架空电力线路专业知识介绍课件.pptx

架空电力线路专业知识介绍,1. 基础知识,2. 主要构件,3. 设计流程,1、基础知识,输电电压,配电电压,特高压输电电压 1000kV及以上,超高压输电电压 330,500,750kV,高压输电电压 220kV,高压配电电压 35110kV,中压配电电压 10kV,低压配电电压 380/220V,1、基础知识,架空电力线路特点,相对于电缆线路，架空电力线路是指用杆塔作为支撑，用特定的绝缘物将导电性能良好的金属导线作固定挂接，使之与地隔离开来，并保持足够的相间距离和对地距离，专门向既定地区输送和调配电功率的电气设备。,架空电力线路导线材料结构简单，制造供应容易，施工简便，建设速度快，运行维护方便，线路散热性能好，输电容量大。,架空电力线路建设投资费用低，技术要求低且易于满足。在输送容量相同的条件下，高压线路的投资仅为电缆线路投资的8%20%。,1、基础知识,架空电力线路故障时检修方便，可以采用带电作业的方法检修，能减少停电次数，增加连续供电保证。,架空电力线路也存在局限性。由于所有设备都露置在地面上，必然会受到各种自然气候的影响，如大风、冰雪、雷雨等天气因素是造成线路故障的主要因素，这也是架空电力线路设计、建设和运行维护中考虑的主要问题。,2、架空线路的主要构件,（1）导线,（2）地线和拉线,（3）绝缘子,（4）金具,（5）杆塔,（6）基础,（7）防雷接地,（1）导线,导线的作用,导线是架空输电线路的主体，担负着传输电能的作用。 导线需具有 良好的导电性能，同时还应能承受一定的应力 ，因此，导线需要有一 定的机械强度和较好的抗腐蚀性。,导线的种类,硬铝线(裸铝绞线) LJ钢芯铝绞线 LGJ防腐型钢芯铝绞线 LGJF 铝包钢芯铝绞线 LBGJ耐热铝绞线（钢芯、铝芯、碳纤维复合芯）,（1）导线,导线的型号,导线型号由导线的材料、结构和载流截面积两部分组成。,导线的规格,LGJ-300/50表示标称截面为铝300mm2、钢50mm2,（1）导线,导线的截面选择,导线架空输电线路导线截面一般根据经济电流密度来选择，并根据电晕、载流量、机械强度以及事故情况下的发热条件进行校核。必要时通过技术经济比较确定，但对超高压线路，电晕往往成为选择导线截面的决定因素。,S=P/ 3 JUecos，其中，J为经济电流密度；P为送电容量；Ue为线路额定容量；S为导线截面。,（1）导线,经济电流密度（A/mm2）确定表,（1）导线,钢芯铝绞线长期允许载流量（A）,（2）地线,地线的作用,主要作用是防雷。由于架空地线对导线的屏蔽，及导线、架空地线间的藕合作用，从而可以减少雷电直接击于导线的机会。当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位，提高耐雷水平。,地线的种类,架空地线常采用镀锌钢绞线。目前常采用钢芯铝绞线，铝包钢绞线等良导体，可以降低不对称短路时的工频过电压，减少潜供电流。兼有通信功能的采用光缆复合架空地线（即OPGW光缆）。,（2）地线,地线采用镀锌钢绞线时与导线配合表,地线的选择,地线一般为单根镀锌钢绞线或者一根镀锌钢绞线、一根OPGW复合光缆，进出线端一般采用良导体地线（如铝包钢）。由于地线在导线上方架设，同时需考虑导地线之间的安全距离，即S0.012L+1(m)因此在选择地线时，需要做导地线配合，以选择合理的地线型号。,（3）绝缘子,绝缘子的作用,绝缘子是悬挂在导线或地线上，使导线或地线与杆塔绝缘的材料设备，同时，绝缘子还要承受导线或地线传来的荷重，因此，它必须具有良好的绝缘性能和机械性能。,绝缘子的种类,针式绝缘子悬式绝缘子复合绝缘子,（3）绝缘子,绝缘子的优缺点,输电线路中常用的绝缘子有玻璃绝缘子、瓷绝缘子以及合成绝缘子。,瓷质绝缘子：性能可靠、造价低、制造技术成熟，但是遭雷击和污闪时容易掉串，并且劣化率高，零值检测不方便。,玻璃绝缘子：运行可靠、价格便宜、运维方便，但是会发生自爆，不适合用在人口密集地区，且自重大、运输不方便、防污能力一般。