输电线路基础知识（PPT92页).ppt

单击此处编辑母版标题样式,,编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,输电线路基础,讲课人：董晓明,,Tel:,,:19714822 dongxiao0405,,1,,目录,,,,输电线路简介,1,,,,输电线路的组成,2,,,,线路的测量与设计,3,2,,一、输电线路简介,1,、输（送）电线路的概念（,各部分职能？,）,,输（送）电线路是连接发电厂与变电站（所）的传送电能的电力线路2,、输电线路的电压等级（,为什么划分等级？,特高压电网,）,,国内：,35kV,，,66kV,，,110kV,，,220kV,，,330kV,，,500kV,，,750kV,±800kV,，,,1000kV,，省内：,35kV,，,110kV,，,220kV,，,500kV,，,1000kV,，,±800kV,,,县局 市局 省局,,3,、输电线路的分类（,优缺点？,西门子特高压直流输电,，,电流之争,）,,（,1,）按照传输电流的性质：交流输电线路、直流输电线路；,,（,2,）按照结构形式：架空输电线路、电缆线路。

3,,交直流输电优缺点,1．HVDC的优点,,（1）直流输电线路造价低，对于架空线路，当线路建设费用相近时，直流输电的功率约为交流输电功率的1.5倍,对于电缆线路, 直流输电的功率更大于1.5倍交流输电功率 2）直流输电和交流输电线路，如绝缘水平相当，采用相同截面的导线，可输送大致相同的功率，由于节约一根导线，杆型也较简单，可降低线路造价30%～40%左右3）采用双极型直流输电方式时，其换流站可分期建设，先建设其中一极，投入运行，以降低工程的初期投资4）双极直流输电系统中，如果其中一极的设备发生故障，另一极仍能以大地作备用回路，带半负载运行，而交流输电则无法做到这一点5）直流输电不存在磁滞损耗和涡流损耗，线损较小，节约能量6）直流输电线所联系的两端交流电网不要求同步运行，直流输电本身也不存在稳定问题，输送的功率不受电力网稳定问题的限制7）直流输电对通讯的干扰小于交流输电8）交流电网用直流隔开后，由于电网小了其短路容量也较小，对电气设备有利，事故停电的影响范围也较小，提高了电网运行的安全性2,．HVDC的缺点,,（,1,）直流输电的换流装臵造价较高，抵消了一部分建设直流线路所节省的投资2,）大容量换流装臵的本身是一个谐波源，会使电网的电压和电流波形产生畸变，因此在交流侧和直流侧均应装设滤波装臵，以抑制谐波分量。

3,）,HVDC,线路两端的换流站都要消耗无功功率，需要装设约为输送功率,40%,～,60%,的并联电容器组进行补偿4,）目前,HVDC,的电气设备，直流断路器尚在研制中，直流避雷器、直流电压、电流互感器以及线路上专用的直流绝缘子尚需依赖进口，由于生产批量不大，制造成本及价格较昂贵4,,优点,:,因受外界因素（如雷害、风害、鸟害等）的影响小，所以它的供电可靠性高； 2） 电力电缆是埋入地下的，工程隐蔽，所以对市容环境影响较小，即使发生事故，一般也不会影响人身安全； 3） 电缆电容较大，可改善线路功率因数缺点：,成本高，一次性建设投资大，电缆线路的投资约为同电压等级架空线路的10倍； 2） 线路分支困难； 3） 故障点较难发现，不便及时处理事故； 4） 电缆接头施工工艺复杂低压电缆头的制作,,5,,输电线路走线报道,,6,,一、输电线路简介,4,、如何快速区分送电线路的种类,,（,1,）绝缘子的数量：,,,,,合成绝缘子则基本可按绝缘子长度进行区分绝缘子的材质？为什么绝缘？大雨时会怎样？,）,,（,2,）分裂导线的数量：,,110kV,线路一般不采用分裂导线；,220kV,线路一般有单导线，双,,分裂导线（分垂直、斜排、水平排布方式）；,500kV,线路一般采用,,双分裂或四分裂导线。

根据玻璃绝缘子片数来判断输电线路电压等级准确无误，而采取,,分裂导线数量仅作判断参考电压等级（,kV,）,35,110,220,500,绝缘子数量（片）,3,～,4,7,～,8,13,～,14,28,～,29,7,,停电更换绝缘子,带电更换绝缘子,美国工程师更换绝缘子,带电清洗绝缘子,8,,导线间隔棒,,9,,二、架空输电线路的组成,构成架空输电线路的主要部件有,:,导线、避雷线（简称避雷线）、,,金具、绝缘子、杆塔、拉线和基础、接地装置等,接地装置俯视图,,,,,1,－横担；,,2,－横梁；,,3,－避雷线；,,4,－绝缘子；,,5,－砼杆；,,6,－拉线；,,7,－拉线盘；,,8,－接地引下线；,,9,－接地装置；,,10,－底盘；,,11,－导线；,,12,－防振锤；,,,,,10,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,接地装置俯视图,,1,－避雷线；,2,－双分裂导线；,3,－塔头；,4,－绝缘子；,,5,－塔身；,6,－塔腿；,7,－接地引下线；,8,－接地装置；,,9,－基础；,10,－间隔棒；,,图,1-4,输电线路的组成元件（猫头塔）,11,,基础,基础柱,施工,更换,维修,巡视,12,,以往的人工特高压巡视，巡检人员全靠攀爬杆塔进行，加之贵州地形起伏大，给巡检工作增加了难度，每天只能完成,3—5,基杆塔任务，整个线路巡视需要一个月。

