10KV 架空线路基础知识

1. 10KV架空线路基础知识 李学文 2007.05.22

2. 一、送电线路的主要设备： 送电线路是用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上，连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成。 1．导线：其功能主要是输送电能。线路导线应具有良好的导电性能，足够的机械强度，耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力。线路导线目前常采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线。为了提高线路的输送能力，减少电晕、降低对无线电通信的干扰，常采用每相两根或四根导线组成的分裂导线型式。 2．架空地线：主要作用是防雷。由于架空地线对导线的屏蔽，及导线、架空地线间的藕合作用，从而可以减少雷电直接击于导线的机会。当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位，提高耐雷水平。架空地线常采用镀锌钢绞线。目前常采用钢芯铝绞线，铝包钢绞线等良导体，可以降低不对称短路时的工频过电压，减少潜供电流。兼有通信功能的采用光缆复合架空地线。

3. 架空线路常用的导线型号及符号的含义 • 架空线路常用的导线有裸导线和绝缘导线.按导线的结构可分为单股,多股及空芯导线.按导线使用材料分为铜导线,铝导线.钢芯铝导线,铝合金导线和钢导线等. • 送,配电架空电力线路采用多股裸导线,低压配电架空线路可使用单股裸铜导线. • 常用的裸导线有以下几种: • 1裸铜导线(TJ),2裸铝导线(LJ),3钢芯铝导线(LGJ,LGJQ,LGJJ)4铝合金导线(HLJ)5钢导线(GJ) • 导线型号中的拼音字母的含义 • T-铜导线 J-绞线 L-铝导线 G-钢芯 Q-轻型 H-合金 • 型号中一字线后的数字表示导线的截面积平方毫米

4. 3．绝缘子：是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件。送电线路常用绝缘子有：盘形瓷质绝缘子、盘形玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子。3．绝缘子：是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件。送电线路常用绝缘子有：盘形瓷质绝缘子、盘形玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子。 （1）盘形瓷质绝缘子：国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大。遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。 （2）盘形玻璃绝缘子：具有零值自爆，但自爆率很低（一般为万分之几）。维护不需检测，钢化玻璃件万一发生自爆后其残留机械强度仍达破坏拉力的80%以上，仍能确保线路的安全运行。遇到雷击及污闪不会发生掉串事故。在Ⅰ、Ⅱ级污区已普遍使用。 （3）棒形悬式复合绝缘子：具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点，在Ⅲ级及以上污区已普遍使用。

6. 4．金具 送电线路金具，按其主要性能和用途可分为：线夹类、连接金具类、接续金具类、防护金具类、拉线金具类。 （1）线夹类： 悬式线夹：用于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘子串上，或将架空地线悬挂在直线杆塔的架空地线支架上。 耐张线夹：是用来将导线或架空地线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用。耐张线夹有三大类，即：螺栓式耐张线夹；压缩型耐张线夹；楔型线夹。 螺栓式耐张线夹：是借U型螺丝的垂直压力与线夹的波浪形线槽所产生的摩擦效应来固定导线。 压缩型耐张线夹：它是由铝管与钢锚组成。钢锚用来接续和锚固钢芯铝绞线的钢芯、然后套上铝管本体，以压力使金属产生塑性变形，从而使线夹与导线结合为一整体，采用液压时，应用相应规格的钢模以液压机进行压缩。采用爆压时，可采用一次爆压或二次爆压的方式，将线夹和导线（架空地线）压成一个整体。 楔型线夹：用来安装钢绞线，紧固架空地线及拉线杆塔的拉线。它利用楔的劈力作用，使钢绞线锁紧在线夹内。 （2）连接金具类：连接金具是用来将绝缘子串与杆塔之间，线夹与绝缘子串之间，架空地线线夹与杆塔之间进行连接的金具。常用的连接金具有：球头挂环、碗头挂板、U型挂环、直角挂板等。 （3）接续金具类：用于导线的接续及架空地线的接续，耐张杆塔跳线的接续。定型的接续金具有：钳压接续金具、液压接续金具、螺栓接续金具、爆压接续金具。

