我國采用的電壓等級有380/220V、6、10、35、66、110、154、220、330、500kV,其中154 kV為非標準電壓等級,66 kV和330 kV為限制發(fā)展電壓等級。
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。之所以采用高電壓來輸送電能,是因為采用高電壓輸送電能有以下優(yōu)點:
1、減少線路損耗;
2、提高送電功率;
3、輸送距離遠;
4、相對提高了線路安全性。
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)長距離、大功率的主要聯(lián)絡干線。
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、檢修維護方便、輸送容量大、綜合造價低等優(yōu)點,我國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線、避雷線和接地體、絕緣子、金具、桿塔、拉線和基礎(chǔ)。
對電力線路的基本要求是:
1、保證線路架設(shè)質(zhì)量,加強運行維護,提高對用戶供電的可靠性。
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、架空線路由于長期置于露天運行,線路的各元件除受正常的電氣負荷和機械荷載作用外,還受到風、雨、冰、雪、大氣污染、雷電等自然和人為條件的作用,要求線路各元件應有足夠的機械和電氣強度。
“經(jīng)濟電流密度”常作為新建線路選擇導線截面的依據(jù),也可作為運行線路經(jīng)濟與否的判斷標準。所謂“經(jīng)濟電流密度”,就是當輸電線路單位導線截面上通過這一電流時,使輸電線路的建設(shè)投資、電能損耗和運行維護費用等綜合費用最低、最經(jīng)濟。經(jīng)濟電流密度是經(jīng)過各種經(jīng)濟技術(shù)比較得出的最合理的單位導線截面的電流值,所以,經(jīng)濟電流密度既是一個很重要的技術(shù)指標,也是一個很重要的經(jīng)濟指標。
輸電線路的導線作用是傳導電流,輸送電能,因此必須具有導電率高,熱性能好、機械強度高彈性系數(shù)大,有一定的柔軟性、并具有較好的耐振、耐磨、耐化學腐蝕性能,能夠適應一般自然環(huán)境和一定的污穢環(huán)境,使用壽命長,且質(zhì)量輕、價格低、性能穩(wěn)定。
35~220kV線路導線一般采用鋼芯鋁絞線,其型號以LGJ加導線標稱截面表示,如LGJ-185/30,表示鋼芯鋁絞線,鋁的標稱截面積為185mm2、鋼芯標稱截面積為30mm2。
近幾年,在送電線路中為提高導線的抗腐蝕性能,廣泛采用稀土導線(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耐張段,一般一個耐張段由若干個檔距組成,如相鄰兩基承力桿塔之間只有一個檔距,則該耐張段稱為孤立檔。
一般送電線路每相多采用一根導線,而超高壓線路則每相采用兩根、三根、四根或更多的導線,一般稱此為相分裂導線,其中每根導線稱為子導線。
架空線路導線周圍的空氣是良好的絕緣體,但當導線表面電場強度超過了空氣的耐壓強度時,就會引起空氣層的放電,這時可聽到嗤嗤的放電聲,在夜間還可看到導線周圍有藍色的螢光,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,導線表面電場強度較大,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,增加桿塔費用,這是不經(jīng)濟的,所以較為有效的方法是采用相分裂導線(相當于加大了導線直徑),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,需要很大的導線截面,如每相采用一根導線,則制造和架設(shè)大截面的單根導線將帶來很大困難,所以多采用相分裂導線以滿足輸送功率的要求,而且也便于架設(shè),同時還可以減少導線斷線拉力,有利于減少桿塔材料消耗量。
導線最小直徑除滿足導線的機械強度外,主要是以導線不發(fā)生電暈為原則,對海拔高度不超過1000m地區(qū),導線不發(fā)生電暈的最小直徑如下表所列。
表:
導線不發(fā)生電暈時的最小直徑
線路額定電壓(kV) | 110 | 220 | 330 | 500 | |||
導線最小直徑(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下,相間距離遠遠小于現(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)特點是分裂導線根數(shù)多、相間距離小、相間安裝絕緣間隔棒、分裂導線的排列方式多樣。
緊湊型送電線路的優(yōu)點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。缺點是需安裝相間隔離棒,線路本體造價高;導線排列特殊,線路施工安裝和檢修維護比較困難。