铁塔基础知识新版.docx

1、铁塔基础知识新版第一章 铁塔概述第一节 基本概念1. 为实现承受某一空中载荷或通讯功能而架设的独立式的钢结构物通称为铁塔。 现在的 铁塔一般都采用角钢、 钢板部件制做， 用螺栓连接组合而成，只是局部采用少量的焊 接件（如挂线角钢加强板等），基础座板一般都采用电焊焊接，塔上部件一般都采用 热浸镀锌防腐。2. 输电线路 输电线路通常是由基础、杆塔（包括拉线）、绝缘子、金具、导线、地线（也称 避雷线）和接地装置等部分组成。3. 铁塔的呼称高度输电线路铁塔的呼称高度一般是指从地面到铁塔最低导线悬挂点的高度， 500KV 铁塔到最低导线吊架挂线点处，一般铁塔也可以是到最低导线横担下弦杆的准线处。4. 多

2、接腿铁塔受地形地物地段的影响，铁塔的四条腿的高度在标准塔腿高度上进行了全加长、 全减短和部分腿加长或部分腿减短。 塔型中出现的这些长短级别不同的接腿称为多接 腿铁塔。5. 档距两杆塔之间的距离称为两杆塔的档距。第二节 输电线路铁塔分类1. 按铁塔在线路中的位置和作用分类（重要）1.1 直线塔：用“Z”表示，直线塔位于线路直线段的中间部分，由于绝缘子串是悬垂式故 称悬垂式铁塔。在一条输电线路中，直线塔占了很大的比重，一般约占全线路铁塔总 数的80%左右。这种塔只有在安装、事故断线和大风工况下承受着不平衡较大张力。平时只承受导、地线、覆冰、金具、绝缘子串、塔上操作人员（包括工具）和塔的自 重等垂直

3、载荷。直线塔的绝缘子串有单联悬垂、双联悬垂和“ V”形悬垂三种。直线塔总体要比同线路的承力塔较高， 塔身坡度较小，塔材较小，节点螺栓较少，塔体较轻。典型的塔型有： ZGU51、ZGU52、ZGU53、ZGU54、SZ52、ZB15、ZB24、ZB34、 ZB45 等。1.2 跨越塔：跨越塔用“ K ”表示，跨越塔也是直线塔的一种特殊型，这种塔一般都是成对地设立在江、河的两岸或用来跨越较大的沟谷或跨越铁路、 公路及其他级别的中小型电力线路。通常用于线路出现较大档距或要求跨越段具有较高的安全度， 这种塔比一般直线塔要高得多，一般塔高都 在50米250米之间，构造也比较复杂。塔的重量都在50200吨

4、左右，这种塔的挂线方式和荷载情况与一般直线塔类似，只是荷载量 大了。典型的塔型有：SKTY、JK712等。1.3 耐张塔：耐张塔是承力塔的一种， 该塔在线路中把整个较长的直线段分成若干个小的直线段，起着锚固直线段中塔上导、地线的作用， 可以限制线路在本塔前后区段安装和检修紧线的不平衡张力和线路事故断线的影响范围。 这种塔的塔身坡度较大，整体高度较矮，部件材料规格较大，节点螺栓用量较多，单塔比直线塔重，绝缘子串呈下 斜式，接近水平而不是水平，这种塔在线路中用量较少。典型的塔型有：JG系列、JT系列、YJ系列、JK系列是耐张塔的典型塔型。1.4 转角塔：转角塔用“ J ”表示，转角塔也是承力塔的一

5、种，转角塔设在线路的转角处。典型设计中按转角的大小分 0 20 、20 40 、40 60 、60 90 个角度系列。这种塔除具有与耐张塔相同的特点和作用外，还比耐张塔多了一个侧向永久性张力。典型的塔型：JG系列、JT系列、YJ系列、JK系列是转角塔的典型塔型。1.5 终端塔：终端塔“D”表示，终端兼转角塔用 DJ表示。终端塔也是承力塔的一种，终端 塔设立在线路在起、止端点处。它除了具有与耐张塔、转角塔相同的特点和作用外， 还有比耐张塔、转角塔多了一个顺线路方向，向线路侧的单向永久性张力。典型的塔型有：110DSN、JGUD等。1.6 换位塔：换位塔用“ H”表示，如果线路较长，转角角度较大而

