首页 理论教育 电力线路结构的优化设计

电力线路结构的优化设计

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。图3-10架空线路的组成2)多股绞线:由单一金属线多股绞合而成,以提高其柔性和机械强度,如图3-11b所示。我国架空导线的型号是用汉语拼音字母表示导线材料和结构特征的。钢筋混凝土杆的优点是节约钢材,且机械强度较高,是目前220kV以下架空线路上使用最多的杆塔。针式绝缘子主要用于35kV及以下线路,使用在直线杆塔或小转角杆塔上。

电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。

架空线路与电缆线路相比,具有投资少、易于维修和建设工期短等优点,因此,在电力网中绝大多数都采用架空线路。但由于架空线路露天架设,容易遭受雷击和风雨等自然灾害的侵袭,且它需要占用大片土地作出线走廊,有时会影响交通、建筑和市容等。而电缆线路虽然具有投资大、建设工期长和维修不便等缺点,但是它具有运行可靠、不易受外力和自然环境的影响、不占地面空间和不影响市容等优点,因此,在不适宜采用架空线路的地方(如人口稠密区、重要的公共场所、过江、跨海、严重污秽区以及某些工矿企业厂区等),常常采用电缆线路。

1.架空线路

架空线路主要由导线、避雷线(即架空地线)、杆塔、绝缘子和金具等部件组成,如图3-10所示。导线的作用是传输电能;避雷线的作用是将雷电流引入大地,以保护电力线路免遭雷击;杆塔的作用是支撑导线和避雷线,并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离;绝缘子的作用是使导线与杆塔之间保持绝缘;金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。

(1)导线和避雷线 架空线路的导线和避雷线是在露天条件下运行的,它不仅要承受导线自重、风压、冰霜及温度变化的影响,还要承受空气中各种有害气体的化学侵蚀,其工作条件相当恶劣。因此,导线必须有较高的机械强度和耐化学腐蚀能力,而且还应有良好的导电性能。

导线常用的材料有铜、铝、铝合金和钢等。铜具有良好的导电性能和抗拉强度,且具有较强的抗化学腐蚀能力,是理想的导线材料,但是铜属于贵重金属,其用途广,成本高,应尽量节约。铝的导电性能比较好(仅次于铜),且具有质轻价廉的优点,所以在档距较小的10kV及以下线路上被广泛采用,但铝机械强度较差,通常采用铝合金来改善其机械强度。钢的机械强度很高,而且价廉,但其导电性能差,且为磁性材料,感抗大,集肤效应显著,故一般不宜单独作导线材料,而用作铝导线的钢芯或避雷线。

导线可分为裸导线和绝缘导线两大类。除低压配电线路使用绝缘导线以保证人身和设备安全外,高压线路基本上都用裸导线,其结构有以下三种:

1)单股线:由单根实心金属线构成,如图3-11a所示,只用在负荷小且不重要的线路上。

图3-10 架空线路的组成

2)多股绞线:由单一金属线多股绞合而成,以提高其柔性和机械强度,如图3-11b所示。

3)钢芯铝绞线:是由两种金属(钢和铝)构成的多股绞线,如图3-11c所示。其中,芯线为钢线,它承受导线的大部分机械载荷;外层由多股铝线绞成,承受绝大部分电载荷,从而充分利用了铝线导电性能好、钢线机械强度高的优点,在35kV及以上线路上被广泛采用。

由于钢芯铝绞线的机械强度得到保证,因此它是架空线路采用的主要导线型式,但钢芯不计入载流截面。

我国架空导线的型号是用汉语拼音字母表示导线材料和结构特征的。例如,T—铜线;L—铝线;G—钢线;TJ—铜绞线;LJ—铝绞线;LGJ—钢芯铝绞线等。导线型号后面的数字表示导线的截面,而钢芯铝绞线型号后面的数字只表示载流部分(铝线部分)的截面。

(2)杆塔 杆塔按材料分,有木杆、钢筋混凝土杆(水泥杆)和铁塔三种类型。现在,木杆已基本不用。钢筋混凝土杆的优点是节约钢材,且机械强度较高,是目前220kV以下架空线路上使用最多的杆塔。铁塔的优点是机械强度高,使用寿命长,主要用于220kV及以上的超高压线路、大跨越线路以及某些受力较大的杆塔上。

杆塔按用途分,有直线杆塔(中间杆塔)、转角杆塔、耐张杆塔(承力杆塔)、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。直线杆塔用来悬挂导线,仅承受导线自重、覆冰重及风压,是线路上使用最多的一种杆塔;转角杆塔装设于线路的转角处,必须承受不平衡的拉力;耐张杆塔位于线路的首、末端,主要用来承担线路正常及故障(如断线)情况下导线的拉力,对强度要求较高;终端杆塔是设置在进入发电厂或变电所线路末端的杆塔,由它来承受最后一个耐张段内导线的拉力,以减轻对发电厂或变电所建筑物的拉力;换位杆塔主要用在110kV及以上的电力线路中,是为了在一定长度内实现三相导线的轮流换位,以便三相导线的电气参数均衡而设计的一种特殊杆塔;跨越杆塔位于线路跨越河流、山谷等地方,因中间无法设置杆塔,档距很大,故其高度较一般杆塔为高。

