談談輸電線路的結構和類型

摘 要：隨著地區經濟的高速發展，用電需求每年呈現15%以上的增長，同時社會對電能的質量要求也進一步提高，輸電線路是連接發電廠與變電所（站）傳送電能的電力線路，輸電線路的安全與輸電質量的優劣有著直接的關系，只有理解輸電線路的結構和類型，才能對輸電線路的運行與維護技術不斷發展和創新，從而提高人民的生活水平。

關鍵詞：輸電線路；架空線路；電纜線路

輸電線路是連接發電廠與變電所（站）的傳送電能的電力線路，輸電線路按架設方式可分為架空線路和電纜線路兩類。架空線路的導線和避雷線架設在露天的桿塔上，電纜線路是把電纜埋在地下或敷設在溝道中。

由于架空線路的建設費用比電纜線路低得多，且施工、維護及檢修方便，因此，不管是輸電線路還是配電線路，多數都采用架空線路。當受環境限制不能采用架空線路時，才考慮采用電纜線路，如大城市配電系統難以解決線路所需的走，或為了保持環境美觀時，要求采用地下電纜網。下面主要介紹輸電線路的結構和組成元件的作用。

一、架空線路結構

架空線路由導線、避雷線（又稱架空地線）、桿塔、絕緣子和金具等部件組成，它們的作用分別是：

1）導線用來傳導電流，輸送電能。

2）避雷線用來保護導線不受直接雷擊。

3）桿塔用來支持導線和避雷線，并使之對地及相間保持一定的安全距離。

4）絕緣子用來使導線與桿塔間保持絕緣。

5）金具是起懸掛、耐張、固定、防振、連接等作用的金屬部件。

（一）導線

對導線的主要要求是有良好的導電性能、足夠的機械強度和抗腐蝕性能等。導線常用的材料有銅、鋁和鋼，在特殊條件下也使用鋁合金。

銅的導電性能好，耐腐蝕、抗拉強度高，是理想的導電材料，但銅產量少，價格高，在我國只用于制造工業，除特殊地區外，一般不用銅材料作導線。

鋁的導電性能也比較好，比重小，價格低。但鋁材的機械強度差，并且其抗腐蝕能力也較差，因此一般用在檔距較小的10KV及以下電壓等級的線路上，在沿海地區與化工廠附近不宜采用。

鋼材的導電性能差，但機械強度大，一般用在跨越山谷、江河等承受大拉力的檔距中。

由于多股導線優于單股導線，架空線路大多是采用絞合的多股導線。為了充分利用鋁與銅的優點，把再者結合制成了鋁絞線，既將鋁線繞在單股或多股鋼線外層作為主要截流部分，機械負載則由鋼芯和鋁絞線共同承擔。由于交流電的集膚效應，鋁線在導電方面得到了充分利用。鋼芯鋁絞線被廣泛地應用在35KV以上電壓等級的線路上。

為了防止電暈和減少線路感抗，220KV以上的輸電線路常采用分裂導線，擴徑導線和空心導線等。

（二）避雷線

避雷線架設在桿塔頂部，一般采用鋼絞線，在某些情況下也用鋁包鋼線，其截面大小與導線相配合。在正常運行時，無電流通過；當雷擊在避雷線上時，通過桿塔上的金屬部分和埋在地下的接地裝置將雷電流引入在地，使線路絕緣免遭大地過電壓的破壞。

（三）桿塔

1）按所用材料對桿塔進行分類：可分為木桿、鐵桿和鋼筋混凝土桿。木桿易腐、易燃、強度低，目前已很少使用。鐵塔由許多鋼制構件組成，機械強度高，使用壽命長，運輸安裝方便，可用在大跨越、超高壓輸電線路，以及某些線路需要耐張、轉角、換位等功能的桿塔上，但耗用鋼材多，造價高，維護工作量大。鋼筋混凝土桿采用分段制造、現場組裝、壽命長、維護工作量大，但其質量大、不易運輸。

2）按用途對桿塔進行分類：可分為直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、終端桿塔、換位桿塔、跨越桿塔等。

直線桿塔又稱為中間桿塔，用于線路走向成直線處，正常時只承擔導線自重、露冰和風壓，基本上不承擔線路方向的拉力。在直線桿塔上，其絕緣子串和導線相互垂直。在線路上直線桿塔用得最多，通常約占線路桿塔總數的80%左右。

