电力电缆概述与架空线路相比课件

开始上课啦！6/10/20231第六章电力线路电力系统中的发电厂往往远离电力负荷中心，现代的火力发电厂一般建在能源基地，而水力发电厂只能建在水力资源处。因此，由发电厂发出的电能需要通过电力线路向负荷中心输送，并分配给用户使用。

6/10/20232第六章电力线路第一节电力线路的分类及基本组成第二节架空线路第三节电力电缆6/10/20233第一节电力线路的分类及基本组成一、电力线路的分类（1）按用途（2）按电压等级（3）按结构特点（4）按输送电流性质（5）按回路数二、电力线路的基本构成1.架空线路的构成2.电缆线路的基本构成6/10/20234一、电力线路的分类（1）按用途分：输电线路和配电线路。由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路以及电力系统之间的联络线路称为输（送）电线路；由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路称为配电线路。6/10/20235一、电力线路的分类（2）按电压等级分：低压、高压、超高压和特高压线路。电压等级在1kV以下的是低压线路；1kV及以上的是高压线路，330kV及以上的是超高压线路；765（800）kV及以上的是特高压线路。6/10/20236一、电力线路的分类输送电能容量越大，线路采用的电压等级就越高。相邻的电压等级通常相差2～3倍。目前我国配电线路的电压等级不超过10kV；输电线路的电压等级有35kV，（60kV），110kV，（154kV），220kV，330kV，500kV。其中60kV和154kV新建线路不再使用。采用超高压输电，可有效地减少线损、降低线路单位造价、少占耕地，使线路走廊得到充分利用。国外目前输电线路的电压等级已达1150kV。6/10/20237一、电力线路的分类（3）按结构特点分：架空线路和电缆线路。架空线路由于结构简单、施工简便、建设费用低、施工周期短、检修维护方便、技术要求较低等优点，已得到广泛的应用。电缆线路受外界环境因素的影响小，但需用特殊加工的电力电缆，费用高、施工及运行检修的技术要求高，目前仅用于城市和跨海输电等特殊情况。6/10/20238一、电力线路的分类（4）按输送电流的性质分：交流线路和直流线路。最常见的是三相交流线路。与交流线路相比，①在输送相同功率的情况下，直流线路需要的投资较少，主要材料消耗低，线路的走廊宽度也较小；②作为两个电网的联络线，改变传送方向迅速方便，可以实现相同频率甚至不同频率交流系统之间的不同步联系，能降低主干线及电网间的短路电流。随着换流技求的不断完善和换流站造价的降低，超高压直流输电有着广泛的应用前景。6/10/20239一、电力线路的分类我国于1987年9月建成第一条±500kV超高压直流输电（葛洲坝至上海）线路，全长1051km，每极采用4×LGJQ-300导线，输送容量1200MW。（5）按回路数分：单回路、双回路和多回路线路。三相交流系统中，由一组三相导线组成的电力线路称为一回线路，也称单回线路。6/10/202310二、电力线路的基本构成现在按照结构特点的分类方法，介绍电力线路的基本组成。架空线路将导线架设在室外的杆塔上，电缆线路一般埋于地下的电缆沟或管道中。由于架空线路的建设费用比电缆线路低得多，便于架设、维护和修理，因此大部分电力线路都采用架空线路，只在不适宜用架空线路的地方（如大城市配电系统，过江、跨海、严重污秽区等）采用电缆线路。6/10/202311二、电力线路的基本构成1.架空线路的构成图6-1架空线路结构示意图1-导线；2-避雷线；3-防振锤；4-线夹；5-绝缘子；6-杆塔；7-基础；8-接地装置6/10/202312二、电力线路的基本构成（1）导线传导电流，输送电能。由绝缘子串悬挂在杆塔上。（2）避雷线避雷线悬挂在导线上方，有接地点，又称为架空地线。主要作用是将雷电流引入大地，以保护线路免受雷电直击，在雷击杆塔时还起分流作用，对导线起屏蔽作用。6/10/202313二、电力线路的基本构成（3）绝缘子支持或悬挂导线和避雷线，使带电体与接地杆塔之间保持良好的绝缘。（4）金具金具是电力线路所用金属部件的总称。6/10/202314二、电力线路的基本构成金具是电力线路所用金属部件的总称。可用于导线的联接，导线和绝缘子、绝缘子和杆塔之间的联接，有的金具对导线起保护作用。常用金具有线夹、接续金具、连接金具、保护金具和拉线金具等。应用时应尽量选择标准金具。6/10/202315二、电力线路的基本构成（5）杆塔和拉线杆塔起支持导线、避雷线和其他附件的作用，使导线之间、导线和杆塔以及大地之间保持一定的安全距离，并保证导线对地面、交叉跨越物或其他建筑物等具有允许的安全距离。6/10/202316二、电力线路的基本构成拉线用来平衡杆塔的横向荷载和导线张力，减少杆塔根部的弯矩。使用拉线可减少杆塔材料的消耗量，降低线路的造价。6/10/202317二、电力线路的基本构成（6）杆塔基础杆塔基础的作用是支承杆塔，传递杆塔所受荷载至大地。杆塔基础的型式很多，应根据所用杆塔的型式、沿线地形、工程地质、水文和施工运输等条件综合考虑确定。6/10/202318二、电力线路的基本构成（7）接地装置接地装置的作用是导泄雷电流入地，保证线路具有一定的耐雷水平。根据土壤电阻率的大小，接地装置可采用杆塔自然接地或人工设置接地体。接地装置的设计应符合电气方面的有关规定。6/10/202319二、电力线路的基本构成2.电缆线路的基本构成电缆线路一般是埋设在地下、海底或电缆沟中，因此电缆本身除输送电能的导线外，需要有良好的绝缘层，还应按照不同埋设情况的要求制作包护层，详细内容在电缆线路中介绍。6/10/202320第二节架空线路一、导线和避雷线1.架空线的材料2.常用架空线的结构及型号、规格3.架空线种类及用途4.避雷线应用问题

