配电线路基本结构概述

1 配电线路的概念

在电力系统中担负着分配电能任务的电力 称为配电 。

通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电的 络。从地区变电所到用户变电所或城乡电力变压器之间的线路,是用于分配电能的,称为配电线路。


2 配电线路的分类

2.1 按电压等级分

2.2 按供电区功能分

2.3 敷设方式分

2.4 架空配电线路  

架空线路沿空中走廊架设,需要杆塔支持,每条线路的分段点设置单台开关(多为柱上)。为了有效地利用架空走廊,在城市市区主要采用同杆并架方式。有双回、四回同杆并架;也有10kV、380V上下排同杆并架。架空线路按在 络的位置分主干线路和分支线路,在主干线路中间可以直接“T”接成分支线路(大分支线路),在分支线路中间可以直接“T”接又形成分支线路(小分支线路)。主干线和较大的分支线应装设分段开关。主干线路的导线截面一般为120-240mm2,分支线截面一般不少于70mm2。

中压架空线路最常见的有放射式和环 式两类。农村、山区中架空线路由于负荷密度较少、分散,供电线路长,导线截面积较少,大多部具备与其它电源联络的条件,一般采用树枝状放射式供电。低压架空线路也采用树枝状放射式供电。

城市及近郊区中压配电线路一般采用放射性环 架设,多将线路分成三段左右,每段与其它变电站线路或与本变电站其它电源线路供电,提高供电可靠性及运行灵活性。

架空配电线路的构成元件主要有导线、绝缘子、杆塔、拉线、基础、横担金具等,还包括在架空配电线路上安装的附属电气设备,如变压器、断路器、隔离开关、跌落式熔断器等。

与电缆线路相比,架空线路的优点是成本低、投资少、施工周期少、施工周期短、易维护与检修、容易查找故障。缺点是占用空中走廊、影响城市美观、容易受自然灾害(风、雨、雪、盐、树、鸟)和人为因数(外力撞杆、风筝、抛物等)破坏。目前我国10kV配电 较多采用架空线路方式。

2.5 电缆线路

依据城市规划,高负荷密度地区、繁华地区、供电可靠性要求较高地区、住宅小区、市容环境有特殊要求的地区、街道狭窄架空线路走廊难与解决的地区应采用电缆线路。

电缆线路主要是指沿地下走廊架设,无需杆塔支撑,但需要电缆沟(管)道等设施支持的配电线路。一般多为多台断路器(开闭所、环 柜)设置,线路中间不可任意直接“T”接,要通过电缆分接箱或开闭所等设备才可形成分支线路。由于电缆主要处于地下的复杂环境,故对电缆本身要求较高,要求电缆有可靠的绝缘与防护。中压主干线电缆宜采用铜芯185mm2及以上或铝芯240mm2及以上,支线电缆的截面应选用满足载流量及热稳定的要求。

电缆的敷设主要有以下几种方式:

(1)直埋敷设方式用于电缆条数较少时。

(2)隧道敷设方式【分为专用的,与其它市政建设设施用沟道(如煤气、自来水、热力管道、电信光缆、有线电视等)混用的】。用于变电站出线端及重要市区街道、电缆条数多或多种电压等级电缆并行以及市政建设统一考虑的地段。

(3)排管敷设方式主要用于机动车辆通道。

(4)其它敷设方式,如架空及桥梁架构敷设、水下敷设等。

与架空线路相比,电缆线路具有安全可靠、运行过程中受自然气象条件和周围环境影响较少,寿命长、对外界环境的影响小,部影响人身安全、同一通道可以容纳多根电缆、供电能力强等优点。但也有自身和建设成本高(与架空线路相比投资成倍增长)、施工周期长、电缆发生故障时因故障点查找困难而导致修复时间长等缺点。


3 架空配电线路构成

构成架空输电线路的主要部件有:导线、地线(又称避雷线)、金具、绝缘子、杆塔、横担、拉线和基础、杆上电气设备、防雷设施及接地装置等。


4 杆塔

杆塔是电杆和铁塔的总称,指通过绝缘子悬挂导线的支持结构的统称。

4.1 杆塔在架空线路中的作用

杆塔的用途是支持导线、避雷线和其他附件。以使导线之间、导线与避、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离。

4.2杆塔的使用要求

杆塔的型式和尺寸应能使导线与导线之间、导线与避雷线之间、导线与杆塔本身之间以及导线对大地和交叉跨越物之间,有足够的电气安全距离。

4.3杆塔的分类

按受力分悬垂型与耐张型杆塔;按材质不同可分为木杆、水泥杆及铁塔三种。但我们在实际工作中习惯按按用途分,按用途分类可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、特殊杆塔(分歧杆塔、跨越杆塔和换位杆塔等)。

4.4 直线杆塔

直线杆塔又叫过线杆塔、中间杆塔,用字母Z表示。直线杆塔用于耐张段的中间,是线路中用得最多的一种杆塔。正常情况下,承受导线、避雷线的垂直荷载(包括导线和避雷线的自重、覆冰重和绝缘子重量)和垂直与线路方向向的水平风力。当两侧档距相差过大或一侧发生低断线时,承受由此产生的导线、避雷器的不平衡张力。

