第5章電力線路1本章學習內容

架空線路電纜線路

2電力線路的基本概念

輸送電能的線路通稱為電力線路。電力線路分為輸電線路和配電線路。由發電廠向電力負荷中心輸送電能的線路及電力系統之間的聯絡線稱為輸（送）電線路。由電力負荷中心向各個電力用戶分配電能的線路稱為配電線路。3?電力線路由導線和桿塔及其它器件構成，將發電廠、變電站、用戶互相連接，構成電力系統或電力網，用以輸送電能。

?電力線路從其擔負的輸送電能的能力可分為輸電線路、高壓配電線路、低壓配電線路。4?從發電廠或變電站升壓，把電力輸送到降壓變電站的高壓電力線路，叫輸電線路。電壓一般在35kV以上。?降壓變電站把電力送到配電變壓器的電力線路，叫高壓配電線路。電壓一般在3kV，6kV，10kV。?從配電變壓器把電力送到一般用戶的線路，叫低壓配電線路，電壓一般為380V，220V。線路的基本概念

5線路的基本概念

2、電力線路的類型

根據電力線路架設的方式不同，電力線路可分為架空電力線路和電力電纜。

65.1架空電力線路的構造

架空電力線路由導線、桿塔、絕緣子、防震錘、避雷線及金具等主要器件構成。導線桿塔絕緣子避雷線75.1.1導線1．導線的結構

導線的功能是用于輸送電能，是電力線路的主要組成部分，它不但要具有良好的導電性能，同時還應具備機械強度高、抗腐蝕性強、質輕價廉等特點。8按導線的結構可分為單股導線、多股導線和空心導線。單股線一種金屬的多股導線兩種金屬的多股導線9按導線使用的材料可分為：鋁絞線（LJ）：

導電率高，質輕價廉。但機械強度差，耐腐蝕性差，多用于檔距不大的10kV以下的架空線路。鋼芯鋁絞線（LGJ）：多股鋁線繞在鋼芯外層。由于集膚效應電流主要從鋁導線通過，而機械載荷主要由鋼芯承擔。因其機械強度大，在架空線路中廣泛應用。10鋁合金絞線（LHJ）：機械強度大，防腐蝕性能好，導電率高，應用于一般輸配電線路。銅絞線（TJ）：導電率高于鋁絞線，機械強度大，防腐蝕性能好，但是成本高。鋼絞線（GJ）：機械強度高，但導電率差，且易生銹、集膚效應嚴重，只用于電流小、年利用率低的線路及避雷線。112．導線的型號架空線路導線的型號由導線材料、結構、載流截面積三部分表示。例如：LGJJ-300表示加強型鋼芯鋁絞線，截面積為300mm2。導線截面積300mm2加強型絞線鋼芯鋁導線LGJJ–300

123、導線的適用輸配電線路采用多股裸導線，若輸送功率大，對導線的機械強度要求高，應采用鋼芯鋁導線。（鋼芯鋁導線廣泛采用在35kV及以上的線路中）220kV及以上的線路，采用分裂導線。（為減少電暈和干擾，提高線路的輸電能力）架空線一般采用裸露導線。低壓配電線路一般使用外包絕緣導線。13按承受荷載狀況分類直線桿塔承力桿塔耐張桿塔轉角桿塔分歧桿塔終端桿塔換位桿塔

在架空電力線路中桿塔的作用是架設固定導線。根據桿塔在電力線路中的位置和受力情況，又分為不同類型。5.1.2桿塔轉角桿耐張桿直角桿14輸電線路的術語檔距——相鄰桿塔導線懸掛點之間的水平距離稱為檔距，用字母L表示。弧垂——導線上任意點到懸掛點連線之間在鉛垂方向的距離，用字母f表示。限距——導線到地面的最小距離，用字母h表示。耐張段——兩個耐張桿塔之間的距離。hLf151、直線桿塔直線桿塔位于線路的直線段上，用于支撐線路的垂直荷載（如重力）和水平荷載（如風荷），因為安裝在兩個耐張桿塔之間又稱中間桿塔。直線桿塔上的導線是用線夾和懸式絕緣子串掛在橫擔上。直線桿塔在正常情況下，支撐線路的垂直和水平荷載；當桿塔一側發生斷線時，它要承受相鄰兩檔導線的不平衡張力。直線桿塔在架空線路中用的最多，約占桿塔數的80%。16直線桿塔17182、耐張桿塔

