输电线路工程概论

1、输输 电电 线线 路路 工工 程程 概概 论论 江全才 电 话邮 箱：三峡大学电气与新能源学院输电线路工程系课程说明 一、课程性质 针对输电线路工程专业的专业入门课程 专业认识和专业知识结构了解 专业学什么? 理解各专业课程的地位与作用 专业干什么? 熟悉了解专业的工作内容与归属二、课程内容1.电力系统基本知识 2.输电线路工程及构成3.专业知识结构及课程设置 内容具有明显的专业针对性三、学习要求与讲课内容同步查阅相关文献 网站-加深理解 不缺课 作好笔记-无教材 四、成绩评定 考查方式 第一章 电力系统基本知识 第一节 电力系统概论一、电力系统 电力系统是指将发电厂

2、、电力输变电及配电网和用电设备连接在一起所形成的整体。功能：电力生产 变电与送配电 用电二、电力系统管理按性质划分：电力生产 电网及电力运营（两大部分）按市场经济要求：电力生产 -五大发电公司（骨干） 电网及电力运营-两大电网公司 均实行企业化经营宏观管理：国家发改委能源局 国家及各省电力监察管理委员会 实现宏观政策制定 调控 行业管理：中国电力企业联合会 实现电力行业内部政策协调 技术服务 第二节 电力系统基本常识一、电力系统额定电压 电力系统电压等级由国家规定，称为额定电压。 交流：220V380V 3KV 6KV 10KV 35KV (66KV) 110KV 220KV 330KV 50

3、0KV 750KV 1000KV 直流：500KV 800KV二、电流频率 各级电压等级的电流频率额定值均为50Hz. 。三、电力系统负荷 电力系统负荷是指系统中所有用电设备消耗电功率的总和。也称为电力系统综合用电负荷。 综合用电负荷损耗发电机总功率 电力系统负荷是随时间变化的，负荷随时间变化的规律称为负荷曲线。n四、电力系统运行特点n1.与国民经济密切相关n2.电能传输或故障以光速波及全系统n3.电能不能大量储存n4.电力工程投资巨大n5.电力经营具垄断性n6.安全地位突出n五、各级电压输送能力与范围n额定电压 输送能力 输送距离n（KV） （MW） （KM）n 35 215 20-50n

4、110 1050 50150n 220 100300 100300n 330 2001000 200600n 500 1000-1500 3002000n 750 15002000 5002000n 1000 2000以上 2000以上 第三节 电力系统构成n电力系统由发电厂、变电站(所)、(换流站)、输（送）配电线路、用电设备构成。n发电厂实现一次能源向电能的转换。n变电站(所)是按用电设备的要求和输（送）配电的技术要求，实现电能电压等级的升降和电能向不同区域、不同方向的分配、切换。（说明距离、电压等级、多级站）n输（送）配电线路实现发电厂与变电站(所) 或多级变电站(所)之间的线路连接、电

5、能传递。n换流站实现交流向直流或直流向交流的电能转换。n用电设备实现电能向机械能、光能、热能等能量转换。电力系统构成框架图电力系统构成框架图1）交流输电 附图(说明)2）直流输电 附图（说明）发电厂升压变压器开关站级降压变压器、开关站级降压变压器、开关站末级降压变压器、开关站用电设备出线线路线路线路线路线路线 路线 路若干条线路同电压等级发电厂工程输变电工程（送电、变电、配电）若干条可不同电压等级用电设备若干条若干条若干条可不同电压等级.图一、电力系统（交流输电）框图发电厂升压变压器级降压变压器、开关站级降压变压器、开关站末级降压变压器、开关站用电设备出线线路直流线路交流线路线路线路发电厂工程

6、输变电工程（送电、变电、配电）若干条可不同电压等级用电设备若干条若干条若干条可不同电压等级图二、电力系统（直流输电）框图换流站换流站换流站工程（交流变直流、直流变交流） 以上框图仅为单一树状结以上框图仅为单一树状结构，电力系统是由很多单一树状构，电力系统是由很多单一树状结构并行排列，单一树状结构间结构并行排列，单一树状结构间通过线路与变电开关站连接实现通过线路与变电开关站连接实现相互电能调度，相互电能调度，区域内发电厂亦发电厂亦通过线路与各级变电开关站连接，通过线路与各级变电开关站连接，向电网供电，形成大电网、大系向电网供电，形成大电网、大系统。统。第四节 电力系统构成形式与功能n一、电力生产

