我國(guó)采用的電壓等級(jí)有380/220V、6、10、35、66、110、154、220、330、500kV,其中154 kV為非標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí),66 kV和330 kV為限制發(fā)展電壓等級(jí)。
目前通常把10 kV及以下電力線路稱為配電線路,其中把1 kV以下的線路稱為低壓配電線路,1~10 kV線路稱為高壓配電線路;35 kV及以上的電力線路稱為送電線路,其中35 kV~220 kV線路稱為高壓送電線路,330~500 kV線路稱為超高壓送電線路。
根據(jù)電力事業(yè)的發(fā)展需要,將來可能發(fā)展750~1000 kV或更高的電壓等級(jí)。之所以采用高電壓來輸送電能,是因?yàn)椴捎酶唠妷狠斔碗娔苡幸韵聝?yōu)點(diǎn):
1、減少線路損耗;
2、提高送電功率;
3、輸送距離遠(yuǎn);
4、相對(duì)提高了線路安全性。
所以,電力系統(tǒng)大部分都采用高壓輸電線路作為電力網(wǎng)內(nèi)長(zhǎng)距離、大功率的主要聯(lián)絡(luò)干線。
輸電線路按其結(jié)構(gòu)形式有架空電力線路和電纜電力線路。因架空線路與電纜線路比,具有建設(shè)速度快、檢修維護(hù)方便、輸送容量大、綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),我國(guó)電力線路主要采用架空電力線路形式。架空電力線路一般使用在城市外的長(zhǎng)距離的曠野或高山上,而城市中為城市美觀現(xiàn)多采用電纜下地。
架空電力線路的組成元件主要有導(dǎo)線、避雷線和接地體、絕緣子、金具、桿塔、拉線和基礎(chǔ)。
對(duì)電力線路的基本要求是:
1、保證線路架設(shè)質(zhì)量,加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù),提高對(duì)用戶供電的可靠性。
2、要求電力線路的供電電壓在允許的波動(dòng)范圍內(nèi),以便向用戶提供質(zhì)量合格的電能。
3、在送電過程中,要減少線路損耗,提供送電效率,降低送電成本。
4、架空線路由于長(zhǎng)期置于露天運(yùn)行,線路的各元件除受正常的電氣負(fù)荷和機(jī)械荷載作用外,還受到風(fēng)、雨、冰、雪、大氣污染、雷電等自然和人為條件的作用,要求線路各元件應(yīng)有足夠的機(jī)械和電氣強(qiáng)度。
“經(jīng)濟(jì)電流密度”常作為新建線路選擇導(dǎo)線截面的依據(jù),也可作為運(yùn)行線路經(jīng)濟(jì)與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)。所謂“經(jīng)濟(jì)電流密度”,就是當(dāng)輸電線路單位導(dǎo)線截面上通過這一電流時(shí),使輸電線路的建設(shè)投資、電能損耗和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等綜合費(fèi)用最低、最經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)電流密度是經(jīng)過各種經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較得出的最合理的單位導(dǎo)線截面的電流值,所以,經(jīng)濟(jì)電流密度既是一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo),也是一個(gè)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
輸電線路的導(dǎo)線作用是傳導(dǎo)電流,輸送電能,因此必須具有導(dǎo)電率高,熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高彈性系數(shù)大,有一定的柔軟性、并具有較好的耐振、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性能,能夠適應(yīng)一般自然環(huán)境和一定的污穢環(huán)境,使用壽命長(zhǎng),且質(zhì)量輕、價(jià)格低、性能穩(wěn)定。
35~220kV線路導(dǎo)線一般采用鋼芯鋁絞線,其型號(hào)以LGJ加導(dǎo)線標(biāo)稱截面表示,如LGJ-185/30,表示鋼芯鋁絞線,鋁的標(biāo)稱截面積為185mm2、鋼芯標(biāo)稱截面積為30mm2。
近幾年,在送電線路中為提高導(dǎo)線的抗腐蝕性能,廣泛采用稀土導(dǎo)線(LGJX)、鋁合金線、鋁包鋼芯鋁絞線等。
電力線路中相鄰兩基桿塔之間的水平距離稱為檔距;相鄰兩基承力桿塔之間的線路稱為一個(gè)耐張段,一般一個(gè)耐張段由若干個(gè)檔距組成,如相鄰兩基承力桿塔之間只有一個(gè)檔距,則該耐張段稱為孤立檔。
一般送電線路每相多采用一根導(dǎo)線,而超高壓線路則每相采用兩根、三根、四根或更多的導(dǎo)線,一般稱此為相分裂導(dǎo)線,其中每根導(dǎo)線稱為子導(dǎo)線。
架空線路導(dǎo)線周圍的空氣是良好的絕緣體,但當(dāng)導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度超過了空氣的耐壓強(qiáng)度時(shí),就會(huì)引起空氣層的放電,這時(shí)可聽到嗤嗤的放電聲,在夜間還可看到導(dǎo)線周圍有藍(lán)色的螢光,這種現(xiàn)象稱為電暈。
線路產(chǎn)生電暈,不但引起電暈損耗而且對(duì)電力線路附近的無線電和高頻通信等產(chǎn)生干擾影響。由于超高壓線路電壓較高,導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度較大,故極易引起電暈現(xiàn)象。為了避免電暈現(xiàn)象,可增大線間距離和導(dǎo)線直徑,但線間距離的增加必定引起桿塔頭部尺寸的加大,增加桿塔費(fèi)用,這是不經(jīng)濟(jì)的,所以較為有效的方法是采用相分裂導(dǎo)線(相當(dāng)于加大了導(dǎo)線直徑),從而可防止電暈的發(fā)生,避免電暈損耗和電暈干擾影響。另外,超高壓線路輸送功率大,需要很大的導(dǎo)線截面,如每相采用一根導(dǎo)線,則制造和架設(shè)大截面的單根導(dǎo)線將帶來很大困難,所以多采用相分裂導(dǎo)線以滿足輸送功率的要求,而且也便于架設(shè),同時(shí)還可以減少導(dǎo)線斷線拉力,有利于減少桿塔材料消耗量。
導(dǎo)線最小直徑除滿足導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度外,主要是以導(dǎo)線不發(fā)生電暈為原則,對(duì)海拔高度不超過1000m地區(qū),導(dǎo)線不發(fā)生電暈的最小直徑如下表所列。
表:
導(dǎo)線不發(fā)生電暈時(shí)的最小直徑
線路額定電壓(kV) | 110 | 220 | 330 | 500 | |||
導(dǎo)線最小直徑(mm) | 9.6 | 21.6 | 33.6 | 2×21.6 | 2×36.24 | 3×26.82 | 4×21.6 |
還有一種稱之為緊湊型送電線路。所謂緊湊型送電線路是指在同一電壓等級(jí)下,相間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)行常規(guī)線路的相間距離的線路。例如220kV現(xiàn)行常規(guī)線路的相間距離為5.5~6.0m,而緊湊型線路的相間距離僅為3.4m。
緊湊型送電線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分裂導(dǎo)線根數(shù)多、相間距離小、相間安裝絕緣間隔棒、分裂導(dǎo)線的排列方式多樣。
緊湊型送電線路的優(yōu)點(diǎn)是線路自然輸送功率可比常規(guī)線路提高30%~50%;減少塔頭尺寸和線路走廊寬度。缺點(diǎn)是需安裝相間隔離棒,線路本體造價(jià)高;導(dǎo)線排列特殊,線路施工安裝和檢修維護(hù)比較困難。