線路在運行中可能發生斷線事故，為了防止事故的擴大，在一定距離內安裝耐張桿塔。耐張桿塔承受線路正常縱向張力和事故時的斷線張力。耐張桿塔上的導線是用耐張絕緣子串（或碟式絕緣子）和耐張線夾固定在桿塔上。耐張桿塔在正常情況下，承受與直線桿塔相同的荷載，承受導線和避雷線的不平衡張力。當桿塔一側發生斷線時，它要承受斷線張力，防止整個線路桿塔順線路方向傾倒，將線路故障（如斷線、倒桿）限制在一個耐張段內。19耐張桿塔20

3、轉角桿塔線路所經的路徑盡量走直線，在需要改變線路走向的轉彎處設置的桿塔叫轉角桿塔。由于兩側導線的張力不在一條直線上，因而除承受線路的垂直和水平荷載外，還有角度力。線路拉力線路拉力角度力轉角21224、終端桿塔終端桿塔用于線路的首端和終端，由于桿塔上只有一側有導線，所以承受線路單側全部的拉力。

5、分歧桿塔分歧桿塔設置在分支線路與干線相連接的地方。6、跨越桿塔跨越桿塔用于線路跨越鐵路、河流、山谷及其他交叉跨越的地方。當跨越檔距較大時，采用特殊設計的跨越桿塔。2324

絕緣子的作用固定導線。起著支撐和懸掛導線并使導線與桿塔絕緣的作用。絕緣子同時也承受導線的垂直荷重和水平荷重，所以它應具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學雜質的侵蝕具有足夠的抗御能力；還能適應周圍大氣條件的變化，如溫度和濕度變化對它本身的影響。5.1.3絕緣子25絕緣子種類架空線常用的絕緣子有針式絕緣子、碟式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔絕緣子等形式。絕緣子還有高壓絕緣子和低壓絕緣子之分。26絕緣子2728在架空線路運行期間，由于受到風力的作用，在導線（包括地線）的背風面產生渦流。在一定的條件下，導線會產生周期性的振蕩。導線的振動危害性很大，除了引起導線斷股外，還可能使金具配件磨損、松動，造成桿塔的損壞。微風振動是導線振動的主要形式，國內普遍安裝防振錘等來達到防振的目的。如果選用設計正確的防振錘，一般可以使架空導線的振動應力減少90%以上。5.1.4防震錘

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防振錘有兩個錘頭，用一根鋼絞線連接。在鋼絞線中部有個線夾，以利于安裝在導線上。鋼絞線與錘頭組成了彈簧、阻尼、質量系統，振動時通過鋼絞線內摩擦和股間摩擦消耗能量，達到抑制導線振動之目的。

當導線振動時，重錘因慣性不斷上下甩動，使鋼絞線上下彎曲，造成股間及絞線內部分子之間的摩擦而消耗一部分能量，從而削弱導線振動的能量，使導線在一定的振幅下達到能量平衡。5.1.4防震錘

30

防震錘的作用3132避雷線的作用是將雷電吸引到自身來，并將雷電流安全引入大地，從而保護架空線路免受雷擊。避雷線又稱架空地線，一般采用鋼絞線。5.1.5避雷線避雷線33避雷線34金具的作用金具是用于固定導線、絕緣子、橫擔等的金屬部件，是用于組裝架空線路的各種金屬零件的總稱。常用的幾種金具：懸垂線夾——將導線固定在直線桿塔的懸垂絕緣子串上或將避雷線固定在非直線桿塔上。

5.1.6金具懸垂絕緣子串懸垂線夾35耐張線夾的主要作用是將導線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上或將避雷線固定在直線桿塔上。耐張絕緣子串耐張線夾363738

5.2架空線路導線截面選擇導線截面的選擇對電網技術、經濟性能影響很大，在選擇導線截面時，既要保證供電的安全可靠，又要充分利用導線的負荷能力。因此，要綜合考慮技術、經濟效益來選擇合理的導線截面積。39

為了保證供配電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件：1．發熱條件

導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流（即線路計算電流）時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。2．電壓損耗條件

導線和電纜在通過正常最大負荷電流（即線路計算電流）時產生的電壓損耗，不應超過正常運行時允許的電壓損耗。（對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。）403．經濟電流密度

