01、引言
输电线路是电网中不可缺少的主要组成部分,它将几个电源点(变电站、发电厂)或电网连接起来组成电力系统,担负着输送电能的作用。
输电线路可分为两大类,即架空线路和电力电缆。
02、输变电设备概况
2.1 输电线路电压等级
检修分公司一般主要负责变电站设备、换流设备及输电设备的运检。
2.2 架空线路的基本结构
(1)组成部件
输电线路由杆塔、基础、导线、避雷线、绝缘子、金具和接地装置等组成。
① 杆塔
支持导线、避雷线,使其对地及线间保持足够的安全距离。
② 基础
用来固定杆塔,以保证杆塔不发生倾斜、上拔、下陷和倒塌。
③ 导线
用于传输负荷电流,是架空线路的最主要部分。
④ 地线
保护导线,防止导线受到雷击,提高线路耐雷水平。
⑤ 绝缘子
用于支承或悬挂导线,并使导线与接地杆塔绝缘。
⑥ 金具
用于导线、避雷线的固定、接续和保护。
⑦ 接地装置
连接避雷线与大地,把雷电流迅速泄入大地,降低雷击时杆塔电位。
(2)杆塔分类
1)按使用材料可分为:
①钢筋混凝土电杆;
②角钢塔、钢管杆(塔)
2)按功能和用途可分为:
① 悬垂杆塔;
② 耐张杆塔;
③ 终端杆塔;
④ 换位杆塔;
⑤ 跨越杆塔;
⑥ 分支杆塔。
(3)杆塔荷载
根据荷载作用在杆塔的方向可分为:
① 垂直荷载
包括导线、地线、金具、绝缘子串自重、冰重、杆塔自重等;
② 水平荷载
包括导线、地线、杆塔所承受的风荷载,以及耐张杆塔所受的角度荷载;
③ 顺线路方向纵向荷载
导、地线断线所受张力、正常运行所受不平衡张力等。
2.3 几个关键词
(1)输电线路保护区
导线边线向外侧水平延伸一定距离,并垂直于地面所形成的两平行面内的区域。110千伏:10米;220千伏:15米;500千伏:20米;±800(1000)千伏:30米。
(2)微气象区
是指某一大区域内的局部地段,由于地形、位置、坡向及温度、湿度等出现特殊变化,造成局部区域形成有别于大区域的更为特殊且对线路运行产生严重影响的气象区域。
(3)采动影响区
地下开采引起或有可能引起地表移动变形的区域。
(4)状态检修
状态检修是通过评价线路的状态,合理的制定检修计划。
(5)档距
相邻两杆塔中心点之间的水平距离。
(6)弧垂
导线相邻两个悬挂点之间的连线上各点到电线上的垂直距离。
(7)零档线
终端杆塔至变电站构架之间的连线,也称为“进线档”。
(8)交跨距离
导线与地面、建筑物等的安全距离,应根据最高气温情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂,以及最大风速情况或覆冰情况求得的最大风偏进行计算。
03、输电线路施工与验收
3.1 线路工程施工流程
▲图 基础工程
▲图 组立铁塔
▲图 施放导地线
▲图 工程验收
3.2 线路工程验收流程
3.2.1、隐蔽工程验收
(1)隐蔽工程的验收检查应在隐蔽前进行。隐蔽工程验收应包括下列内容:
1)、基础坑深及地基处理情况。
2)、现浇基础中钢筋和预埋件的规格、尺寸、数量、位置、底座断面尺寸、混凝土的保护层厚度及浇筑质量。
3)、预制基础中钢筋和预埋件的规格、数量、安装位置,立柱的组装质量。
4)、岩石及掏挖基础的成孔尺寸、孔深、埋入铁件及混凝土浇筑质量。
5)、灌注桩基础的成孔、清孔、钢筋骨架及水下混凝土浇灌。
6)、液压连接的接续管、耐张线夹、引流管等的检查应包括下列内容:
① 连接前的内、外径,长度;
② 管及线的清洗情况;
③ 钢管在铝管中的位置;
④ 钢芯与铝线端头在连接管中的位置。
7)、导线、架空地线补修处理及线股损伤情况。
8)、杆塔接地装置的埋设情况。
9)、基础防腐情况检查。
3.2.2、中间验收
