输电线路基本知识
第⼀节概述
1 电能
电能是能量的⼀种表现形式。
电能的优点
可简便地转换为另⼀种形式的能量。
可经过⾼压输电线路长距离输送，供远⽅⽤电。
现代化的⼤型电⼚距负荷中⼼很远，需要把电⼚（站）和负荷中⼼连接起来，产⽣了承担这⼀任务的⾼压、超⾼压和特⾼压输电线路。
2 电⼒系统组成
电⼒系统主要由五部分组成，即发电⼚的发电机与升压变电所、输电线路、降压变电所、配电系统和⽤户。
电⼒⽹（或称电⽹）包括变电所和各种不同电压等级的输电线路。
35～220 kV的线路称为⾼压输电线路
330～750kV的线路称为超⾼压输电线路
±800kV和1000kV的线路称为特⾼压输电线路
3 电⽹
地区电⽹――110kV～220 kV输电线路及变电站
区域电⽹――220 kV～500 kV输电线路及变电站
跨省⼤电⽹――330 kV～750 kV输电线路及变电站
全国各个⼤电⽹尽可能连起来，⼤电能的输送――±800 kV直流和1000kV 交流
第⼆节输电线路的分类、组成
1 输电线路的分类
1) 按结构（架设⽅法）分类
架空输电线路和电缆线路
2) 按输电电压分类
低压配电线路、⾼压配电线路、⾼压输电线路、超⾼压输电线路、特⾼压输电线路
3) 按电流性质分类
交流输电线路和直流输电线路
2 架空输电线路组成
架空输电线路主要由基础、杆塔、拉线、导线、避雷线（光缆）、绝缘⼦、⾦具以及接地装置。 1）基础
杆塔的地下部分的总体统称基础，它是输电线路的重要组成部分，⼀般基础投资占本体投资的15％～30%，⼯期占施⼯总⼯期的30%～50%。
钢筋混泥⼟杆基础有地下部分电杆和三盘（底盘、卡盘和拉线盘）。
钢管杆基础有钢管桩基础、钢筋混凝⼟基础和联合桩基础。
铁塔基础有⼤块混凝⼟基础、钢筋混凝⼟基础、主⾓钢插⼊式基础、掏挖式基础、岩⽯基础、⾦属基础、机扩基础、爆扩桩基础、灌注桩基础、联合桩基础、圆柱固结式基础、⼈字形基础、联合基础。
2)杆塔
杆塔按其作⽤及受⼒分为承⼒杆塔和直线杆塔⼆种。
承⼒杆塔⼜分为耐张杆塔、转⾓杆塔、终端杆塔、分⽀杆塔及耐张换位杆塔五种，在正常情况下均承受具有各⾃特点的⼒的作⽤，在断线时都能承受断线拉⼒。
直线杆塔也有普通直线杆塔、直线⼩转⾓直线杆塔、换位直线杆塔及跨越直线杆塔四种，⽤于线路直线段上，⽀持导线垂直和⽔平荷载。
3) 导线
导线是架空输电线路主要组成部分，其作⽤是传导电能。
导线必须具有良好的导电性能。
导线由铝、钢、铜等材料制成，也可使⽤铝合⾦。它们具有导电率⾼，耐热性能好，机械强度⾼，耐振、耐腐蚀性能强，质量轻等特点。
常⽤的导线有铝绞线、钢芯铝绞线、铝合⾦线、铝包钢绞线、硬铜线等，现在也有碳纤维、陶瓷等⼤容量耐热导线。
在⾼压输电线路中还经常采⽤分裂导线。⼀般线路采⽤⼀根导线，所谓分裂导线指每相采⽤相同截⾯、相同型号的两根或两根以上导线。采⽤分裂导线可提⾼线路的输送容量、减少电晕损耗和对⽆线电等的⼲扰。
分裂导线有双分裂导线、三分裂导线、四分裂导线、六分裂导线和⼋分裂导线。分裂导线具有表⾯电位梯度⼩、临界电晕电压⾼的特性外，还有单位电抗⼩；单位导纳⼤；⽤普通标号导线组成，制造较⽅便；安装间隔棒可减少导线振动。
4)避雷线（架空地线、光缆）
