谈谈输电线路的结构和类型

摘 要：随着地区经济的高速发展，用电需求每年呈现15%以上的增长，同时社会对电能的质量要求也进一步提高，输电线路是连接发电厂与变电所（站）传送电能的电力线路，输电线路的安全与输电质量的优劣有着直接的关系，只有理解输电线路的結构和类型，才能对输电线路的运行与维护技术不断发展和创新，从而提高人民的生活水平。

关键词：输电线路；架空线路；电缆线路

输电线路是连接发电厂与变电所（站）的传送电能的电力线路，输电线路按架设方式可分为架空线路和电缆线路两类。架空线路的导线和避雷线架设在露天的杆塔上，电缆线路是把电缆埋在地下或敷设在沟道中。

由于架空线路的建设费用比电缆线路低得多，且施工、维护及检修方便，因此，不管是输电线路还是配电线路，多数都采用架空线路。当受环境限制不能采用架空线路时，才考虑采用电缆线路，如大城市配电系统难以解决线路所需的走，或为了保持环境美观时，要求采用地下电缆网。下面主要介绍输电线路的结构和组成元件的作用。

一、架空线路结构

架空线路由导线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，它们的作用分别是：

1）导线用来传导电流，输送电能。

2）避雷线用来保护导线不受直接雷击。

3）杆塔用来支持导线和避雷线，并使之对地及相间保持一定的安全距离。

4）绝缘子用来使导线与杆塔间保持绝缘。

5）金具是起悬挂、耐张、固定、防振、连接等作用的金属部件。

（一）导线

对导线的主要要求是有良好的导电性能、足够的机械强度和抗腐蚀性能等。导线常用的材料有铜、铝和钢，在特殊条件下也使用铝合金。

铜的导电性能好，耐腐蚀、抗拉强度高，是理想的导电材料，但铜产量少，价格高，在我国只用于制造工业，除特殊地区外，一般不用铜材料作导线。

铝的导电性能也比较好，比重小，价格低。但铝材的机械强度差，并且其抗腐蚀能力也较差，因此一般用在档距较小的10KV及以下电压等级的线路上，在沿海地区与化工厂附近不宜采用。

钢材的导电性能差，但机械强度大，一般用在跨越山谷、江河等承受大拉力的档距中。

由于多股导线优于单股导线，架空线路大多是采用绞合的多股导线。为了充分利用铝与铜的优点，把再者结合制成了铝绞线，既将铝线绕在单股或多股钢线外层作为主要截流部分，机械负载则由钢芯和铝绞线共同承担。由于交流电的集肤效应，铝线在导电方面得到了充分利用。钢芯铝绞线被广泛地应用在35KV以上电压等级的线路上。

为了防止电晕和减少线路感抗，220KV以上的输电线路常采用分裂导线，扩径导线和空心导线等。

（二）避雷线

避雷线架设在杆塔顶部，一般采用钢绞线，在某些情况下也用铝包钢线，其截面大小与导线相配合。在正常运行时，无电流通过；当雷击在避雷线上时，通过杆塔上的金属部分和埋在地下的接地装置将雷电流引入在地，使线路绝缘免遭大地过电压的破坏。

（三）杆塔

1）按所用材料对杆塔进行分类：可分为木杆、铁杆和钢筋混凝土杆。木杆易腐、易燃、强度低，目前已很少使用。铁塔由许多钢制构件组成，机械强度高，使用寿命长，运输安装方便，可用在大跨越、超高压输电线路，以及某些线路需要耐张、转角、换位等功能的杆塔上，但耗用钢材多，造价高，维护工作量大。钢筋混凝土杆采用分段制造、现场组装、寿命长、维护工作量大，但其质量大、不易运输。

2）按用途对杆塔进行分类：可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、换位杆塔、跨越杆塔等。

直线杆塔又称为中间杆塔，用于线路走向成直线处，正常时只承担导线自重、露冰和风压，基本上不承担线路方向的拉力。在直线杆塔上，其绝缘子串和导线相互垂直。在线路上直线杆塔用得最多，通常约占线路杆塔总数的80%左右。