无人机可以直行、俯仰、翻滚，灵活地变换着各种姿态，全方位、无死角对,±800,千伏特高压宾金线进行“问诊”，高像素照片和高清视频也随即被传回地面站，凭借近距离、全方位、多角度的实时观测和高清拍摄，线路和杆塔的各种隐患都逃不过无人机的“火眼金睛”，实现了运维人员对特高压线路数据的同步获取、同步分析和同步定位，让工作人员在现场就能有针对性地查找出线路故障点与缺陷无人机的使用，弥补了人工巡视的盲点，有效减轻了巡检人员的劳动强度，年人工节约经费将达到五十万以上对于贵州山区，无人机一天就能巡视,15—20,基杆塔，放在湖南平原地带，一天巡视更是在,30,基杆塔以上同时，无人机对于灾害性天气巡检的帮助也是不言而喻的目前湖南省电网工程公司斥资,120,万，共部署两台六旋翼无人飞机下阶段，将对部分,±800,千伏宾金线区段内山高路险、巡视人员难以到达的山区线路，采取“人机协同”的特殊巡视方式进行巡检，全面做好特高压线路的安全防护工作，确保特高压线路的安全稳定运行飞行器巡视,第一视角,13,,（一）送电线路的杆塔,架空线路的杆塔一般根据其材质、用途、导线回路数、结构形式等,,,进行分类1,）按材质分类：,木结构杆、钢筋混凝土电杆、钢管杆、角钢塔、钢管塔。

2,）按用途分类：,直位（杆）塔、耐张（杆）塔、换位（杆）塔、分歧（杆）塔、小转角（杆）塔、跨越（杆） 塔3,）按回路数来分类：,单回路、双回路、三回路、四回路、多回路4,）按结构形式分类：,拉线型铁塔、自立式铁塔、自立式钢管铁塔架空输电线路舞动,,14,,双回路,鼓型,角铁塔,直位,导线竖直排列,鼓型,塔是双回路输电线路的常用塔型，因导线悬挂点围成的外形轮廓呈鼓形布置得名铁塔左右各三根导线，分别构成一回三相交流线路一回线路的三根导线均呈上中下排列，其中中间导线较上、下两根导线而言向外突出，使得六根导线构成的轮廓与突出的鼓身相似，因而得名鼓型塔适用于覆冰较重地区，可避免导线脱冰跳跃时发生碰线闪络事故15,,干字型塔（,耐张,）,如何区分直位塔和耐张塔？,,很简单，就是看与塔连接的,绝缘子串,，是被拉伸直还是下垂下垂的为直线塔，拉伸的就是耐张塔耐张塔的作用就象墙一样，支撑这一段线路因此，一般来说它比直线塔要坚固在,2008,年雨雪冰冻灾害中，折损严重的是直线塔，多个直线塔垮掉后，耐张塔才由于受不得强大的拉伸力而倒掉直位塔好比竹竿，其作用就是挑起导线，一般只承受导线的自重，即垂直荷载耐张塔与之对应，好比晒衣裳固定的墙，所以电力线路线路最易出危险的是耐张塔，因为导线受张力架空后，沿导线纵向拉起的力全部挂在耐张塔上，即耐张塔要承受电力线路架空后的张力载荷，也就是要当成墙壁一样承受导线的拉力。

因此耐张塔的技术要求就比直线塔高得多16,,换位杆塔,：允许导线在沿线路方向变换相对位置的杆塔换位作用：为了减少电力系统正常运行时电流和电压的不对称，并限制送电电路对通信线路的影响换位方式：,1.,循环换位,2.,直线杆换位,3.,耐张塔换位,4.,悬空换位,换位,耐张杆塔,17,,双回路,（鼓型）铁塔（耐张，转角）,18,,四回路铁塔（直位）,四回路铁塔（耐张）,19,,直位小转角塔,20,,拉,V,式直线塔,21,,酒杯塔（直位，自立式）,22,,钢管杆,23,,钢管组合塔,24,,分歧塔,25,,同塔并架多回路输电线路,单回输电线路存在的问题：,,,在经济发达且人口密集的地区，土地资源非常稀缺，只建设单回输电线,,路已不能满足电力需求同塔多回线路是提高线路走廊的输送能力的一种有效手段；,既能增加线,,路单位面积的输送容量，增加电力输送量，又能降低综合造价在德国，政府规定凡新建线路必须同塔架设两回以上在高压超高压线,,路中，为同塔四回为常规线路，最多六回截止,1986,年，同塔并架多回紧凑,,型线路总长就有约,2.7,万,km,，已有,50,多年的运行经验在日本,110 kV,及以上的线路多数为同塔四回，,500 kV,线路除早期,2,条为,,单回路外，其余均为同塔架双回。

