架空線路的基本結(jié)構(gòu)及組成（合）

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

圖架空輸電線路

一、導(dǎo)線和避雷線

導(dǎo)線是用來傳導(dǎo)電流、輸送電能的元件。輸電線路一般都采用架空裸導(dǎo)線，每相一根，220kV及以上線路由于輸送容量大，同時(shí)為了減少電暈損失和電暈干擾而采用相分裂導(dǎo)線，即每相采用兩根及以上的導(dǎo)線。采用分裂導(dǎo)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(dǎo)線的排列方式

導(dǎo)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(dǎo)線在桿塔上排列方式示意圖

導(dǎo)線在運(yùn)行中經(jīng)常受各種自然條件的考驗(yàn)，必須具有導(dǎo)電性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、價(jià)格低、耐腐蝕性強(qiáng)等特性。由于我國鋁的資源比銅豐富，加之鋁和銅的價(jià)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(shè)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(dǎo)線的機(jī)會(huì)，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(dǎo)、地線分類

導(dǎo)、地線一般可按所用原材料或構(gòu)造方式來分類。

1、按原材料分類

裸導(dǎo)線一般可以分為銅線、鋁線、鋼芯鋁線、鍍鋅鋼絞線等。

銅是導(dǎo)電性能很好的金屬，能抗腐蝕，但比重大，價(jià)格高，且機(jī)械強(qiáng)度不能滿足大檔距的強(qiáng)度要求，現(xiàn)在的架空輸電線路一般都不采用。鋁的導(dǎo)電率比銅的低，質(zhì)量輕，價(jià)格低，在電阻值相等的條件下，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半左右，但缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，運(yùn)行中表面形成氧化鋁薄膜后，導(dǎo)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(jī)械強(qiáng)度雖高，但導(dǎo)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(dǎo)線。

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

2、按構(gòu)造方式分類

按構(gòu)造方式的不同，裸導(dǎo)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(diǎn)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(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)線和避雷線，以使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與避、導(dǎo)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，使用的砂、石、水泥等材料便于供應(yīng)，并且價(jià)格便宜。混凝土有一定的耐腐蝕性，故電桿壽命較長，維護(hù)量少。與鐵塔相比，鋼材消耗少，線路造價(jià)低，但重量大，運(yùn)輸比較困難。

水泥桿有非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桿和澆制前對鋼筋預(yù)加一定張力拉伸的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桿兩種。目前，輸電線路使用較多的是非預(yù)應(yīng)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(jī)械強(qiáng)度大，使用年限長，維修工作量少，但耗鋼材量大、價(jià)格較貴。在變電所進(jìn)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(zhuǎn)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(dǎo)線、地線、絕緣子串和覆冰重量)和水平的風(fēng)壓。因此，直線桿一般比較輕便，機(jī)械強(qiáng)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(shí)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(shè)置能夠承受斷線時(shí)順線路方向的導(dǎo)、地線拉力的桿塔，把斷線影響限制在一定范圍以內(nèi)。兩個(gè)耐張桿塔之間的距離叫耐張段。

3、轉(zhuǎn)角桿

線路轉(zhuǎn)角處的桿塔叫轉(zhuǎn)角桿(見圖4-1b)。正常情況下轉(zhuǎn)角桿除承受導(dǎo)、地線的垂直荷重和內(nèi)角平分線方向風(fēng)力水平荷重外，還要承受內(nèi)角平分線方向?qū)А⒌鼐€全部拉力的合力。轉(zhuǎn)角桿的角度是指原有線路方向風(fēng)的延長線和轉(zhuǎn)角后線路方向之間的夾角，有轉(zhuǎn)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(shè)在發(fā)電廠或變電所的線路末端桿塔。終端桿除承受導(dǎo)、地線垂直荷重和水平風(fēng)力外，還要承受線路一側(cè)的導(dǎo)、地線拉力，穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度都應(yīng)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(jìn)行導(dǎo)線換位;跨越桿設(shè)在通航河流、鐵路、主要公路及電線兩側(cè)，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(shí)以電、氣焊方式進(jìn)行連接。

錐型水泥桿一般用在配電線路上，輸電線路的轉(zhuǎn)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(dān)(參見圖5)

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

橫擔(dān)按材料分為鐵橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)。橫擔(dān)按用途分為直線橫擔(dān)、耐張橫擔(dān)、轉(zhuǎn)角橫擔(dān)。

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(dǎo)線之間以及導(dǎo)線和大地之間絕緣，保證線路具有可靠的電氣絕緣強(qiáng)度，并用來固定導(dǎo)線，承受導(dǎo)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(jī)械強(qiáng)度的要求。