7、形式n1.火电发电（骨干力量）n 以煤、油、气等作为燃料，利用燃料在锅炉中燃烧产生热能，通过热交换将热能转换成高温高压蒸汽，由高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电，实现电能生产。n 主要组成：汽轮发电机组 燃料供给及燃烧系统 给水及水处理系统 热工及控制系统 厂房等n装机容量：200MW 300 MW 400 MW 600 MW 1000 MWn蒸汽压力： 亚临界 超临界 超超临界n特征：n 组成系统复杂庞大，每个组成部分均对电力正常生产发挥重要影响； 装机容量大，集中性强，电能生产具跳跃性；n 组成部分涉及专业面广，运行管理要求高，大机组发电安全生产地位突出（蒸汽压力）；n 火力发电占有率高（7

8、0%以上），总容量大（年6亿千瓦时以上），对电力系统影响巨大。n2.水力发电（重要力量）n 利用大坝上下游水位差所产生的势能，以水头压力冲击水轮发电机组发电而实现电能的生产。n 主要组成：水轮发电机组 大坝及水工建筑物 控制系统等。n 单机容量：300 MW 400 MW 700 MW（三峡）另小水电n 特征：装机容量大，集中性强，电能生产具有跳跃性，占有率20%左右。n3.核能发电（发展力量）n 利用重金属元素（铀、钚等）裂变或氢元素（如氘、氚等）聚变所产生的核热能，经蒸汽发生器产生高温高压蒸汽（二次转换）驱动汽轮机发电机组发电。n 主要组成：可控核反应堆 给水及控制系统 汽轮发电机组等。n

9、 核能发电国情：区域性强 装机容量大n 核能发电有关问题：安全性 环保要求高n4.新能源发电（激励方向）n 太阳能、风能、生物发电、海洋能、垃圾发电等 （相关说明）n二、电力生产功能要求n转换效率高、生产电能平稳、易控制、安全环保、方便电网调度控制n各类发电厂每一发电厂均应设有专门的变电开关站，以方便实现按不同电压等级、不同区域方向、不同电能负荷的输出。n三、电力输变电及配电网形式n1.变电站（所）组成n（1）电力变压器： 实现电压的升降变换n 升压变压器：发电厂出口电压升高后向电网送电n降压变压器：电网电压多级降压后向多种用电设备供电（不同用户要求）n（2）配电装置：n实现电能分配、电功率交

10、换的电气组合设施n主要组成：母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等n（3）控制、测量、信号、保护、自动装置等n（4）通讯装置n（5）补偿装置n（6）换流设施n（7）其他n 实现电压变换、电能汇集、电能交换、电能分配以及变流等功能n2.送电线路网组成n线路杆塔及杆塔基础n导线、地线、电缆n附件：金具、绝缘子（串）等n 实现发电厂与变电站(所) 或多级变电站(所)之间的线路连接、电能传递功能n 送电线路网是指输送电压等级35KV及以上的线路网n3.配电线路网组成n线路杆塔及杆塔基础n导线、地线、电缆n附件：金具、绝缘子（串）等n 实现多级变电站(所)之间及变电站(所)与用电设备之

11、间的线路连接、电能传递功能n 配电线路网是指输送电压等级10KV及以下的线路网n四、电力输变电及配电网功能要求n1.输电技术要求：n 损耗小 变电（电压升高）n 电压等级变电（分级降压）n2.用电设备的要求：n 电压等级变电（分级降压）n 功率大小分配（系统负荷平衡）n 关停切换（负荷分配、变化调整、再分配）n n3.安全要求 n对输变电和用电设备：控制、监测、保护n n五、用电设备n1.形式多样：用电方式、电压等级、功率大小n 用电时间和时长均不同n2. 功能要求：n 节能、电信号变化的敏感性、安全可靠性、控制保护n六、电力运营n 是指对已建电力工程设施进行运行、维护、管理和实现供电营销的非

12、实体性经营活动第五节 我国电力系统的构建格局的构建格局 n1.发电厂发电厂：按地域规划、星罗棋布。n 火电厂：以北方尤其西北为主。n 水电厂：以南方尤其西南为主。n 核电厂：沿海和经济发达地区的经济相对薄弱地区。n 风能发电：北方尤其西北为主，沿海为辅。n2.电网电网n 两大电网公司：国网、南网。n 国网：以行政地域划分为五大区，东北、西北、华北、华东、华中。n 五大区内以省公司划分（二级法人）n 省网公司以省属地市划分（非法人）n 地市公司以下不再划分（县公司）n 国网规划：东北电网独立规划建设（输电线路最高电压等级500kV为主）n 其余四大区间电能输送以特高压为骨干建立环网（1000kV

