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架空线路的结构及分类

施耐德母线2018-12-08 14:28:13

一、架空线路的结构

架空线路的导线、避雷线架设在野外,常年在露天情况下运行,不仅经常承受自身张力作用,还受各种气象条件的影响,有时还会受大气中各种化学气体和杂质的侵蚀。因此导线和避雷线除了要求有良好的导电性能外,还要求有较高的机械强度。对导线的具体要求,一是导电率高;二是耐热性好;三是机械强度好;四是具有良好的耐振、耐磨、耐化学腐蚀性能;五是质量轻,价格低,性能稳定,见图3-6所示。

组成:导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。

图 3-6  架空线路的结构

1低压导线2针式绝缘子3横担4低压电杆,5横担6高压悬式绝缘子串,7线夹,8高压导线,9高压电杆,10避雷线 

二、架空导线的分类

1.裸导线

(1)铜导线

铜导线具有优良的导电性能[γ=53m/(Ω·mm2)]和较高的机械强度(σ=382N/ mm2),耐腐蚀性强,铜的密度为9.8g/cm3,是一种理想的导线材料。但由于铜在工业上用途极其广泛,资源少而价格高,因此,铜线一般只用于电流密度较大或化学腐蚀较严重地区的配电线路。

(2)铝导线

铝导线的导电性能和机械强度不及铜导线,铝和铜比较,铝的导电系数[γ=32m/(Ω·mm2)]比铜小1.6倍。铝的机械强度(σ=157N/ mm2)也比较小,抗化学腐蚀能力也比较差。但铝的质量小,铝的密度为2.7g/mm3,并且铝的储量高而价格低,因此,铝也是一种比较理想的导线材料。铝的性质决定了铝线一般用于档距较小的架空配电线路,但在沿海地区或化工厂附近不宜采用铝线。

(3)钢芯铝绞线

为了充分利用铝和钢两种材料的优点以补其不足,而把它们结合起来制成钢芯铝绞线。钢芯铝绞线具有较高的机械强度,它所承受的机械应力是由钢芯线和铝芯共同承担的,并且交流的集肤效应可以使钢芯线中通过的电流几乎为零,电流基本上是由铝线传导的。因此,钢芯铝绞线的导电和机械性能均比较良好,适用于大档距架空电力线路。

钢芯铝绞线一般分为普通型LGJ、轻型LGJQ和加强型LGJJ钢芯铝绞线三种。

普通钢芯铝绞线,铝钢截面比SL:SG=5.3:6.1;

轻型钢芯铝绞线,铝钢截面比SL:SG=7.6:8.3;

加强型钢芯铝绞线,铝钢截面比SL:SG=4:4.5;

(4) 防腐型钢芯铝绞线(LGJF)

防腐型钢芯铝绞线(LGJF),其结构形式及机械性能、电气性能与普通钢芯铝绞线相同,它可分为轻防腐型 (仅在钢芯上涂防腐剂)、中防腐型(仅在钢芯及内层铝线上涂防腐剂)和重防腐型(在钢芯和内外层铝线均涂防腐剂)三种。这种导线用于沿海及有腐蚀性气体的地区。

(5)钢芯稀土铝绞线(LGJX)

钢芯稀土铝绞线(LGJX)是20世纪80年代初期广州有色金属研究院和广东台山电缆厂共同研制的节能新产品,其产品规格与GB1179—1983的相同,其特点是在工业纯铝中加入少量稀土金属,在一定工艺条件下制成铝导线,并经上海电缆研究所和电力工业部电力建设研究所等单位检验,其导电性能和机械性能均达到国际电工委员会IEC标准。

(6)钢芯铝合金绞线(HLGJ)

钢芯铝合金绞线HLGJ,是先以铝、镁、硅合金拉制成的圆单线,再将这种多股的单线绕着内层钢芯绞制而成。抗拉强度比普通钢芯铝绞线高40%左右,它的导电率及质量接近铝线,适用于线路大跨越地方。

(7)铝包钢绞线

铝包钢绞线GLJ,以单股钢线为芯,外面包以铝层,做成单股或多股绞线。铝层厚度及钢芯直径可根据工程实际需要与厂家协商制造,价格偏高,导电率较差,适合用于线路的大跨越及架空地段高频通信使用。

(8)镀锌钢绞线

镀锌钢绞线的导电性能很差[γ=7.52m/(Ω·mm2)],但钢绞线的机械强度高(单股钢绞线σ=362N/ mm2,多股钢绞线σ=588~686N/ mm2)由于钢绞线的导电性能很差,不宜用作电力线路导线,它主要用于架空电力线路的避雷线、接地引下线和拉线,以及用作绝缘导线、通信线等的承力索。

2. 绝缘导线

(1)绝缘导线优点

绝缘导线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。

架空配电线路采用绝缘导线替代裸导线所具有的优点

①可解决架空配电线路的走廊问题。

②可大幅度降低因外力影响而引发的事故,提高供电可靠性。

③可方便施工,减少维修工作量等。

(2)绝缘导线的绝缘材料

目前户外绝缘导线所采用的绝缘材料,一般为黑色耐气候型的聚氯乙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、交联聚乙烯等。这些绝缘材料一般具有较好的电气性能、抗老化及耐磨性能等,暴露在户外的材料填加有1%左右的碳黑,以防日光老化。

