,鐵塔多用於交通不便和地形複雜的山區,或一般地區的大荷載的終端、耐張、大轉角、大跨越等處。拉線鐵塔可節省大量鋼材,較多用於直線塔。

對於新建工程若投資允許一般只選用1~2種直線水泥杆,跨越、耐張和轉角盡量選用角鋼塔,材料準備簡單明瞭、施工作業方便且提高了線路的安全水平。對於同塔多回且沿規劃路建設的線路,桿塔一般採用占地少的鋼管塔,但大的轉角塔若採用鋼管塔由於結構上的原因極易造成桿頂撓度變形,基礎施工費用也會比角鋼塔增加一倍,直線塔採用鋼管塔,轉角塔採用角鋼塔的方案比較合理,能夠滿足環境、投資和安全要求。

三、碎石=1.6-1.8噸/立方公尺,中砂=1.5噸/立方公尺,粗砂=1.7噸/立方公尺

三相三線制

電力系統高壓架空線路一般採用三相三線制,三條線路分別代表a,b,c三相,我們在野外看到的輸電線路,一回即有三根線(即三相),三根線可能水平排列,也可能是三角形排列的;對每一相可能是單獨的一根線(一般為鋼芯鋁絞線),也有可能是**線(電壓等級很高的架空線路中,為了減小電暈損耗和線路電抗,採用**導線,多根線組成一相線,一般2—4**),沒有中性線,故稱三相三線制。

三相四線制

在低壓配電網中,三相四線制供電能同時供出220v、380v兩種不同的電壓,因而得到廣泛應用。輸電線路一般採用三相四線制,其中三條線路分別代表a,b,c三相,不**,另一條是中性線n(區別於零線,在進入使用者的單相輸電線路中,有兩條線,一條我們稱為火線,另一條我們稱為零線,零線正常情況下要通過電流以構成單相線路中電流的迴路,而三相系統中,三相自成迴路,正常情況下中性線是無電流的),故稱三相四線制;在380v低壓配電網中為了從380v相間電壓中獲得220v線間電壓而設n線,有的場合也可以用來進行零序電流檢測,以便進行三相供電平衡的監控。

三相五線制是指a、b、c、n和pe線,其中,pe線是保護地線,也叫安全線,是專門用於接到諸如裝置外殼等保證用電安全之用的。pe線在供電變壓器側和n線接到一起,但進入使用者側後約不能當作零線使用,否則,發生混亂後就與三相四線制無異了。

輸電線路鐵塔簡稱電力鐵塔,按其形狀一般分為:酒杯型、貓頭型、上字型、幹字型和桶型五種,按用途分有:耐張塔、直線塔、轉角塔、換位塔(更換導線相位位置塔)、終端塔和跨越塔等,它們的結構特點是各種塔型均屬空間桁架結構,桿件主要由單根等邊角鋼或組合角鋼組成,材料一般使用q235(a3f)和q345(16mn)兩種,桿件間連線採用粗製螺栓,靠螺栓受剪力連線,整個塔由角鋼、連線鋼板和螺栓組成,個別部件如塔腳等由幾塊鋼板焊接成乙個組合件,因此熱鍍鋅防腐、運輸和施工架設極為方便。

對於呼高在60m以下的鐵塔,在鐵塔的其中一根主材上設定腳釘,以方便施工作業人員登塔作業。

線路桿塔分類:

①按結構材料可分為木結構、鋼結構、鋁合金結構和鋼筋混凝土結構桿塔幾種。木結構桿塔因強度低、壽命短、維護不便,並且受木材資源限制,在中國已經被淘汰。鋼結構有桁架與鋼管之分。

格仔形桁架桿塔應用最多,是超高壓以上線路的主要結構。鋁合金結構桿塔因造價過高,只用於運輸特別困難的山區。鋼筋混凝土電桿均採用離心機澆注,蒸汽養護。

它的生產周期短,使用壽命長,維護簡單,又能節約大量鋼材。採用部分預應力技術的混凝土電桿還能防止電桿裂紋,質量可靠,中國使用最多。

②按結構形式可分為自立塔和拉線塔兩類。自立塔是靠自身的基礎來穩固的桿塔。拉線塔是在塔頭或塔身上安裝對稱拉線以穩固支撐桿塔,桿塔本身只承擔垂直壓力。

這種桿塔節約鋼材近40%,但是拉線分布多占地,對農林業的機耕不利,使用範圍受到限制。由於拉線塔機械效能良好,能抗風暴襲擊和線路斷線的衝擊,結構穩定,因而電壓越高的線路應用拉線塔越多。加拿大魁北克在735千伏線路上又新創出一種懸鏈塔,經濟效益很好。

各國在研究1000千伏以上線路時,多以這種塔型為主要物件。

③按使用功能可分為承力塔、直線塔、換位塔和大跨越高塔。按同一桿塔所架設的輸電線路的回路數,還可分為單回、雙回和多迴路桿塔。承力塔是輸電線路上最重要的結構環節。

它分段設立,將導線的耐張絕緣子串錨掛在塔上,承擔兩側導線、地線的掛線張力和事故時的不平衡拉力。這種桿塔便於分段施工,可制約執行中發生事故的範圍。承力塔又可分為耐張塔、轉角塔和終端塔。