7. 4）防护金具类：用于防护导线，架空地线振动的防震锤、护线条、阻尼线；用于抑制次档距振动的间隔棒；用于防护绝缘子串产生电晕的屏蔽环及均压环等。4）防护金具类：用于防护导线，架空地线振动的防震锤、护线条、阻尼线；用于抑制次档距振动的间隔棒；用于防护绝缘子串产生电晕的屏蔽环及均压环等。 （5）拉线金具类：用于调整和稳固杆塔拉线的金具有：可调式UT型线夹；钢线卡子、及双拉线联板等。

8. 5．杆塔： 杆塔是支承架空线路导线和架空地线，并使导线与导线之间，导线和架空地线之间，导线与杆塔之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。 6．基础： 基础的作用主要是稳定杆塔，能承受杆塔、导线、架空地线的各种荷载所产生的上拔力、下压力和倾覆力矩。 电杆及拉线宜采用预制装配式基础。铁塔宜采用现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。有条件时，应优先采用原状基础。包括有：岩石基础、机扩桩基础、掏挖（半掏挖）基础、爆扩桩基础和钻孔桩基础等。 7．接地装置： 主要由连接架空地线的接地引下线及埋入杆塔地里的接地体（极）所组成。接地装置的主要作用是，能迅速将雷电流在大地中扩散泄导，以保持线路有一定的耐雷水平。杆塔接地电阻值愈小，其耐雷水平就愈高。

9. 二、送电线路专业术语 1．档距：相邻两基杆塔之间的水平直线距离，称为档距，一般用L表示。 2．弧垂：对于水平架设的线路来说，导线相邻两个悬挂点之间的水平连线与导线最低点的垂直距离，称为弧垂或弛度。用f表示。 3．限距：导线对地面或对被跨越设施的最小距离。一般指导线最低点到地面的最小允许距离，常用h表示。 4．水平档距：相邻两档距之和的一半，称为水平档距 5．垂直档距：相邻两档距间导线最低点之间的水平距离，称为垂直档距，

10. 6．代表档距：一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。由于导线跨越的地形、地物不同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距，用LO表示。6．代表档距：一个耐张段里，除弧立档外，往往有多个档距。由于导线跨越的地形、地物不同，各档距的大小不相等，导线的悬挂点标高也不一样，各档距的导线受力情况也不同。而导线的应力和弧垂跟档距的关系非常密切，档距变化，导线的应力和弧垂也变化，如果每个档距一个一个计算，会给导线力学计算带来困难。但一个耐张段里同一相导线，在施工时是一道收紧起来的，因此，导线的水平拉力在整个耐张段里是相等的，即各档距弧垂最低点的导线应力是相等的。我们把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距，称之为代表档距或称为规律档距，用LO表示。 导线悬挂点等高情况： 导线悬挂点不等高情况：                           式中：LO—规律档距（米） Ln—各档档距（米） Qn—悬挂点高差角（度）

11. 7．杆塔高度：杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。用H1表示。7．杆塔高度：杆塔最高点至地面的垂直距离，称为杆塔高度。用H1表示。 8．杆塔呼称高度：杆塔最下层横担至地面的垂直距离称为杆塔呼称高度，简称呼称高，用H2表示。 9．悬挂点高度：导线悬挂点至地面的垂直距离，称为导线悬挂点高度，用H3表示。 10．线间距离：两相导线之间的水平距离，称为线间距离，用D表示。 11．根开：两电杆根部或塔脚之间的水平距离，称为根开。用A表示。 12．架空地线保护角：架空地线和边导线的外侧连线与架空地线铅垂线之间的夹角，称为架空地线保护角。 13．杆塔埋深：电杆（塔基）埋入土壤中的深度称为杆塔埋深。用h0表示。 14．跳线：连接承力杆塔（耐张、转角和终端杆塔）两侧导线的引线，称为跳线，也称引流线或弓子线。