输电线路中，除了输送电能的导线外，还有防⽌雷击导线⽽在杆塔顶上架设的架空地线，称避雷线。
现在在架空地线中通以通讯⽤的光纤（OPGW），作为变电站之间的通讯和继电保护⽤，这种架空地线称为光纤复合架空地线。
5）绝缘⼦
绝缘⼦是线路绝缘的主要元件，⽤来⽀承或悬吊导线使之与杆塔绝缘保证线路具有可靠电⽓绝缘强度。
绝缘⼦分类：
按连接⽅式分类：悬式绝缘⼦主要有球型和槽型⼆种。
按绝缘⼦介质分类：钢化玻璃悬式绝缘⼦、瓷质悬式绝缘⼦、半导体釉悬式绝缘⼦、合成绝缘⼦和棒悬式绝缘⼦。
按承载能⼒⼤⼩分类：分为40、60、70、100、160、210kN和300kN七个等级。
绝缘⼦串
绝缘⼦串的组装形式分为悬式绝缘⼦、和耐张绝缘⼦两类。
悬式绝缘⼦有单串、双串、V形串
耐张绝缘⼦有单串、双串、三串、四串。
6）线路⾦具
通常把输电线路使⽤的⾦属部件总称为⾦具，主要⽤于⽀持、固定、连接导线及绝缘⼦连接成串，也⽤于保护导线和绝缘体。它可以把导线连接在绝缘⼦串上，也可以把绝缘⼦串固定在杆塔横担上，还可以防⽌导线的振动。
按⾦具的性能和⽤途可分为线夹、连接⾦具、接续⾦具、保护⾦具和拉线⾦具五⼤类。
线夹有悬垂线夹和耐张线夹两类。
悬垂线夹⽤于将导线固定在直线杆塔的悬垂绝缘⼦上，或将避雷线悬挂在直线杆塔上，悬垂线夹承受导线（或避雷线）垂直⽅向和顺线⽅向的荷载，要求悬垂线夹对导线（或避雷线）应有⼀定的握⼒。
耐张线夹⽤于将导线固定在耐张杆塔的耐张绝缘⼦串上，以及将避雷线固定在承⼒杆塔上。线夹必须有⾜够的机械强度，各类耐张线夹的破坏荷载应不⼩于安装导线（或避雷线）的计算拉断⼒。
连接⾦具主要⽤于绝缘⼦串与杆塔和导线线夹的连接，分为专⽤连接⾦具（如球头挂环和碗头挂板）和普通连接⾦具（如直⾓挂板、U形挂环、⼆联板）两⼤类。
接续⾦具⽤于连接导线及避雷线终端接续，接续⾮直线杆塔的跳线及补修损伤断股的导线或避雷线。架空线路常⽤的接续⾦具有钳压管、压接管、补修管、并沟线夹及跳线夹等。
保护⾦具分为机械和电⽓两⼤类。
线路上常⽤的保护⾦具有防振锤、护线条、间隔棒、均压环、屏蔽环等。
拉线⾦具主要⽤于拉线杆塔拉线的紧固、调整和连接，包括从杆塔顶端引⾄地⾯拉线之间的所有零件，根据使⽤条件，可分为紧线、调节及连接三类。
线路上常⽤的拉线⾦具有锲形线夹、UT型、拉线⽤U形环、钢线卡⼦等。
第三节架空输电线路的运⾏环境及要求
1 能耐受沿线恶劣⽓象的考验
架空输电线路设计⽓象条件三要素：风速、覆冰厚度和⽓温。
我国各主要地区组合后的⽓象条件归纳为九个典型⽓象区，设计时结合本地区实际⽓象条件与典型⽓象区相⽐较，采⽤其中最接近的某⼀典型⽓象区数值。
2 合理的选择导线的型式、截⾯和应⼒
1) 导线型式
钢芯铝绞线的结构形式是在镀锌钢绞线的外层再扭绞若⼲层铝绞线。由于交流电的集肤效应，电流⼤部分集中在导线外层通过，导线的中⼼基本不通过电流，所以钢芯铝绞线外层采⽤导电性能好的铝，内层采⽤机械强度⾼的钢，从⽽充分利⽤了两种材料的优点。
导线的机械物理特性主要是导线瞬时破坏应⼒、导线弹性系数、热膨胀系数和导线的质量。
导线瞬时破坏应⼒
对导线作拉伸试验，将测得的瞬时拉断⼒除以导线的截⾯积，即为瞬时破坏应⼒。
导线弹性系数
指在弹性限度内，导线受拉⼒作⽤时，其应⼒与相对变形的⽐值。