特点:

1、位于线路的直线段上,仅作支持导线、绝缘子及金具用。

2、不承受顺线路方向的导线的拉力。机械强度要求不高,造价低。

一般约占全部电杆数的80%。

一般不设拉线线路很长时设置与线路方向垂直人字形拉线防风拉线。

低压直线杆杆型图

10KV直线杆杆型图

4.5 耐张杆塔

耐张杆塔又叫承力杆塔,用字母N表示,用于线路的分段承力处。正常情况下,除承受与直线杆塔相同的荷载外,还承受导线、避雷线的不平衡张力。在断线故障情况下,承受断线张力,防止整个线路杆塔顺线路方向倾倒,将线路故障(如倒杆、断线)限制在一个耐张段(两基耐张干之间的距离)内。10kV线路的耐张段长度一般为1~2km。35kV~110 kV线路的耐张段一般为3~5km。根据具体情况,也可以适当地增加或缩短耐张段的长度。

低压耐张杆杆型图

10KV耐张杆杆型图

4.6 转角杆塔

用字母J表示,用于线路转角处,既承受导线、避雷线的垂直荷载及内角平分线方向的水平分力荷载,又承受导线、避雷线张力的合力。转角杆的角度是指转角前原有线路方向的延长线与转角后线路方向之间的夹角。转角杆的位置根据现场具体情况确定,一般选择在便于检修作业的地方。

4.7 终端杆塔

用字母D表示,终端杆塔位于线路首、末段端,发电厂或变电站出线的第一基杆塔是终端杆塔,线路最末端一基杆塔也是终端杆塔。它是一种能承受单侧导线等的垂直荷载和风压力,以及单侧导线张力的杆塔。

4.8 跨越杆塔

一般用于当线路跨越公路、铁路、河流、山谷、电力线、通信线等情况。

4.9 分歧杆塔

一般用于当架空配电线路中双回路分为2个单回路线的杆塔。

4.10 T接杆塔

一般用于当架空配电线路中把一条线接到干线上去,T接位置处的杆塔就是T接杆塔。


5 导线

架空配电线路的导线的作用是传导电流、输送电能。制造导线的材料不仅要有良好的导电强度,同时还要有足够的机械强度和较好的耐震、抗腐蚀性能,而且要求重量轻,并应考虑经济性。

5.1 导线的材料

架空导线的材料有铜、铝、钢、铝合金等。

铜是导电性能很好的金属,能抗腐蚀,但比重大,价格高,且机械强度不能满足大档距的强度要求,现在的架空输电线路一般都不采用。

铝的导电率比铜的低,质量轻,价格低,在电阻值相等的条件下,铝线的质量只有铜线的一半左右,但缺点是机械强度较低,运行中表面形成氧化铝薄膜后,导电性能降低,抗腐蚀性差,故在高压配电线路用得较多,输电线路一般不用铝绞线;

钢的机械强度虽高,但导电性能差,抗腐蚀性也差,易生锈,一般都只用作地线或拉线,不用作导线。

钢的机械强度高,铝的导电性能好,导线的内部有几股是钢线,以承受拉力;外部为多股铝线,以传导电流。由于交流电的集肤效应,电流主要在导体外层通过,这就充分利用了铝的导电能力和钢的机械强度,取长补短,互相配合。目前架空输电线路导线几乎全部使用钢芯铝线。作为良导体地线和载波通道用的地线,也采用钢芯铝线。

5.2 导线基本要求

1、足够的机械强度

2、良好的导电性能

3、抗腐蚀性强

4、密度小、质量轻,具有较好的经济性

5.3 导线种类

导线包括钢芯铝绞线、扩径钢芯铝绞线、空芯导线、钢铝混绞线、钢芯铝包钢绞线、铝包钢绞线等,配 主要采用架空绝缘线。

早期架空配电线路通常采用裸导线,由于树枝、吊车、建筑施工、鸟等动物碰触导线、汽车碰撞电杆、拉线,抛扔、风刮杂物等经常造成线路掉闸。随着城市的发展,大量新建的建筑物距离有可能较近,所以实施架空配电线路绝缘化是配电 发展的必要过程。

架空绝缘配电线路适用于城市人口密集地区,线路走廊狭窄、架设裸导线线路与建筑物的间距不能满足安全要求的地区以及风景绿化区、林带区和污秽严重的地区等。

架空配电线路用绝缘导线,按其结构形式一般分为高压分相式绝缘导线、低压分相式绝缘导线、低压集束式绝缘导线、高压集束式半导体屏蔽绝缘导线、高压集束式金属屏蔽绝缘导线。

架空绝缘配电线路型号用绝缘导线的材料和结构特征代号表示:JK表示架空系列(铜导体省略),TR表示软铜导体;L表示铝导体;HL表示铝合金导体;V表示聚氯乙烯绝缘,Y表示聚乙烯,GY表示高密度聚乙烯;YJ表示交联聚乙烯,B表示本色绝缘,Q表示轻型薄绝缘结构,(A)表示承力束为钢绞线。例如,钢芯、交联聚乙烯绝缘(本色)、额定电压10kV、4芯(其中3芯为导体)、标称截面为120mm2,承力束为50 mm2钢绞线的绝缘导线,型号为JKLYJ/B-10/3×120+50(A)。