13、）n 西北华中华东n 西北华北华东n 西北华东n 五大区域内以省公司划分，省网公司之间电能输送以500kV为主。省网公司区域内以地市公司划分，地市公司之间电能输送以220kV为主。地市公司区域内电能输送以220kV及以下为主。n 南网：以行政地域划分五个省网公司:广东、广西、云南、贵州、海南。n 省公司间500kV，省内220kV，视区域内电负荷专供（电力直供试点）n 国网与南网间电能调配输送以特高压直流为主：800kV 第二章 输电线路工程及构成 第一节 输电线路工程概述一、输电线路的类型 1. 架空输电线路：（主要形式）n架空输电线路（overhead line）是指将输电导线固定在直立于

14、地面的杆塔上以传输电能的输电线路。n组成：杆塔基础、杆塔、架空导线、架空地线、光纤复合通讯、电力金具、绝缘子串 、接地装置等n2.电力电缆线路：n电力电缆线路是指将绝缘电缆置于地下或电缆沟以及江河海底的输电线路。同时，配电线路 中有架空绝缘配电线路。 n组成：绝缘电缆、电缆终端头、电缆中间头、电缆沟、电缆支架、电缆井等n按电压等级划分：送电线路 35KV及以上n 配电线路 10KV及以下n二、电力网及其构成n1.我国能源分布（说明）n2.电力网n实现发电厂电能向跨区域广大用户输送的多层次电力输送网络，称为电力网。n电力网是由许多子电力网互联而成的分层结构网络。n3.电力网的构成：n电力网的构成

15、划分为输电网、二级输电网，高压配电网和低压配电网。 n（1）输电网 输电网一般是由电压等级为220kV及以上的主干电力线路组成，它连接大型发电厂、大容量用户以及相邻子电力网。（通常由省级电力公司及以上管理）n（2）二级输电网 是指电压为110220kV，它上接输电网，下连高压配电网，是一区域性的网络，连接区域性的发电厂和大用户。（通常由地市级电力公司管理）n（3）配电网 是向中等用户和小用户供电的网络。635kV的称高压配电网，lkV以下的称低压配电网。 n三、电力网的接线方式n电力网的结线方式可分无备用和有备用两类：n无备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络，如图所示。n（a）放射式；（

16、b）干线式；（c）链式n有备用结线包括双回路放射式，干线式，链式以及环式和两端供电网络，如图15所示。n（a）放射式；（b）干线式；（c）链式；（d）环式；（e）两端供电n 第二节 架空输电线路工程及构成n架空输电线路工程构成：杆塔基础、杆塔、架空导线、架空地线、光纤复合通讯、电力金具、绝缘子串 、接地装置等n一、杆塔基础n1.杆塔基础的作用n承担杆塔重量及线路受力，使杆塔牢靠和稳定地直立于基础上，不倾覆、不下沉、抗上拔。n（与地质条件密切相关，因此有不同的基础型式）n2.基础型式n（1）开挖回填类基础）开挖回填类基础 n开挖回填类基础是指埋置于预先挖好的基坑内并将回填土夯实或替换的基础。n主

17、要有一般回填土基础、混凝土基础、普通钢筋混凝土基础和装配式基础。 n一般回填土基础 混凝土基础 普通钢筋混凝土基础 一般回填抗拔土体的基础型式一般回填抗拔土体的基础型式(a)直柱混凝土台阶基础；(b) 直柱钢筋混凝土板式基础；(c)斜柱钢筋混凝土板式基础；(d)平放式预制拉线基础；(e) 斜放式预制拉线基础n装配式基础常用装配式基础示意图（一）常用装配式基础示意图（一）（a)直柱圆接型；(b) 直柱绞接型；（c）主材直插型 电杆的基础的电杆的基础的“三盘三盘”结构图结构图 (a)地盘；(b)卡盘；(c)拉线盘n装配式基础常用装配式基础型式（二）常用装配式基础型式（二）（a)金属基础；(b)混凝

18、土构件支架型；（c）金属支架型n装配式基础常用装配式基础型式（三）常用装配式基础型式（三）（a）正圆锥壳（b）M型组合壳（c）内球外锥组合壳n(2)掏挖扩底类原状土基础掏挖扩底类原状土基础n掏挖扩底类原状土基础是指以混凝土和钢筋骨掏挖扩底类原状土基础是指以混凝土和钢筋骨架灌注于以机械或人工掏挖成的土胎内的基础架灌注于以机械或人工掏挖成的土胎内的基础n 常用掏挖式基础常用掏挖式基础(a)直柱全掏挖基础；(b) 直柱半掏挖基础；(c)斜柱半掏挖基础；(d)斜柱全掏挖基础锚式n(3)岩石锚桩类基础岩石锚桩类基础 n岩石锚桩类基础系指以水泥砂浆或细石混凝土和锚筋灌注于钻凿成型的岩孔内的锚桩或墩基础。