热膨胀系数
导线温度每升⾼1℃引起的相对的变形，称为导线的热膨胀系数。
导线的质量
常以每千⽶导线的质量值表⽰，单位为kg/km。
2）导线截⾯选择的要求
导线是⽤于传输电能的导体，导线截⾯的⼤⼩直接影响到线路运⾏的经济性，因此输电线路导线截⾯选择必须满⾜：
线路年运⾏费低，符合总得经济利益。
导线在运⾏中的温度不应超过其最⾼允许温度。
所选定的导线截⾯必须⼤于按机械强度所要求的最⼩截⾯。
3 必须满⾜电⽓间隙和防雷要求
4 能承受各种⽓象条件的荷载作⽤
第四节导线应⼒弧垂
1、导线的⽐载
在进⾏导线受⼒分析时，⾸先须明确作⽤在导线上的荷载，作⽤在导线上的荷载有导线的⾃重、导线复冰重和导线所受垂直于线路⽅向的⽔平风压，⽤符号“g”表⽰。
在导线的应⼒弧垂分析中，常⽤的⽐载有垂直、⽔平、综合⽐载三类。
1）垂直⽐载
⾃重⽐载（g1）：导线⾃重⽐载即导线⾃⾝重⼒引起的⽐载。
冰重⽐载（g2）：当导线上复有冰层时，其冰筒重⼒由导线来承受。将1m长导线上的复冰荷载折算到每平⽅毫⽶导线截⾯积上的数值。
复冰时垂直总⽐载（g3）：⾃重⽐载和冰重⽐载之和。
2）⽔平⽐载
⽔平⽐载是由导线受垂直于线路⽅向的⽔平风压引起的⽐载。有⽆冰时导线风压⽐载（g4）和复冰时
的风压⽐载（g5）
3）综合⽐载
在有风⽓象条件下，作⽤在导线上的荷载有垂直⽅向的⾃重、冰重⽐载和⽔平⽅向的风压⽐载，因此导线的综合⽐载为这两个⽅向的⽐载的⼏何和。
⽆冰有风时的综合⽐载（g6）
有冰有风时的综合⽐载（g7）
特别需要注意，上述⽐载有7种，再使⽤时应根据计算⽓象条件和计算⽬的正确选⽤相应的⽐载。
2、导线应⼒概念
导线单位横截⾯积上的内⼒称为导线应⼒。
悬挂于两基杆塔之间的⼀档导线，在导线⾃重、冰重、风压等荷载作⽤下，任⼀横截⾯上均有⼀内⼒存在。导线应⼒是指导线单位横截⾯积上的内⼒。因导线上作⽤的荷载是沿导线长度均匀分布的，所以⼀档导线中各点的应⼒是不相等的，且导线上某点应⼒的⽅向与导线悬挂曲线该点的切线⽅向相同。从⽽可知，⼀档导线中其导线最低点应⼒的⽅向是⽔平的。
所以，在导线应⼒、弧垂分析中，除特别指明者外，导线应⼒都指档中导线最低点的⽔平应⼒，常⽤σ0表⽰。
导线机械强度允许的最⼤应⼒称为最⼤允许应⼒，⽤〔σmax〕表⽰。架空送电线路设计技术规程规定，导线和避雷线的设计安全系数不应⼩于2.5。
3、弧垂与应⼒的关系
导线弧垂的⼀般定义是指导线悬挂曲线上任意⼀点⾄两側悬挂点连线的垂直距离。
f x =
g l2 / 8σ0
导线弧垂与应⼒成反⽐，与档距平⽅成正⽐，即应⼒越⼤，弧垂越⼩；档距越⼤，弧垂越⼤。当悬点等⾼时，档中最⼤弧垂发⽣在档距中点，即导线最低点。
4、线长与应⼒的关系
线长增量ΔL与导线应⼒σ0的平⽅成反⽐。从⽽可知，在⼀定档距l时，线长发⽣变化，⽽应⼒将随线长增量成平⽅倍变化，弧垂也成平⽅倍变化。因此，在施⼯紧线过程中，当导线浮空，弧垂将达到设
计值时，应放慢牵引速度。
在运⾏、维护过程中，常⽤绝缘绳或其他⽅法直接测出导线与被交叉跨越物间相同的垂直距离。但测量时往往并⾮最⼤弧垂⽓象条件，所以需将测得的垂直距离换算到最⼤弧垂⽓象条件时的垂直距离，然后进⾏校验。
第五节⽔平档距和垂直档距
1、⽔平档距和⽔平荷载