5.4 架空线路最小允许截面

架空线路导线运行中,处受自身重量的载荷之外,还承受温度变化及覆冰、风压等产生的载荷。这些载荷可能使导线承受的拉力大大增加,甚至造成断线事故。导线截面愈小,承受外载荷的能力愈低。为了保证安全,使导线有一定的抗拉强度,在大风、覆冰或低温等不利气象条件下,不致发生断线事故,因而需要规定各种情况下架空导线的最小允许截面。

我国规定架空导线允许使用的最小截面如表1-4所示。如计算出截面低于表中规定数值,也必须按表上数值选用。

5.4 导线截面的选择

导线截面应按照配电 规划设计原则选择,应进行经济技术比较,使变电站出线间隔得到充分利用,线路主干线截面应与出线断路器、出线电缆、TA(电流互感器)等配套一致,按额定电流600A或400A考虑。为便于运行检修,配电线路导线截面积宜减少规格,线路干线宜一次建成。

(1)经济电流密度。电流密度是指单位导线截面所通过的电流值,单位为A/mm2。

(2)电压损失。规定路线的电压损失是要保证线路上的电压损失不大于规定的指标。

(3)发热。在一定的外部条件(环境温度25℃)下,使导线不超过不超过允许的安全运行温度(一般为70℃)时,导线允许的载流量称为导线的安全载流量。对于用电设备的电源线及室内配线,首先要按导线的安全载流量初步选出导线的截面。

(4)机械强度。为使架空线路的导线承受自重、环境温度及运行温度变化产生的应力、风力、覆冰重力等作用力而不致断裂。相关规程规定了架空配电线路的导线最小截面。


6 横担

横担是绝缘子的安装架,也是保持导线间距离的排列架。

横担按用途分分直线横担、转角横担、耐张横担。按材料分分木横担、铁横担、瓷横担。角铁横担运用广泛。其优点是有较高的机械强度,使用寿命长、安装方便、维护量小等。

横担大小应根据导线粗细按设计要求进行安装,小导线采用角铁横担,其最小尺寸为∟63mm×6mm×1800mm,这是高压用的横担。低压横担最小尺寸为∟50mm×5mm×1200mm。

高压横担间距离为800mm,横担头第一个并杆孔距为40-50mm。距电杆两侧绝缘子距离为不应小于0.5m。低压横担线间距离为400mm。

上述线间距离为适用于线路档距为40-50m的情况,农村线路档距在50~70m时可采用三角排列。

铁横担材料检验:

(1)制造厂应提供同一类型横担负荷有关规定的受力检验 告。为检验横担的承载能力,在必要时可以进行允许拉力试验,不应发生脆断、弯曲变形。

(2)用于制造横担等的材料应具有出厂合格证书。证书所列项目及标准应符合有关规定,否则应按有关规定进行校验。

(3)尺寸检验。长度误差应小于±5mm,安装孔距误差应小于±2mm。

热镀锌检验:锌层厚度符合要求,锌层应均匀,不得有黄点、漏锌、锌渣、锌刺。

瓷横担可代替铁、木横担以及针式绝缘子、悬式绝缘子等作为绝缘和固定导线用。其优点是能节省钢材,在相同条件下使用,陶瓷横担可降低线路造价。但其机械强度弱,更换大截面导线时受到一定限制。


7 绝缘子

绝缘子一般有瓷材料和硅测量制成,也称为瓷瓶。绝缘子用来固定导线、并使带电体与大地绝缘,同时也承受导线的垂直荷重和水平荷重。所以对绝缘子的要求是有足够的绝缘强度和一定的机械强度,对化学物质侵蚀有足够的抵抗能力,而且不受温度变化的影响。线路绝缘子有高压和低压两类。

绝缘子是一种隔电部件,其用途是使导线与导线之间以及导线与大地之间绝缘,支持、悬吊导线,并固定于杆塔的横担之上。

绝缘子应具有良好的电气性能和机械性能。

对雨、雪、雾、风、冰、气温骤变以及大气中有害物质的浸蚀也应具有较强的抗御能力。

绝缘子材料一般为电瓷和玻璃两种,另外复合材料的绝缘子现在采用的也越来越多。

7.1 绝缘子的种类及型号

针式绝缘子

针式绝缘子主要用于直线杆塔或角度较小的转角杆塔上,也有在耐张杆塔上用以固定导线跳线。导线采用扎线绑扎,使其固定在针式绝缘子项部的槽中。

针式绝缘子有高压、低压之分,有长杆、短杆的类型之分,其型号有:

高压针式绝缘子型号有P-6T、P-6M、P-15T、P-15M型等。

低压针式绝缘子型号有PD-1、PD-2、PD-3型等。

其型号含义:P表示针式,M表示短杆,D表示低压。

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