目前，日本同塔并架最多回路数为八回近年来，随着电网建设速度的加快，广东等地区同塔多回路应用也比较,,普遍，并逐渐成为一项成熟的技术26,,直流输电线路,1 .,直流输电线路基本类型,,就其基本结构而言，直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空,——,电缆混合线路三种类型直流架空线路因其结构简单、线路造价低、走廊利用率高、运行损耗小、维护便利以及满足大容量、长距离输电要求的特点，在电网建设中得到越来越多运用因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只有在架空线线路受到限制的场合才考虑采用电缆线路2.,建设特高压直流输电线路关键技术问题,,直流架空线路与交流架空线路相比，在机械结构的设计和计算方面，并没有显著差别但在电气方面，则具有许多不同的特点，需要进行专门研究对于特高压直流输电线路的建设，尤其需要重视以下三个方面的研究：,27,,(1),电晕效应直流输电线路在正常运行情况下允许导线发生一定程度的电晕放电，由此将会产生电晕损失、电场效应、无线电干扰和可听噪声等，导致直流输电的运行损耗和环境影响特高压工程由于电压高，如果设计不当，其电晕效应可能会比超高压工程的更大通过对特高压直流电晕特性的研究，合理选择导线型式和绝缘子串、金具组装型式，降低电晕效应，减少运行损耗和对环境的影响。

2),绝缘配合直流输电工程的绝缘配合对工程的投资和运行水平有极大影响由于直流输电的,“,静电吸尘效应,”,，绝缘子的积污和污闪特性与交流的有很大不同，由此引起的污秽放电比交流的更为严重，合理选择直流线路的绝缘配合对于提高运行水平非常重要由于特高压直流输电在世界上尚属首例，国内外现有的试验数据和研究成果十分有限，因此有必要对特高压直流输电的绝缘配合问题进行深入的研究28,,,(3),电磁环境影响采用特高压直流输电，对于实现更大范围的资源优化配置，提高输电走廊的利用率和保护环境，无疑具有十分重要的意义但与超高压工程相比，特高压直流输电工程具有电压高、导线大、铁塔高、单回线路走廊宽等特点，其电磁环境与,±500,千伏直流线路的有一定差别，由此带来的环境影响必然受到社会各界的关注同时，特高压直流工程的电磁环境与导线型式、架线高度等密切相关因此，认真研究特高压直流输电的电磁环境影响，对于工程建设满足环境保护要求和降低造价至关重要29,,,3 .,直流的,“,静电吸尘效应,”,,在直流电压下，空气中的带电微粒会受到恒定方向电场力的作用被吸附到绝缘子表面，这就是直流的,“,静电吸尘效应,”,由于它的作用，在相同环境条件下，直流绝缘子表面积污量可比交流电压下的大一倍以上。

随着污秽量的不断增加，绝缘水平随之下降，在一定天气条件下就容易发生绝缘子的污秽闪络因此，由于直流输电线路的这种技术特性，与交流输电线路相比，其外绝缘特性更趋复杂30,,4.,直流输电线路的绝缘配合设计,,直流输电线路的绝缘配合设计就是要解决线路杆塔和档距中央各种可能的间隙放电，包括导线对杆塔、导线对避雷线、导线对地、以及不同极导线之间的绝缘选择和相互配合，其具体内容是：针对不同工程和大气条件等选择绝缘子型式和确定绝缘子串片数、确定塔头空气间隙、极导线间距等，以满足直流输电线路合理的绝缘水平31,,5 .,直流输电线路的绝缘子片数的确定,,由于直流线路的静电吸附作用，直流线路的污秽水平要比同样条件下的交流线路的高，所需的绝缘子片数也比交流的多，其绝缘水平主要决定于绝缘子串的污秽放电特性因此，目前在选择绝缘子片数时主要有两种方法：,,,（,1,）按照绝缘子人工污秽试验采用绝缘子污耐受法，测量不同盐密下绝缘子的污闪电压，从而确定绝缘子的片数2,）按照运行经验采用爬电比距法，一般地区直流线路的爬电比距为交流线路的两倍两种方法中，前者直观，但需要大量的试验和检测数据，且试验检测的结果分散性大后者简便易行，但精确性较差。

实际运用中，通常将两者结合进行32,,6 .,特高压直流输电线路导线型式的选择,,在特高压直流输电工程中，线路导线型式的选择除了要满足远距离安全传输电能外，还必须满足环境保护的要求其中，线路电磁环境限值的要求成为导线选择的最主要因素同时，从经济上讲，线路导线型式的选择还直接关系到工程建设投资及运行成本因此特高压直流导线截面和分裂型式的研究，除了要满足经济电流密度和长期允许载流量的要求外，还要在综合考虑电磁环境限值以及建设投资、运行损耗的情况下，通过对不同结构方式、不同海拔高度下导线表面场强和起晕电压的计算研究，以及对电场强度、离子流密度、可听噪声和无线电干扰进行分析，从而确定最终的导线分裂型式和子导线截面对于,±800,千伏特高压直流工程，为了满足环境影响限值要求，尤其是可听噪声的要求，应采用,6×720,平方毫米及以上的导线结构33,,7.,特高压直流输电线路的走廊宽度（线路邻近民房时的房屋拆迁范围）,,特高压直流输电线路的走廊宽度主要依据两个因素确定：,,（,1,）,导线最大风偏时保证电气间隙的要求；,,,（,2,）满足电磁环境指标（包括电场强度、离子流密度、无线电干扰和可听噪声）限值的要求。