直線塔是線路上用得最多的結構。它只承擔導線、地線的懸掛作用以及氣象荷載。直線塔的技術設計資料是決定全線路桿塔經濟指標的關鍵。

換位塔是實現導線換位,以使輸電線路引數平衡的桿塔。中國以60~80公里為乙個整迴圈換位段(有的國家有200公里不換位的線路)。大跨越高塔(見圖)指跨越通航的江河的大跨度高塔。

這樣可以避免在江河中安裝鐵塔所帶來的一系列不便(如設計複雜、基礎施工費用大、工期長等),通常設計雙迴路跨越線路。世界上 220千伏、檔距在1000公尺以上的大跨越約90處,中國有10處。中國在跨越塔中最先採用鋼筋混凝土煙囪式塔型(武漢跨長江和漢江的跨越塔),耗鋼指標低,執行維修方便。

以後又採用鋼管塔(南京跨長江,高193.5公尺)、拉線鋼結構塔(黃埔跨珠江,高190公尺)。 線路桿塔輸電線路沿線水文地質條件變化很大,因地制宜選用基礎形式非常重要。

基礎型別有兩大類:現場澆製和預製。澆製基礎按塔型、地下水位、地質和施工方法又分為原狀土基礎(有岩石基礎和掏挖基礎)、爆擴樁和灌注樁基礎,以及普通混凝土或鋼筋混凝土基礎。

預製基礎有電桿用的底盤、卡盤和拉線盤,有鐵塔用的各種型別裝配式預製混凝土基礎和金屬基礎;還有預製∮300~∮550管樁。基礎抗上拔和抗傾覆的理論計算,各國正在按不同的基礎形式和不同土質條件分別研究處理,使之更加合理可靠而經濟。

2.基礎

桿塔的地下部分的總體統稱為基礎。它是輸電線路重要組成部分,一般基礎投資佔本體投資的15%~30%,工期佔施工總工期的30%~50%。

鋼筋混凝土杆基礎通常由地下部分、電桿和三盤(底盤、卡盤和拉線盤)組成。三盤一般由鋼筋混凝土預製而成,也有用天然石材做成。

鐵塔基礎根據鐵塔型別、地形地質及施工條件的不同,採用不同型別。

送電線路的桿塔基礎按照施工方式分為預製基礎、樁式基礎和岩石基礎。

預製基礎通常是工廠加工預製,現場吊拼裝。送電線路預製基礎主要用於混凝土桿及拉線基礎。

現澆基礎是在桿塔位處澆製的混凝土基礎。現澆基礎按照受力特點分為剛性基礎和柔性基礎。

樁式基礎是由樁與連線樁的承臺構成。一般用於地質條件較差,地下水位較高的地域。有預製樁和鑽孔灌注樁基礎。

岩石基礎是在岩石上打孔,把鋼筋和地腳螺栓澆在岩石裡的基礎。

現澆階梯型基礎(剛性基礎)圖

3.導線

導線是架空送電線路主要組成部分,其作用是傳導電能。導線的種類、效能和截面的大小,不僅對桿塔、避雷線、絕緣子、金具有影響,而且直接關係到線路的輸送能力、執行的可靠性和建設費用的大小。

導線必須具有良好的導電性能。此外,由於架空線路導線架設在空中,要承受自重、風壓、冰雪荷載等機械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕,故要求導線有較高的力學強度和較好的抗腐蝕效能。

導線由鋁、鋼、銅等材料製成,在特殊情況下也可使用鋁合金。銅是理想的導線材料,但由於銅資源少、**高,使用不多。為了提高導線力學強度,架空線路導線採用絞合的多股導線,常用的有鋁絞線、鋼芯鋁絞線,少數情況下也採用鋁合金線、鋁包鋼絞線及硬銅線。

鋼芯鋁絞線中鋁線部分和鋼線部分截面積的比值不同,力學強度也不同,可分為普通鋼芯鋁絞線(鋁鋼截面積之比值為5.2~6.1)、加強型鋼芯鋁絞線(比值為4~4.

5)和輕型鋼芯鋁絞線(比值為7.6~8.3)。

在高壓輸電線路中還經常採用**導線。一般線路每相採用一根導線。所謂**導線係指每相採用相同截面、相同型號的兩根或兩根以上的導線。

相**導線多用於電壓為220kv以上的線路。採用**導線可提高線路送電容量、減少電暈損耗和對無線電的干擾。

輸電線路基礎知識

4.絕緣子 絕緣子是線路絕緣的主要元件,用來支撐或懸吊導線使之與桿塔絕緣,保證線路具有可靠的電氣絕緣強度,用來支援或懸掛導線,並使導線與桿塔間不發生閃絡的原件,是支撐導線並使之與桿塔絕緣的物體。一般是用電工陶瓷製成的,又叫瓷瓶。另外還有鋼化玻璃製作玻璃絕緣子和用矽橡膠製作的合成絕緣子。其種類和用途大...

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