一、電力線路結(jié)構(gòu)

架空線路主要包括桿塔、絕緣子、導(dǎo)線、避雷線、橫擔(dān)及金具等。它們的作用分別如下所述：導(dǎo)線用來傳輸電流、輸送電能。避雷線用來把雷電流引入大地，保護線路絕緣，使其免遭大氣過電壓的破壞。桿塔用來支持導(dǎo)線和避雷線，并使帶電體之間、帶電體與接地體之間保持必要的安全距離。絕緣子用來使導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣，它應(yīng)能承受線路最高運行電壓和各種過電壓，而不致?lián)舸＝鹁哂脕砉潭ā覓臁⑦B接和保護以上各主要元件的金屬件。電力線路主要由導(dǎo)體(線芯)、絕緣層、保護層等構(gòu)成。

它們的主要作用是，導(dǎo)電線芯用來傳輸電能;絕緣層用來使線芯與線芯、線芯與保護層間互相隔離，并要求絕緣性能和耐熱性能良好;包護層用來包護絕緣層，使電纜在運輸、儲存、敷設(shè)和運行時，絕緣層不受外力損傷和防止水分浸入。在油浸紙絕緣電纜中，保護層還具有防止絕緣油外流的作用。架空線路各元件暴露在大氣之中，導(dǎo)線及避雷線不僅受到風(fēng)吹、履冰和氣溫變化等的影響較大，而且承受的張力也比較大，同時還受到空氣及各種有害物質(zhì)的侵蝕。因此，對導(dǎo)線的要求是：具有良好的導(dǎo)電性能、必要的機械強度和抗腐蝕性能，且制造工藝簡單，質(zhì)輕，價廉。導(dǎo)線的材料主要是銅、鋁、鋼等。銅是理想的導(dǎo)線材料，但由于銅的用途廣，價格高，只在負荷較大的配電線路上使用;鋁的導(dǎo)電率僅次于銅，但成本比銅低得多，所以目前導(dǎo)線多采用鋁材料。為了提高鋁導(dǎo)線的強度，鋁中加少量的鎂、硅等元素，可制成強度較高的鋁合金絞線;鋼的導(dǎo)電率較差，但由于其強度高且價格低廉，故避雷線一般采用鋼絞線。

為了充分利用鋁和鋼的優(yōu)點，把兩者結(jié)合制成鋼芯鋁絞線。由于交流電的趨膚效應(yīng)，外部的鋁在導(dǎo)電方面的優(yōu)點得到了充分利用，而鋼芯僅承受機械張力。鋼芯鋁絞線被廣泛應(yīng)用于35kV及以上的線路上。鋼芯鋁絞線按鋁、鋼截面比的不同，又分為普通型、輕型和加強型三種形式。一般地區(qū)的架空線路常采用普通型和輕型鋼芯鋁絞線，重冰區(qū)和大跨越檔距、采用加強型鋼芯鋁絞線。為了防止電暈并減少線路感抗，220kV及以上電壓等級線路多采用擴徑或分裂導(dǎo)線。分裂導(dǎo)線多有2~4根鋼芯鋁絞線作為次導(dǎo)線(或稱子導(dǎo)線)組成一相導(dǎo)線，次導(dǎo)線之間用金屬間隔棒支撐。

二、導(dǎo)線必須滿足的基本條件

一是按允許載流量校驗導(dǎo)線截面。允許載流量是指通過在熱平衡條件下，由導(dǎo)線的允許溫度確定的導(dǎo)線長期允許通過的電流。因此，所有導(dǎo)線都必須根據(jù)可能出現(xiàn)的運行情況進行允許載流量校驗。規(guī)程規(guī)定，按允許載流量校驗時，鋼芯鋁絞線的允許溫度一般為70攝氏度。按此規(guī)定，并取導(dǎo)線環(huán)境溫度為25攝氏度。如果最高氣溫月的最高平均溫度不等于25攝氏度，還應(yīng)允許載流量進行修正;事故情況下(如環(huán)網(wǎng)在電源端線路斷開或雙回路斷開一回時)，導(dǎo)線的溫度允許到90攝氏度，導(dǎo)線的允許載流量將有所增加。

二是按機械強度校驗導(dǎo)線截面。導(dǎo)線在運行時可能突然增加一些偶然的外界機械負載，因而應(yīng)保證導(dǎo)線在運行中有一定的機械強度。為此，對于跨越鐵塔、通航河流的運河、公路、通信線路、居民區(qū)的線路，規(guī)定導(dǎo)線截面不得小于35平方毫米。

三是按電暈校驗導(dǎo)線截面。所謂電暈現(xiàn)象，就是架空導(dǎo)線帶有高電壓的情況下，導(dǎo)線表面的電場強度超過空氣的擊穿強度時，導(dǎo)線表面的空氣分子被游離所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，同時發(fā)出“嗤嗤”的放電聲，并產(chǎn)生臭氧，夜間還可以看見藍紫色熒光，此即為電暈現(xiàn)象。電暈要消耗電能，電暈放電所產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信有干擾，放電所產(chǎn)生的臭氧對導(dǎo)線及金屬元件有腐蝕作用。因此，線路在設(shè)計運行時，不允許全面電暈發(fā)生。

為了避免電暈，導(dǎo)線截面不能過小。由試驗和運行經(jīng)驗得知，一般110kV以下的架空線路和35kV以下的電纜線路，由于電壓低，不會發(fā)生全面電暈，因此，也不必驗算電暈損耗和絕緣介質(zhì)損耗。110kV線路的導(dǎo)線截面小于9.6平方毫米，220kV線路的導(dǎo)線截面小于21.4平方毫米，就應(yīng)加大導(dǎo)線截面或采用分裂導(dǎo)線。