根据线路架设的特点，在档距中央影响最为严重研究表明，对于特高压直流工程，线路邻近民房时，通过采取拆迁措施，保证工程建成后的电气间隙和环境影响满足国家规定的要求通常工程建设初期进行可行性研究时就要计算电场强度、离子流密度、无线电干扰和可听噪声的指标，只有这些指标满足国家相关规定时，工程才具备核准条件34,,±800kV,特高压直流输电线路（直位塔，图一）,35,,±800kV,特高压直流输电线路（耐张塔，图二）,刚性跳线,36,,极距,22m,±800kV,特高压直流,,输电线路有关交叉距离：,,,1,、与公路，铁路,21.5m,,,2,、电力线路,10.5m,（杆顶,15m,）,,,3,、通航河流,15m,地线间距离小于导地线垂直距离的,5,倍,37,,,主角钢插入式基础,地脚螺栓式基础,金属预制基础,灌注桩基础,（二）杆塔基础,38,,基础是杆塔的地下部分，基础的类型如下：,基 础,预制基础,现浇基础,桩式基础,金属基础,电杆基础：电杆的基础通常称为三盘，底盘、卡盘、拉盘基本特点：采用钢筋混凝土或天然石材制作而成，石材三盘宜选用抗压强度高、吸水率小、抗冻及耐磨性好的岩石，基础三盘示意图如图,2-1,所示。

39,,现浇混凝土基础：主要有地脚螺栓基础和插入式基础两种钢筋混凝土基础,：,混凝土标号不宜低于,C15,，其优点：尺寸、形式多样化，满足不同塔型的要求；材料可零星运至塔位，较预制混凝土基础方便；缺点：混凝土量大，耗费人工多，存在现场养护的问题，施工质量难以保证适用范围,适用于土质满足要求（粘性土、砂土、碎石等抗压强度较高的土质），交通方便，砂、石料来源充足，水源有保证的地区现浇混凝土基础：现浇混凝土基础的基本形式为立柱台阶式，其结构有主柱和底盘（台阶）两个部分，主柱有直柱和斜柱两种，台阶有一层或多层,直柱式基础,,直柱式基础是一种传统的立柱台阶式基础形式，已,,经在电力线路基础及其它工业与民用建筑中广泛使用，直柱式基础如图,2-2,所示特点：支模、浇制施工方便，但缺点是立柱为直柱，不便于荷载传递，且立柱部分受弯，易在立柱与底盘交处折断模型图,40,,掏挖式基础：属于现浇基础，又称原状土模基础在,500KV,平,-,武线中推广应用，经济效益明显掏挖式基础系将柱的钢筋骨架用混凝土直接浇入人工掏挖成形的土胎模内掏挖式基础与普通大开挖基础相比，土质结构未被破坏，可充分发挥原状土的承载能力，同样荷载条件下，基础可减小尺寸，这样一来，土石方量大量减少，节约钢材、混凝土和模板；施工中没有支模、撤模及回填土等工序，简化了施工，掏挖式基础示示意图如图,2-4,所示。

模型图,桩式基础：适用于输电线路跨越江河或经过湖泊、沼泽地等软弱土质（淤泥、淤砂）地区时这种土质通常在不太深处有较厚的坚实土层，且地下水位较高，施工时排水困难桩式基础的桩尖部均埋置于原状土中，基础受力后变形小、抗压抗拔抗倾覆的能力强，且节约土石方从埋设深度将桩式基础分为：浅桩基础、深桩基础按施工方式不同分为：打入桩式、爆扩桩式、机扩桩式、钻孔灌注桩式基础41,,（二）导线,导线是固定在杆塔上输送电流用的金属线，由于导线常年在大气中,,运行，经常承受拉力，并受风、冰、雨、雪和温度变化的影响，以及空气,,中所含化学杂质的侵蚀导线主要作用：,,（,1,）,传导电流；,,（,2,）起着悬链线的作用，将自重很大的导线通过绝缘子悬挂于杆塔或构,,架上现在架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线，其主要特点：,,（,1,）通流能力大，取决于铝股的横截面的大小；,,（,2,）允许承受的拉力大，主要取决于钢芯的横截面积42,,,,钢芯铝绞线,按其铝、钢截面比的不同，分为正常型（,LGJ,）、加强,,型（,LGJJ,）、轻型（,LGJQ,）三种在高压输电线路中，采用正常型较多在超高压线路中采用轻型较多在机械强度高的地区，如大跨越、重冰区等，,,采用加强型的较多。

铝合金线,比纯铝线有更高的机械强度，大致与钢芯铝绞线强度相当，,,但重量比钢芯铝绞线轻，因而弧垂减小，档距可放大，可使杆塔基数减少或,,降低高度，但导电性能比铝线稍差因此，铝合金线有一定的优越性，但目,,前在生产上尚有一定困难，故我国只在个别线路上使用43,,,分裂导线的优点,除具有表面电位梯度小，临界电晕电压高的特性外，还有：,,（,1,）单位电抗小，其电气效果与缩短线路长度相同；,,（,2,）单位电纳大，等于增加了无功补偿；,,（,3,）用普通标号导线组成，制造较方便；,,（,4,）分裂导线装间隔棒可减少导线振动，实测表明双分裂导线比单根导线减小振幅,50%,，减少振动次数,20%,，四分裂减少更大分裂导线用于两种工况：,1,大电流回路用一根导线已经不能满足载流量的要求，需要几根导体才能满足电流量要求，为了使各导线的电抗基本一样，将几根导线用线路金具组成笼型的分裂导线形状；,2,高电压电压超出,220KV,后，导线对空气的电晕现象很严重，尤其是大雾天，剧烈的电晕甚至会造成放电事故为了减少电晕，就得加大导体等效直径，均匀导线周围的电场分布，分裂导线的等效直径就是分裂导线组成的几何圆直径，虽然中间是空的，但是已经能够很好地遏制电晕的产生了。