耐張桿塔又稱承力桿塔，用來承受對導線的拉力。用它將線路分隔成若干個個耐張段，這樣可使斷線故障的影響范圍被限制在其斷點所在的耐張段內，同時還便于施工和檢修，在耐張桿塔上，兩側的導線是通過跳線連接的。

轉角桿塔用在線路轉角處。轉角桿塔兩側導線拉力不在一條直線上，若作成耐張桿塔形式，桿塔外形和耐張桿塔相似，僅導線走向有轉折；若作成直線桿塔形式，桿塔外形和直線桿塔相似，區別僅是絕緣子串不完全垂直地面且略有偏斜。前者用于轉角較大處，后者則用于轉角較小處。

終端桿塔是設置在進入發電廠或變電所線路末端的桿塔，它要求承受最初或最末一個耐張段中導線的拉力，承受的是線路單身的拉力，做成耐張型。

由于三相導線在桿塔上的排列常常是不對稱的，所以會造成三相導線的感抗和容抗不對稱，從而對線路運行和附近的通信線路帶來不良影響，這就需要每隔一定距離將三相導線換位，就需要換位桿。

線路跨越河流，山谷等處時，由于跨越距離很大，就需要采用特殊設計的跨越桿塔。跨越桿塔的高度一般較高，因地形不同，有高達一二百米的。

（四）絕緣子

架空線路使用的絕緣子有針式、懸式和瓷橫擔等形式。針式絕緣子使用在電壓不超過35KV的線路上。懸式絕緣子是成串使用的絕緣子，用于電壓為35KV及以上的線路上。

絕緣子所在的線路電壓不同，每串絕緣子的片數也不同，直線桿塔上絕緣子片數與電壓等級的關系如下表：

直線桿塔的懸式絕緣子片數與所在的線路電壓的關系

同一電壓等級的耐張型桿塔的絕緣子片數要比直線桿塔的片數多，通常110KV及以下線路耐張型桿塔的絕緣子片數要比直線桿塔的數量多一片，220KV及以上線路的絕緣子片數要比直線桿塔的多2片。

瓷橫擔絕緣子的兩端是金屬做的，中間是瓷質做的，具有絕緣子和桿塔橫擔的雙重作用。目前，瓷橫擔絕緣子使用于35KV及以下電壓的線路上。

（五）金具

架空線路廣泛使用的鐵制或鋁制金具附件，統稱金具。金具的種類繁多，用途各異，常用的金具有懸垂線夾、耐張線夾、接續金具、防振金具等。

二、電纜線路的結構

電纜線路由電纜、電纜附件及線路構筑物組成，電纜是線路的主體，用來傳輸和分配電能；電纜附件（如電纜頭、電抗器等）起連接電纜、絕緣和密封保護作用；線路構筑物（如引入管、電纜桿、電纜井等）用來支持和電纜和安裝電纜。

電纜的結構主要包括導體、絕緣層和包護層（下圖）。 輸電線路是連接發電廠與變電所（站）的傳送電能的電力線路，輸電線路按架設方式可分為架空線路和電纜線路兩類。架空線路的導線和避雷線架設在露天的桿塔上，電纜線路是把電纜埋在地下或敷設在溝道中。

由于架空線路的建設費用比電纜線路低得多，且施工、維護及檢修方便，因此，不管是輸電線路還是配電線路，多數都采用架空線路。當受環境限制不能采用架空線路時，才考慮采用電纜線路，如大城市配電系統難以解決線路所需的走，或為了保持環境美觀時，要求采用地下電纜網。下面主要介紹輸電線路的結構和組成元件的作用。

一、架空線路結構

架空線路由導線、避雷線（又稱架空地線）、桿塔、絕緣子和金具等部件組成，它們的作用分別是：

1）導線用來傳導電流，輸送電能。

2）避雷線用來保護導線不受直接雷擊。

3）桿塔用來支持導線和避雷線，并使之對地及相間保持一定的安全距離。

4）絕緣子用來使導線與桿塔間保持絕緣。

5）金具是起懸掛、耐張、固定、防振、連接等作用的金屬部件。

（一）導線

對導線的主要要求是有良好的導電性能、足夠的機械強度和抗腐蝕性能等。導線常用的材料有銅、鋁和鋼，在特殊條件下也使用鋁合金。

銅的導電性能好，耐腐蝕、抗拉強度高，是理想的導電材料，但銅產量少，價格高，在我國只用于制造工業，除特殊地區外，一般不用銅材料作導線。

鋁的導電性能也比較好，比重小，價格低。但鋁材的機械強度差，并且其抗腐蝕能力也較差，因此一般用在檔距較小的10KV及以下電壓等級的線路上，在沿海地區與化工廠附近不宜采用。