19、岩石（锚桩）基础的类型岩石（锚桩）基础的类型（a）直锚式 （b）承台式 （c）、（d）嵌固式 （e）拉线岩石基础n(4)钻孔灌注桩类基础钻孔灌注桩类基础 n钻孔灌注桩基础（简称灌注桩或钻孔桩）的概念，就是利用专门的机具钻（或冲）成较深的圆孔，以水头压力和泥浆护壁，成孔后放入钢筋笼（包括安装地脚螺栓等），在水下浇注混凝土深桩基础 常用灌注桩基础常用灌注桩基础（a)低单桩；(b) 高单桩；(c)高桩框架; (d)低桩承台；(e) 低桩承台；（(f) 高桩承台n(5)其他类型基础其他类型基础n根据输电线路杆塔基础工程特性和地基特性，输电线路杆塔还有一些其他的型式基础，如在大荷载、地基承载能力差的条件

20、下采用的联合基础以及施工难度大的流砂和软地层中采用的复合式沉井基础等 n二、输电线路杆塔n1.杆塔的作用与要求n杆塔（Pole and Tower）是支承架空输电线路导线和地线并使它们之间以及与大地之间的距离在各种可能的大气环境条件下，符合电气绝缘安全和工频电磁场限制条件的要求；n杆塔塔头结构、尺寸需满足规定风速下悬垂绝缘于串或跳线风偏后，在工频电压、操作过电压、雷电过电压作用下带电体与塔构的间隙距离要求；n塔头尺寸还需满足导线与地线间距离要求以及档距中央导线相间最小距离要求；n对需带电作业的杆塔，还应考虑带电作业的安全空气间隙。n杆塔塔高及塔头尺寸应使导线在最大弧垂或最大风偏时仍能满足对地距

21、离、交叉跨越距离的要求；n对500kV及以上电压等级输电线路，导线对地距离除需考虑正常的绝缘水平外，还需考虑工频电磁场的影响。n2.杆塔型式n(1)按制造材料划分：n混凝土杆、钢管杆、铁塔、钢管塔n 钢筋混凝土电杆又分普通钢筋混凝土电杆、预应力钢筋混凝土电杆和薄壁钢管钢筋混凝土电杆（简称钢管混凝土电杆）。n 预应力钢筋混凝土具有节约钢材、自重轻、承载抗裂性能好等优点。钢管混凝土电杆具有体积小，承载能力大、刚度大，以及塑性、抗振性能好和耐疲劳、结构简单等优点n 预应力钢筋混凝土电杆基本组成结构示意图预应力钢筋混凝土电杆基本组成结构示意图n（2）按功能划分：n直线杆塔： 仅在线路中起悬挂导、地线的

22、作用 导、地线在直线杆塔处不开断，正常运行时不承受线条张力 n (b) (c) （d）运行中的直线杆塔实景图运行中的直线杆塔实景图（a)混凝土（多回路）杆；(b)钢管杆（双回路）；(c) 钢管格构（六角型）杆塔；(d) 角钢结构（猫头型）杆塔n耐张杆塔：控制线路连续档长度，便于线路施工和维修，控制杆塔沿线路纵向可能发生串倒的范围 ，导、地线在耐张杆塔处开断，塔承受导线张力 多回路耐张钢管杆 带避雷针式钢管耐张杆（上字形）多回路混凝土耐张杆 混凝土转角耐张杆 混凝土双杆n转角杆塔： 支承导、地线张力，改变线路走向 ；导、地线不开断为悬垂 转角杆塔导、地线开断为耐张转角杆塔 干字型 羊角型（部分）

23、铁塔耐杆塔实景图例（部分）铁塔耐杆塔实景图例n终端杆塔： 线路起始或终止处的杆塔， 线路一侧导、地线耐张连接在终端杆塔上，另一侧不架线或以小张力与门型构架相连n 换位杆塔： 改变线路中三相导线相互位置，减小电力系统正常运行时电流和电压的不对称 导线不开断称为直线换位杆塔，导线开断称为耐张或转角换位杆塔n跨越杆塔：支承导、地线跨越江河。湖泊、海峡等杆塔高，荷载大。多采用直线跨越杆塔终端杆终端杆导线换位方式及工程安装实景图例导线换位方式及工程安装实景图例n（3）按回路数划分：n 单回 多回（二回、三回、四回）n（4）按杆塔结构型式划分：n上字型塔、干字型塔、鼓型塔、酒杯塔 、门型塔、猫头塔 、拉线