中间验收应按基础工程、杆塔工程、架线工程、接地工程、线路防护设施进行。验收应在分布工程完成后,也可分批进行。各分部工程验收应符合下列规定:
1、基础工程验收应包括下列内容:
1)以立方体试块为代表的现浇混凝土或预制混凝土构件的抗压强度;
2)整基基础尺寸偏差;
3)现浇基础断面尺寸;
4)同组地脚螺栓中心或插入式角钢形心对立柱中心的偏移;
5)回填土情况。
2、杆塔工程验收应包括下列内容:
1)杆塔部件、构件的规格及组装质量;
2)混凝土电杆及钢管电杆焊接后的焊接弯曲度及焊口焊接质量;
3)混凝土电杆及钢管电杆的根开偏差、迈步及整基对中心桩的位移;
4)双立柱杆塔横担与主柱连接处的高差及主柱弯曲;
5)杆塔结构倾斜;
6)螺栓的紧固程度、穿向等;
7)拉线的方向、安装质量及初应力情况;
8)NUT线夹螺栓、花篮螺栓的可调范围;
9)保护帽浇筑质量;
10)防沉层情况。
3、架线工程验收应包括下列内容:
1)导线及架空地线的弧垂;
2)绝缘子的规格、数量,绝缘子的清洁,悬垂绝缘子串的倾斜;
3)金具的规格、数量及连接安装质量,金具螺栓或销钉的规格、数量、穿向;
4)杆塔在架线后的倾斜与挠曲;
5)引流线安装连接质量、弧垂及最小电气间隙;
6)绝缘架空地线的放电间隙;
7)接头、修补的位置及数量;
8)防振锤及阻尼线的规格、数量、安装位置及安装质量;
9)间隔棒的安装位置及安装质量;
10)导线换位情况;
11)导线对地及跨越物的安全距离;
12)线路对接近物的接近距离;
13)光缆有否受损,引下线及接续盒的安装质量。
4、接地工程验收应包括下列内容:
1)实测接地电阻值;
2)接地引下线与杆塔连接情况。
5、线路防护设施验收应包括下列内容:
1)基础护坡或防洪堤;
2)跨越高塔航空标志;
3)拦江线或公路高度限标;
4)回路标志、相位(极性)标志、警告牌等线路防护标志;
5)线路护桩;
6)排水沟、挡土墙等。
3.2.3、竣工验收
(1)竣工验收应符合下列要求:
1)、竣工验收应在隐蔽工程验收和中间验收全部合格后实施。
2)、竣工验收除应确认工程的施工质量外,尚应包括下列内容:
① 线路走廊障碍物的处理情况;
② 杆塔固定标志;
③ 临时接地线的拆除;
④ 遗留问题的处理情况。
3)、竣工验收应验收实物质量,并应进行工程档案资料验收。
(2)架空输电线路工程,应经施工、监理、设计、建设及运行各方共同确认合格后,该工程通过验收。
(3)工程在竣工验收合格后,应进行下列试验:
1)、测定线路绝缘电阻;
2)、核对线路相位;
3)、测定线路参数和高频特性;
4)、电压由零升至额定电压,但无条件时可不做;
5)、以额定电压对线路冲击合闸3次;
6)、带负荷试运行24h。
(4)线路工程未经竣工验收及试验判定合格,不得投入运行。
04、输电线路运行与检修
4.1 线路巡视种类
(1)正常巡视
线路巡视人员按一定的周期对线路所进行的巡视,包括对线路设备(指线路本体和附属设施)和线路保护区(线路通道)所进行的巡视。
(2)故障巡视
运行单位为查明故障点、故障原因及故障情况所组织的线路巡视。
4.2 线路巡视的主要内容
(1)检查沿线环境有无影响线路安全的情况;
(2)检查杆塔、拉线、基础、接地的缺陷及运行情况;
(3)检查导地线、绝缘子、金具的缺陷及运行情况;
(4)检查防振锤、均压环、 标志牌等附件的缺陷及运行情况;
(5)防雷、防鸟、各种在线监测等附属设施的巡视。
▲图 跳线间隔棒断裂
▲图 金具锈蚀
4.3 线路检修的主要内容
▲图 地线断股现场照片
▲图 导线断股照片
▲图 修补现场照片
▲图 基础及接地照片
4.4 架空线路为什么会覆冰?线路覆冰有哪些危害?