,合成绝缘子：结构紧凑、重量轻、运输安装方便、防污性能好、机械强度高，但是时间长了会发生老化掉串、检修不方便、防雷效果差，不适宜用在海拔1000米以上地区。,绝缘子示意图,针式,悬式,绝缘子示意图,复合绝缘子,（4）金具,金具的作用,在架空线路上用于悬挂、固定、保护、联结、接续架空线或绝缘子以及在拉线杆塔的拉线结构上用于连接拉线的金属器件。,金具的种类,悬垂线夹耐张线夹联结金具接续金具保护金具拉线金具,悬垂线夹,悬垂线夹的作用,在直线杆塔上悬挂架空线的金具。起到悬挂和一定的紧握作用，再经其他金具及绝缘子与杆塔的横担或地线支架相连。,耐张线夹,耐张线夹的作用,在一个线路耐张段的两端固定架空线的金具，主要用在耐张、转角、终端杆塔的绝缘子串上。,螺栓型,液压型,联结金具,联结金具的作用,将悬式绝缘子组装成串，并将一串或数串绝缘子串连接，悬挂在杆塔横担上。联结金具分为专用联结金具和通用联结金具两类。,专用联结金具是直接用来连接绝缘子的，其连接部位的结构尺寸与绝缘子相配合。 球头挂环 碗头挂板 直角挂环 直角挂板,通用联结金具用于将绝缘子组成两串、三串或更多串数，并将绝缘子与杆塔横担或与线夹之间相连接也用来将地线禁固或悬挂在杆塔上，或将拉线固定在杆塔上等。 U型挂环 U型挂板 直角挂板 平行挂板,保护金具,保护金具的作用,改善或保护导线以及绝缘子金具串的机械与电气工作条件的金具。,保护金具的种类,一、机械保护金具 （1）防微风振动金具 （2）间隔棒 （3）防舞动金具二、电气保护金具,（1）防微风振动金具 防震锤 防震锤通常安装在线夹附近。 预绞丝护线条 包缠在线夹处导线外面的条状金具。（2）间隔棒 安装在分裂导线上固定和保持各分裂导线间的间距，以防止导线互相鞭击的金具。（3）防舞动金具 防止导线单侧覆冰而产生的大幅度舞动的金具。,拉线金具,拉线金具的作用,由杆塔至地锚之间连接、固定、调整和保护拉线的金属器件，用于拉线的连接和承受拉力之用。,（5）杆塔,杆塔的作用,杆塔的作用主要是支持导线、地线、绝缘子和金具，保证导线与地线之间，导线与导线之间、导线与地面或交叉跨越物之间所需的距离。,杆塔的种类,送电线路杆塔按其不同的用途和作用分为以下几种：,耐张杆塔（N）:能承受正常及断线事故时顺线路方向的侧向拉力，使事 故范围被限制在该耐张段之内，同时也便于检修。,终端杆塔（D）:是线路在发电厂或变电所末端的杆塔，或正常运行时只承受导线最末端耐张段拉力的杆塔。,转角杆塔（J）:因位置处于线路转弯处而得名。转角杆塔形除了要承受垂直荷载重量和风力之外，还要承受转角形成的角度合力。实际使用中，转角多放在耐张杆塔处，转动角度较大着称为耐张转角杆塔直线转角杆塔ZJ应用较少，有时只转动很小的角度（一般小于5度）,（5）杆塔,直线杆塔（Z）:在正常运行情况下，基本不承受线路方向的张力，而只承受导线、绝缘子、金具、覆冰等垂直方向的荷载和风向在水平方向上作用形成的力。,（5）杆塔,跨越杆塔（K）:常位于线路跨越河流、山谷、铁路等交叉跨越区域的两侧。当跨越距离较大时，该杆塔就设计成耐张跨越杆塔。它的高度比普通杆塔的高度要高的多。,分歧杆塔（F）:在高压线路需接取分支或T形连接时使用。T行接线的作用使分歧杆塔将受到很大的侧向力，需要在设计时从基础和杆塔强度两个方面加强结构。,换位杆塔（H）:架空线路由于三相之间及对地电容、电感和阻抗不相等，造成运行中三相电压和电流不平衡，使系统中负序电流和零电流过大，电机发热、继电保护装置容易出现不正常工作状态。因而，需将三相导线轮流地改变在空间的位置，从而平衡三相阻抗，这种在一定长度内用来变换各导线相序或排列位置的杆塔，顾名思义就叫做换位杆塔。,（5）杆塔,1）直线换位杆塔（也叫滚式换位）；2）耐张杆塔，可以通过设计来实现，但结构较复杂；3）悬空杆塔，是一种比较易于施行的换位方式，它不需设计专门的换位杆塔，只在每相导线上另外再串接一组绝缘强度较高的绝缘子串，在用跳线交叉跳接来完成。,根据不同的换位方式，换位塔又分为以下三种形式：,（5）杆塔,自立式铁塔:由角钢或者钢管组合而成的铁塔，使用铁塔的线路耗用刚才多、占用土地面积少，整齐美观，使用年限较长。