1、电压等级的划分
在架空电力线路中,额定电压是根据输送功率的大小及输送的距离来确定的。一般来说,电压越高,输送的功率越大,输送的距离越远。例如:35kV架空电力线路,输送距离在50km左右时,一般输送功率为1万~2万kW;110kV线路,输送距离为100km左右时,输送功率3万~6万kW;220kV 线路,输送距离为200~300km时,可输送功率20万~25万kW。
一般习惯上划分如下:(1)220/380V 为低压;(2)3、6、10、20kV 称为中压;(3)35、110、220kV 称为高压;(4)330、500、750kV 称为超高压;(5)1000kV 称为特高压。
2、为何要远距离输电
我国76%的煤炭资源分布在北部和西北部;80%的水能资源分布在西南部;绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部。同时,70%以上的能源需求却集中在东中部,即长江三角洲、珠江三角洲、京津唐环渤海湾等地区。能源基地与负荷中心的距离为1000~3000km。在负荷中心区大规模开展电源建设会受到煤炭运输、环境容量等问题的制约。而且,建设火电还可以靠煤炭运输,而水电、风电由不可能把水和风像煤那样运输,因此就更是无法实现。一边是无法大规模建设电源点,一边又守着水能、风能等宝贵的清洁能源望洋兴叹。于是,在能源资源丰富的西部、北部地区建设电源,然后把电力送到负荷中心就成为最优选择。然而,随着我国经济的快速发展,现以500kV超高压线路为主干网的网架结构,已经显现出输电量小,无法实现大跨度、远距离输送的缺点。建立更高电压等级网架结构势在必行。特高压电网是指交流1000kV、直流±800kV及以上电压等级的输电网,它的最大特点就是可以长距离、大容量、低损耗输送电力。按自然功率测算,1000kV交流特高压输电线路的输电能力超过500万kW,接近500kV超高压交流输电线路的5倍。±800kV直流特高压的输电能力达到700万kW,是目前多数±500kV超高压直流线路输电能力的2.4倍。
3、输电形式
传输电能有两种基本形式:一种是架空输电线路输电;另一种是电力电缆输电。输电方式主要有交流输电和直流输电两种。通常所说的交流输电是指三相交流输电。直流输电则包括两端直流输电和多端直流输电,绝大多数的直流输电工程都是两端直流输电。对交流输电而言,输电网是由升压变电站的升压变压器、高压输电线路、降压变电站的降压变压器组成的。对直流输电来说,它的输电功能由直流输电线路和两端换流站内的各种换流设备包括一次设备和二次设备来实现。在输电网中,输电导线、杆塔、绝缘子串、架空地线和金具等称为输电设备。架空电力线路是将输电导线用绝缘子和金具架设在杆塔上,使导线与地面和建筑物保持一定距离。架空输电具有投资少、维护检修方便的优点,因而得到广泛应用。其缺点是易遭受风雪、雷击等自然灾害的影响。
电力电缆线路是利用埋在地下或敷设在电缆沟中的电力电缆来输送电能。电缆线路的优点是占地少,不受外界干扰,安全可靠,不影响地面绿化和整洁。缺点是工程造价高,事故检查和处理比较困难。电缆线路主要用于一些城市配电线路,以及跨江过海的电能传输。
4、导线
导线是架空线路的主要组成部分,它担负着传递电能的作用,导线通过绝缘子架设在杆塔上,它除了承受自身的重量和风、雨、雪等外力作用,还要承受空气中化学杂质的侵蚀,因此,导线必须具备良好的导电性能和足够的机械强度,以及耐腐蚀性能,并应尽可能质量轻、价格低。导线的材料采用铜、铝等金属,在输电线路中多采用钢芯铝绞线,其特点是机械强度大、质量轻。分裂导线是在高压远距离输电线路上为抑制电晕放电和减少线路电抗所采取的一种导线架设方式。即每相导线由2~8根直径较小的子导线组成,用间隔棒进行隔离和固定,各子导线间相距0.2~0.5m,按对称多角形排列在间隔棒的顶点上。分裂导线主要应用于220kV及以上电压的线路上。一般分为二分裂导线、三分裂导线、四分裂导线、六分裂导线、八分裂导线等几种。
5、铁塔种类
铁塔是杆塔的一种,是高压输电线路上最常用的支持物,其作用主要是支持导线、避雷线,使导线保持对地面以及其他设施应有的安全距离。
1.直线铁塔直线铁塔又叫中间铁塔。它分布在耐张铁塔中间,数量最多,在平坦地区,数量上占绝大部分。正常情况下,直线铁塔只承受垂直荷重(导线、地线、绝缘子串和覆冰重量)和水平风压。直线铁塔在架空线路中用得最多,约占杆塔数的80%。其绝缘子串与导线相互垂直,直线铁塔用符号Z表示。
水平风压。直线铁塔在架空线路中用得最多,约占杆塔数的80%。其绝缘子串与导线相互垂直,直线铁塔用符号Z表示。
2.耐张铁塔耐张铁塔也叫承力铁塔。为了防止线路断线时整条线路的直线杆塔顺线路方向倾倒,必须在一定距离的直线段两端设置能够承受断线时顺线路方向的导、地线拉力的杆塔,把断线影响限制在一定范围以内。其绝缘子串与导线在同一条曲线上, 两侧以不承担拉力的跳线相连,耐张铁塔用符号N表示。
3.转角铁塔
线路转角处的铁塔叫转角铁塔。正常情况下转角铁塔除承受导、地线的垂直荷重和内角平分线方向风力的水平荷重外,还要承受内角平分线方向导、地线全部拉力的合力。
其绝缘子串与导线在同一条曲线上,两侧以不承担拉力的跳线相连,转角铁塔用符号 J 表示。
4.终端铁塔线路终端处的铁塔叫终端铁塔。终端铁塔是装设在发电厂或变电站的线路末端杆塔。终端铁塔除承受导线、地线垂直荷重和水平风力外,还要承受线路一侧的导线、地线拉力,稳定性和机械强度都应比较高。其绝缘子串与导线在同一条曲线上,两侧以不承担拉力的跳线相连,终端铁塔用符号 D 表示。