35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但長距離、大電流的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。4．機械強度

導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。5．短路時的動、熱穩定度校驗

和一般電氣設備一樣，導線也必須具有足夠的動穩定度和熱穩定度，以保證在短路故障時不會損壞。6．與保護裝置的配合

導線和安裝在其線路上的保護裝置（如熔斷器、低壓斷路器等）必須互相配合，才能有效地避免短路電流對線路造成的危害。415.2.1導線截面選擇原則1．按經濟電流密度選擇輸電線路和高壓配電線路由于傳輸距離遠、容量大、運行時間長、年運行費用高，導線截面積一般按經濟電流密度選，以保證年運行費用最低。2．按長時允許電流選擇保證導線在最大允許負荷電流下長時工作不致過熱。423．按允許電壓損失選擇使線路電壓損失低于允許值，以保證供電質量。4．按機械強度條件選擇架空線的最小允許截面應滿足規定，以防止架空線受自然災害條件影響發生斷線。43根據架空線路導線截面選擇的基本原則，在導線截面選擇時要針對不同的電力網特點，靈活運用技術經濟條件，合理選擇。5.2.2架空電力線路截面選擇計算（1）區域電力網。這種電力網的特點是電壓高，線路較長，輸送容量與最大負荷利用小時數都較大，首先應按按經濟電流密度初選，然后按電暈電壓校驗和熱穩定校驗。（2）地方電力網。由于電壓較低且調壓困難，因此這種電力網中的導線截面按電壓損失為首要條件來選擇，再校驗其他條件。44（3）低壓配電網。由于線路較短，低壓損失較易滿足，這種電力網中的導線截面主要按熱穩定和機械強度來決定。高壓架空線路導線截面的選擇，首先按經濟電流密度初選，然后按其他條件進行校驗，最后按各種條件中最大者選取。低壓架空線路往往負荷電流較大，宜按電壓損失條件或按長時允許電流條件選擇導線截面，再按其他條件校驗，但不按經濟電流密度選擇。110kV及以上的高壓輸電線路還應進行電暈電壓校驗，才能決定最小允許截面積。451．按機械強度選擇導線截面導線材料種類6kV～35kV架空線1kV以下線路居民區非居民區鋁及鋁合金絞線352516鋼芯鋁絞線251616銅

線1616φ3.2mm注：與各種工程交叉施工時，鋁及鋁合金最小截面為35mm2，其他不小于16mm2。架空線的最小允許截面應滿足表5-4的規定，以防止架空線受自然災害條件影響發生斷線。462．按經濟電流密度選擇導線截面導線截面積大小對電網的運行費用有密切關系，按經濟電流密度選擇導線截面可使年綜合費用最低，年綜合費用包括電流通過導體所產生的年電能損耗費、導電投資、折舊費和利息等。這種從全面的經濟效益考慮，使線路的年運行費用接近最小,同時又適當考慮有色金屬節約的導線截面，稱為經濟截面S

，對應的電流密度稱經濟電流密度。

47表5-5我國現行的經濟電流密度

導體材料1000~30003000~50005000以上裸導體銅32.251.75鋁（鋼芯鋁線）1.651.150.90鋼0.450.400.35銅芯紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜2.52.252鋁芯電纜1.921.731.5448按上式計算出Aec后，從相關手冊選出最接近的標準截面的導線。然后再按其他技術條件校驗截面是否滿足要求。2．按經濟電流密度選擇導線截面①首先確定(5-5)式中，為線路正常運行最大長時工作電流。②根據導線材料查出Jec③計算經濟截面Aec49（1)機械強度校驗2．按經濟電流密度選擇導線截面為了保證電力運行安全可靠，一切電壓等級的電力線路都具有必要的機械強度。對于跨越河流、運河、山谷、通信線路和居民區的線路，其導線截面不應小于35mm2。通過其他地區的線路最小允許截面：35kV以上線路為25mm2，35kV及以下線路為16mm2。50式中，為熱穩定系數；為穩態短路電流；為假想時間。

（2)熱穩定校驗

一切電壓等級的電力線路都要按照發熱條件校驗導線截面。所選導線的最大允許持續電流應大于該線路在正常或故障后運行方式下可能通過的最大持續電流。2．按經濟電流密度選擇導線截面按熱穩定要求的導體最小截面為：51