,混凝土电杆:由混凝土和钢筋或者钢丝制成，分为普通钢筋混凝土电杆和预应力钢筋混凝土电杆，使用混凝土电杆的线路可节约大量钢材，但拉线多、占地面积大，且运输不方便。,钢管杆:由分段连接的钢管组成的锥形钢管杆，使用钢管杆的线路占地少、美观、安装快捷，多用于市区。,送电线路杆塔按其不同的材料分为：,直线塔,直线小转角塔,转角塔,终端塔,换位塔,换位塔,分歧塔,直流跨越塔,跨越塔,钢管杆,水泥门型直线杆,（6）基础,铁塔基础及适用条件,岩石嵌固基础该基础型式适用于覆盖层较浅或无覆盖层的强风化岩石地基，其特点是底板不配筋，基坑全部掏挖。上拔稳定，具有较强的抗拔承载能力。需要时，可将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，以减小偏心弯矩，还可省去地脚螺栓。由于该基型充分利用了岩石本身的抗剪强度，混凝土和钢筋的用量都较小，同时减少了基坑土石方量，浇制混凝土不需要模板，施工费用较低。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,掏挖基础该基型分全掏挖和半掏挖两种，适用无地下水的硬塑粘性土地基。在基坑施工可成型的情况下，开挖基坑时不扰动原状土，避免大开挖后再填土。基础承受上拔荷载时，原状土的内摩擦角和凝聚力得以充分发挥作用。这种基础型式也显示了较高的经济效益和环境效益，根据以往工程的统计，由于各线路地质条件的不同等原因，采用全掏挖基础比用阶梯型基础节约钢材和混凝土分别为37%和820%。掏挖基础有直柱式和斜插式两种型式。斜插式掏挖基础将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，减小了基础水平力产生的偏心弯矩，还可省去地脚螺栓。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,阶梯型基础该基础是传统的基础型式，适用各类地质、各种塔型，其特点是大开挖，采用模板浇制，成型后再回填土，利用土体与混凝土重量抗拔，基础底板刚性抗压，不配钢筋。由于阶梯型基础混凝土量较大，埋置较深，易塌方及有流砂地区难以达到设计深度，因此在此类地区应尽量少用。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,岩石锚杆基础该基型适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩。该基础型式是在岩石中直接钻孔、插入锚杆，然后灌浆，使锚杆与岩石紧密粘结，充分利用了岩石的强度，从而大大降低了基础混凝土和钢材量。但岩石锚杆基础需逐基鉴定岩石的完整性。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,大板基础大板基础的主要设计特点是：底板大、埋深浅、底板较薄，底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的弯矩和剪力，主柱计算与阶梯基础相同。与阶梯基础相比，埋深浅，易开挖成形，混凝土量能适当降低，但钢筋量增加较多。与灌注桩相比，在软弱地基中应用较为广泛。它施工方便，特别是对于软、流塑粘性土、粉土及粉细砂等基坑不易成型的塔位。大板基础设计时应控制沉降及不均匀沉降，对转角塔及负荷较大的直线塔进行地基沉降变形验算，施工时应尽量少扰动地基土，清除开挖的全部浮土并做好垫层，必要时使用块石灌浆。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,斜插板式基础该基础的主要特点是基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致，塔腿主材角钢直接插入基础混凝土中，使基础水平力对基础底板的影响降至最低。在正常条件下，基础土体上拔稳定、下压稳定和基础强度计算可忽略水平力的影响。与大板基础相比，由于偏心弯矩大大减小，下压稳定控制的基础底板尺寸可相应减小，从而降低了混凝土量和底板配筋量。