某杆塔的⽔平档距就是该两侧档距之和的算术平均值。⽔平档距是⽤来计算导线传递给杆塔⽔平荷载的。
2、垂直档距和垂直荷载
垂直档距就是塔两侧导线最低点之间的⽔平距离。
是随⽓象条件变化的，所以对同⼀悬点，所受垂直⼒⼤⼩是变化的，甚⾄可能在某⼀⽓象条件下收下压⼒作⽤，当⽓象条件变化后，在另⼀⽓象条件下则受上拔⼒作⽤。
3、杆塔的上拔校验
在实际⼯程中，有的杆塔垂直档距或某侧垂直档距分量可能出现负值。对于直线杆塔，如垂直档距为负值，悬点受上拔⼒作⽤，将使横担承受向上的弯曲⼒矩，从⽽影响横担的机械强度和稳定；同时，由于导线上拔，使悬垂绝缘⼦串的风偏⾓增⼤，造成导线对杆塔的空⽓间隙不⾜，危及安全运⾏。对耐张杆塔，如某侧垂直档距分量为负值，且其上拔⼒⾜以使耐张绝缘⼦串上翘时，将引起绝缘⼦瓷裙积⽔、积雪和积污，从⽽降低绝缘⼦强度。因此，必须对杆塔进⾏上拔校
验，以便采取相应措施。
4、导线的状态⽅程式
悬挂于两悬挂点间的⼀档导线，当⽓象发⽣变化，即导线上作⽤的荷载或环境⽓温发⽣变化时，其悬挂中的导线线长也随之变化，进⽽引起导线的应⼒、弧垂发⽣相应的变化。为保证导线在施⼯与运⾏中的安全可靠性，就必须掌握这种导线应⼒随⽓象条件变化导线的状态⽅程，就是这⼀规律的数学表达式，在已知⼀种⽓象条件及应⼒时，应⽤状态⽅程式就可以求另⼀种⽓象条件下的应⼒。碳纤维复合芯导线
5、导线应⼒计算控制条件
对⼀确定的耐张段，影响导线应⼒⼤⼩的因素主要为⽓温和荷载（⽐载）。因此可能出现最⼤应⼒的
⽓象条件有最低⽓温、最⼤覆冰和最⼤风速。综上所述，导线应⼒计算的控制条件有如下四种：最⼤使⽤应⼒和最低⽓温、最⼤使⽤应⼒和最⼤覆冰、最⼤使⽤应⼒和最⼤风速以及年平均运⾏应⼒和年平均⽓温。
6、代表档距
⼀般情况下，耐张段中各档导线在⼀种⽓象条件下的⽔平张⼒（⽔平应⼒）总是相等或基本相等的，这个相等的⽔平应⼒可称为该耐张段内导线的代表应⼒，⽽这个代表应⼒所对应的档距就称为该耐张段的代表档距。
7、临界档距
当代表档距由零逐渐增⼤，在代表档距较⼩时，导线应⼒主要受⽓温的影响，最低⽓温将是应⼒控制的⽓象条件；当代表档距不断增⼤，应⼒受⽓温的影响的程度逐渐减少，⽽受⽐载影响的程度逐渐增⼤；当代表档距很⼤时，应⼒完全由⽐载决定，⽽与⽓温⽆关，最⼤⽐载所对应的⽓象条件将是应⼒控制⽓象条件。由此，进⽽可以推想，在这个变化过程中，必然存在这样⼀个代表档距，即在此代表档距时，最⼤⽐载和最低⽓温两种⽓象条件的导线应⼒分别等于各⾃的控制应⼒。这个代表档距即为两种控制条件之间的临界档距。
8、最⼤垂直弧垂
最⼤垂直弧垂可能在最⾼⽓温或最⼤垂直⽐载（覆冰⽆风）⽓象条件时出现。对于⼀确定的耐张段，其最⼤垂直弧垂⽓象条件必为其中之⼀。
第六节输电线路施⼯图
输电线路施⼯图是各项设计原则和设计思想的具体体现，是从事输电线路施⼯的依据，也是从事输电线路运⾏和检修的重要⽂件。
⼀般来说输电线路施⼯图有以下六部分：
1 总体部分
线路路径图、杆塔⼀览图及使⽤条件⼀览表（包括基础）、线路杆塔明细表、线路平断⾯图、线路换位图（包括相位图）、与通讯关系平⾏关系图等。
2 导线部分（机电施⼯图）
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