12. 15．导线的初伸长：当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形（延着导线轴线伸长），称为导线初伸长。15．导线的初伸长：当导线初次受到外加拉力而引起的永久性变形（延着导线轴线伸长），称为导线初伸长。 16．分裂导线：一相导线由多根（有2根、3根、4根）组成型式，称为分裂导线。它相当于加粗了导线的“等效直径”，改善导线附近的电场强度，减少电晕损失，降低了对无线电的干扰，及提高送电线路的输送能力。 17．导线换位：送电线路的导线排列方式，除正三角形排列外，三根导线的线间距离是不相等。而导线的电抗取决于线间距离及导线半径，因此，导线如不进行换位，三相阻抗是不平衡的，线路愈长，这种不平衡愈严重。因而，会产生不平衡电压和电流，对发电机的运行及无线电通信产生不良的影响。送电线路设计规程规定“在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的送电线路均应换位”。一般在换位塔进行导线换位。 18．导（地）线振动：在线路档距中，当架空线受到垂直于线路方向的风力作用时，就会在其背风面形成按一定频率上下交替的稳定涡流（如图2-3示），在涡流升力分量的作用下，使架空线在其垂直面内产生周期性振荡，称为架空线振动。

13. ．杆塔： 杆塔是支承架空线路导线和架空地线，并使导线与导线之间，导线和架空地线之间，导线与杆塔之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。 常规杆塔型号表示方法： （1）按杆塔用途分类代号含义： （2）按杆塔外形或导线布置型式代号含义：

14. 跌落式熔断器常见故障及防范措施 跌落式熔断器是高压配电线路上最常用过负荷及短路保护设备，它具有结构简单、价格便宜、操作方便、适应户外环境性强等特点，被广泛应用于10kV配电线路和配电变压器一次侧作为保护用。它安装在10kV配电线路分支线上，可缩小停电范围，因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给线路检修创造了一个安全作业环境。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。其工作原理是：将熔丝穿入熔管内,两端拧紧,并使熔丝位于熔管中间偏上方,上动触头由于熔丝拉紧的张力而垂直于熔丝管向上翘起,用绝缘拉杆将上动触头推入上静触头内,成闭合状态(合闸状态)并保持这一状态。当被保护线路发生故障,故障电流使熔丝熔断时,形成电弧,消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体,使管内压力急剧增大,气体向外高速喷出,对电弧形成强有力的纵向吹弧,使电弧迅速拉长而熄灭.与此同时,由于熔丝熔断,熔丝的拉力消失,使锁紧机构释放,熔丝管在上静触头的弹力及其自重的作用下,绕下轴翻转跌落,形成明显的断开距离。使电路断开，切除故障段线路或者故障设备

15. 一、跌落式熔断器主要故障1、烧保险管 常见熔断器的烧管故障都在熔丝熔断后发生，由于熔丝熔断后不能自动跌落，这时电弧在管子内未被切断形成了连续电弧而将管子烧坏，保险管常因上下转动轴安装不正,被杂物阻塞,以及转轴部分粗糙,因而阻力过大,不灵活等原因,以致当熔丝熔断时,保险管仍短时保持原状态不能很快跌落,灭弧时间延长而造成烧管。2.保险管误跌落故障保险管不正常跌落的主要原因是： 有些开关保险管尺寸与保险器固定接触部分尺寸匹配不合适，极易松动，一旦遇到大风就会被吹落,有时由于操作后未进行检查,稍一振动便自行跌落；熔断器上部触头的弹簧压力过小,且在鸭嘴(保险器上盖)内之直角突起处被烧伤或磨损,不能挡住管子也是造成保险器误跌落的原因；熔断器安装的角度(即保险器轴线与垂直线之间的夹角)不合适时,也会影响管子跌落的时间。有时由于熔丝附件太粗,保险管孔太细,即使熔丝熔断,熔丝元件也不易从管中脱出使管子不能迅速跌落。3.熔断器熔丝误断熔断器额定断开容量小，其下限值小于被保护系统的三相短路容量，保险丝误熔断。如果重复发生，常常是因为熔丝选择得过小或与下一级熔丝容量配合不当,发生越级误断熔断。这类事故,可能是因为换用大容量的变压器后,未随之更换大容量的保险丝所致。保险熔丝质量不良,其焊接处受到温度及机械力的作用后脱开,也会发生误断。另外,锡合金焊接的和带丝弦或弹簧的旧式保险熔丝,因受到温度影响后会改变性能,又易氧化生锈,最易发生误熔断。