為保證供電質量，按規定，高壓配電線路（6～10kV）的允許電壓損耗不得超過線路額定電壓的5％；從配電變壓器二次側出口到用電設備受電端的低壓輸配電線路的電壓損耗，一般不超過設備額定電壓（220V、380V）的5%；對視覺要求較高的照明線路，則不得超過其額定電壓的2%～3%。如果線路的電壓損耗超過了允許值，則應適當加大導線或電纜的截面，使之滿足允許電壓損耗的要求。（3）

電壓損耗校驗

2．按經濟電流密度選擇導線截面52

對于10kV及以下電壓等級的線路，如果電壓調整問題不能或不宜（經濟上不合算）由別的措施解決時，可按允許電壓損耗選擇導線截面。但是如果導線截面已大于95mm2，再繼續增大導線截面對降低電壓損耗的作用就不大了。對于35kV及以上電壓等級的線路，一般都不采用增大導線截面的辦法來減少電壓損耗。

53當環境溫度為時，導線的長時允許載流量應進行修正：3．按長時允許電流選擇導線截面當導線通過的電流超過其允許通過的電流時，將使導線過熱，嚴重時會引起火災和其他事故。因此，選擇導線截面應使導線的長時允許電流大于線路長時最大工作電流（包括故障情況），即≥≥54銅

線鋁

線鋼

芯

鋁

線導線型號長時允許電流/A導線型號長時允許電流/A導線型號室外長時允許電流/A室內室外室內室外TJ-45025LJ-1610580LGJ-16105TJ-67035LJ-25135110LGJ-25135TJ-109560LJ-35170135LGJ-35170TJ-16130100LJ-50215170LGJ-50220TJ-25180140LJ-70265215LGJ-70275TJ-35220175LJ-95325260LGJ-95335TJ-50270220LJ-120375310LGJ-120380TJ-70340280LJ-150440370LGJ-150445TJ-95415340LJ-185500425LGJ-185515TJ-120485405LJ-24-610－LGJ-240610TJ-150570480－－－LGJ-300700TJ-180645550－－－LGJ-400800TJ-240770650－－－－－表5-7裸導線的長時允許電流（環境溫度為25℃，導線最高允許穩定70℃）

55例:某地區變電站以35kV架空線路向一容量為（3800+j2100）kVA的工廠供電，工廠的年最大負荷利用小時為5600h，架空線路采用LGJ型鋼芯鋁絞線。選擇其經濟截面，并校驗其發熱條件和機械強度。解：（1）選擇經濟截面；工廠的計算電流為：查表5-5可知，其Jec=0.9A/mm2；所以:選擇準截面70mm2，即型號為LGJ-70的鋁絞線。56（2）校驗發熱條件

查表5-6，LGJ-70在室外溫度為25oC時允許載流量為Ial=275A＞IC=71.6A，所以滿足發熱條件。（3）校驗機械強度

查附表5-4，35kV架空鋁絞線的機械強度最小截面為

Amin=35mm2＜A=70mm2

因此，所選的導線截面也滿足機械強度要求。574．按允許電壓損失選擇導線截面

按規定，高壓配電線路的電壓損失一般不得超過線路額定電壓的5％；從母線到用電設備的線路損耗，一般不得超過用電設備額定電壓的5％。所以，要保證設備的正常運行，必須根據線路的允許電壓損失來選擇導線截面。

線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差：以百分數表示：在選擇導線截面時，實際電壓損失不超過允許電壓損失，即：58為了保證供電質量，對各類電力網規定了最大允許電壓損失，見表5-8。電網種類及運行狀態備注1．室內低壓配電線路1~2.51、2兩項之和不大于6%4、6兩項之和不大于10%2．室外低壓配電線路3.5~53．廠內部供給照明與動力的低壓線路3~54．正常運行的高壓配電線路3~65．故障運行的高壓配電線路6~126．正常運行的高壓輸電線路5~87．故障運行的高壓輸電線路10~12表5-8電力網最大允許電壓損失百分數59（1）終端負荷電壓損失計算φφθφO一相電壓損失：線電壓損失：設三相交流線路，其終端有一集中負荷且各相負荷平衡。始端電壓為，終端電壓為，做一相的電壓相量圖。60導線型號LJ-16LJ-25LJ-35LJ-50LJ-70LJ-95LJ-120LJ-150LJ-185LJ-240電阻(Ω/km)1.981.280.920.640.460.340.270.210.170.132幾何均距/m導線電抗