5.特种铁塔
特种铁塔主要有换位铁塔、跨越铁塔和分支铁塔等。100km以上的输电线路用换位铁塔进行导线换位;跨越铁塔设在通航河流、铁路、主要公路及电线两侧,以保证跨越交叉垂直距离。
输电线路铁塔,按其形状一般分为酒杯形、猫头形、上字形、干字形、V字形和桶形等。
6.绝缘子
绝缘子位于架空线路与杆塔连接的中间环节,起绝缘、固定和支撑导线的作用,可以保证导体与地及杆塔之间绝缘,或是装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。按制作材料的不同,绝缘子可分为瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、合成绝缘子;按结构的不同,绝缘子可分为支持绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子等。架空输电线路中所用绝缘子有悬式瓷绝缘子、棒式绝缘子。
1.普通型悬式瓷绝缘子普通型悬式瓷绝缘子按金属附件连接方式可分为球型连接和槽型连接两种。输电线路多采用球型连接。
2.耐污型悬式瓷绝缘子普通瓷绝缘子只适用于污染比较小的地区,在污秽区要使用耐污型悬式瓷绝缘子,以达到与污秽区等级相适应的爬电距离,防止污闪事故发生。
不同电压等级绝缘子串的片数按过电压下不被击穿(好的绝缘性能)确定。一般情况各电压等级绝缘子片数如下:
110kV:7~9片
220kV:13~16片
500kV:25~27片
通过数绝缘子的片数,我们就可以识别线路的电压等级。
3.悬式钢化玻璃绝缘子当悬式钢化玻璃绝缘子发生闪络时,其玻璃伞裙会自行爆裂。其优点是质量轻、强度高,耐雷性能和耐高、低温性能均较好。
4.合成绝缘子合成绝缘子是一种新型的防污绝缘子,尤其适合污秽地区使用,能有效防止输电线路污闪事故的发生。它与耐污型悬式瓷绝缘子相比,具有体积小、质量轻、清扫周期长、污闪电压高、不易破损、安装运输省力方便等优点。
7.金具
1.金具是在架空电力线路上用于悬挂、固定、保护、连接、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。一般分为支持金具(悬垂线夹)、紧固金具(耐张线夹)、连接金具、接续金具、保护金具、拉线金具等。1.支持金具(悬垂线夹)悬垂线夹是在直线杆塔上悬挂架空线的金具。架空线被固定在悬垂线夹上,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。
2.紧固金具(耐张线夹)耐张线夹是在一个线路耐张段的两端固定架空线的金具,也用于转角或终端杆塔,承受导线、地线的拉力。耐张线夹用来紧固导线的终端,使其固定在耐张绝缘子串上,也用于避雷线终端的固定及拉线的锚固。
3.连接金具连接金具是在悬垂绝缘子串和耐张绝缘子串中起连接作用的金具,主要用于将悬式绝缘子组装成串,并将绝缘子串连接、悬挂在杆塔横担上。它的种类很多,在各种绝缘子串及金具组合串中,除线夹、保护金具和绝缘子外,其余均为连接金具。如球头挂环、碗头挂板,分别用于连接悬式绝缘子上端钢帽及下端钢脚,还有直角挂板(一种转向金具,可按要求改变绝缘子串的连接方向),U形挂环(直接将绝缘子串固定在横担上)、延长环(用于组装双联耐张绝缘子串等)、二联板(用于将两串绝缘子组装成双联绝缘子串)等。
4.接续金具接续金具用于接续各种导线、避雷线的端头。接续金具承担与导线相同的电气负荷,大部分接续金具承担导线或避雷线的全部张力,接续金具分为钳压、液压、爆压及螺栓连接等几类。
5.保护金具
保护金具分为机械和电气两类。机械类保护金具防止导线、地线
因振动而造成断股,电气类保护金具防止绝缘子因电压分布严重不均匀而过早损坏。
(1)机械类保护金具有防振锤、预绞丝护线条、重锤等。
(2)电气类保护金具有均压环、屏蔽环、间隔棒等。
6.拉线金具拉线金具是用于固定线路拉线及其配套设施的金具。拉线金具可分为UT型楔形线夹、楔形线夹、钢卡和二眼板等。
8.横担
通过横担将三相导线分隔一定距离,用绝缘子和金具等将导线固定在横担上,还需和地线保持一定的距离。因此,要求横担有足够的机构强度,使导、地线在杆塔上布置合理,并保持导线各相间和对地(杆塔)有一定的安全距离。
9.铁塔基础
铁塔基础用于稳定杆塔,使杆塔不致因承受垂直荷载、水平荷载、事故断线张力和外力作用而上拔、下沉或倾倒。铁塔基础根据铁塔类型、塔位地形、地质及施工条件等具体情况确定。常用的铁塔基础有现场浇制基础、预制钢筋混凝土基础、灌注桩式基
10.接地装置
电气设备的任何部分与大地之间良好的电气连接,称为接地。接地指为防止触电或保护设备的安全,将电力电信等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作为电流回路接地线。连接于接地体与电气设备接地部分之间的金属导线,称为接地线。埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体,或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体,称为人工接地体。间作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等,称为自然接地体。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体,称为接地网。