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第一章 电力线路基本知识 第一节 概述 一、电力线路的作用 电能是现代社会必不可少的二次能源，可由水力、风力等机械能，煤炭、石油等燃烧产生的热能，太阳的光能和原子核裂变时产生的原子能等多种一次能源转化而来。受资源或环境条件的制约，发电厂和负荷中心往往相距很远。如水力发电厂建在江河流域中上游水位落差大的地方，风力发电厂建在风力强劲的人烟稀少的空旷地区，火力发电厂建在煤炭、石油和其它能源的产地，核电站则需要建在有比较稳定的地质结构、有充足的冷却水和淡水供应、具有稳定的气象环境、低人口密度、与空中、水上航道有足够的安全距离等条件的地方。大的电力负荷中心则多集中在工业区和大城市，我国多集中于江河的中下游和沿海地带。因此必须用送电线路来把电能从发电厂输送到电力负荷中心。另一方面，为了保证安全可靠、经济合理地供电，需将使用不同能源的孤立运行的发电厂用输电线路连接起来，组成统一的电力系统。要把电能送达电力用户的用电设备，还需要建设配电线路。简言之，电力线路在电力系统中起着输送和分配电能的作用。 二、电力线路的分类 电力线路的分类方法因侧重点不同而异，常见有如下几种方法。 （一）按输送电能的性质分为交流输电线路和直流输电线路。直流输电与交流输电相比的优点是线路建设费用较低，没有稳定性的问题，可将非同期或异周波的电网联系起来，不增大电力系统的短路容量。目前，发电和用电设备主要用交流电，而由交流电变为直流电及其逆变所需的换流设备造价较高，故直流输电仅用于高电压长距离送电线路。 （二）按电压等级分为输电线路和配电线路。从发电厂将电能输送到变电所的高压电力线路叫做输(送)电线路，电压等级一般为35kV及以上。其中，又分为高压输电线路，超高压输电线路和特高压输电线路。在我国，通常称35～220kV的线路为高压输电线路，330～750kV的线路为超高压输电线路， 750kV以上线路为特高压输电线路。电压等级越高，输送能量越大，输送距离越远。 担负分配电能任务的电力线路称为配电线路。其中，1～20kV的线路称为高压配电线路，用于从变电所将电能送至配电变压器，电压等级一般为20kV、10 kV或6 kV。1 kV以下的线路称为低压配电线路，用于将电能从配电变压器送至各用电点，按我国标准，其电压等级一般为0.38、0.22kV。 （三）按结构分为架空线路和绝缘线路，绝缘线路又分为架空绝缘线路和地下电缆线路。架空线路是指用绝缘子和杆塔将裸导线架设于地面上的线路。 用裸导线架设的架空线路，与绝缘线路相比，具有结构简单、加工制造容易、施工简便、建设速度快、施工周期短，投资少、经济效益高，散热条件好、输送容量大，容易发现运行线路中的故障并易于修复等优点。其缺点一是在发生断线事故时，未跳闸前电线的电压对外界有很大的危险性；二是短路时可能因电动力造成混线；三是在穿越树林时易引起短路或接地故障。 绝缘线路采用绝缘导线或电缆建设。与架空明线相比，采用绝缘线路的显著优点，一是在发生断线事故时，仅在电线断头处有电，线路其它部分对外无电，从而降低了对外界的危险性；二是使用架空绝缘导线即可避免架空明线可能由电动力造成混线，在穿越树林时易引起短路或接地故障之类的事故。因此，采用绝缘线路有利于降低线路事故率，提高城市供电网的安全可靠性。在城市中采用地下电缆线路将使街道更加美观。绝缘线路的缺点，一是散热条件差、输送容量较小；二是建设成本较高，电压越高，绝缘部分所占成本的比例越大；三是地下电缆线路不易检修。 三、架空输电线路的结构和组成元件 图1-1 架空输电线路的结构 （一）输电线路的结构 每一条架空输电线路都有若干基杆塔，在杆塔上部用绝缘子金具串支撑着导线，如图1-1所示。相邻杆塔中心线之间的水平距离l称为档距。相邻两基承力杆塔之间的几个档距组成一个耐张段，如图中#1~#5杆塔为一个耐张段，该耐张段由4个档距组成。如果耐张段中只有一个档距，如图中#5和#6杆塔之间，则称为孤立档。一条输电线路总是由多个耐张段组成的，其中包括孤立档。 线路跨越通航大河流、湖泊或海峡等，因档距较大(在1000m以上)或杆塔较高(在100m以上)，导线选型或杆塔设计需特殊考虑，且发生故障时严重影响航运或修复特别困难的耐张段大跨越。 导线用来传输电流、输送电能。一般输电线路每相采用单根导线，对于超高压大容量输电线路，为了减小电晕以降低电能损耗，并减小对无线电、电视等的干扰，多采用相分裂导线，即每相采用两根、三根、四根或更多根子导线，子导线间的间距用间隔棒控制。 地线悬挂于杆塔顶部，并在每基杆塔上均通过接地线与接地体相连接。当雷云放电雷击线路时，因地线位于导线的上方，雷首先击中地线，并借以将雷电流通过接地体泄入大地，从而减少雷击导线的几率，保护线路绝缘免遭雷电过电压的破坏，起