耐张杆塔又称承力杆塔，用来承受对导线的拉力。用它将线路分隔成若干个个耐张段，这样可使断线故障的影响范围被限制在其断点所在的耐张段内，同时还便于施工和检修，在耐张杆塔上，两侧的导线是通过跳线连接的。

转角杆塔用在线路转角处。转角杆塔两侧导线拉力不在一条直线上，若作成耐张杆塔形式，杆塔外形和耐张杆塔相似，仅导线走向有转折；若作成直线杆塔形式，杆塔外形和直线杆塔相似，区别仅是绝缘子串不完全垂直地面且略有偏斜。前者用于转角较大处，后者则用于转角较小处。

终端杆塔是设置在进入发电厂或变电所线路末端的杆塔，它要求承受最初或最末一个耐张段中导线的拉力，承受的是线路单身的拉力，做成耐张型。

由于三相导线在杆塔上的排列常常是不对称的，所以会造成三相导线的感抗和容抗不对称，从而对线路运行和附近的通信线路带来不良影响，这就需要每隔一定距离将三相导线换位，就需要换位杆。

线路跨越河流，山谷等处时，由于跨越距离很大，就需要采用特殊设计的跨越杆塔。跨越杆塔的高度一般较高，因地形不同，有高达一二百米的。

（四）绝缘子

架空线路使用的绝缘子有针式、悬式和瓷横担等形式。针式绝缘子使用在电压不超过35KV的线路上。悬式绝缘子是成串使用的绝缘子，用于电压为35KV及以上的线路上。

绝缘子所在的线路电压不同，每串绝缘子的片数也不同，直线杆塔上绝缘子片数与电压等级的关系如下表：

直线杆塔的悬式绝缘子片数与所在的线路电压的关系

同一电压等级的耐张型杆塔的绝缘子片数要比直线杆塔的片数多，通常110KV及以下线路耐张型杆塔的绝缘子片数要比直线杆塔的数量多一片，220KV及以上线路的绝缘子片数要比直线杆塔的多2片。

瓷横担绝缘子的两端是金属做的，中间是瓷质做的，具有绝缘子和杆塔横担的双重作用。目前，瓷横担绝缘子使用于35KV及以下电压的线路上。

（五）金具

架空线路广泛使用的铁制或铝制金具附件，统称金具。金具的种类繁多，用途各异，常用的金具有悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防振金具等。

二、电缆线路的结构

电缆线路由电缆、电缆附件及线路构筑物组成，电缆是线路的主体，用来传输和分配电能；电缆附件（如电缆头、电抗器等）起连接电缆、绝缘和密封保护作用；线路构筑物（如引入管、电缆杆、电缆井等）用来支持和电缆和安装电缆。

电缆的结构主要包括导体、绝缘层和包护层（下图）。 输电线路是连接发电厂与变电所（站）的传送电能的电力线路，输电线路按架设方式可分为架空线路和电缆线路两类。架空线路的导线和避雷线架设在露天的杆塔上，电缆线路是把电缆埋在地下或敷设在沟道中。

由于架空线路的建设费用比电缆线路低得多，且施工、维护及检修方便，因此，不管是输电线路还是配电线路，多数都采用架空线路。当受环境限制不能采用架空线路时，才考虑采用电缆线路，如大城市配电系统难以解决线路所需的走，或为了保持环境美观时，要求采用地下电缆网。下面主要介绍输电线路的结构和组成元件的作用。

一、架空线路结构

架空线路由導线、避雷线（又称架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，它们的作用分别是：

1）导线用来传导电流，输送电能。

2）避雷线用来保护导线不受直接雷击。

3）杆塔用来支持导线和避雷线，并使之对地及相间保持一定的安全距离。

4）绝缘子用来使导线与杆塔间保持绝缘。

5）金具是起悬挂、耐张、固定、防振、连接等作用的金属部件。

（一）导线

对导线的主要要求是有良好的导电性能、足够的机械强度和抗腐蚀性能等。导线常用的材料有铜、铝和钢，在特殊条件下也使用铝合金。

铜的导电性能好，耐腐蚀、抗拉强度高，是理想的导电材料，但铜产量少，价格高，在我国只用于制造工业，除特殊地区外，一般不用铜材料作导线。

铝的导电性能也比较好，比重小，价格低。但铝材的机械强度差，并且其抗腐蚀能力也较差，因此一般用在档距较小的10KV及以下电压等级的线路上，在沿海地区与化工厂附近不宜采用。