按照機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)線的張力大，機(jī)械強(qiáng)度要求高，故有時(shí)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(zhuǎn)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(dǎo)線張力不大的直線桿或小轉(zhuǎn)角桿塔。優(yōu)點(diǎn)是制造簡易、價(jià)廉，缺點(diǎn)是耐雷水平不高，容易閃絡(luò)。

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(dá)到污穢區(qū)等級相適應(yīng)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(qiáng)度高，耐雷性能和耐高、低溫性能均較好。當(dāng)絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，其玻璃傘裙會(huì)自行爆裂。

5、瓷橫擔(dān)絕緣子

瓷橫擔(dān)(見圖4-6)絕緣水平高，自潔能力強(qiáng)，可減少人工清掃;能代替鋼橫擔(dān)，節(jié)約鋼材;結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價(jià)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(yùn)輸省力方便等優(yōu)點(diǎn)。

四、電力線路金具

輸電線路導(dǎo)線的自身連接及絕緣子連接成串，導(dǎo)線、絕緣子自身保護(hù)等所用附件稱為線路金具。線路金具在氣候復(fù)雜、污穢程度不一的環(huán)境條件下運(yùn)行，故要求金具應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)線及絕緣子連接成串，亦用于保護(hù)導(dǎo)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(dǎo)、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(dǎo)、地線，并對導(dǎo)、地線應(yīng)有一定的握力。

耐張線夾用于耐張、轉(zhuǎn)角或終端桿塔，承受導(dǎo)、地線的拉力。用來緊固導(dǎo)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(jié)金具類

聯(lián)結(jié)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(dān)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(jié)金具，常用的聯(lián)結(jié)金具有球頭掛環(huán)、碗頭掛板，分別用于聯(lián)結(jié)懸式絕緣子上端鋼帽及下端鋼腳，還有直角掛板(一種轉(zhuǎn)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(dān)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(jié)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(jié)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(dǎo)線、避雷線的端頭。接續(xù)金具承擔(dān)與導(dǎo)線相同的電氣負(fù)荷，大部分接續(xù)金具承擔(dān)導(dǎo)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(hù)金具類

防護(hù)金具分為機(jī)械和電氣兩類。機(jī)械類防護(hù)金具是為防止導(dǎo)、地線因振動(dòng)而造成斷股，電氣類防護(hù)金具是為防止絕緣子因電壓分布嚴(yán)重不均勻而過早損壞。機(jī)械類有防振錘(見圖4-12)、預(yù)絞絲護(hù)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(chǔ)

架空電力線路桿塔的地下裝置統(tǒng)稱為基礎(chǔ)?；A(chǔ)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(chǔ)分為電桿基礎(chǔ)和鐵塔基礎(chǔ)兩大類。

1、電桿基礎(chǔ)

桿塔基礎(chǔ)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(yù)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(chǔ)

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

3、鐵塔地腳螺栓保護(hù)帽的澆制

地腳螺栓澆制保護(hù)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(hù)帽，耐張塔在架線后澆制保護(hù)帽。

六、拉線

拉線用來平衡作用于桿塔的橫向荷載和導(dǎo)線張力、可減少桿塔材料的消耗量，降低線路造價(jià)。一方面提高桿塔的強(qiáng)度，承擔(dān)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(jià);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(diào)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(dǎo)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(dāng)雷擊地線時(shí)可迅速地將雷電流向大地中擴(kuò)散，因此，輸電線路的接地裝置主要是泄導(dǎo)雷電流，降低桿塔頂電位，保護(hù)線路絕緣不致?lián)舸╅W絡(luò)。它與地線密切配合對導(dǎo)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(dǎo)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(shí)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(dǎo)體叫接地線。對非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桿可以利用內(nèi)部鋼筋作為接地線;對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桿因其鋼筋較細(xì)，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(dǎo)體，故可將扁鋼接地體和鐵塔腿進(jìn)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(shè)在地下的廊道內(nèi)，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(jié)構(gòu)

電力電纜結(jié)構(gòu)必須有線芯(又稱導(dǎo)體)、絕緣層、屏蔽層和保護(hù)層四部分組成。

(1)線芯：傳輸電流，指導(dǎo)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(dǎo)體表面不光滑而引期起的電場強(qiáng)度的增加使絕緣層和電纜導(dǎo)體有較好的接觸;

(4)保護(hù)層：保護(hù)電纜絕緣不受外界雜質(zhì)和水分的侵入和防止外力直接損傷電纜。

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