架空線路的基本結構及組成（合）

架空輸電線路的主要部件有: 導線和避雷線(架空地線)、桿塔、絕緣子、金具、桿塔基礎、拉線和接地裝置等。如圖所示。

圖架空輸電線路

一、導線和避雷線

導線是用來傳導電流、輸送電能的元件。輸電線路一般都采用架空裸導線，每相一根，220kV及以上線路由于輸送容量大，同時為了減少電暈損失和電暈干擾而采用相分裂導線，即每相采用兩根及以上的導線。采用分裂導線能輸送較大的電能，而且電能損耗少，有較好的防振性能。

(一)架空導線的排列方式

導線在桿塔上的排列方式：對單回線路可采用上字形、三角形或水平排列，對雙回路線路可采用傘形、倒傘形、干字形或六角形排列，見圖4—1。

圖4-1 導線在桿塔上排列方式示意圖

導線在運行中經(jīng)常受各種自然條件的考驗，必須具有導電性能好、機械強度高、質量輕、價格低、耐腐蝕性強等特性。由于我國鋁的資源比銅豐富，加之鋁和銅的價格差別較大，故幾乎都采用鋼芯鋁線。

避雷線一般不與桿塔絕緣而是直接架設在桿塔頂部，并通過桿塔或接地引下線與接地裝置連接。避雷線的作用是減少雷擊導線的機會，提高耐雷水平，減少雷擊跳閘次數(shù)，保證線路安全送電。

(二)導、地線分類

導、地線一般可按所用原材料或構造方式來分類。

1、按原材料分類

裸導線一般可以分為銅線、鋁線、鋼芯鋁線、鍍鋅鋼絞線等。

銅是導電性能很好的金屬，能抗腐蝕，但比重大，價格高，且機械強度不能滿足大檔距的強度要求，現(xiàn)在的架空輸電線路一般都不采用。鋁的導電率比銅的低，質量輕，價格低，在電阻值相等的條件下，鋁線的質量只有銅線的一半左右，但缺點是機械強度較低，運行中表面形成氧化鋁薄膜后，導電性能降低，抗腐蝕性差，故在高壓配電線路用得較多，輸電線路一般不用鋁絞線;鋼的機械強度雖高，但導電性能差，抗腐蝕性也差，易生銹，一般都只用作地線或拉線，不用作導線。

鋼的機械強度高，鋁的導電性能好，導線的內部有幾股是鋼線，以承受拉力;外部為多股鋁線，以傳導電流。由于交流電的集膚效應，電流主要在導體外層通過，這就充分利用了鋁的導電能力和鋼的機械強度，取長補短，互相配合。目前架空輸電線路導線幾乎全部使用鋼芯鋁線。作為良導體地線和載波通道用的地線，也采用鋼芯鋁線。

2、按構造方式分類

按構造方式的不同，裸導線可分為一種金屬或兩種金屬的絞線。

一種金屬的多股絞線有銅絞線、鋁絞線、鍍鋅鋼絞線等。由于輸電線路采用較少，故這里不作介紹。

兩種金屬的多股絞線主要是鋼芯鋁絞線，絞線的優(yōu)點是易彎曲。絞線的相鄰兩層繞向相反，一則不易反勁松股，再則每層導線之間距離較大，增大線徑，有利于降低電暈損耗。鋼芯鋁線除正常型外，還有減輕型和加強型兩種。見圖4-1222。

二、桿塔

桿塔是電桿和鐵塔的總稱。桿塔的用途是支持導線和避雷線，以使導線之間、導線與避、導線與地面及交叉跨越物之間保持一定的安全距離。桿塔現(xiàn)場水泥桿圖如下：

圖5

(一)桿塔按材料分類

一般可以按原材料分為水泥桿和鐵塔兩種。

1、水泥桿(鋼筋混凝土桿)

電桿是由環(huán)形斷面的鋼筋混凝土桿段組成，其特點是結構簡單、加工方便，使用的砂、石、水泥等材料便于供應，并且價格便宜?；炷劣幸欢ǖ哪透g性，故電桿壽命較長，維護量少。與鐵塔相比，鋼材消耗少，線路造價低，但重量大，運輸比較困難。