钢材的导电性能差，但机械强度大，一般用在跨越山谷、江河等承受大拉力的档距中。

由于多股导线优于单股导线，架空线路大多是采用绞合的多股导线。为了充分利用铝与铜的优点，把再者结合制成了铝绞线，既将铝线绕在单股或多股钢线外层作为主要截流部分，机械负载则由钢芯和铝绞线共同承担。由于交流电的集肤效应，铝线在导电方面得到了充分利用。钢芯铝绞线被广泛地应用在35KV以上电压等级的线路上。

为了防止电晕和减少线路感抗，220KV以上的输电线路常采用分裂导线，扩径导线和空心导线等。

（二）避雷线

避雷线架设在杆塔顶部，一般采用钢绞线，在某些情况下也用铝包钢线，其截面大小与导线相配合。在正常运行时，无电流通过；当雷击在避雷线上时，通过杆塔上的金属部分和埋在地下的接地装置将雷电流引入在地，使线路绝缘免遭大地过电压的破坏。

（三）杆塔

1）按所用材料对杆塔进行分类：可分为木杆、铁杆和钢筋混凝土杆。木杆易腐、易燃、强度低，目前已很少使用。铁塔由许多钢制构件组成，机械强度高，使用寿命长，运输安装方便，可用在大跨越、超高压输电线路，以及某些线路需要耐张、转角、换位等功能的杆塔上，但耗用钢材多，造价高，维护工作量大。钢筋混凝土杆采用分段制造、现场组装、寿命长、维护工作量大，但其质量大、不易运输。

2）按用途对杆塔进行分类：可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、换位杆塔、跨越杆塔等。

直线杆塔又称为中间杆塔，用于线路走向成直线处，正常时只承担导线自重、露冰和风压，基本上不承担线路方向的拉力。在直线杆塔上，其绝缘子串和导线相互垂直。在线路上直线杆塔用得最多，通常约占线路杆塔总数的80%左右。

耐张杆塔又称承力杆塔，用来承受对导线的拉力。用它将线路分隔成若干个个耐张段，这样可使断线故障的影响范围被限制在其断点所在的耐张段内，同时还便于施工和检修，在耐张杆塔上，两侧的导线是通过跳线连接的。

转角杆塔用在线路转角处。转角杆塔两侧导线拉力不在一条直线上，若作成耐张桿塔形式，杆塔外形和耐张杆塔相似，仅导线走向有转折；若作成直线杆塔形式，杆塔外形和直线杆塔相似，区别仅是绝缘子串不完全垂直地面且略有偏斜。前者用于转角较大处，后者则用于转角较小处。

终端杆塔是设置在进入发电厂或变电所线路末端的杆塔，它要求承受最初或最末一个耐张段中导线的拉力，承受的是线路单身的拉力，做成耐张型。

由于三相导线在杆塔上的排列常常是不对称的，所以会造成三相导线的感抗和容抗不对称，从而对线路运行和附近的通信线路带来不良影响，这就需要每隔一定距离将三相导线换位，就需要换位杆。

线路跨越河流，山谷等处时，由于跨越距离很大，就需要采用特殊设计的跨越杆塔。跨越杆塔的高度一般较高，因地形不同，有高达一二百米的。

（四）绝缘子

架空线路使用的绝缘子有针式、悬式和瓷横担等形式。针式绝缘子使用在电压不超过35KV的线路上。悬式绝缘子是成串使用的绝缘子，用于电压为35KV及以上的线路上。

绝缘子所在的线路电压不同，每串绝缘子的片数也不同，直线杆塔上绝缘子片数与电压等级的关系如下表：

直线杆塔的悬式绝缘子片数与所在的线路电压的关系

同一电压等级的耐张型杆塔的绝缘子片数要比直线杆塔的片数多，通常110KV及以下线路耐张型杆塔的绝缘子片数要比直线杆塔的数量多一片，220KV及以上线路的绝缘子片数要比直线杆塔的多2片。

