一、什么是架空電力線?
架空電力線路是由線路桿塔、導線、絕緣子、金具、拉線、桿塔基礎、接地裝置等構成,架設在地面之上用于系統兩點間傳輸電能的設施。
通俗地說就是地上的送電的線路,根據電壓等級不同,平時可見的如下類型:
10kV---砼桿
10kV---砼桿
35kV---砼桿
35kV---砼桿
66kV---角鋼塔
66kV---角鋼塔
110kV---角鋼塔
110kV---角鋼塔
220kV---角鋼塔
220kV---角鋼塔
500kV---角鋼塔
500kV---角鋼塔
750kV---角鋼塔
750kV---角鋼塔
注:以上照片都是自己拍的,750kV以上的還沒實地看過……
二、架空線的組成部分及其作用
架空線由導(地)線、(桿)塔、絕緣子及金具、基礎和其他配套附屬設施組成。
1、導(地)線
圖中下面的3根就是導線,上面的一根是地線,其中導線為鋼芯鋁絞線,地線為鋼絞線。
1)導線
導線大體分為兩種,一種我們通常稱其為裸導線,一種稱為絕緣導線。其中裸導線是目前最常用的,絕緣導線基本應用于10kV及以下配網線路線上。
裸導線:
常用的導線基本都是“圓線同心絞架空導線”,這種說法是規范上的,代指了絕大部分的裸導線,最常用的裸導線是鋼芯鋁絞線。
鋼芯鋁絞線的中間部分是鋼芯,主要作用是承受導線所受的各種作用力,外圍部分為鋁絞線,主要作用是輸送電能,也就是導線的核心作用。
除了最常用的鋼芯鋁絞線,還有其他的導線,但是整體結構都基本如此,中間鋼芯類似的部分用來受力,外部用來輸電。比如現在有碳纖維芯的導線,同樣的機械性能重量更輕,但是相對的,價格要高一些。還有防腐性能更好的鋁合金導線等等。
各種國標類型導線如下:
GB/T 1179-2017 《圓線同心絞架空導線》:鋁絞線、鋁合金絞線、鋼芯鋁絞線、防腐型鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線、防腐型鋼芯鋁合金絞線、鋁合金芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁合金絞線、防腐型鋁包鋼芯鋁合金絞線、鋼絞線、鋁包鋼絞線。
GB/T 32502-2016 《復合材料芯架空導線》:碳纖維等都在此列。
鋼芯和鋁絞線規格的確定原則:
簡易理解,根據輸送容量來確定鋁絞線的截面,根據氣象等受力情況來確定鋼芯。真正做的時候會根據不同工況,配電電力系統的潮流計算以及各種荷載來綜合確定鋼芯鋁絞線的截面。
2)地線
地線,也叫避雷線,主要的作用就是保護其下方的導線避免雷擊;如果只需要防雷的作用,地線一般選用鋼絞線即可;隨著信息化的不斷發展,很多地線采用了OPGW- Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire(也稱光纖復合架空地線),除了原本的避雷功能外,還做為兩個變電站之間的數據傳輸使用。
2、(桿)塔
1)砼桿(水泥桿)
現階段絕大多數砼桿應用于20kV及以下的電網中,但是也有部分地區例外,砼桿最大的優點是成本低,因此在中低壓電網中應用較多,但是部分地區也比較適合砼桿,比如新疆的某些戈壁,風沙過大,很容易破壞角鋼塔的防腐層等。