三、按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面

如前所述，為了降低線路的電能損耗，導(dǎo)線截面愈大愈有利，但從減少投資和節(jié)約有色金屬的角度來看，導(dǎo)線截面愈小愈好。因此，在一定的使用條件下，可能存在一個從經(jīng)濟上看是最為有利的導(dǎo)線截面積。為求得經(jīng)濟上最有利的截面積，必須進行經(jīng)濟計算，經(jīng)濟計算應(yīng)包括線路的投資和年運行費用兩個方面。線路的投資包括兩部分：一部分與導(dǎo)線截面積成正比，一部分與導(dǎo)線截面積無關(guān)。有關(guān)設(shè)計部門已將各類導(dǎo)線的投資預(yù)算制定如下：如35kV的LGJ型截面35平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.1萬元;35kV的LGJ型截面50平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.25萬元;35kV的LGJ型截面70平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.45萬元;35kV的LGJ型截面95平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.65萬元;35kV的LGJ型截面120平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.85萬元;35kV的LGJ型截面150平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.1萬元;35kV的LGJ型截面185平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.35萬元;35kV的LGJ型截面240平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.7萬元。110kV的LGJ型截面70平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資1.95萬元;110kV的LGJ型截面95平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.1萬元;110kV的LGJ型截面120平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.25萬元;110kV的LGJ型截面150平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.45萬元;110kV的LGJ型截面185平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.7萬元;110kV的LGJ型截面240平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資2.95萬元;110kV的LGJQ型截面300平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資3.4萬元;110kV的LGJQ型截面400平方毫米架空導(dǎo)線綜合投資4.3萬元。輸電線路的年運行費用包括以下幾個方面：一是折舊費。隨著運行時間的延長，電力網(wǎng)中的所有元件都會老化，為了繼續(xù)運行，需要在一定時間內(nèi)更換設(shè)備。

因此，每年要按線路一次投資(初始投資)的百分比提取一定的資金，以備更換設(shè)備，這個百分數(shù)就是設(shè)備的折舊率。二是維護費。為保證輸電線路安全可靠運行，使線路的技術(shù)質(zhì)量保證在應(yīng)有的水平上，必須由維護人員定期對線路進行檢查和維護。維護人員的工資和維護線路所需的資金也按線路一次投資的百分比提取。此維護費中不包括大修的資金，因大修一般需要更換設(shè)備，其費用應(yīng)從折舊費中提取。一般電纜線路使用年限為40年，殘值占原價5%，每年折舊率為3.4%，其中基本折舊2.4%，大修折舊1%;維護及小修率為2.6%;折舊維修率為6%。一般鐵塔線路使用年限為50年，殘值占原價10%，每年折舊率為2.6%，其中基本折舊1.8%，大修折舊0.8%;維護及小修率為1.4%;折舊維修率為4%。一般水泥桿線路使用年限為40年，殘值占原價4%，每年折舊率為3.4%，其中基本折舊2.4%，大修折舊1%;維護及小修率為1.6%;折舊維修率為5%。一般架空配電線路使用年限為30年，殘值占原價4%，每年折舊率為3.2%;維護及小修率為3.8%;折舊維修率為7%。三是電能損耗費。

線路在傳輸電能時必然產(chǎn)生電能損耗，因而也增加了輸電成本，在進行經(jīng)濟計算時必須予以考慮。我國頒布的經(jīng)濟密度如下：鋁線、鋼芯鋁線在最大負荷小時3000以下，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.65安;3000~5000小時，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.15安;5000小時以上，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米0.9安。銅線在最大負荷小時3000以下，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米3.0安;3000~5000小時，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米2.25安;5000小時以上，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.75安。鋁芯電纜在最大負荷小時3000以下，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.92安;3000~5000小時，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.73安;5000小時以上，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米1.54安。銅芯電纜在最大負荷小時3000以下，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米2.5安;3000~5000小時，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米2.25安;5000小時以上，其經(jīng)濟密度應(yīng)為每平方毫米2.0安。

四、按容許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面

一般中低壓配電網(wǎng)沒有特殊調(diào)壓設(shè)備，為了保證用電設(shè)備電壓偏移不超過容許范圍，應(yīng)按容許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面。線路中的低壓損耗與導(dǎo)線的電阻和電抗有關(guān)，而導(dǎo)線的電阻與截面有直接關(guān)系。在導(dǎo)線截面未定之前，導(dǎo)線型號未知，導(dǎo)線電抗也未知，直接按容許電壓損耗求導(dǎo)線截面是困難的，可以導(dǎo)線電阻率、線路長度、負荷有功功率、線路額定電壓等量化關(guān)系進行近似方式計算，即導(dǎo)線截面與導(dǎo)線電阻率、線路長度、負荷有功功率成正比，與線路額定電壓成反比。

五、總結(jié)

綜上所述，對35kV及以上架空線路，首先按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，然后按允許截流量、電暈和機械強度進行校驗。對于35kV以下的電力網(wǎng)一般按允許電壓損耗率選擇導(dǎo)線截面，按允許載流量和機械強度進行校驗。應(yīng)當(dāng)指出，選擇導(dǎo)線截面時應(yīng)當(dāng)考慮電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，在計算中必須采用穩(wěn)定的經(jīng)常重復(fù)的最大負荷，特別當(dāng)系統(tǒng)發(fā)展還不是很明確的情況下，應(yīng)注意不要將導(dǎo)線截面定得太小。

作者：王志           單位：國網(wǎng)吉林永吉縣供電有限公司