如果用如此大直径的实心导线，不仅重量大，且由于趋肤效应，导线中间也不能有效地利用44,,在计算导线的电阻和电感时，假设电流是均匀分布于它的截面上严格说来，这一假设仅在,导体,内的,电流,变化率（,di/dt,）为零时才成立另一种说法是，导线通过直流（,dc,）时，能保证,电流密度,是均匀的或者,电流,变化率很小，电流分布仍可认为是均匀的对于工作于低频的细导线，这一论述仍然是可确信的但在高频电路中，,电流,变化率非常大，不均匀分布的状态甚为严重高频电流在导线中产生的磁场在导线的中心区域感应出最大的电动势由于感应的,电动势,在闭合电路中产生,感应电流,，在导线中心的感应电流最大因为,感应电流,总是在减小原来电流的方向，它迫使电流只限于靠近导线外表面处效应产生的原因主要是变化的,电磁场,在导体内部产生了涡旋电场，与原来的电流相抵消趋肤效应,45,,特殊用途的导线,（,1,）防腐蚀导线,,线路经过海边及污秽地区，为提高导线的抗腐蚀能力，延长使,,用寿命，可在钢芯铝绞线的任何层间均匀地涂敷防腐材料（防腐涂料,,应呈中性，滴点不应低于,110,℃，并具有耐气候性能），制成防腐蚀,,导线2,）自阻尼导线,,,在铝和钢芯的层与层之间有,0.6~1.0,,的间隙，使导线在风激振动时消耗一定的,,能量。

3,）防冰雪导线：,在铝和钢芯之间有一耐热绝缘层4,）压缩型导线：,在拱形铝线和钢绞线绞制而成，降,,低电阻，增加导线的载流量5,）扩径导线,扩大导线外径，降低导线表面电场强度，减少电晕损耗46,,（,6,）倍容量导线,,,由特种耐热铝合金线绞制而成，耐高温，成倍增加导线载流量,6.1,耐热导线的背景及发展过程,,导线的载流量与环境条件、导线本身的参数和发热允许温度有关，当其,,它条件一定时，导线的载流量直接取决于其发热允许温度，温度越高，载流,,量越大因此，提高导线载流量的一个途径就是提高其发热允许温度普通,,导线由于导体材料的限制，一般认为其发热允许温度不超过,90℃,，无法再进,,一步提高因此，拥有更高发热允许温度的耐热导线被研制出来，耐热导线由钢芯,,（镀锌钢线、铝包钢线、镀锌殷钢线或铝包殷钢线）和耐热铝合金绞制而成,,，耐热铝合金是通过在铝中加入一定比例的合金元素（如锆等）来提高再结,,晶温度，使单线可以在较高温度下运行而强度的损失不超过允许值47,,,耐热铝合金的导电率略低于硬铝线，目前较常用的有导电率,58%IACS,和,60%IACS,耐热铝合金，略低于硬铝线常温下耐热铝合金单线的抗拉强度与硬铝线基本相同，因此相同截面的普通导线和耐热导线的机械性能基本一致，路设计中就机械力学性能而言与普通导线无本质区别。

日本、韩国、美国等国家在耐热导线的研究和应用上达到了比较高的水平，研制出了不同类型的耐热导线日本自上世纪六十年代就开始使用耐热导线，在耐热导线的研究、制造方面达到国际领先水平，已经形成了品种齐全的耐热导线系列耐热导线按照其发热运行温度和钢芯的不同，可以分为普通耐热导线、超耐热导线和特耐热导线48,,,日本耐热导线的种类及允许温度,,耐热导线类型,符号,允许温度（℃）,,,,,连续,短时间,瞬间,钢芯耐热铝合金绞线,TACSR,150,180,260,钢芯高强度耐热铝合金绞线,KTACSR,150,180,260,钢芯超耐热铝合金绞线,UTACSR,200,230,270,殷钢钢芯超耐热铝合金绞线,ZTACIR,210,240,280,殷钢钢芯特耐热铝合金绞线,XTACIR,230,290,360,49,,,耐热铝合金系列型号对照表,,线 种,日本型号,IEC,,型号,导电率,,（,%IACS,）,抗拉强度,,（,MPa,）,长期容许使用温度,,（℃）,58%,耐热铝合金,58TAl,,58,159~169,150,60%,耐热铝合金,60TAl,AT1,60,159~169,150,高强度耐热铝合金,KTAl,AT2,55,225~248,150,超耐热铝合金,UTAl,,58,159~169,200,高导电超耐热铝合金,ZTAl,AT3,60,159~176,210,特耐热铝合金,XTAl,AT4,58,159~169,230,50,,,耐热导线的分类,,序号,型号,名称,说明,1,ACSS,（,SSAC,）,钢芯支撑铝绞线,,2,ACSS/TW,钢芯支撑铝绞线,/,梯形截面,,3,ACCR,铝基陶瓷纤维复合芯铝绞线,美国,3M,公司产品,4,ACCC,碳纤维复合芯耐热铝合金绞线,美国,CTC,公司产品,5,GZTACSR,间隙型钢芯超耐热铝合金绞线,,6,KTACSR,钢芯高强耐热铝合金绞线,,7,TACSR,钢芯耐热铝合金绞线,,8,XTACIR,殷钢钢芯特耐热铝合金绞线,,9,ZTACSR,钢芯超耐热铝合金绞线,,10,ZTACIR,（,STACIR,）,殷钢钢芯超耐热铝合金绞线,,51,,,6.2,耐热导线的优点,,,研制耐热导线的目的就是为了提高导线的载流量，进而增加线路的输送容量，因而耐热导线具有载流量大的优点。