由于省去了塔座板和地脚螺栓，其钢材的综合指标降低了25%左右。斜插板式基础在平原、河网地区使用较多，其最大优点就是节省基础材料，施工较为方便。,（6）基础,其缺点是施工精度要求高。对于高压缩性软弱土地区，其基础底面地基处理一定要重视基础垫层和基坑排水，并应严格按照有关规定执行。因为一旦发生扰动基底软土或排水不及时，就可能引起基础的不均匀沉降，再很难进行处理。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,灌注桩基础对于地质条件为流塑、地基持力层较深且基础作用力较大的耐张塔或直线塔，使用钻孔灌注桩基础是设计中广泛采用的一种方法。它主要是桩周与土的摩擦力和桩端承载力承担基础上拔力和下压力，施工方便，安全可靠。缺点是施工费用较高。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,联合基础联合基础主要适用于基础根开较小且基坑难以开挖、板式基础上拔土体重叠的软弱土塔位，其设计特点是埋深较浅，四个基础整体浇制，基础底板上面的纵、横向加劲混凝土梁承担由基础上拔力、下压力和水平力引起的弯矩，底板与纵、横向加劲肋配筋，整体性好。缺点是基础材料用量较大，施工较为烦琐，设计不易成系列。,（6）基础,铁塔基础及适用条件,复合式沉井基础复合式沉井基础是针对地下水位较高的软土地基，尤其是容易产生“流砂”现象的软土地基的一种新型的基础型式。复合式沉井基础是由上、下两部分组成：上部分是方型台阶基础，下部是环形钢筋砼沉井，沉井顶端露出钢筋埋入台阶基础连成整体。基础的埋深在4m 左右，沉井筒直径为2.5m 左右，从基础深宽比来看(一般为1.5左右)，仍属于浅基础。,导线单联悬垂绝缘子串,导线双联悬垂绝缘子串,导线双联耐张绝缘子串,地线悬垂金具,地线耐张金具,（7）防雷接地,防雷接地,防雷接地由接闪器、引下线、接地体三部分组成。引下线和接地体统称为接地装置。接闪器：接受雷电流的金属导体，可分为避雷针、避雷带（线）、避雷网三种。位于导线上方的架空地线，就是架空线路的接闪器。接地装置的主要作用是，能迅速将雷击电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。杆塔接地电阻越小，其耐雷水平就越高,(1)可行性研究设计,3、设计过程,(2)初步设计,(3)施工图设计,一般对于比较重要而且投资又较大的发、输、变电系统工程项目，大多需要进行可行性研究工作。经过全面的调查、研究、分析和论证后，才能决策工程项目是上，还是不上。在此阶段，设计者只是扮演着一个参谋角色，向决策机构提供可靠的技术参考资料和建议。,设计过程-可研阶段,一项关键而繁重的工作阶段； 检验设计水平高低的平台； 必须在核准的可研报告批复的基础上进行； 最主要的建设规模、标准、技术型式的论证阶 段； 必要时，采用专题报告的方式：路径方案、导线（地线）选型、杆塔选型、杆塔结构、绝缘配合、防雷、基础选型、大跨越、新技术、新材料。,设计过程-初步设计阶段,电气专业路径应当做多方案对比； 为运行提供便利； 适当缩小直线杆塔的水平和垂直档距； 降低转角杆塔的使用角度的档次； 适当提高导线弧垂的对地距离。,设计过程-初步设计阶段,结构专业根据地质报告拟出适用的基础类型； 提出拟用的新塔型、新基型、新材料的专题论证。,设计过程-初步设计阶段,测量专业： 要从大局出发，密切配合电气专业做好路径优化工作； 水文、地质专业： 地质报告，并提供总体地质评估报告；注意对陡坡处做出技术评价，和提出防止土体、山体滑移的建议措施；,设计过程-初步设计阶段,设计过程-施工图设计阶段,严格依据业经审批的初步设计文件和方案；,终堪的全面和细致；,杆塔定型化和标准化工作；,语言准确；,数据准确：如基础根开；,论述全面：施工要点；,理论和实际的结合；,造价不要“超概”；,设计过程-施工图设计阶段,现场服务周到；,处理问题及时；,注意线路施工的整体性；,设计的规划性；,初步设计要求深！施工设计要求全而细！,谢 谢,66,谢谢！,