同一线路上相邻两个杆塔之间的水平距离称为架空线路的档距(或跨距)。

导线悬挂在杆塔的绝缘子上,自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂。导线的弧垂不宜过大,也不宜过小,过大可造成导线对地或对其他物体的安全距离不够,而且导线摆动时容易引起相间短路;过小将使导线内的应力增大,天冷时容易使导线断裂。

为了保证架空线路的三相导线间不发生碰线短路故障,其线间距离一般规定如下:380V为0.4~0.6m;6~10kV为0.8~1m;35kV为2~3.5m;110kV为3~4.5m。

导线在杆塔上的排列方式如下:三相四线制低压线路的导线,一般都采用水平排列;三相三线制的导线,可三角排列,也可水平排列;多回路导线同杆架设时,可三角、水平混合排列;电压不同的线路同杆架设时,电压较高的线路应架设在上面,电压较低的线路应架设在下面;架空导线和其他线路交叉跨越时,电力线路应在上面,通信线路应在下面。(www.xing528.com)

为了保证架空导线有足够的机械强度,有关规程中规定了导线允许的最小截面,同时规定了导线的档距、导线距地面和建筑物的最小允许距离等,在设计和安装架空线路时必须严格遵守。

图3-11 裸导线的构造

a)单股线 b)多股绞线
c)钢芯铝绞线

杆塔上用来安装绝缘子的横担,常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种。现在架空线路上普遍采用的是铁横担和瓷横担。瓷横担是我国独创的产品,具有良好的电气绝缘性能,兼有绝缘子和横担的双重功能,能节约大量的木材和钢材,有效地降低杆塔的高度,一般可节省线路投资30%~40%。同时其表面便于雨水冲洗,可减少维护工作量。但瓷横担比较脆,在安装和使用中应引起注意。

(3)绝缘子和金具 架空线路用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。针式绝缘子主要用于35kV及以下线路,使用在直线杆塔或小转角杆塔上。悬式绝缘子主要用于35kV以上的高压线路上,通常将它们组装成绝缘子串使用,每串绝缘子的个数与线路电压等级及绝缘子的型号有关。一般情况下35kV电压级为3片串接;60kV电压级为5片串接;110kV电压级为7片串接。棒式绝缘子是用硬质材料做成的整体,代替整串悬式绝缘子。棒式绝缘子多兼作瓷横担使用,它的绝缘强度高,运行安全,维护简单,目前在110kV及以下线路应用比较广泛。

架空线路上使用的金具种类很多,如连接悬式绝缘子使用的挂环和挂板;把导线固定在悬式绝缘子上用的各种线夹;连接导线用的接线管以及防止导线振动用的护线条、防振锤等。

2.电缆线路

电力电缆的结构一般包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。

电缆的导体通常采用多股铜绞线或铝绞线制成。根据电缆中导体的数目不同,电缆可分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面是圆形的;三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外,更多是采用扇形,以便充分利用电缆的截面积,如图3-12所示。

图3-12 扇形三芯电缆

1—导体 2—纸绝缘 3—铅包皮
4—麻衬 5—钢带铠甲 6—麻被

电缆的绝缘层用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘。电缆使用的绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。

电缆的保护包皮用来保护绝缘层,使其在运输、敷设及运行过程中免受机械损伤,并防止水分浸入和绝缘油外渗。所以,要求它有一定的机械强度和密封性。常用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外,在电缆的最外层还包有钢带铠甲,以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。

电力电缆的敷设方式通常有直接埋入土中、电缆沟敷设和穿管敷设等。

(1)直接埋入土中 埋设深度一般为0.7~0.8m,应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时,彼此应有一定距离,以利于散热。电缆敷设时在土中应预留曲折形伸缩弯,但弯曲半径不能超过规程规定,否则将损坏电缆绝缘。当埋地电缆引出地面或穿越建筑物时,要穿钢管敷设,以保护电缆并便于检修。

(2)电缆沟敷设 当电缆条数较多时,宜采用电缆沟敷设,电缆置于电缆沟的支架上,沟面用水泥板覆盖。如果电力电缆与控制电缆同时敷设在一条电缆沟中,则电力电缆应置于控制电缆的上层。

(3)穿管敷设 当电力电缆在室内明敷或暗敷时,为了防止电缆受到机械损坏,一般多采用穿钢管的敷设方式。穿管敷设电力电缆时,如果与蒸汽或热水管道平行或交叉时,应预留足够的间距,以防电缆过热;如果电力电缆与氧气或乙炔气等易爆管道平行或交叉时,也应预留足够的间距,以防电缆故障时引起爆炸事故。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