相同截面的耐热导线比普通导线可增加输送容量,50%,以上，采用耐热导线不仅能提高单位线路走廊的输送容量，还能减小走廊的数量，节省土地资源，具有重要的意义由于耐热导线发热允许温度高，随着运行温度的升高其弧垂变化较大，特别是超（特）耐热导线，其最高温度和最低温度相差达,200℃,以上，若用普通钢芯则导线的弧垂变化很大，对塔高的要求增加为了减小导线高温下弧垂的变化，具有良好的温度－弧垂特性的导线被研制出来，主要通过以下两种途径52,,,,（,1,）采用低弧垂钢芯,,耐热导线在高温下由于耐热铝合金单丝的伸长较大，导线的张力基,,本上由钢芯承担，钢芯的热伸长直接导致弧垂的增加为了降低高温下,,的弧垂变化，选用线膨胀系数低的材料代替普通镀锌钢丝（铝包钢丝）是,,一种有效的选择实际上，具有类似特性的金属,——,殷钢早已经被研制出,,来殷钢，英文为,INVAR,，又称英霸（瓦），是一种含镍（,Ne,）约,36%,,的铁镍合金，具有线膨胀系数低的特点，通常被用来制造量器，如钢尺等镀锌殷钢的线膨胀系数约为,2.7×10-6/℃,，铝包殷钢的线膨胀系数约为,,3.6×10-6/℃,53,,,,为了降低高温下导线的弧垂，超（特）耐热导线通常采用殷钢,,作为钢芯，由于殷钢的线膨胀系数通常只有钢丝的,1/3~1/4,左右，,,其线膨胀系数在临界点以下较普通钢芯铝绞线（或普通耐热导线）,,要小，临界点（也称迁移点、拐点）以上由于铝合金线部分伸长较,,大，已不再受力，导线的张力全部由殷钢钢芯承担，此时导线的线,,膨胀系数即为殷钢的线膨胀系数，导线的弹性模量即为殷钢的弹性,,模量，因殷钢的线膨胀系数很小，弧垂随温度的增加非常缓慢。

钢,,芯铝绞线和殷钢超耐热铝合金绞线的弧垂试验结果比较见图54,,,钢芯铝绞线和殷钢超耐热铝合金绞线的弧垂试验结果比较,,55,,,,普通耐热导线由于长期发热允许温度不超过,150℃,，一般均采用普通,,钢芯，而超耐热导线和特耐热导线的长期发热允许温度达,200℃,以上，为,,了减小导线的弧垂变化，通常采用间隙型结构或殷钢钢芯，这样在高温,,下的弧垂变化较小，对杆塔的高度无特殊要求采用这种结构的超（特）,,耐热导线具有良好的弧垂特性，特别适合于已有输电线路的增容改造由此可见，普通钢芯耐热铝合金绞线弧垂变化与钢芯铝绞线无区别，,,殷钢特耐热铝合金绞线在临界点前的弧垂变化稍小于普通耐热铝合金绞线，,,在临界点以后，其弧垂变化速度明显减缓因而，应用殷钢特耐热铝合金,,绞线或间隙型耐热导线不仅可以增加一倍的载流量，而且其高温下弧垂变,,化较小，通过合理设计可以直接利用原来的杆塔56,,,（,2,）间隙型导线,,间隙型导线的钢芯和导体之间存在间隙，导线的张力全部由钢芯承担，这样导线的线膨胀系数就等于钢芯的线膨胀系数，即,11.5×10-6/℃,，比一般的钢芯铝绞线要低这种导线同时还有一个特点，由于钢芯和铝导体之间的非紧密接触导线在振动时两者互相碰撞，可以消耗一部分能量，因此，其自阻尼特性比一般的钢芯铝绞线要好。

57,,,,6.3,耐热导线的应用情况,,,由于耐热导线具有载流量大的特点，因此其问世后备受关注，得到了不同程度的应用1,）耐热导线在国外的应用情况,,国外耐热导线的研制是从上世纪,30,年代开始的，至今已有,70,余年的历史日本是世界上使用耐热导线最早的国家之一，在上世纪,60,年代就开始在实际线路中使用耐热铝合金导线，除了变电站的母线早就全部使用耐热铝合金导线以外，到上世纪,90,年代，日本的,500kV,输电线路的导线已经全部使用耐热铝合金导线日本、美国、法国、瑞士、加拿大等国家在输电线路上使用耐热铝合金导线也有相当的数量，特别是日本，其一半以上的输电线路均采用耐热导线，采用耐热或超耐热导线的输电线路的输送能力可达我国同截面普通线路的,1.5,～,2.5,倍58,,,,（,2,）耐热导线在我国的应用情况,,广州供电局在耐热导线应用方面进行了一定的工程应用220,千伏广南至瑞宝送电线路中塔,NI-N13,采用的导线是钢芯稀土铝铰线,LGTX-630/45,，在塔,N13-N28,、,N42-N66,段导线更换为倍容量超耐热铝合金导线,2×STACIR/AW-240,塔,N28-N42,段导线在大学城高压架空线迁线线路维持原状，不做变更。