其他電壓等級也可以使用水泥桿,只不過應用較少,比如3-110kV多采用單回路直線桿多采用單桿:
荷載較大的時候采用雙桿:
220kV則多采用帶拉線的門型雙桿:
2)角鋼塔
角鋼塔是平時里可以見得最多的高壓桿塔形式了,多數采用熱軋等肢角鋼制造、螺栓組裝的空間桁架結構,少數也有采用鋼管的(多用于大跨越)。而對于角鋼塔也分拉線式和自立式。
拉線式的缺點是占地面面積大,優點是節約鋼材,所以,如果去青海旅行的話,經常會在路邊看見這種拉線式的角鋼塔。
應用中更多的鐵塔則是自立式鐵塔,簡單理解沒有拉線的鐵塔就都是自立式鐵塔。
前面照片中的角鋼塔就都是自立式鐵塔,自立式鐵塔在交通不便利的地方相對更好施工,因為可以把塔材分批次運到相應位置,比如說半山腰,吊車上不去的地方。除了很多特高壓的活,35kV這種很少有用直升機施工的,所以,早些年說趕驢上山運塔材也不是完全是一句玩笑。
3)鋼管桿
鋼管桿最大的優點就是占地面積小,最大的缺點就是貴。除了占地面積小,還有外形相對美觀以及施工便捷(在可以使用吊車時)。因此,鋼管桿多建設于市區內。
3、絕緣子及金具
1)絕緣子 insulator
國標GB2900《電工術語 絕緣子》中定義:供承受電位差的電器設備或導體電氣絕緣和機械固定用的器件。
對于架空線路上的絕緣子,通俗地說:導線帶電,鐵塔可以導電,所以需要在它們二者之間加入不導電的東西把導線掛在鐵塔上。
常見的絕緣子基本就是3種形式:瓷絕緣子、玻璃鋼絕緣子和復合絕緣子。
瓷絕緣子:
玻璃鋼絕緣子:
對于瓷絕緣子和玻璃鋼絕緣子,單元都是片,根據線路的電壓等級不同,所用的絕緣子數量也不同,主要是根據爬電比距這一參數來進行計算。
對于日常生活中,偶爾看到架空線路,可以通過數瓷絕緣子和玻璃鋼絕緣子數量來估計線路的電壓等級:
一片絕緣子就是10kV,舉例子4片的應該就是35kV線路,6片的應該就是66kV線路,不一定完全準備,但是偶爾娛樂肯定是足夠了。但是是注意一點,線路的電壓等常見的是以下幾種:10kV,35kV(東北地區基本沒有),66kV(一般僅僅東北地區有),110kV,220kV,500kV及以上就別數了,看塔大小吧……
千萬別數完絕緣子,來一句這線路是40kV的,這樣就露怯了……
復合絕緣子:
這個就是復合絕緣子,材料就是硅橡膠的,這個與瓷絕緣子和玻璃鋼絕緣子不同,不是一片片地接起來的,一只就是固定長度的,所以,都是根據電壓等級和所處于地區的污穢等級、海拔高度等來選取長度。
復合絕緣子現在很多地區用的是這種大傘裙的絕緣子:
這種上面有一片特別大的,就是用來防止鳥屎等污穢物落在下面的絕緣子邊緣上,容易發生閃電,嗯,每年都會有因為鳥屎發生事故的,所以,防鳥是一件很重要的工作。
2)金具
名詞解釋:將桿塔、導線、地線和絕緣子連接起來的所用的金屬零件。
通俗解釋:就是導線不能直接掛在絕緣子上,絕緣子也不能直接掛在桿塔上,金具就是所有這些連接件的統稱。
金具根據其應用就有很多種類型了,這種東西不講了,一般大家站在地上也看不清什么是金具。
來個圖總結一下上面講的:
那么,這張圖里瓷絕緣子串一只有6片絕緣子,那就是60kV左右,那么,這條線路就是66kV的,電氣小柯南呀!