架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5℃左右)或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有雨、霜和湿雪形成的冰层。
覆冰后的导线使杆塔受到过大的荷重,会造成倒杆或倒塔事故。导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时,因各导线的荷重不均匀,会使导线发生跳跃、碰撞现象。
覆冰会使导线严重下垂,使导线对离地面距离减小,易发生短路、接地等事故。覆冰降低了绝缘子串的绝缘水平,会引起闪络接地事故。
4.5 带电作业基本知识介绍
带电作业方法按人体电位高低,可分成三类:
1) 间接作业法:
间接作业人员处于零电位,依靠一段绝缘体接触带电体,又被称为“地电位法”。如绝缘子带电测零。
2) 等电位作业法:
等电位作业人员与带电体电位完全相同,依靠一段绝缘体与地面隔断。如带电安装导线测振装置。
3)中间电位法:
中间电位作业人员的电位既不同于大地,又不同于带电体,依靠两段绝缘体使其介于零电位和最高电位之间。如10千伏绝缘斗臂车作业。
《电力安全工作规程》中规定:带电作业应在良好天气下进行。如遇雷电、雪雹、雨雾不得进行带电作业。风力大于5级时,一般不宜进行带电作业。
图中:C1、C2为人体对带电体和接地体的电容,Rm为绝缘体的绝缘电阻。
图中:C1、C2为人体对带电体和接地体的电容,Rm为绝缘体的绝缘电阻。
图中:R1、R2为两部分绝缘工具(或绝缘子串)的绝缘电阻,C1、C2为人体对带电体和接地体的电容。
图中:R1、R2为两部分绝缘工具(或绝缘子串)的绝缘电阻,C1、C2为人体对带电体和接地体的电容。
图中:人体电阻Rr,屏蔽服电阻Rp,绝缘工具绝缘电阻Rm,人体对地电容Cr。
图中:人体电阻Rr,屏蔽服电阻Rp,绝缘工具绝缘电阻Rm,人体对地电容Cr。
05、输电专项工作与新技术
5.1 绝缘配合的原则
(1)按正常运行电压、内过电压、外过电压确定绝缘子型式及片数以及在相应风速条件下导线对杆塔的空气间隙距离。
(2)按过电压确定档距中央导线与地线间的空气间隙距离。
(3)根据内过电压和外过电压的要求,确定档距中央导线对地及对各种被跨越物的绝缘配合。
(4)按正常运行电压并计及导线振荡的情况,确定不同相导线间的最小距离。
5.2 线路防雷
(1)雷击对输电线路的危害过程一般是:
雷击导线(杆塔)或附近地面(雷电流幅值概率)→造成闪络(包括反击)→建立工频电弧(建弧率)→跳闸(跳闸率)
线路遭受雷击引起的跳闸或设备损坏,一般并不是雷电流引起的。雷击引起的绝缘闪络,时间短,能量有限,对绝缘的损伤不大。
引起绝缘损坏的主要原因是工频续流。雷电流打穿间隙,间隙空气被电离,接着工频流过电流,产生的工频电弧造成线路跳闸。而对绝缘最具破坏力的是工频电弧的弧根。
(2)线路防雷的四道防线
① 架设避雷线;这是输电线路最基本的防雷措施,主要作用是防止雷直击导线。此外,避雷线对雷电流还有分流作用,可以减小流入杆塔的雷电流。避雷线与导线的耦合作用也可以降低绝缘上的感应过电压。
② 降低杆塔接地电阻(提高线路耐雷水平防止反击);提高线路绝缘水平(增加绝缘子片数);加装耦合地线(起分流和耦合作用提高耐雷水平);
③ 采用线路避雷器;
④ 装设自动重合闸;
此外,为降低绕击率采取了负保护角,侧向避雷针。为防止工频电弧损坏绝缘子串,线路绝缘子串上并联间隙,疏导工频电弧。
根据以上的防雷措施,也可将防雷思想归纳为堵塞式和疏导式。
堵塞式防雷思想,即尽可能地提高架空线路的耐雷水平,减少雷击跳闸率。基于此思想采取的常用措施有架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加强绝缘、安装线路型避雷器。
疏导式防雷思想为,即允许架空线路有一定的雷击跳闸率,但尽可能地减少雷击事故率。通俗地说“就是不怕雷击跳闸,只求重合闸能够成功,无雷击事故发生”。基于此思想采取的常用措施有绝缘子并联间隙、重合闸等。
但是,随着电网建设步伐和规模的加快与扩大,输电线路总数越来越长,收集雷击次数自然增多,雷击跳闸次数也必增无疑。要想降低雷击跳闸率,只能通过传统的措施:加强绝缘、降阻和限压实现,有时代价是很高的。
5.3 防污闪
(1) 污闪跳闸的4个阶段:
1)绝缘子表面的积污。大气污染越严重的地区,绝缘子的积污情况越严重,同时其受绝缘子结构形式的影响较大(如钟罩深棱型绝缘子积污严重且难清扫),以及静电力的影响(如直流线路绝缘子积污同比交流线路绝缘子严重)。
2)绝缘子表面的湿润。污闪情况大多发生在大雾、凝露、毛毛雨等气象条件下。
3)局部放电的产生。污秽绝缘子受潮湿润后,污秽物中的可溶物质逐渐融入水中,在绝缘子表面形成一层导电水膜,构成了沿绝缘子表面放电的通道。泄漏电流是不稳定的,会使绝缘子表面形成干区,导致局部放电。
4)局部放电的发展并导致闪络。
(2)防止污闪事故的措施:
1)坚持定期开展绝缘子盐密测试,明确线路污秽分级标准,并滚动修订《污区分布图》。
2)合理选取绝缘子的种类及结构形式。线路的绝缘子配置应不低于所处地区污秽等级所对应爬电比距的上限值,不满足要求的要及时调爬。
3)对线路绝缘子坚持适时的、保证质量的清扫做到“逢停必扫、扫必扫净”。
4)特殊气象条件下应加强对重污区线路巡查绝缘子放电现象是否严重,借助于紫外、红外成像仪开展。
5)在绝缘子表面喷涂RTV涂料是防污闪的辅助措施。
5.4 绝缘子分类
▲图 瓷质防污绝缘子
▲图 玻璃绝缘子
▲图 复合绝缘子
▲图 长棒型瓷绝缘子
5.5 特高压线路
特高压线路是指交流1000kV、直流±800kV及以上电压等级的输电线路。特高压线路的特点是长距离、大容量送电。特高压输电技术的采用,将大大提高远距离、大容量输电的效率,减少输电损耗,降低输电成本,实现更大范围的资源优化配置。
我国电网经过几十年的发展,已经步入了特高压输电的“快车道”,正在向建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网的宏伟目标迈进。
▲图 能源分布简图
水能、煤炭主要分布在西部和北部,能源和电力需求主要集中在东部和中部经济发达地区。
▲图 线路路径示意图
起于山西省长治市境内的晋东南1000kV变电站,经河南省南阳市境内的南阳1000kV开关站,止于湖北省荆门市境内的荆门1000kV变电站,线路全长约45km,其中晋东南-南阳段线路长度约为362km,南阳-荆门段线路长度约为283km。
至2017年,220千伏及以上电压等级在运行的输电线路长度、变电设备容量情况见下表:
至2017年,国家电网(不含南方电网投运的±800千伏云广直流、±800千伏糯扎渡直流、±800千伏滇西北直流工程及在建的±800昆柳龙直流工程)的特高压架空输电线路电压等级的输电线路长度、变电设备容量情况见下表:
特高压直流杆塔型式
▲图 拉线塔
▲图 自立式直线塔(I串)
▲图 自立式直线塔(V串)
▲图 直线转角塔
▲图 干字型耐张塔
▲图 ±500kV垂直排列拍型塔
▲图 ±500kV垂直排列F型塔
▲图 羊角型塔
▲图 干字型塔
自立式门型塔
▲图 自立式门型塔
▲图 悬索拉线塔
▲图 三柱塔
单极酒杯塔
▲图 单极酒杯塔
▲图 武汉特高压交流试验基地
▲图 北京特高压直流试验基地
▲图 西藏高海拔试验基地
▲图 河北特高压力学试验基地
5.6 紧凑型输电线路
紧凑型线路是指压缩相间距离、增加相导线分裂根数、减少线路阻抗、大幅度提高输电能力、同时减小线路走廊宽度的输电线路。目前,紧凑型线路在我国220、330、500千伏电网中均有应用。
以一条500千伏紧凑型线路为例,其和常规线路相比,通过压缩相间距离,可提高自然输电功率30%,减少线路走廊30%以上。
5.7 同杆多回输电线路
同杆多回路输电技术是指在同一个杆塔上架设2回及以上线路,同塔多回路线路可以是同一电压等级,也可以是不同电压等级。
其和常规单回架空线路相比,走廊宽度明显减少,单位面积的输送容量显著增加,是实现电网建设与地区发展协调并进的有效手段。
5.8 防污闪外绝缘新技术
防污闪外绝缘新技术是采用用饱和污秽度进行电网外绝缘防污设计,它主要包括:
(1)用饱和等值盐密及相应灰密划分电网污秽等级,进而绘制电网污区分布图。
(2)用绝缘子耐受电压进行交直流外绝缘配置,包括在轻污区采用防污绝缘子,重污区采用复合绝缘子。
(3)改变目前“一年一清扫”的传统方式,真正实现“绝缘到位,留有裕度”。
5.9 增容导线
增容导线大体上可分为普通耐热铝合金导线和超耐热铝合金导线(即倍容量导线)两大类。
▼表 导线运行温度对比
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