水泥桿有非預應力鋼筋混凝土桿和澆制前對鋼筋預加一定張力拉伸的預應力鋼筋混凝土桿兩種。目前，輸電線路使用較多的是非預應力桿。

2、鐵塔

鐵塔是用型鋼組裝成的立體桁架，可根據(jù)工程需要做成各種高度和不同形式的鐵塔。鐵塔有鋼管塔和型鋼塔。鐵塔機械強度大，使用年限長，維修工作量少，但耗鋼材量大、價格較貴。在變電所進出線和通道狹窄地段35～110kV可采用雙回路窄基鐵塔。

(二)桿塔按用途分類

按用途分為直線桿、耐張桿、轉角桿、終端桿和特種桿五種。特種桿又包括：跨越通航河流、鐵路等的跨越桿，長距離輸電線路的換位桿、分支桿。

1、直線桿

直線桿(見圖4-1a、g)又叫中間桿。它分布在耐張桿塔中間，數(shù)量最多，在平坦地區(qū)，數(shù)量上占絕大部分。正常情況下，直線桿只承受垂直荷重(導線、地線、絕緣子串和覆冰重量)和水平的風壓。因此，直線桿一般比較輕便，機械強度較低。

2、耐張桿

耐張桿(見圖4-1d、e)也叫承力桿。為了防止線路斷線時整條線路的直線桿塔順線路方向傾倒，必須在一定距離的直線段兩端設置能夠承受斷線時順線路方向的導、地線拉力的桿塔，把斷線影響限制在一定范圍以內。兩個耐張桿塔之間的距離叫耐張段。

3、轉角桿

線路轉角處的桿塔叫轉角桿(見圖4-1b)。正常情況下轉角桿除承受導、地線的垂直荷重和內角平分線方向風力水平荷重外，還要承受內角平分線方向導、地線全部拉力的合力。轉角桿的角度是指原有線路方向風的延長線和轉角后線路方向之間的夾角，有轉角30°、60°、90°之分。

4、終端桿

線路終端處的桿塔叫終端桿。終端桿是裝設在發(fā)電廠或變電所的線路末端桿塔。終端桿除承受導、地線垂直荷重和水平風力外，還要承受線路一側的導、地線拉力，穩(wěn)定性和機械強度都應比較高。

5、特種桿

特種桿主要有換位桿、跨越桿和分支桿等。超過10km以上的輸電線路要用換位桿進行導線換位;跨越桿設在通航河流、鐵路、主要公路及電線兩側，以保證跨越交叉垂直距離;分支桿也叫“T”型桿或叫“T接桿”，它用在線路的分支處，以便接出分支線。

(三)水泥電桿的規(guī)格

水泥桿有等徑環(huán)形水泥桿和錐形水泥桿兩種。

等徑環(huán)形水泥桿的梢徑和根徑相等，有300mm和400mm兩種，一般制作成9m、6m和4.5m等三種長度，使用時以電、氣焊方式進行連接。

錐型水泥桿一般用在配電線路上，輸電線路的轉角桿塔、耐張桿塔、終端桿塔和直線桿塔，均采用等徑水泥桿。錐型水泥桿的梢徑有190mm和230mm兩種。

(四)橫擔(參見圖5)

桿塔通過橫擔將三相導線分隔一定距離，用絕緣子和和具等將導線固定在橫擔上，此外，還需和地線保持一定的距離。因此，要求橫擔要有足夠的機構強度和使導、地線在桿塔上的布置合理，并保持導線各相間和對地(桿塔)有一定的安全距離。

橫擔按材料分為鐵橫擔、瓷橫擔。橫擔按用途分為直線橫擔、耐張橫擔、轉角橫擔。

三、絕緣子

絕緣子是一種隔電產(chǎn)品，一般是用電工陶瓷制成的，又叫瓷瓶。另外還有鋼化玻璃制作玻璃絕緣子和用硅橡膠制作的合成絕緣子。

絕緣子的用途是使導線之間以及導線和大地之間絕緣，保證線路具有可靠的電氣絕緣強度，并用來固定導線，承受導線的垂直荷重和水平荷重。換句話說，絕緣子既要能滿足電氣性能的要求，又要能滿足機械強度的要求。

按照機械強度的要求，絕緣子串可組裝成單串、雙串、V形串。對超高壓線路或大跨越等，由于導線的張力大，機械強度要求高，故有時采用三串或四串絕緣子。絕緣子串基本有兩大類，即懸垂絕緣串和耐張絕緣子串。懸垂絕緣子串用于直線桿塔上，耐張絕緣子串用于耐張桿塔或轉角、終端桿塔上。