二、绝缘子和金具1.绝缘子2.金具6/10/202321第二节架空线路三、杆塔1.直线杆塔2.耐张杆塔3.转角杆塔4.终端杆塔5.跨越杆塔6.换位杆塔四、导线的排列方式与换位1.导线的排列方式2.导线的换位6/10/202322一、导线和避雷线导线和避雷线通称架空线。1.架空线的材料架空线路的导线和避雷线架设在户外，不仅受到自重、风压、冰雪和温度变化的影响，还要受到空气中各种化学物质的侵蚀因此其材料必须有良好的导电性能、相当高的机械强度和抗化学腐蚀能力。6/10/202323一、导线和避雷线铜是理想的导线材料，其导电性能和机械强度均好，但价格较贵，除特殊需要外，输电线路一般不使用。铝的导电性能仅次于铜，质轻价廉，但机械强度较低。纯铝导线仅用于两相邻杆塔间水平距离（档距）较小的10kV及以下线路。此外铝的抗腐性也较差，不宜在污秽区使用。6/10/202324一、导线和避雷线铝合金的导电性能与铝相近，机械强度接近铜，价格却比铜低，并具有较好的抗腐性能，不足之处是铝合金受振动断股的现象比较严重，使其使用受到限制。随着断股问题的解决，铝合金将成为一种很有前途的导线材料。6/10/202325一、导线和避雷线钢的导电性能差，但具有较高的机械强度，且价格较低。钢材料的架空线常作为避雷线使用，作为导线仅用于跨越江河山谷的大档距及其他要求机械强度大的场合。为防腐蚀，钢线需要镀锌处理。因此，常用的架空线材料是铝、铝合金等，避雷线一般用钢导线。6/10/202326一、导线和避雷线2.常用架空线的结构及型号、规格架空线路一般用裸导线，其结构型式主要有单股线、多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、空心导线、分裂导线等几种，导线结构见图6-2。6/10/202327一、导线和避雷线由于多股绞线的性能优于单股线，所以架空线路一般采用多股绞线，见图6-2(b)。其股数安排规律是除中心一股芯线外，第一层6股，每加一层增加6股。但多股绞线的机械强度仍不够，目前一般用钢芯铝绞线，见图6-2(c)，铝线为载流部分，钢芯承担主要的机械荷载，其性能优越，已在10kV以上架空线路上得到广泛应用。图6-2裸导线的结构6/10/202328一、导线和避雷线目前一般用钢芯铝绞线，见图6-2(c)，铝线为载流部分，钢芯承担主要的机械荷载，其性能优越，已在10kV以上架空线路上得到广泛应用。图6-2裸导线的结构6/10/202329一、导线和避雷线为减小电压为220kV及以上输电线路的电晕损耗或线路电抗，多采用分裂导线或扩径导线。分裂导线是把每相导线分成若干根，相互间保持一定距离（一般放在正多边形的顶点位置），见图6-2(f)。扩径导线是在钢芯外面有一层不为铝线所填满的支撑层，人为扩大导线直径而不增大载流部分的截面积，见图6-2(d)。6/10/202330一、导线和避雷线3.架空线的种类及用途

架空线的种类及其用途如表6-1所示。钢芯铝绞线既有较高的导电率，又有较好的机械强度，是目前最常用的导线品种。钢芯铝绞线的芯线为单股或多股镀锌钢绞线，外层为单层或多层的铝绞线。由于交流电的集肤效应，四周电阻率较小的铝部截面主要起载流作用，机械荷载则主要由芯部的钢线承受。6/10/202331一、导线和避雷线6/10/202332一、导线和避雷线6/10/202333一、导线和避雷线6/10/202334一、导线和避雷线4.避雷线应用问题避雷线可分为:

一般避雷线绝缘避雷线屏蔽避雷线复合光纤避雷线6/10/202335一、导线和避雷线（1）一般避雷线一般避雷线主要使用镀锌钢绞线，其型号的选择视所保护的导线型号而定，见表6-2。重冰区、严重污秽区应挑高一、二级或选用防腐型架空线。由于一般避雷线逐塔接地，会因感应效应而产生较大的附加电能损失，如一条长200～300km的220kV输电线路的附加电耗每年可达几十万kWh。一条长300～400km的500kV线路则高达数百万kWh。6/10/202336一、导线和避雷线6/10/202337一、导线和避雷线（2）绝缘避雷线为降低线路的附加电能损失，目前我国设计的超高压输电线路往往将避雷线加以绝缘。①绝缘避雷线利用一只带有放电间隙的绝缘子与杆塔隔开，雷击时利用放电间隙击穿接地，因此绝缘避雷线具有与一般避雷线同样的防雷效果。②同时绝缘避雷线还可作为载波通信的通道，必要时的检修电源，还方便了杆塔接地电阻的测量。6/10/202338一、导线和避雷线值得注意的是，绝缘避雷线上往往感应有较高的对地电压，在导线和避雷线都不换位（在杆塔上交换悬挂位置）时，330kV、500kV线路绝缘避雷线的感应电压可分别达到23kV和50kV左右。因此绝缘避雷线必须适当换位，可以大大降低感应电压，对它的任何操作都应按带电作业考虑。当绝缘避雷线仅用于防雷保护时，应采用分段绝缘中间接地。

6/10/202339一、导线和避雷线（3）屏蔽避雷线屏蔽避雷线与一般避雷线分段配合架设，防止输电线路电磁感应对附近通信线路的影响。屏蔽避雷线需要使用良导电线材，目前多用LGJ-95/55钢芯铝绞线。因需耗用有色金属，成本较高，所以只在对重要通信线路的影响超过规定标准时才考虑架设屏蔽避雷线。6/10/202340一、导线和避雷线（4）复合光纤避雷线复合光纤避雷线有两种架设形式。一是在已有的一根架空避雷线上，按一定的节径比缠绕WWOP型光纤电缆。光纤电缆实现高抗电磁干扰的通信，原架空避雷线仍起防雷保护作用，又起支承光纤电缆的作用。第二种形式是架设一根OPGW型复合光纤电缆作为一根避雷线，复合光纤电缆的外层铝合金绞线起防雷保护和屏蔽作用，芯部的光导纤维起通信作用。复合光纤避雷线可根据工程实际需要向生产厂家定制。6/10/202341二、绝缘子和金具1.绝缘子6/10/202342二、绝缘子和金具6/10/202343三、杆塔常见的铁塔是型钢用螺栓连接或焊接起来的空间桁架，少数国家也有铝合金塔或钢管混凝土结构塔。近年来城市人均用电量不断增加，110～220kV变电站开始进入市区，受线路走廊的限制，常规塔型不便使用，人们研制出了占地面积小的钢管单杆。钢管单杆虽加工工艺复杂、投资较大，但美观大方、适应市区环境，是城市架空输电线路杆塔发展方向之一。6/10/202344500KV出线铁塔6/10/202345500KV紧凑型6/10/202346500kV酒杯型高低腿6/10/202347多回路铁塔6/10/202348酒杯塔6/10/202349跨江塔具有悬点高、荷载大、结构复杂，耗钢量大及投资高等特点。国内跨越杆塔目前大多采用组合构件铁塔，钢管塔或独立式钢筋混凝土塔等。我国扬州扬东至无锡斗山500kV输电线路江阴长江大跨越，跨宽2303m，南塔高346.5m，是世界上最高的输电铁塔之一。