/(Ω/km)0.6－0.3450.3360.3250.3120.3020.2950.2880.2810.2730.80.3770.3630.3520.3410.3300.3200.3130.3050.2990.2911.00.3910.3700.3660.3550.3440.3340.3270.3190.3130.3051.250.4050.3910.3800.3690.3580.3480.3410.3330.3270.3191.500.4160.4020.3910.3800.3700.3600.3520.3450.3390.3302.000.4340.4210.4100.3980.3880.3780.3710.3630.3560.3482.500.4480.4350.4240.4130.3990.3900.3820.3770.3710.3623.000.4590.4880.4350.4230.4100.4010.3930.3880.3820.3743.50－－_0.445_0.433_0.420_0.411_0.4030.3980.3920.3834.00－－0.4530.4410.4280.4190.4110.4060.4000.392表5-9LJ型導線的電阻和電抗

61分布負荷是指一條線路沿途接有許多負荷，其電壓損失可根據疊加原理進行計算，求電壓損失計算式為圖5-12分布負荷的線路參數與負荷分布r3x3l3r2x2l2r1x1l1P3Q3P2Q2P1Q1R3X3R1X1R2X2p1q1p2q2p3q3（2）分布負荷電壓損失計算62根據計算的截面，選取的標準截面，即（3）按允許電壓損失選擇導線截面通過上述分析可知，允許電壓損失是有功功率在電阻上的損失與無功功率在電抗上的損失之和，即63例5-1從變電站架一條10kV的架空線向3個負荷供電，最大負荷年利用小時數為3000h~5000h，導線采用LJ線，線間幾何間距為1m，線路長度及各負荷如圖5-13所示。該地區最高環境溫度為38℃，試選擇線路的導線截面（允許電壓損失為5％）。1000m1500m500m400kVAcosφ=0.9500kVAcosф=0.8ABCD圖5-131000kVAcosф=0.8(1)求線段中的有功及無功功率

解：64（2）計算各線段的平均功率因數及電流

根據平均功率的計算式則有AB段的平均功率因數BC段的平均功率因數根據負荷電流的計算式分別求得各線段負荷電流：AB段

BC段

CD段

65（3）按經濟電流密度選擇導線截面根據Tmax＝3000h～5000h，查表5-5得LJ的經濟電流密度為1.15A/mm2。故各段按經濟電流密度選擇的導線截面如下：AB段

選擇標準截面為95mm2的鋁絞線LJ–95。BC段

選擇標準截面為35mm2的鋁絞線LJ-35。CD段

選擇標準截面為25mm2的鋁絞線LJ-25。66查表5-6得LJ-95為325A，LJ-35為170A，LJ-25為1350A。因為該地區最高環境溫度為38℃，故應該進行修正

修正后得各段導線允許電流值：LJ-95為273A，LJ-35為142.8A，LJ-25為113.4A,

均大于各段的負荷電流。（4）按長時允許電流校驗各段導線截面67電壓損失百分數為

（5）按允許電壓損失校驗導線截面查表5-9得各段導線單位長度的電阻與電抗，故線路總的電壓損失為68（6）按機械強度校驗查表5-4得10kV非居民區最小允許截面為25mm2。

所選各段導線均符合規定。69

5.3電纜線路的結構電力電纜作用是傳輸和分配電能。主要用于城區、廠區、國防工程和電站等必須采用地下輸電的場合。一般設在地下的廊道內。電纜線路的結構主要由電纜線、電纜接頭與封端頭、電纜支架與電纜夾等組成。70電力電纜線路的優點：1）運行可靠。所以發生故障的幾率較少。2）供電安全，不會對人身造成各種危害。3）維護工作量小，無需頻繁地巡視檢查。4）不需要架設桿塔，使市容整潔，交通方便，還能節省鋼材。5）電力電纜的充電功率為電容性功率，有助于提高功率因數。缺點是成本高，價格昂貴（約為架空線路的10倍）。71

5.3.1電纜的構造電力電纜主要由三大部分組成：線芯、絕緣層、保護覆蓋層。

線芯絕緣填充絕緣鉛包護層鋼帶鎧裝72