1、普通型懸式瓷絕緣子

普通型懸式瓷絕緣子(見圖4-2)按金屬附件連接方式可分為球型連接和槽型連接兩種。輸電線路多采用球型連接。

2、針式絕緣子

針式絕緣子(見圖4-3)，主要用于線路電壓不超過35kV，導線張力不大的直線桿或小轉角桿塔。優(yōu)點是制造簡易、價廉，缺點是耐雷水平不高，容易閃絡。

3、耐污型懸式瓷絕緣子

普通瓷絕緣子只適用于正常地區(qū)，也就是說比較清潔的地區(qū)，如在污穢區(qū)使用，因它的絕緣爬電距離較小，易發(fā)生污閃事故，所以在污穢區(qū)要使用耐污型懸式瓷絕緣子(見圖4-4)，以達到污穢區(qū)等級相適應的爬電距離，防止污閃事故發(fā)生。

4、懸式鋼化玻璃絕緣子

懸式玻璃絕緣子(見圖4-5)具有重量輕、強度高，耐雷性能和耐高、低溫性能均較好。當絕緣子發(fā)生閃絡時，其玻璃傘裙會自行爆裂。

5、瓷橫擔絕緣子

瓷橫擔(見圖4-6)絕緣水平高，自潔能力強，可減少人工清掃;能代替鋼橫擔，節(jié)約鋼材;結構簡單、安裝方便、價格較低。

6、合成絕緣子

合成絕緣子(見圖4-7)是一種新型的防污絕緣子，尤其適合污穢地區(qū)使用，能有效地防止輸電線路污閃事故的發(fā)生。它和耐污型懸式瓷絕緣子比較，具有體積小、重量輕、清掃周期長、污閃電壓高、不易破損、安裝運輸省力方便等優(yōu)點。

四、電力線路金具

輸電線路導線的自身連接及絕緣子連接成串，導線、絕緣子自身保護等所用附件稱為線路金具。線路金具在氣候復雜、污穢程度不一的環(huán)境條件下運行，故要求金具應有足夠的機械強度、耐磨和耐腐蝕性。

金具的用途和分類

金具在架空電力線路中，主要用于支持、固定和接續(xù)導線及絕緣子連接成串，亦用于保護導線和絕緣子。按金具的主要性能和用途，可分以下幾類：

1、線夾類

線夾是用來握住導、地線的金具。根據(jù)使用情況，線夾分為耐張線夾(見圖4-8)和懸垂線夾(見圖4-9)兩類。

懸垂線夾用于直線桿塔上懸吊導、地線，并對導、地線應有一定的握力。

耐張線夾用于耐張、轉角或終端桿塔，承受導、地線的拉力。用來緊固導線的終端，使其固定在耐張絕緣子串上，也用于避雷線終端的固定及拉線的錨固。

2、聯(lián)結金具類

聯(lián)結金具(見圖4-10)主要用于將懸式絕緣子組裝成串，并將絕緣子串連接、懸掛在桿塔橫擔上。線夾與絕緣子串的連接，拉線金具與桿塔的連接，均要使用聯(lián)結金具，常用的聯(lián)結金具有球頭掛環(huán)、碗頭掛板，分別用于聯(lián)結懸式絕緣子上端鋼帽及下端鋼腳，還有直角掛板(一種轉向金具，可按要求改變絕緣子串的連接方向)，U形掛環(huán)(直接將絕緣子串固定在橫擔上)、延長環(huán)(用于組裝雙聯(lián)耐張絕緣子串等)、二聯(lián)板(用于將兩串絕緣子組裝成雙聯(lián)絕緣子串)等。

聯(lián)結金具型號的首字按產(chǎn)品名稱首字而定，如W一碗頭掛板，Z一直角掛板。

圖4-10 聯(lián)結金具

3、接續(xù)金具類

接續(xù)金具(見圖4-11)用于接續(xù)各種導線、避雷線的端頭。接續(xù)金具承擔與導線相同的電氣負荷，大部分接續(xù)金具承擔導線或避雷線的全部張力，以字母J表示。根據(jù)使用和安裝方法的不同，接續(xù)金具分為鉗壓、液壓、爆壓及螺栓連接等幾類。

圖4-11 接續(xù)金具

4、防護金具類

防護金具分為機械和電氣兩類。機械類防護金具是為防止導、地線因振動而造成斷股，電氣類防護金具是為防止絕緣子因電壓分布嚴重不均勻而過早損壞。機械類有防振錘(見圖4-12)、預絞絲護線條(見圖4-13)、重錘等;電氣類金具有均壓環(huán)(見圖4-14)，屏蔽環(huán)等。