6/10/202350跨江塔6/10/202351拉V塔6/10/202352猫头塔6/10/202353猫头型直线小转角塔6/10/202354耐张塔主要承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉力，使断线故障限制在两个耐张杆塔之间的耐张段内。耐张杆塔上绝缘子串与导线是在同一条曲线上，两侧以不承受拉力的跳线相联。6/10/202355耐张塔图6-11一个耐张段内的线路6/10/202356耐张塔6/10/202357直线转角塔用于承受线路转向处的侧向拉力，转角大时做成耐张杆塔型式，转角不大于5°时做成直线杆塔的型式。6/10/202358四、导线的排列方式与换位1.导线的排列方式导线的排列方式主要取决于线路的回路数、线路运行的可靠性、杆塔荷载分布的合理性以及施工安装、带电作业方便，并应使塔头部分结构简单、尺寸小。单回线路的导线常呈三角形、上字形和水平排列，双回线路有伞形、倒伞形、六角形和双三角形排列，如图6-12所示。在特殊地段还有垂直排列等形式。6/10/202359四、导线的排列方式与换位图6-12导线的排列方式6/10/202360四、导线的排列方式与换位运行经验表明，单回线路水平排列比三角形排列运行可靠性高，特别是重冰区、多雷区和电晕严重的地区。这是因为水平排列的线路杆塔高度较低，雷击机会减少；三角形排列的下层导线因故（如不均匀脱冰时）向上跃起时，易发生相间闪络和导线间相碰事故。但导线水平排列的杆塔比三角形排列的复杂，造价高，并且所需线路走廓也较大。因此，普通地区可结合具体情况选择水平排列或三角形排列，重冰区、多雷区宜采用水平排列，电压在220kV以下、导线截面不太大的线路采用三角形排列比较经济。6/10/202361四、导线的排列方式与换位由于伞形排列不便于维护检修，倒伞形排列防雷性比较差，因此目前双回线路同杆架设时多采用六角形排列。这样可以缩短横担长度、减少塔身扭力，获得比较满意的防雷保护角，耐雷水平提高。6/10/202362四、导线的排列方式与换位2.导线的换位由于三相导线在杆塔上的排列不对称，可能导致三相导线的感性、容性电抗不对称（三相电气参数不平衡），对电力系统的运行产生不利的影响，必须利用三相导线轮流换位来使三相参数对称。一般200km以上的线路应进行完整的循环换位，见图6-13。6/10/202363四、导线的排列方式与换位图6-13一次整循环换位6/10/202364第三节电力电缆一、电力电缆概述二、电力电缆的分类1.按电压等级分类2.按电缆结构特点分类3.按绝缘材抖分类4.按电缆线芯数目分类5.按敷设环境条件和传输电能形式分类6.按传输电能形式分类三、电力电缆的型号四、电力电缆的基本结构1.电力电缆的导电线芯2.绝缘层3.护层4.电缆附件6/10/202365一、电力电缆概述电缆由一根或数根导线绞合而成的线芯（导电部分）、相应包裹的绝缘层和外加保护层三部分组成，用于电力传输和分配大功率电能的电缆称为电力电缆。6/10/202366一、电力电缆概述与架空线路相比，电力电缆的线路具有以下特点。（1）供电可靠，受外界气候条件和周围环境干扰的影响小。（2）电缆线路埋设于地下或敷设于地下隧道内。同一隧道可容纳多回线路，线路比较隐蔽，也有利于防止断线落地触电及保证安全用电，适于在城市繁华地区敷设。（3）运行简单方便、维护工作量小、费用较低。（4）电缆的送电容量大，有助于提高电力系统的功率因数，这是电缆最大的优点。6/10/202367二、电力电缆的分类1.按电压等级分类电力电缆按额定工作电压有1，3，6，10，20，35，110，220，330，500kV的电力电缆。考虑到施工技术要求、电缆接头、电缆终端头结构特征及运行维护等方面的因素，又可分为①低压电力电缆（≤35kV）；②中压电力电缆（＞35kV）；③高压电力电缆（110kV～220kV之间）；④超高压电力电缆（＞220kV）。6/10/202368二、电力电缆的分类2.按电缆结构特点分类①带绝缘电缆：又称统包型电缆，即缆芯成缆后，在外面包有统包绝缘，并置于同一内护层的电缆；②分相型：有分相屏蔽型和分相铅（铝）包型；③钢管型：电缆外绝缘有钢管护套，分钢管充油、充气电缆和钢管油压式、气压式电缆；④扁平型：三芯电缆的外形是扁平状，一般用于大跨度海底电缆；⑤自容型：护套内部有压力的电缆，分自容式充油电缆和充气电缆。6/10/202369二、电力电缆的分类3.按绝缘材抖分类（1）油浸纸绝缘（2）橡胶绝缘①天然橡胶绝缘型电缆；②乙丙橡胶绝缘型电缆（简称EPR电缆）。（3）塑料绝缘①聚氯乙烯电力电缆（简称PVC电缆）；②聚乙烯电力电缆（简称PE电缆）；③交联聚乙烯电力电缆（简称XLPE电缆）。6/10/202370二、电力电缆的分类4.按电缆线芯数目分类按电缆线芯数目或电能输送方式，分为:①单芯（用于传输直流电及特殊场合，如高压电机引出线）；②二芯（用于传输单相交流电或直流电）；③三芯（用于三相交流电网中）；④四芯（用于低压配电线路或中性点接地的三相四线制电网中）；⑤五芯（工作接地和保护接地分别占用两芯）及以上电力电缆。6/10/202371二、电力电缆