16. 二、防止跌落式熔断器故障的主要措施1、合理选择跌落式熔断器10kV跌落式熔断器适用于环境空气无导电粉尘、无腐蚀性气体及易燃、易爆等危险性环境，年度温差变比在±40℃以内的户外场所。其选择是按照额定电压和额定电流两项参数进行，也就是熔断器的额定电压必须与被保护设备(线路)的额定电压相匹配。熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。而熔体的额定电流可选为额定负荷电流的1.5～2倍。此外，应按被保护系统三相短路容量，对所选定的熔断器进行校核。保证被保护系统三相短路容量小于熔断器额定断开容量的上限，但必须大于额定断开容量的下限。若熔断器的额定断开容量(一般是指其上限)过大，很可能使被保护系统三相短路容量小于熔断器额定断开容量的下限，造成在熔体熔断时难以灭弧，最终引起熔管烧毁，爆炸等事故。 2、正确安装跌落式熔断器(1) 10kV跌落式熔断器安装在户外，相间距离应大于70cm。并且牢固可靠地安装在离地面垂直距离不小于4m的横担(构架)上，不能有任何的晃动或摇晃现象。若安装在配电变压器上方，应与配变的最外轮廓边界保持0.5m以上的水平距离，以防熔管掉落引发其他事故。　(2)安装时应将熔体拉紧，否则容易引起触头发热，所使用的熔体必须是正规厂家的标准产品，并具有一定的机械强度。

17. (3)熔管应有向下25°（±2°）的倾角，熔管的长度应调整适中，要求合闸后鸭嘴舌头能扣住触头长度的三分之二以上，以免在运行中发生自行跌落的误动作，熔管亦不可顶死鸭嘴，以防止熔体熔断后熔管不能及时跌落。 3、正常合理操作跌落式熔断器在农网10kV配电线路分支线和额定容量小于200kVA的配电变压器允许按下列要求带负荷操作： (1)操作时由两人进行(一人监护，一人操作)，但必须戴经试验合格的绝缘手套，穿绝缘靴、戴护目眼镜，使用电压等级相匹配的合格绝缘棒操作，在雷电或者大雨的气候下禁止操作。 (2)在拉闸操作时，一般规定为先拉断中间相，再拉背风的边相，最后拉断迎风的边相。这是因为配电变压器由三相运行改为两相运行，拉断中间相时所产生的电弧火花最小，不致造成相间短路。其次是拉断背风边相，因为中间相已被拉开，背风边相与迎风边相的距离增加了一倍，即使有过电压产生，造成相间短路的可能性也很小。最后拉断迎风边相时，仅有对地的电容电流，产生的电火花则已很轻微。 (3)合闸的时候操作顺序拉闸时相反，先合迎风边相，再合背风的边相，最后合上中间相。 (4)操作熔管是一项频繁的项目，注意不到便会造成触头烧伤引起接触不良，使触头过热，弹簧退火，促使触头接触更为不良，形成恶性循环。所以，拉、合熔管时要用力适度，合好后，要仔细检查鸭嘴舌头能紧紧扣住舌头长度三分之二以上，可用拉闸杆钩住上鸭嘴向下压几下，再轻轻试拉，检查是否合好。合闸时未能到位或未合牢靠，熔断器上静触头压力不足，极易造成触头烧伤或者熔管自行跌落。

18. 4、加强跌落式熔断器的运行维护为使熔断器能更可靠、安全的运行，除按规程要求严格地选择正规厂家生产的合格产品及配件(包括熔件等)外，在运行维护管理中应特别注意以下事项：4、加强跌落式熔断器的运行维护为使熔断器能更可靠、安全的运行，除按规程要求严格地选择正规厂家生产的合格产品及配件(包括熔件等)外，在运行维护管理中应特别注意以下事项： （1）熔断器的额定电流与熔体及负荷电流值是否匹配合适，若配合不当必须进行调整。 （2）熔断器的每次操作必须仔细认真，不可粗心大意，特别是合闸操作，必须使动、静触头接触良好。检查熔断器转动部位是否灵活，有否锈蚀、转动不灵等异常，零部件是否损坏、弹簧有否锈蚀。 （3）熔管内必须使用标准熔体，禁止用铜丝铝丝代替熔体，更不准用铜丝、铝丝及铁丝将触头绑扎住使用。 （4）对新安装或更换的熔断器，要严格验收工序，必须满足规程质量要求，熔管安装角度达到25°左右的倾下角。 （5）熔体熔断后应更换新的同规格熔体，不可将熔断后的熔体联结起来再装入熔管继续使用。