五、桿塔基礎

架空電力線路桿塔的地下裝置統(tǒng)稱為基礎?；A用于穩(wěn)定桿塔，使桿塔不致因承受垂直荷載、水平荷載、事故斷線張力和外力作用而上拔、下沉或傾倒。

桿塔基礎分為電桿基礎和鐵塔基礎兩大類。

1、電桿基礎

桿塔基礎一般采用底盤、卡盤、拉線盤，即“三盤”。“三盤”通常用鋼筋混凝土預制而成，也可采用天然石料制作。底盤用于減少桿根底部地基承受的下壓力，防止電桿下沉?？ūP用于增加桿塔的抗傾覆力，防止電桿傾斜。拉線盤用于增加拉線的抗拔力，防止拉線上拔。

2、鐵塔基礎

鐵塔基礎根據(jù)鐵塔類型、塔位地形、地質及施工條件等具體情況確定。常用的基礎有現(xiàn)場澆制基礎、預制鋼筋混凝土基礎、灌注樁式基礎、金屬基礎、巖石基礎。

3、鐵塔地腳螺栓保護帽的澆制

地腳螺栓澆制保護帽是為了防止因丟失地腳螺母或螺母脫落而發(fā)生倒塔事故。直線塔組立后即可澆制保護帽，耐張塔在架線后澆制保護帽。

六、拉線

拉線用來平衡作用于桿塔的橫向荷載和導線張力、可減少桿塔材料的消耗量，降低線路造價。一方面提高桿塔的強度，承擔外部荷載對桿塔的作用力，以減少桿塔的材料消耗量，降低線路造價;另一方面，連同拉線棒和托線盤.一起將桿塔固定在地面上，以保證桿塔不發(fā)生傾斜和倒塌。

拉線材料一般用鍍鋅鋼絞線。拉線上端是通過拉線抱箍和拉線相連接，下部是通過可調節(jié)的拉線金具與埋入地下的拉線棒、拉線盤相連接。

七、接地裝置

架空地線在導線的上方，它將通過每基桿塔的接地線或接地體與大地相連，當雷擊地線時可迅速地將雷電流向大地中擴散，因此，輸電線路的接地裝置主要是泄導雷電流，降低桿塔頂電位，保護線路絕緣不致?lián)舸╅W絡。它與地線密切配合對導線起到了屏蔽作用。接地體和接地線總稱為接地裝置。

1、接地體

接地體是指埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，分為自然接地體和人工接地體兩種。為減少相鄰接地體之間的屏蔽作用，接地體之間的必須保持一定距離。為使接地體與大地連接可靠，接地體同時必須有一定的長度。

2、接地線

架空電力線路桿塔與接地體連接的金屬導體叫接地線。對非預應力鋼筋混凝土桿可以利用內部鋼筋作為接地線;對預應力鋼筋混凝土桿因其鋼筋較細，不允許通過較大的接地電流，可以通過爬梯或者從避雷線上直接引下線與接地體連接。鐵塔本身就是導體，故可將扁鋼接地體和鐵塔腿進行連接即可。

八、電力電纜

電力電纜(見圖4-15)是電纜線路中的主要元件。一般敷設在地下的廊道內，其作用是傳輸和分配電能。電力電纜主要用于城區(qū)、國防工程和電站等必須采用地下輸電的部位。

圖4-15 電力電纜

1、電力電纜種類

目前我國普遍使用的電力電纜主要是交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。

電力電纜種類大致有：

(1)按電壓等級可分為中、低壓、高壓、超高壓電纜及特高壓電纜。

(2)按電流制式分為交流電纜和直流電纜。

(3)按絕緣材料可分為油浸紙絕緣、塑料絕緣、橡膠絕緣以及近期發(fā)展起來的交聯(lián)聚乙烯等。

(4)接線芯校分為單芯、雙芯、三芯和四芯等。

2、電力電纜的結構

電力電纜結構必須有線芯(又稱導體)、絕緣層、屏蔽層和保護層四部分組成。

(1)線芯：傳輸電流，指導功率傳輸方式，是電纜的主要部分;

(2)絕緣層：將線芯與大地及不同相的線芯在電氣上彼此隔離，承受電壓，起絕緣作用;

(3)屏蔽層：消除導體表面不光滑而引期起的電場強度的增加使絕緣層和電纜導體有較好的接觸;

(4)保護層：保護電纜絕緣不受外界雜質和水分的侵入和防止外力直接損傷電纜。

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