鋼材的導電性能差，但機械強度大，一般用在跨越山谷、江河等承受大拉力的檔距中。

由于多股導線優于單股導線，架空線路大多是采用絞合的多股導線。為了充分利用鋁與銅的優點，把再者結合制成了鋁絞線，既將鋁線繞在單股或多股鋼線外層作為主要截流部分，機械負載則由鋼芯和鋁絞線共同承擔。由于交流電的集膚效應，鋁線在導電方面得到了充分利用。鋼芯鋁絞線被廣泛地應用在35KV以上電壓等級的線路上。

為了防止電暈和減少線路感抗，220KV以上的輸電線路常采用分裂導線，擴徑導線和空心導線等。

（二）避雷線

避雷線架設在桿塔頂部，一般采用鋼絞線，在某些情況下也用鋁包鋼線，其截面大小與導線相配合。在正常運行時，無電流通過；當雷擊在避雷線上時，通過桿塔上的金屬部分和埋在地下的接地裝置將雷電流引入在地，使線路絕緣免遭大地過電壓的破壞。

（三）桿塔

1）按所用材料對桿塔進行分類：可分為木桿、鐵桿和鋼筋混凝土桿。木桿易腐、易燃、強度低，目前已很少使用。鐵塔由許多鋼制構件組成，機械強度高，使用壽命長，運輸安裝方便，可用在大跨越、超高壓輸電線路，以及某些線路需要耐張、轉角、換位等功能的桿塔上，但耗用鋼材多，造價高，維護工作量大。鋼筋混凝土桿采用分段制造、現場組裝、壽命長、維護工作量大，但其質量大、不易運輸。

2）按用途對桿塔進行分類：可分為直線桿塔、耐張桿塔、轉角桿塔、終端桿塔、換位桿塔、跨越桿塔等。

直線桿塔又稱為中間桿塔，用于線路走向成直線處，正常時只承擔導線自重、露冰和風壓，基本上不承擔線路方向的拉力。在直線桿塔上，其絕緣子串和導線相互垂直。在線路上直線桿塔用得最多，通常約占線路桿塔總數的80%左右。

耐張桿塔又稱承力桿塔，用來承受對導線的拉力。用它將線路分隔成若干個個耐張段，這樣可使斷線故障的影響范圍被限制在其斷點所在的耐張段內，同時還便于施工和檢修，在耐張桿塔上，兩側的導線是通過跳線連接的。

轉角桿塔用在線路轉角處。轉角桿塔兩側導線拉力不在一條直線上，若作成耐張桿塔形式，桿塔外形和耐張桿塔相似，僅導線走向有轉折；若作成直線桿塔形式，桿塔外形和直線桿塔相似，區別僅是絕緣子串不完全垂直地面且略有偏斜。前者用于轉角較大處，后者則用于轉角較小處。

終端桿塔是設置在進入發電廠或變電所線路末端的桿塔，它要求承受最初或最末一個耐張段中導線的拉力，承受的是線路單身的拉力，做成耐張型。

由于三相導線在桿塔上的排列常常是不對稱的，所以會造成三相導線的感抗和容抗不對稱，從而對線路運行和附近的通信線路帶來不良影響，這就需要每隔一定距離將三相導線換位，就需要換位桿。

線路跨越河流，山谷等處時，由于跨越距離很大，就需要采用特殊設計的跨越桿塔。跨越桿塔的高度一般較高，因地形不同，有高達一二百米的。

（四）絕緣子

架空線路使用的絕緣子有針式、懸式和瓷橫擔等形式。針式絕緣子使用在電壓不超過35KV的線路上。懸式絕緣子是成串使用的絕緣子，用于電壓為35KV及以上的線路上。

絕緣子所在的線路電壓不同，每串絕緣子的片數也不同，直線桿塔上絕緣子片數與電壓等級的關系如下表：

直線桿塔的懸式絕緣子片數與所在的線路電壓的關系

同一電壓等級的耐張型桿塔的絕緣子片數要比直線桿塔的片數多，通常110KV及以下線路耐張型桿塔的絕緣子片數要比直線桿塔的數量多一片，220KV及以上線路的絕緣子片數要比直線桿塔的多2片。