4、基礎
這玩意平時也看不見,都在地面以下,為了喝酒聊天了解下吧。
按照標準說法呢,國內架空線電線路桿塔常用的基礎形式主要有開挖回填類基礎和原狀土基礎兩個類。其中開挖回填類基礎主要包括直柱混凝土臺階式基礎、直柱或斜柱鋼筋混凝土板式基礎、裝配式基礎、聯合式基礎和拉線基礎等,原狀土類基礎主要包括掏挖基礎、巖石基礎,挖孔樁基礎、螺旋錨基礎、微型樁基礎、灌注樁基礎等。
上面的說法太晦澀,就是我們日常常見的,不在什么山區里的,通俗說就是以下幾種基礎:
1)鋼筋混凝土基礎
就是把地上挖開一個大坑,對,就是下面這樣的。
這種基礎相對于以下那兩種基礎的好處就是省錢,埋深淺;缺點就是作業面空間大,占地面積大。此圖引自網上,目測這圖里邊坡的放坡不太夠,不安全。
2)鋼管樁
就是把一根(或者幾根)鋼管打入地下,地面上的部分有個法蘭盤,然后用螺栓與桿塔連接。
3)灌注樁
灌注樁形式與鋼管桿類似,只不過埋在地下的是鋼筋混凝土的樁基礎,而不是鋼管。
5、其它能看到的各種設備材料
1)避雷器
名詞解釋:用于保護電氣設備免受高瞬態過電壓危害并限制續流時間也常限制續流幅值的一種電器。本術語包含運行安裝時對于該電器正常功能所必須的任何外部間隙,而不論其是否作為整體的一個部件。
通俗解釋:就是裝在線路上的一個設備,平時關斷狀態,當線路并雷擊,或者感應雷導致線路電流過大時開通,把這個雷電流導入大地,保證電網正常運行。
上面有了一個66kV的避雷器,再放一個配電網的,就是電桿上面裝的:
2)拉線
就是經常能看見在電桿上拉著的鋼絲繩,主要作用就是拉著電桿,防止電桿向另外一側傾倒。
4)接地系統
把線路上避雷器、鐵塔、地線等導入大地的相關設施,主要功能就是當鐵塔、地線等這些本不應該帶電的設備帶電時,將它們所帶的電流導入大地的設施。
5)防振裝置
架空線路上電線受風的作用經常出現的是均勻低風速下的微風振動,為了避免這種振動造成的損害,就有了防振錘。當導、地線發生微風振動時,懸掛在線纜上的防振錘隨著線纜的運行而振動,使得防振錘鋼絞線股間相互摩擦,將傳遞至防振錘上的振動能量轉化鋼絞線股間的摩擦熱能而耗散掉,從而有效抑制線纜的微風振動。
之前的一個照片里有防振錘,除了防振錘還有防振鞭,裝于導線和地線之上。安裝距離需要計算,不是隨便裝上就可以。
6)驅鳥裝置
驅鳥的主要原因是了為防止鳥在桿塔上筑巢,其實筑巢也還好,主要問題就是之間說的,它在上面拉屎,就很容易導致線路發生閃絡,想想,因為鳥拉屎導致了你家停電,這個聽起來有點奇葩吧,但是,事實就是這樣,所以,各種各樣的驅鳥設備就被研制出來了;而且,電網各個部分還根據各個地區的鳥類不同,研制了各種不同的驅鳥設備,要保證不傷害鳥的前提下,阻止它們在桿塔上筑巢。
有用這種防鳥刺的。
但是需要看遇見什么樣的鳥……
還有用這種能隨風轉動的
還有用太陽能發電的智能驅鳥器
但是一言難盡呀
所以現在還有在線路上直接在安全的位置設一個鳥窩的,直接給鳥分房子,免得它們自己建,影響線路安全運行。
但是還是有鳥不領情呀,分的沒有建的好呀,和鳥斗,任重而道遠呀。
7)警示裝置
這個就不用細說了,就是有電危險!
但是要強調一下,有電真的危險,切勿在電力線下面釣魚、放風箏,很危險,每年都有很多人因為釣魚觸電身亡!
家里電壓才220V,在有釣魚的地方,基本都是10kV、也就是10000V起,一旦發生意外,沒有生還可能!
遠離電力線,有電真的很危險!