电力知识图谱:电力站房、架空线路、电缆线路

通常说电力设备的时候,会按一二次设备讲,但这种介绍方法对新人很不友好,因为一二次设备分得细、藏得深,新入门的同学没有直观感觉。这次我们按更直观方式介绍:电力站房、架空线路和电缆线路,这三者是组成电网的最明显可见的设备。

最早所有的线路都是架空线,从发电机出来就是架空线路,电缆、变压器、杆塔都在户外,风吹雨打的,可靠性自然不如有建筑物保护的设备。随着经济好了,可靠性要求高了,电力设备就开始入站或入管了,像变压器、开关之类的,放到建筑物(箱体)内,就是站内设备,架空线路是明线、裸导线,加了绝缘皮等保护装置,埋进地下管网,就是电缆线路。

之前有说变压器和电缆像是电力网的节点和(毛细)血管,更直观的角度,也可以说站房和线路是电力网的骨干节点和血管,这里介绍下电力站房、架空线路和电缆线路中的电力设备。

电力设备:电力站房、架空线路和电缆线路

一. 电力站房

电力站房就是放置关键电力设备如变压器、开关、电缆及附属等,根据功能不同可以分为变电站、配电站、开闭所等等。

盘柜、变压器与配电站房

其中,变电站处于电网的初始端,把发电厂发出来的电能输送到较远的地方,必须把电压升高,变为高压电,到用户附近再按需要把电压降低。

而配电站房处在电网的末端,任务是将电送到用电设备或用户的站,包括开闭所、环网站、配电室、箱式变电站等。

在很多外行人看来,不太能分清楚之间的差别,今天我们就主要了解变电站、配电站、开闭所的作用,差别等等。

1.1 电力站房分类

1.1.1 变电站

变电站

变电站,就是改变电压的场所。主要设备是盘柜和变压器,不过占地面积较大,根据不同电压等级及容量不同占地不同,所以会有人叫它变电站。这个是广义的,狭义上,我们说变电站,通常是指66kV及以上的高压降压站,而35kV及以下的降压变电站,我们通常叫配电站或变电所。

1. 升压站

乌克兰锡瓦什风电场330千伏升压站

为了减少输电线损,输电线种要高压送电,把小电压变大电压的变电设备就是升压站。升压站是一个使通过的电荷电压变换的整体系统。升压站通常只存在于发电站连接电网端,远离城市和居民,一般人很少见到。

2. 变电站(狭义)

张掖750kv变电站

如上文所说,狭义上我们说的变电站是指66kV及以上的高压降压站,这个归电网的输变配中的“变”电专业管理。从升压站后最高1000kV 变电站算起到城市侧的220kV、110kV(66kV很少见)变电站,中间的1000~66kV的变电站就是狭义的变电站。

对于66kV以上的主网变电站,占地都在千平以上,可以说是变压器的别墅,主网变压器因发热量大,都是露天的,盘柜等设备再放进“别墅内的房间”,相当于围墙围起来的大型户外变+开关所。绝大部分变电站都是有人值守的,有办公区生活区。

3. 变电所、配电站、配电室、配电房

变电所

上文说了,10kV以下的“变电站”叫变电所,其实电网工作没人叫变电所,都叫配电站、配电室、配电房。

传统的话说是:有变压器、有10kV以上进线的叫配电站;没变压器的,场地小的只有10kV低压线叫配电房,但因为现在站房越建越紧凑(地皮贵啊),小型配电房也有变压器了,索性大家都叫配电站了,和狭义的“变电站”好区分。

配电站,通俗点说就是完成变压、分配电能的一个独立场所,或建筑物内的一个区域内。变电站是变压器的别墅,那配电站就是小平房。配电站通常是全封闭了,面积在50~200平之间,无人值守,定期人工巡检,现在有上监控系统。

配电房的作用

开门见山地说——配电房的作用就是分配电能。

配电房是指带有低压负荷的室内配电场所,主要为低压用户配送电能,设有中压进线(可有少量出线)、配电变压器和低压配电装置。

某小区供配电关系示意图

如图所示,一般小区配电房分配较集中,供多个单元用电。单元用电以照明(包括楼宇照明,应急照明,航空照明等)和电梯电源为主;