瓷横担绝缘子的两端是金属做的，中间是瓷质做的，具有绝缘子和杆塔横担的双重作用。目前，瓷横担绝缘子使用于35KV及以下电压的线路上。

（五）金具

架空线路广泛使用的铁制或铝制金具附件，统称金具。金具的种类繁多，用途各异，常用的金具有悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防振金具等。

二、电缆线路的结构

电缆线路由电缆、电缆附件及线路构筑物组成，电缆是线路的主体，用来传输和分配电能；电缆附件（如电缆头、电抗器等）起连接电缆、绝缘和密封保护作用；线路构筑物（如引入管、电缆杆、电缆井等）用来支持和电缆和安装电缆。

电缆的结构主要包括导体、绝缘层和包护层（下图）。

（一）导体

导体用鋁或铜的单股或多股线组成，通常采用多股线。根据电缆中导体数目的不同，可分为单芯、三芯和四芯电缆。

（二）绝缘层

绝缘层用来使导体间及导体与包护层间相互绝缘。绝缘层的材料有很多种，目前大部分电缆线路采用将木浆纸在油和松香混合剂中浸渍而制成的绝缘层。

（三）包护层

包护层分内护层和外护层两部分。内护层用以保护绝缘不受损伤，防止浸渍剂的外溢和水分的侵入；外护层的作用是防止外界的机械损伤和化学腐蚀。

三、结语

近年来，随着地区经济的飞速发展，对用电量的需求越来越大，同时也对用电的可靠性提出了更高的要求，为了保证供电的可靠性，必须不断完善电网的结构，而电网电能的输送就是由每一条输电线路所组成的，理解了输电线路的结构和类型，才能对输电线路的运行与维护技术不断发展和创新，所以输电线路的选择和运行维护在电力系统中有着不可替代的重要性，也是保障电网安全经济供电的基本保证。

参考文献：

[1] 陈景彦，白俊峰.输电线路运行维护理论与技术.中国电力出版社，2009，10.

[2] 连小洲，闵尊南.电力系统分析.中国电力出版社，2011，3.

作者简介：

潘爱民（1963-），女，广西现代职业技术学院电子电力工程系副教授，1984年7月毕业于广西民族大学物理系物理专业（学士学位），现主要從事机电、电力类教学。

（一）导体

导体用铝或铜的单股或多股线组成，通常采用多股线。根据电缆中导体数目的不同，可分为单芯、三芯和四芯电缆。

（二）绝缘层

绝缘层用来使导体间及导体与包护层间相互绝缘。绝缘层的材料有很多种，目前大部分电缆线路采用将木浆纸在油和松香混合剂中浸渍而制成的绝缘层。

（三）包护层

包护层分内护层和外护层两部分。内护层用以保护绝缘不受损伤，防止浸渍剂的外溢和水分的侵入；外护层的作用是防止外界的机械损伤和化学腐蚀。

三、结语

近年来，随着地区经济的飞速发展，对用电量的需求越来越大，同时也对用电的可靠性提出了更高的要求，为了保证供电的可靠性，必须不断完善电网的结构，而电网电能的输送就是由每一条输电线路所组成的，理解了输电线路的结构和类型，才能对输电线路的运行与维护技术不断发展和创新，所以输电线路的选择和运行维护在电力系统中有着不可替代的重要性，也是保障电网安全经济供电的基本保证。

参考文献：

[1] 陈景彦，白俊峰.输电线路运行维护理论与技术.中国电力出版社，2009，10.

[2] 连小洲，闵尊南.电力系统分析.中国电力出版社，2011，3.

作者简介：

潘爱民（1963-），女，广西现代职业技术学院电子电力工程系副教授，1984年7月毕业于广西民族大学物理系物理专业（学士学位），现主要从事机电、电力类教学。

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