瓷橫擔絕緣子的兩端是金屬做的，中間是瓷質做的，具有絕緣子和桿塔橫擔的雙重作用。目前，瓷橫擔絕緣子使用于35KV及以下電壓的線路上。

（五）金具

架空線路廣泛使用的鐵制或鋁制金具附件，統稱金具。金具的種類繁多，用途各異，常用的金具有懸垂線夾、耐張線夾、接續金具、防振金具等。

二、電纜線路的結構

電纜線路由電纜、電纜附件及線路構筑物組成，電纜是線路的主體，用來傳輸和分配電能；電纜附件（如電纜頭、電抗器等）起連接電纜、絕緣和密封保護作用；線路構筑物（如引入管、電纜桿、電纜井等）用來支持和電纜和安裝電纜。

電纜的結構主要包括導體、絕緣層和包護層（下圖）。

（一）導體

導體用鋁或銅的單股或多股線組成，通常采用多股線。根據電纜中導體數目的不同，可分為單芯、三芯和四芯電纜。

（二）絕緣層

絕緣層用來使導體間及導體與包護層間相互絕緣。絕緣層的材料有很多種，目前大部分電纜線路采用將木漿紙在油和松香混合劑中浸漬而制成的絕緣層。

（三）包護層

包護層分內護層和外護層兩部分。內護層用以保護絕緣不受損傷，防止浸漬劑的外溢和水分的侵入；外護層的作用是防止外界的機械損傷和化學腐蝕。

三、結語

近年來，隨著地區經濟的飛速發展，對用電量的需求越來越大，同時也對用電的可靠性提出了更高的要求，為了保證供電的可靠性，必須不斷完善電網的結構，而電網電能的輸送就是由每一條輸電線路所組成的，理解了輸電線路的結構和類型，才能對輸電線路的運行與維護技術不斷發展和創新，所以輸電線路的選擇和運行維護在電力系統中有著不可替代的重要性，也是保障電網安全經濟供電的基本保證。

參考文獻：

[1] 陳景彥，白俊峰.輸電線路運行維護理論與技術.中國電力出版社，2009，10.

[2] 連小洲，閔尊南.電力系統分析.中國電力出版社，2011，3.

作者簡介：

潘愛民（1963-），女，廣西現代職業技術學院電子電力工程系副教授，1984年7月畢業于廣西民族大學物理系物理專業（學士學位），現主要從事機電、電力類教學。

（一）導體

導體用鋁或銅的單股或多股線組成，通常采用多股線。根據電纜中導體數目的不同，可分為單芯、三芯和四芯電纜。

（二）絕緣層

絕緣層用來使導體間及導體與包護層間相互絕緣。絕緣層的材料有很多種，目前大部分電纜線路采用將木漿紙在油和松香混合劑中浸漬而制成的絕緣層。

（三）包護層

包護層分內護層和外護層兩部分。內護層用以保護絕緣不受損傷，防止浸漬劑的外溢和水分的侵入；外護層的作用是防止外界的機械損傷和化學腐蝕。

三、結語

近年來，隨著地區經濟的飛速發展，對用電量的需求越來越大，同時也對用電的可靠性提出了更高的要求，為了保證供電的可靠性，必須不斷完善電網的結構，而電網電能的輸送就是由每一條輸電線路所組成的，理解了輸電線路的結構和類型，才能對輸電線路的運行與維護技術不斷發展和創新，所以輸電線路的選擇和運行維護在電力系統中有著不可替代的重要性，也是保障電網安全經濟供電的基本保證。

參考文獻：

[1] 陳景彥，白俊峰.輸電線路運行維護理論與技術.中國電力出版社，2009，10.

[2] 連小洲，閔尊南.電力系統分析.中國電力出版社，2011，3.

作者簡介：

潘愛民（1963-），女，廣西現代職業技術學院電子電力工程系副教授，1984年7月畢業于廣西民族大學物理系物理專業（學士學位），現主要從事機電、電力類教學。