而防火隔离区域用电,则集中在普通照明,应急照明,排烟风机,排水泵;其他用电例如雨水回收控制柜等。

1.1.2 箱变变电站

箱式变电站

箱式变电站,又叫预装式变电所或预装式变电站,是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置,就是紧凑型配电室。

箱式变将变压器降压、低压配电等设备高度集成,安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱,按面积算是变压器的棺材房哈,但比起架空变环境好太多了,比配电室又省面积,特别适用于城网建设与改造,特别是马路边最多这个设备。一些临时的建设区如矿山、工地等也会使用箱变,相对架空来说更安全,相对配电室来说更省钱,用现在的话叫“轻奢”。

1.1.3 开闭所

开闭所

开闭所指不进行电压变换而用开关设备实现电路开闭的配电所,是将高压电力分别向周围的几个用电单位供电的电力设施,位于电力系统中变电站的下一级。其特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。当然,区域变电站也具有开闭所的功能,但需明确的是,开闭所是区别于变电站而言的。

开闭所也指用于接收电力并分配电力的供配电设施,高压电网中称为开关站。一般设在车站、货场附近、电力机务段、枢纽站等大宗负荷处。

注:环网柜是一种高压开关柜,可以装在开闭所内,也可以装在室外开关箱内,装在外面的叫室外开关站,两者功能一样,习惯把室外开关站叫做环网柜。环网柜就是每个配电支路设一台开关柜,这台开关柜的母线同时就是环形干线的一部分。

开闭所的作用

开闭所能够将供电臂分段,事故时缩小事故范围,提高供电的可靠性、灵活性;减少变电所的复杂性;不改变电压大小,只扩大馈线回路数,相当于配电所。

1.2 低压配电箱、表箱

低压配电箱、表箱是电力网中的次要节点,不是站房,但也是有壳体保护的设备,尤记得二十年前农村的电表还都是裸露的。

这里也介绍下这两种设备:

1.2.1 低压配电箱

低压配电箱

低压配电箱其实就是低压配电柜,低压配电箱在现在的用电设备中是比较多见的,很多家庭和工厂都使用了低压配电箱来分配自己的用电。

低压配电柜的作用主要有这样几个:

  1. 它可以合理地配置电源,给大家供电。这样的一个作用是非常重要的,电能是大家很需要的一种能量。
  2. 在其线路出现故障的时候,它可以及时地将故障控制在一定范围内,这也是它比起其他变压器更受欢迎的原因。这样便于大家能及时地找出故障所在,便于大家及时地解决故障,也就可以避免大面积长时间停电了。
  3. 低压配电柜中还有很多保护设施,能避免其短路。

1.2.2 表箱

表箱

电表箱顾名思义就是放电表的,一般区民楼下的都有这么一个,是本文中最容易找到的“箱”了。现在装的是智能电表,除了电表跳闸外,大家都很少会去看表箱。

1.3 电力站房对人体有辐射吗?

说到站房科普,得说下“站房对人体有没有辐射”。如果不是因为电是不可缺少的,小区大妈一定会把站房像移动基站一样驱赶。但大型变电站(参见上图)的规模更吓人了,如果在居民楼附近,就是居民不抗议,楼价也会受影响。

在知乎上搜索配电站房的时候,会看到很多人提问:小区里的配电房对人体有没有辐射。

这里引用知乎网友的一句话:变电站的辐射和学历有关,越低的学历,辐射越大;对于电气工程专业的硕士博士,没有辐射。

从科学上说,配电房在产生交流电的同时也会产生一些辐射,但是辐射量很低,肯定在国家的标准范围内,可能只比冰箱、电脑等家电的辐射略高一点。而且,配电房的供电设施有墙所隔,而普通的砖墙就可以将辐射基本屏蔽掉,所以配电房的辐射对人体不会有什么影响,国际流行病学研究也从没有过认定。不过,配电房虽然没有什么辐射污染,但是嗡嗡的噪音却可能有些吵人。

而变电站还有输电线路附近所产生的辐射主要为50HZ工频电磁辐射。根据大量现场实测资料表明,工频电磁辐射的影响范围十分有限,变电站较大的电场强度集中进出线附近,其它方位的工频强度在2kV/M以下。近几十年来国际电网发表的大量科学证据表明,在20kV/M以下的供频电磁辐射对人体健康没有不良影响。