24、塔 、拉门塔、悬索塔悬索塔 等 我国超高压线路常用塔型我国超高压线路常用塔型 （a）拉线塔；(b)拉门塔；(c) 330kV酒杯塔；(d) 500kV酒杯塔；(e) 330kV猫头塔；(f) 330kV或500kV 转角塔； (g) 500kV双回鼓型塔；(h)750kV字型塔 ； (i) 750kV干字型塔我国超高压线路常用塔型我国超高压线路常用塔型 （a）拉线塔；(b)拉门塔；(c) 330kV酒杯塔；(d) 500kV酒杯塔；(e) 330kV猫头塔；(f) 330kV或500kV 转角塔； (g) 500kV双回鼓型塔；(h)750kV酒杯塔； (i) 750kV干字型塔拉线塔拉线塔（

25、a）1000kV拉V塔；(b) 11500kV拉Y塔；(c) 1000kV拉线悬索塔；(d) 三角布置拉V塔；(e) 1150kV悬索直线塔；(f) 倒三角排列拉V塔400kV三相悬垂拉线悬索塔实景图三相悬垂拉线悬索塔实景图n三、输电线路的导线、 地线n1.导线的作用n导线(Conducting Wire)是实现相邻杆塔之间的线路连接，用来传输电流、输送电能。n要求：具有良好的导电性能，有足够的输送容量、机械强度和较好的耐震、抗腐蚀性能，密度小。n材料：铝铝 铜及其合金 碳素纤维等（导电性能 密度小、重量轻）n容量要求：多股绞线绞线 、分裂导线（单相截面面积）n强度要求：钢芯绞线绞线 、碳素纤

26、维图图222 各种导、地线截面结构形式各种导、地线截面结构形式(a)单股线； (b)单金属多股线铝线；(c)钢芯铝绞线；(d)扩径钢芯铝绞线；(e)空心导线(腔中为蛇形管)；（f）钢铝混绞线；(g) 钢芯铝包钢绞线；(h) 铝包钢绞线避雷线；(i)分裂（二、三、四、六分裂）导线及排列方式 二分裂导线四分裂导线六分裂导线图图225 分裂导线安装分裂导线安装n2.地线n（1）作用：雷电保护n（2）型式：一般架空避雷线、绝缘架空避雷线、屏蔽架空避雷线和复合光纤架空避雷线 n因素：高度 区域 范围（电压等级）n四、电力线路金具及绝缘子电力线路金具及绝缘子n将杆塔、绝缘子、导线等，以及其他电气设备将杆塔

27、、绝缘子、导线等，以及其他电气设备按照设计要求连接组装成一个完整的供电体系按照设计要求连接组装成一个完整的供电体系所使用的零件统称为金具所使用的零件统称为金具(Fitting)。 n线路金具(Line fitting)可分为悬垂线夹、耐张线夹、连接金具、接续金具、保护金具和紧固金具（或称接线金具）六大类。图图227 悬垂线夹实物图例悬垂线夹实物图例 图图2 22828双悬垂线夹实物外形图例双悬垂线夹实物外形图例图图235 耐张线夹耐张线夹（部分）实物图例（部分）实物图例Q型、QP型球头挂环 Q型球头挂环（代孔） W型、WS型碗头挂板图图239 专用联结金具实物图（部分）专用联结金具实物图（部分

28、）FJP型均压屏蔽环（500kV线路用） 铝合金开口式均压环 圆环式均压环图图247 电气防护金具（部分）电气防护金具（部分）直角环（ZH型） U形螺丝图图240 通用联结金具（环通用联结金具（环链系列）实物图（部分）链系列）实物图（部分）U型挂环 UL型挂环 PH型环 PS形平行板 （PT型）调整板 扇型（DB型）调整板图图241 通用联结金具（板通用联结金具（板板系列）实物图（部分）（一）板系列）实物图（部分）（一）P型平行挂板 U形挂板（ZH型） 牵引板（QY型） L型联板 LL型联板 六分裂导线用联板图图242 通用联结金具（板通用联结金具（板板系列）实物图（部分）（二）板系列）实物图（部分）（二）LX型联板