塔,N66-,瑞宝站段导线更换为普通耐热铝合金导线,NRLH58GJ-300/25,线路所经区域大部分为农田、果林、鱼塘等，瑞宝乡附近为居民区，地形以平地、泥沼、丘陵为主，海拔高度在,5.2,米,~58,米之间沿线有规划道路及村镇间的公路，原塔附近有运行巡线道路，交通运输、运行维护均较方便59,,,,220,千伏广南至瑞宝送电线路中采用了普通导线、普通耐热导线和超耐热导线三种不同导线混合组成双回共塔线路，对该线路开展耐线导线运行数据监测与分析评价提供了一个良好的研究平台通过对耐热导线运行温度、弧垂和气象环境参数的数据积累和分析，深入研究耐热导线的运行特性，既可以充分挖掘现有耐热导线的输送能力，又可以进一步掌握耐热导线的机电性能，进而提高耐热导线的安全运行水平60,,新型增容导线,增容导线是在架空输电线路上使用的特种导线，它是在具有相等导线截面积的情况下，相对于传统的钢芯铝绞线能输送更多电能的若干种类导线的总称大截面,导线,由于输电导线电阻的影响，电能在传输过程中会产生一定的损耗，有时候为了简化计算往往忽略这部分损耗然而实际上，这一部分损耗是相当可观的因此，适当选择大截面导线，以有效的降低输电线路线损是十分必要的，也是输电工程节能降损的关键所在。

同时，大截面导线技术可解决输电容量需求大，而线路走廊资源有限的问题同等条件下（电压等级、分裂数、导线材料相同），导线截面积增大一倍，从经济电流密度的角度看，导线的输电容量可提升,90%,以上；从导线发热条件的角度看，输电容量也可提升,50%,左右，能够明显提高输电走廊的效率使用大截面导线，可提高线路的电气性能和机械性能，改善线路对环境的影响62,,大截面,导线,大截面导线是一个较为模糊的概念，现在的任何标识都没有给出确切的量化定义在不同历史阶段，大截面导线的量化指标也不同这里的导线截面积是指单导线的截面积，而不包括分裂导线的等效截面积大截面导线是指截面积大于当前应用中主流导线截面积的导线，即大截面导线是指截面积为,500 mm,2,及以上的导线，包括,500 mm,2,、,630 mm,2,、,720 mm,2,、,800 mm,2,、,900 mm,2,、,1000 mm,2,等63,,铝合金,导线,随着科技进步，铝合金绞线在国际上得到广泛的应用在许多欧洲国家，铝合金绞线作为架空送电线路导线数量已占总量的,60%~70%,我国从,20,世纪,60,年代开始研制和开发高强度铝合金绞线，在,90,年代引进世界先进的生产设备和工艺技术，产品质量已趋于稳定。

相对于钢芯铝绞线，铝合金导线有如下的优点：,,,铝合金绞线较钢芯铝绞线拉重比大，因而其弧垂特性好，可降低杆塔高度及耗钢量对大气腐蚀具有抵抗能力，且避免了铝股线与钢线之间的电化等腐蚀，运行寿命长在相同导线截面时，钢芯铝绞线会产生磁滞及涡流损失，而铝合金绞线总的电能损失小铝合金的布氏硬度为,85,，是铝的两倍左右，但重量比钢芯铝绞线轻，可减少施工展放中导线表面的擦伤和磨损64,,新型增容导线,碳纤维芯导线为新型复合材料合成芯导线，它的芯线是以碳纤维为中心层，由玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，外层与邻外层铝线股可根据不同要求制成型线或圆线，材质可为耐热铝合金或软铝合金等由于芯棒的外表面为绝缘的玻璃纤维层，芯棒与铝股之间不存在接触电位差，保护铝导线免受电腐蚀这种碳纤维芯导线已完成了各种型式试验，包括机械全性能、应力,-,应变曲线、蠕变、线膨胀系数、载流量、自阻尼和高温特性等，表明该导线具有良好的机械特性和电气特性，特别是验证了高温条件下的低松弛特性与常规的钢芯铝绞线相比，在相同的外径时，碳纤维芯导线外层允许缠绕超过,29%,的导电率型线；在相同铝截面时，成品重量与常规的钢芯铝绞线相比轻,10%~15%,；梯形铝最里层运行的温度可达,180,℃，长期连续运行温度可达,165,℃；碳纤维导线导电部分软型铝的导电率达到,63,（,%IACS,）以上，相同温度运行时与常规的钢芯铝绞线相比综合减少线路损耗,6.3%,。

65,,新型增容导线,碳纤维导线在新建电力输电线路或老线路的改造上都具有明显的经济价值和社会效益，它能够利用现有结构替换碳纤维导线以达到增容的效果，最多能增加传输相同截面钢芯铝绞线,1,倍的电流相比于传统的钢芯铝绞线，其主要的特点如下,,内层的钢芯被碳纤维复合芯代替，符合低碳理念比常规导线重量轻,10%~20%,高强度，增加一倍抗拉强度能在较高温度（,165,℃）下长期有效运行，最高工作温度可达,180,℃传输电力容量增大一倍较低的线膨胀系数，具有低弧垂特性，是目前解决弧垂问题最好的导线拱形紧凑结构导线部分面积增加,29%,非磁性导线，环保低线损，节能能降低工程成本，节约投资抵抗环境恶化和抗冰雪自然灾害能力,66,,其他常见导线,钢芯耐热铝合金线，是在传统钢芯铝绞线中用耐热铝合金线替代普通硬铝线而生产的，使其能在较高的温度下保持正常的工作机械强度它的连续允许工作温度及短时容许工作温度比常规的钢芯铝绞线要提高,60%,以上，分别为,150,℃及,180,℃，大大提高了输电能力特强钢芯软铝导线是采用特高强度钢芯和全退火软铝线同心绞合而成的一种特种架空输电导线钢芯铝绞线的铝股线是硬铝，而特强钢芯软铝绞线是,63%IACS,导电率的全退火软铝线，有显著的节能、增容效果，不仅可以增容,50%,以上，而且在高温下弧垂下降更小，比普通导线具有低弧垂特点。