科学上看是没有影响的,电力公司很多人在变电站工作了一辈子,也没见得什么辐射病,倒是腰肌劳损之类的职业病多。还有现代人天天玩手机,难道还怕这个。我觉得,其实主要还是因为玩手机是自己收益,电力设备是公共收益。

你问笔者自己真的这么理性,不怕吗。本着多一事不如少一事的想法,当然远一点好,但为了工资/房价/生活之类的,有个补偿笔者也能接受。变电站选址为了安全也为了避免居民反对,通常都建在偏远或商业区,小区一般看不到,配电站房就眼不见为净。

二. 架空线路

站房和线路是电力网的骨干节点和血管,前面我们讲完了电力站房,接下来我们开始了解线路。

在电网中,从发电厂用电的的电力线都算广义的输电线路。

按照电压等级分,35kV以上的算是主网“狭义”的输电线路,输电线路按照电压分类:

输电线路按照电压分类

而通常把35kV及以下的线路称为配电线路,主要担负分配电能的任务,归属配电部门管理。

线路又分为架空线路和电缆线路。架空线路最常见,由显眼的杆塔和悬在空中的导线组成,暴露在空气中。电缆线路则埋在地下或水下。目前城市线路的缆化率越来越高,在城里周边是电缆线路的比架空线路多,但因为埋在地下,所以大家都没有感觉。

两者的区分是:

  • 架空线路架设及维修比较方便,成本较低,但容易受到气象和环境(如大风、雷击、污秽、冰雪等)的影响而引起故障,同时整个输电走廊占用土地面积较多,易对周边环境造成电磁干扰,看起来也比较吓人。
  • 电缆线路电缆线路安全性高,占地少,极少受气象影响,故障率低。缺点时造价高,检修麻烦,管沟会占用地下生态系统,同时因散热难以承载高压线路。

2.1 架空线路的组成

架空线路

架空线路最直观的认识,如上图所示就是:

杆塔+导线

往细的讲两者还可以分为很多个的部件,有导线、杆塔、绝缘子、横担、金具、拉线和基础等,参见下图:

架空线路水泥塔

架空线路因为只是传输,功能较单一,且因在户外恶劣环境,结构越简单可靠越好。为了便于分类学习,我们把杆塔上及安装在其上的组件算为“杆塔类”,把导线及在线路中间悬挂的组件算“导线类”。

2.2 杆塔及附属物

2.2.1 杆塔本体

架空线路的杆塔用以支撑导线及其组件,以使导线之间、导线与避雷线、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离,因此电压越高,塔的高度越高,占地面积越大。

按材质有钢筋混凝土杆、木杆和铁塔、铝合金杆之分。

木结构杆塔因强度低、寿命短、维护不便,并且受木材资源限制,在中国已经被淘汰(PS:笔者在制作一个PPT时网上找了一张电工爬木杆的图,被说根本不是中国的)

水泥杆经久耐用,不受气候影响,不易腐蚀,维护简单,应用最为广泛,但重量大,安装难是缺点,随着经济上升,钢铁金属结构杆越来越多,特别是高压输电网,基本都是铁塔。

杆塔

  • 横担横担是杆塔中重要的组成部分,它的作用是用来安装绝缘子及金具,以支承导线、避雷线,并使之按规定保持一定的安全距离。
  • 塔窗两横担与塔身之间构成的空气间隙,在杆塔设计时利用间隙圆方法确定的安全距离。
  • 呼称高又叫呼高,指铁塔最下层导线横担下平面至杆塔中心桩施工基面(最长腿的底脚板或基础顶面)的垂直距离。

2.2.2 杆塔的种类

作为输电线路中主力支撑的大家伙,杆塔按其功能,可分为直线杆塔、耐张杆塔、分歧杆塔、转角杆塔、跨越杆塔和换位杆塔。

杆塔的种类

1. 直线杆塔

直线杆塔

在正常情况下,直线杆塔能承受线路侧面的风力,但不承受线路方向的拉力。直线杆占电杆数的80%以上。

特点:

  1. 位于线路的直线段上,仅作支持导线。绝缘子及金具用。
  2. 不承受顺线路方向的导线的拉力。机械强度要求不高,造价低。

2. 耐张杆塔

耐张杆塔

耐张杆塔位于线路直线段上的几个直线杆之间。这种电杆在断线事故或假设线时紧线的情况下,能承受一侧导线的拉力。

其杆顶结构要比直线杆的杆顶结构复杂的多,两个耐张杆之间的距离叫耐张段,一般为1~2km。

作用:起到将线路分段和控制事故范围的作用,同时给在施工中分段进行紧线带来很多方便。

3. 转角杆塔

转角杆塔

转角杆塔位于线路改变方向的地方。这种电杆可能是耐张型的,也可能是直线型的。

转角杆塔除承受导线等的垂直荷载和风压力外,还承受导线的转角合力,合力的大小决定于转角的大小和导线的张力。

由于转角杆塔两侧导线拉力不在一条直线上,一般用拉线来平衡转角处的不平衡张力。

4. 终端杆塔

终端杆塔

终端杆塔位于导线的首端和终端,也就是发电厂或是变电站出来的第一基杆塔,或线路最末端的都是终端杆塔。

它是一种能承受单侧导线等的垂直荷载和风压力,以及单侧导线张力的杆塔。

5. 跨越杆塔

跨越杆塔

跨越杆塔位于线路跨越铁路、公路、河流等处,是高大、加强的耐张型杆塔。

6. 分支杆塔

分支杆塔

分支杆塔位于线路的分支处。这种电杆在主线路方向上有直线型与耐张型两种,在分路方向则为耐张型。

2.2.3 杆塔基础

架空电力线路杆塔的地下装置统称为杆塔基础。基础用于稳定杆塔,使杆塔不致因承受垂直荷载、水平荷载、事故断线张力和外力作用而上拔、下沉或倾倒。

1. 较小的水泥杆

基础相对铁搭较为简单的,采用底盘、卡盘、拉线盘,即“三盘”。“三盘”通常用钢筋混凝土预制而成,也可采用天然石料制作。

  • 底盘:用于减少杆根底部地基承受的下压力,防止电杆下沉。
  • 卡盘:用于增加杆塔的抗倾覆力,防止电杆倾斜。
  • 拉线盘:用于增加拉线的抗拔力,防止拉线上拔。

2. 铁塔基础

杆塔有的高达百米,要承担数公里的线路的拉力和重力,牢固的基础非常重要,要挖深地基,钢筋混凝土加固,多桩支撑,工程量堪比给楼打地基。

超高压铁塔的超大地基

2.2.4 绝缘子

绝缘子是一种隔电部件,其用途是使导线与导线之间以及导线与大地之间绝缘,支持、悬吊导线,并固定于杆塔的横担之上。

绝缘子

故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度,并能承受各种气象条件的变化而不破裂。

2.2.5 金具

架空线路的金具主要用于固定导线和横担,包括线夹、横担支撑、抱箍、垫铁、连接金具等金属器件。

金具按照性能和用途分类,一般可分为支持、紧固、连接、连续、保护和拉线等。

1. 支持金具

XGU-1、2、3、4型悬垂线夹

支持金具用于将导线固定在直线杆塔的绝缘子串上,或将避雷线悬挂在直线杆塔上,也可用于在换位杆塔上支持换位导线以及耐张转角杆塔跳线的固定。

2. 紧固金具

耐张线夹

紧固金具主要是指耐张线夹,用在耐张、转角、终端杆塔的绝缘子串上固定导线和避雷线。

3. 连接金具

连接金具

连接金具的作用是将悬式绝缘子组装成串,并将一串或数串绝缘子串连接,悬挂在杆塔横担上。

联结金具分为专用联结金具和通用联结金具两类:

  • 专用联结金具:是直接用来联结绝缘子的,其连接部位的结构尺寸与绝缘子相配合。
  • 通用连接金具:用于将绝缘子组成两串、三串或更多串数,并将绝缘子与杆塔横担或与线夹之间相连接也用来将地线紧固或悬挂在杆塔上,或将拉线固定在杆塔上等。

4. 连续金具

连续金具

连续金具主要用于架空电力线路的导线和避雷线连接和终端的接续,以及非直线杆塔跳线的接续和导线的修补等。

5. 保护金具

保护金具的作用主要是保护架空送电线路的电气和机械部分不受损害。

分电气和机械两大类:

  • 机械类保护金具:是为了防止导线、避雷线因受震动而造成断股。
  • 电气类保护金具:是为了防止绝缘子因电压分布不均匀而过早损坏。

6. 拉线金具

可变抱箍、UT型线夹、开体花兰与圆头花兰

拉线金具的作用主要是固定拉线杆塔,包括从杆塔顶端引至地面拉线之间所有的零件。

2.2.6 避雷器

2.2.7 接地系统

把线路上避雷器、铁塔、地线等导入大地的相关设施,主要功能就是当铁塔、地线等这些本不应该带电的设备带电时,将它们所带的电流导入大地的设施。

2.2.8 防振装置

架空线路上电线受风的作用经常出现的是均匀低风速下的微风振动,为了避免这种振动造成的损害,就有了防振锤。当导、地线发生微风振动时,悬挂在线缆上的防振锤随着线缆的运行而振动,使得防振锤钢绞线股间相互摩擦,将传递至防振锤上的振动能量转化钢绞线股间的摩擦热能而耗散掉,从而有效抑制线缆的微风振动。

2.2.9 驱鸟装置

2.2.10 警示牌/型式牌

2.2.11 拉线

2.2.12 杆上设备

配电杆塔上有变压器、断路器、熔断器等一次设备,不视为杆塔的一部分。

然后有像监控摄像头、巡检机器人、覆冰、山火、风摇等各类监测装置,装在杆上但也不算杆塔的一部分,顺带提下。

2.3 导线及附属物

2.3.1 导线本体

架空导线架设在空中,要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀,同时还受温度变化的影响,运行条件比较恶劣。

圆线同心绞架空导线

架空线路应广泛采用钢芯铝绞线或铝绞线,其导线的界面应该要满足最大的负荷需求。所以,高压架空线的铝绞线截面不得小于50平方毫米,芯铝绞线截面不小于35平方毫米;空线截面不16平方毫米。

除此之外,截面的选择还应满足电压损失不大于额定电压的5%(高压架空线)、或2%~3(对视觉要求较高的照明线路),并应满足一定的机械强度。

导线的种类

导线按结构可分为单股导线、多股绞线和复合材料多股绞线及绝缘导线四大类。

架空电力线路一般都采用多股裸导线,但近几年来城区内的10kV架空配电线路逐步改用架空绝缘导线。

多股铜芯软电线与10kv架空绝缘导线

其优点较多,线路故障明显降低,一定程度上解决了线路与树木间的矛盾,降低了维护工作量,线路的安全可靠性明显提高。

导线分裂

与我们通常认为的ABC相3根电缆不一样,高压线路为抑制电晕放电和减少线路电抗为采取“导线分裂”传输。

分裂导线不同于常规导线,它是由三根或四根单芯导线经过某种工艺制造在一起的一种可分裂的导线,或者称导线束。 这种分裂导线不仅仅是形式上与常规导线不同,由于分裂导线可使导线周围磁场分布改变,从而等效地增大了导线半径,减小了导线电抗;同时也改变了导线周围的电场分布, 使导线的电纳也相应增大。

2.3.2 间隔棒

间隔棒一般安装在档距中间,相隔50~60m安装一个 。

二分裂、四分裂、六分裂、八分裂导线的间隔棒,分裂导线安装间隔棒后与无间隔棒的振动振幅比较,二分裂导线减小50%,四分裂导线减小87%,90%。

相间间隔棒

相间间隔棒和上面的间隔棒功能差不多,使相间导线保持一定几何距离、且具有规定绝缘强度的金具。个人感觉两者从功能上应该合为一类,可能是制作方法不同才分为二类。

2.3.3 避雷线

避雷线装设在导线上方,且直接接地,作为防雷保护之用,以减少雷击导线的机会,提高线路的耐雷水平,降低雷击跳闸率,保证线路安全送电。

避雷线

架空线路距离长,且暴露旷野之中,遭受雷击的机会较多,会根据网路的电压等级、负荷的重要性,以及所经地段雷电日的多少和投资情况,沿全线或仅在变电所进、出线段装设避雷线。多拉这根钱要多花钱,所以只会在高压线路上装。(钱要花在刀刃上)

三. 电缆线路

线路分为架空线路和电缆线路,上篇我们已经讲完了架空线路,接下来继续学习电缆线路。

电缆线路和架空线路一样,主要用于输送和分配电能。

电缆线路与架空线路相比,具有以下优点:

电缆线路的优点

缺点是:

电缆线路的缺点

在城镇居民密集的地方(特别是有钱的、炒房地产地皮的),或在一些特殊的场合,出于安全方面的考虑以及受地面位置的限制,不允许架设杆塔和导线时,就需要敷设电力电缆线路来解决,这也是电力电缆线路的主要功能。

总体来说中低压线路缆化已经是大势所趋,毕竟电缆线路美观安全,而直高压、高压线路受经济、散热等问题限制,电缆化少。当然,砸的钱够多,这些限制也能解决。

随着经济持续上升和技术提升,未来所有线路也许都会是电缆线路。

3.1 电缆线路的组成概述

架空线路完整的说法由杆塔线路+通道走廊组成,但架空线路的“通道走廊”是自然环境,我们说的时候并没有把“通道走廊”含进设备介绍中讲。

电缆线路就不一样了,电缆所在的土建设施如管沟、竖井等都要靠人工挖掘,因此我们谈电缆线路时,将其拆为电缆线、管网土建、附属装置三类介绍。

  1. 电缆线即电力电缆、终端头、中间接头连成的电力线路本体。
  2. 管网土建即容纳电缆线的地下设施,如电缆沟、电缆管、电缆隧道。
  3. 附属装置除开上面的电缆线路附属设施、智能化设施。

3.2 电缆线

电缆线

“电缆线”是笔者的取名,泛指电力电缆为主体,以终端接头、中间接头互相连接的整条线路。

3.2.1 电力电缆

电力电缆根据所使用的场景不同,结构也不同,有些电缆可能只有导线一个结构件,比如接触网导线、母线等。

我们这里说的地下电缆要考虑防水绝缘等问题,肯定不仅只有一个组件,一般由线芯(导体)、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。

电力电缆的组成

1. 线芯(导体)

线芯是电力电缆的导电部分,用来输送电能,是电力电缆的主要部分。

线芯(导体)线芯(导体)

用高电导率材料(铜或铝)制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求,每根线芯可能由单根导线或多根导线绞合而成,通常是用多股导线。

2. 绝缘层

绝缘层是使导线与导线、导线与包护层互相绝缘,保证电能输送,导线与绝缘层是构成线缆产品(裸电线类除外)必须具备的两个基本构件。

绝缘层

绝缘材料有橡胶、沥青、聚乙烯、聚氯乙烯、棉、麻、绸、油浸纸和矿物油、植物油等。

3. 屏蔽层

一般来说,15kV及以上的中高压电缆都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。

电缆屏蔽层采用金属化纸或半导体纸带作为内屏蔽层,外屏层有时还外扎铜带或编织铜丝带。

(1)绝缘屏蔽层

半导电屏蔽层

绝缘屏蔽层也称外屏蔽层、外半导电层。

主要作用:电缆主绝缘与接地金属屏蔽之间的过渡,使之有紧密的接触,消除绝缘与接地导体之间的孔隙;消除接地铜带表面的尖端效应;改善绝缘表面周边的电场分布。

(2)金属屏蔽层

金属屏蔽层

金属屏蔽层包裹在绝缘屏蔽层外,金属屏蔽层一般采用铜带或铜丝,它是将电场限制在电缆内部,保护人身安全的关键结构。也是保护电缆免受外界电气干扰的接地屏蔽层。

4. 保护层

保护层的作用是防水、阻燃耐火和防腐蚀,为了保护绝缘和整个电缆正常可靠工作。

许多专用于良好外部环境(如清洁、干燥、无机械外力作用的室内)中的线缆产品,或者绝缘层材料本身具有一定的机械强度、耐气候性的产品,就可以没有保护层这一构件。

5. 电压等级下的电缆差异

常用中低压电力电缆与高压电力电缆

电缆按电压等级可分为中、低压电力电缆(35千伏及以下)、高压电缆(110千伏以上)、超高压电缆(275~800千伏)以及特高压电缆(1000千伏及以上)。

电压越高,电缆越厚,会多出屏蔽层、半导体层、金属层等。

3.2.2 电缆连接件

电缆是按卷运到施工现场的,通常由一侧电气设备接出,入地后一根根串联,直到另一侧电气设备,电缆连接电气设备或电缆之间连接的附件叫电缆接头。然后根据安装位置:

  1. 电缆首末两端安装,并与其他电气设备连接的叫电缆终端头。
  2. 线路中间连接两根电缆的叫电缆中间接头。

正如边界是战争第一交火处,在电缆线路中,接头是最容易发生故障的地方。对于电缆本体的各项要求,如导体截面及表面特性、半导电层、金属屏蔽层、绝缘层及护层等各部分的要求也适用于对电缆附件,尤其是中间接头,即中间接头的各个部分应对应于电缆所有的各个部分。终端头也基本一样,只是外绝缘有所特殊。

1. 电缆终端头

电缆终端的作用是装配到电缆线路的首末端,用以完成与其他电气设备连接的装置,有户外终端头、户内终端头、肘型终端头、GIS终端头、变压器终端头等多种类型。

相较于通常埋在地下的中间接头,终端头有暴露户外、与人基础等多个风险,质量要求比中间接头高。

户外终端接头

终端头集防水、应力控制、屏蔽、绝缘于一体,具有良好的电气性能和机械性能,能在各种恶劣的环境条件下长期使用。具有重量轻、安装方便等优点。

2. 电缆中间接头

中间接头

电缆中间接头即电缆线路中间部位的电缆接头,主要作用是使线路通畅,使电缆保持密封,并保证电缆接头处的绝缘等级,使其安全可靠地运行,类型有直通式接头、绝缘接头、分支接头、异形接头等。

3.3 管网土建

3.3.1 直埋

言简意赅,就是把电缆线直接埋进土里。成本最省,施工最快,最不可靠。

哦,你说还有贴地面走线的方式,那就是明线,架空线路掉地上,不在我们讨论的电缆线路内。

直埋

优点:敷设方便,节省材料和人工。缺点:维护不便,如果要维护,就需要把覆土挖开,仅建议用在不考虑维护,或能接受这种维护方式的地方。直埋时一般是需要垫黄沙的。

3.3.2 电缆沟

电缆的草屋。电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道,也是被敷设电缆设施的围护结构,有矩形、圆形、拱形等管道结构形式。

相比直埋就是埋进土里,在电缆管沟的电缆,多了一层水泥罩,对本体的保护更好一些,且全程可开盖检查,方便运维检修。

相对下面的介绍的管网方式比,较不美观且易受破坏,对人的危险性也较大,因此主要用于发电厂、变电站的周边或在人少钱也少的地方铺设。

电缆沟

优点:建设较快,成本不高,检修非常方便。缺点:可靠性一般,安全性一般,不美观。

3.3.3 电缆管网

电缆的公寓,当前城市电力线路的主要建设方式。

电缆管网铺设,需要在地下开挖通道(管道),水泥加固,架设排管,然后将电缆放置于排管中。

电缆多有一层或数层水泥、金属、塑料、橡胶的容器保护,安全性、可靠性自然是大幅提升。

以管沟形式的埋线的,还会沿线路部署电缆井,方便检修维护。目前主流方式都是采用电缆管沟埋设。

排管电缆井

优点:

  1. 大量地减少了电缆线路所占道路断面(走廊)。
  2. 减少对电缆的外力破坏和机械损伤。
  3. 消除因土壤中有害物质引起的保护层化学腐蚀。
  4. 更换电缆迅速方便。
  5. 随时可以增放新电缆,而且不必掘开路面。

缺点:

  1. 造价较贵;
  2. 相对架空或电缆沟,中间线路巡视检修不方便,很多地方的电缆线路台帐一团糟。

3.3.4 电缆隧道

电缆的别墅。隧道也是“管网”,但是大到可以走人的管,单看这气势,就知道价格是飞上天了,每米的造价根据环境约8000-20000(不含电力设备),也就是一公里千万往上。就算是一二线城市也没几个地方能用上专用的电缆隧道。

优点:除开价格全是优点。缺点:价格贵上天。

电缆隧道

前面有说过电缆线路相对架空线路的缺陷之一就是散热不好,不适合超高压线路敷设,但这是对常见的电缆管网来说,电缆隧道这么大的面,就可以解决散热,因此,超高压线路如果走电缆线的话都是电缆隧道。

3.4 电缆线路附属装置及智能化

电缆电缆相对架空线路来说,因为是深埋地下,维护不便 ,又是未来的发展方向,因此电缆线路的智能化运维是智能电网的一个重要组成,前景极好。

例如可视化管理、台帐智能维护、巡检机器人等,以后再做专题展开。

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