这些材料的特点是:

①聚氯乙烯(PVC)绝缘材料。它具有较好的电气、机械性能,对酸、碱有机化学成份性能比较稳定,耐潮湿,阻燃、成本低且易加工等特点。但PVC同其它绝缘材料相比而言,PVC绝缘材料的介质损失及相对介电系数比较大,绝缘电阻低,耐热性比较差。PVC的长期允许工作温度不应大于70℃。因此,PVC绝缘材料一般只适用于低压绝缘导线或集束型绝缘导线的外护套。

②聚乙烯(PE)绝缘材料。它具有优异的电气性能,相对介电系数及介质损失角正切值在较大的频率范围内几乎不变。化学稳定性良好,在室温下耐溶剂性好,对非氧性酸、碱的作用性能非常稳定,耐潮湿、耐寒性也比较好。但PE绝缘材料软化温度比较低,它的长期允许工作温度不应超过70℃。另外,PE绝缘材料耐环境应力开裂、耐油性和耐气候性比较差,且不阻燃。

③高密度聚乙烯(HDPE)绝缘材料。它除长期允许工作温度不应超过70℃和不阻燃之外,其它主要电气、机械性能与交联聚乙烯材料接近。

④交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料。它是采用交联的方法将交联聚乙烯的线性分子结构转化为网状结构而形成的。它的电气性能与聚乙烯接近,耐热性好,其长期允许工作温度为90℃,抗过载能力强,并且XLPE绝缘材料可避免环境应力开裂,机械物理性能比PVC、PE绝缘材料要好。

(3)绝缘导线的分类

绝缘导线按电压等级可分为中压绝缘导线、低压绝缘导线;按架设方式可分为分相架设、集束架设。绝缘导线类型有中、低压单芯绝缘导线、低压集束型绝缘导线、中压集束型半导体屏蔽绝缘导线、中压集束型金属屏蔽绝缘导线等。

1)单芯中压、低压绝缘导线

中低压架空绝缘线路一般采用单芯绝缘导线、分相式架设方式,它的架设方法与裸导线的架设方法基本相同。由于中压线路相对低压线路遭受雷击的几率较高,中压绝缘导线还需要考虑采取防止雷击断线的措施。

低压绝缘导线的结构为直接在线芯上挤包绝缘层;中压绝缘导线的结构是在线芯上挤包一层半导体屏蔽层,在半导体屏蔽层外挤包绝缘层,生产工艺为两层共挤,同时完成。

绝缘导线的线芯一般采用经紧压的圆形硬铝(LY8或LY9型)、硬铜(TY型)或铝合金导线(LHA或LHB型)。线芯紧压的目的是为了降低绝缘导线制造过程中所产生的应力,防止水渗入绝缘导线内滞留,特别是对铜芯绝缘导线,易引起腐蚀应力断线。根据国家试验站的试验结果,在室内灯光的照射下,相同导体截面的绝缘导线的载流量高于裸导线,这是由于绝缘层有利于散热的结果,其原因是:①绝缘导线的散热面积大;②黑色绝缘层增加了热辐射;发热体颜色越黑热辐射系数就越大;③绝缘层的热阻系数较小。考虑到便于统一规划设计,以及考虑到试验室与实际的差别,夏日短时段暴晒的因素,推荐选用绝缘导线截面可视同裸导线或需增大一级截面。

10kV绝缘导线的绝缘层分普通绝缘层(厚3.4mm)、薄绝缘层(厚2.5mm)两种。有关标准中规定薄绝缘型结构不设内半导体屏蔽层,但为了降低电场强度,防止过电压或外物碰触绝缘线时产生局部放电,即使采取2.5mm 厚薄绝缘层时,仍以增加内半导体屏蔽层为宜。采取2.5mm薄绝缘层的优点为在分相架设时,即满足一定的绝缘水平,又可减轻导线荷载,在同样安全系数下减小导线弧垂,降低造价。

对于非承力绝缘导线,如柱上变压器引线、及利用承力索承力敷设的绝缘导线等,可以采用软铜线做线芯,这类导线的线芯可以不进行紧压。作为变台引线的中压绝缘导线,宜采用2.5mm厚的绝缘层,以便于折弯安装固定。

2)低压集束型绝缘导线

低压集束型绝缘导线(LV-ABC型)可分为承力束承载、中性线承载和整体自承载三种方式,见图3-3。整体自承载的低压集束型绝缘导线的线芯,应采用紧压的硬铝、硬铜或铝合金导线做线芯。采用承力束或中性线承载的低压集束型绝缘导线,相线可以采用未经紧压的软铜芯做线芯。

3)中压集束型绝缘导线

中压集束型绝缘导线(HV-ABC型),可分为集束型半导体屏蔽、金属屏蔽绝缘导线两种类型

①中压集束型半导体屏蔽绝缘导线,可分为承力束承载和自承载两种类型。

②中压集束型金属屏蔽绝缘导线,一般带承力束。