铝包殷钢芯耐热铝合金绞线的钢芯采用镀锌殷钢芯或铝包殷钢芯，殷钢芯采用铁镍合金材料制成由于这种材料的线膨胀系数比普通钢芯的线膨胀系数低许多，具有长度基本上不随温度变化的特点，因此被称为,“,殷钢,”,67,,电压失稳案例（美加大停电）,,,最大传输原理,,,,,,P,＋,,,,－,,,,E,s,R,R,D,,,,,R+jX,,(,0.088+j0.33,),,P+jQ,,(,0.3+j0.15,),,V,=1;,θ,=0,,,,,电阻变化与临界点的关系,,,＋,,,－,电压源,线路阻抗,负荷等值阻抗,负荷功率,不同功率因数下电阻与负荷裕度的关系,输电线路热平衡方程,,,,,导体产热,光照产热,对流散热,辐射散热,,环境因素,,微分方程组,,代数方程组,72,,载流、温度与电阻的关系,,,,,,,73,,,PV,曲线的比较,,,,R+jX,,(,0.088+j0.33,),,P+jQ,,(,0.3+j0.15,),,V,1,=1;,θ,1,=0,,,,,1,,2,,,74,,潮流可行解域的计算,,,,R+jX,,(,0.088+j0.33,),,P+jQ,,(,0.3+j0.15,),,V,1,=1;,θ,1,=0,,,,,1,,2,,75,,线路长度对载流极限的影响,,,76,,IEEE14,节点系统线路参数补充,,,线路名称,r,in,,p.u.,X,,p.u.,B/2,,p.u.,L,,Km,V,ref,,Kv,I,max,,p.u.,Bus1-Bus2,0.0194,0.0592,-0.0264,27.96,138,1.64,Bus2-Bus3,0.0470,0.1980,-0.0219,83.63,138,1.83,…,…,…,…,…,…,…,,,77,,IEEE14,节点测试系统,78,,=,0.627,=,2.340,常规方法计算结果,,,,79,,=,0.544,（,0.627,）,=,1.506,（,2.340,）,电热耦合方法计算结果,,,80,,(,三,),送电线路的避雷线,避雷线，也称架空地线，其作用是防止雷电直接击于导线上，,,并把雷电流引入大地。

避雷线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通,,过接地线与接地体相连接，当雷云放电雷击线路时，因避雷线位于导,,线的上方，雷首先击中避雷线，并藉以将雷电流通过接地体流入大地,,从而减少雷击导线的几率，起到防雷保护作用35kV,线路一般只在进、出发电厂或变电站两端架设避雷线，,,110kV,及以上线路一般沿全线架设避雷线避雷线的种类：镀锌钢绞线、钢芯铝绞线、光纤复合架空地线,,（,OPGW,）81,,（四）绝缘子,绝缘子的作用：,,（,1,）支持导线，并使导线与杆塔可靠绝缘2,）承受导线垂直荷载和水平荷载的作用绝缘子的分类：,,（,1,）按介质分类：盘形悬式瓷质绝缘子、盘形悬式玻璃绝缘子、半,,导体釉和棒形悬式复合绝缘子2,）按连接方式分类：球型和槽型3,）按承载能力的大小分为：,40,、,60,、,70,、,100,、,160,、,210,、,,300kN,七个等级每种绝缘子又分为：普通型、耐污型、空气动力型和球面型等类型82,,电瓷绝缘子,玻璃绝缘子,复合绝缘子,83,,（五）金具,在输电线路上，将杆塔、绝缘子、导线、地线及其他电器设备,,按照设计要求，连接组装成完整的输电线路所用的定型零件统称为金,,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按照其性能与用途分类：,,,线夹、连接金具、接续金具、防护金具、拉线金具84,,耐张线夹,,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线夹,悬垂线夹,,用于悬挂导线（跳线）与绝缘子,,串上和悬垂地线于横担上85,,用于绝缘子串与杆,,塔、绝缘子串与其,,他金具、绝缘子串,,之间的连接，承受,,机械荷载的金具常用的连接金,,具有：球头挂环、,,碗头挂环、,U,型挂,,环、直角挂板等连接金具,86,,接续金具,,用于导线的接,,续及架空地线的接,,续，耐张杆塔跳线,,的接续接续金具的类型：,,钳接续金具、,,液压接续金具、,,螺栓接续金具、,,爆压接续金具87,,防护金具,用于保护导,,线、绝缘子及其,,他金具免受机械,,振动、电腐蚀等,,损伤防护金具类型：,,防振金具、,,防,舞动金具、,,防电晕金具88,,拉线金具,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主要包括：可调式,UT,型线夹、,,钢线卡子、及双拉线联板等。

89,,问题与思考？,架空输电和电缆输电各有什么优缺点？,,交流输电和直流输电的优缺点？,,输电线路包含哪些设备、材料？,,输电杆塔分为哪几种类型（按材料、用途、回路、结构区分）？各自的特点？,,输电线路的设计需要考虑哪些因素？,,输电线路的施工流程？,,输电线路的建设周期大概多长？,,输电线路的使用周期大概多长？,,输电线路的建设费用大约是多少？,90,,91,,92,,。