6、点位较多，为了限制电力系统中的不对称电流和电压，需要变换导线的相序（相位）。处于导线相序变换位 置处的铁塔称为换位塔，这种塔 在110KV以下的中小线路中一般不设立。只有在220KV及其以上的大线路中才设立，但基数并不多，换位方式有单塔换位和双塔换 位，500KV线路一般是用一个主塔和两个付塔配合实现换位的。典型的塔型有：SHJ。1.7 分歧塔：分歧塔用“ F”表示，如果一条线路同时向两个地区供电，就需要设立分歧塔， 分歧塔兼有终端塔和转角塔的受力特点，塔的坡度一般较大，材料也比较大，总体不 算高，但比较重。典型的塔型有：FJ3。1.8 变电构架：各种电压等级的变电构架。立柱用“ Z”表示，横

7、梁用L1.按位置和作用分类的铁塔代号一览表序号字母种类字母种类1Z直线塔H换位塔2N耐张塔F分歧塔3J转角塔L拉线塔4D终端塔ZJ直线转角塔5K跨越塔2.按铁塔结构、形状、外型特点分类（重要）序号12345名称上字型叉骨型猫头型鱼叉型V字型代号SCMYnV备注直线型绝缘子串序号678910图形名称三角型干字型羊角型桥型酒杯型代号JGYQB备注耐张型绝缘子串直线型或耐张型绝缘子串序号111213图形名称门型鼓型伞型代号MeGuSn备注直线型或耐张型绝缘子串3按单腿主材的使用数量分类1）单主材铁塔：单腿截面为 1根角钢的铁塔2）双主材铁塔：单腿截面为 2根角钢的铁塔3）四主材铁塔：单腿截面为 4根

8、角钢的铁塔4）多主材的组合情况如卜图：双主材 四主材4.按材料分类（供参考，描述从略）1 ）角钢钢板螺栓铁塔：加工方便成本较低运输方便。2 ）钢管焊接螺栓铁塔：加工成本较高。3）钢管水泥杆塔（管内衬水泥）：新产品总成本低强度咼。4）水泥杆和钢结构配合塔：有前几种的综合特点。5）电焊铁塔：整段或分段电焊的铁塔，无法镀锌，运输困难。5.按防腐条件分类（供参考，描述从略）1）镀锌防腐铁塔（热浸镀锌）：我公司现采用的方法。2）刷油防腐铁塔：因铁塔维护成本较高，现已基本停止采用。6.按输电线路电流流向分类（供参考，描述从略）1）三相交流的线路铁塔：采用交流输电。2）两相直流的线路铁塔：采用直流输电。7.

9、按输电线路电压等级分类1）交流输电电压等级： 35KV、66KV、110KV、220 KV、330KV、500KV 和 750KV、1000KV2 ）直流输电电压等级：土 800KV （直流）3.按导线回路数分类（供参考，描述从略）1 ）单回路铁塔：交流为三相导线，直流为两相导线。2）双回路铁塔：交流 2X3 = 6相导线，直流2疋=4相导线。3）多回路铁塔：交流 nX3 = 3n相导线，直流nX = 2n相导线。9.按地线架分类（供参考，描述从略）1 ）无地线架铁塔：塔头既没有地线架又没有避雷线。2）单地线架铁塔：塔头只设单地线架和一根避雷线，这类铁塔一般只能适用于 66KV及其以下电压的中

10、小型输电线路。3）双地线架铁塔：塔顶设有两个地线支架和两根避雷线，这类铁塔一般适用于 110KV及其以上电压等级的输电线路。4 ）低地线架铁塔：地线架的高度取决于地线对导线的保护角，只要保护角能满足规程 的要求，地线架尽量不要过咼为好。5）高地线架铁塔：由于某些地区的雷电日多，地质导电率差，就要在改善接地装置外 还要适当地提高地线架的高度，以配合防雷的要求。10.铁塔按单相导线的分裂数分类（供参考，描述从略）1）单项一线制铁塔：每相导线只有一根。2）双分裂导线铁塔：每相导线由两根并列组成。3）三分裂导线铁塔：每相导线由三根排列组成。4）四分裂导线铁塔：每相导线由四根排列组成。5） n分裂导线铁

11、塔：每相导线由 n根排列组成。11、端子排:意为承载多个或多组相互绝缘的端子组件并用于固定支持件的绝缘部件， 端子排的作用 就是将屏内设备和平外设备的线路相连接， 起到信号（电流电压） 传输的作用。 有了端子排， 使得接线美观，维护方便，在远距离线之间的联接时主要是牢靠，施工和维护方便。12 、开闭所终端设备（ DTU ）：一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站 等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量 等数据的采集与计算， 对开关进行分合闸操作， 实现对馈线开关的故障识别、 隔离和对非故 障区间的恢复供电。部分 D

12、TU 还具备保护和备用电源自动投入的功能。13 、配变终端设备（ TTU ）：监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔 12分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能 等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电 流的最大值、 最小值及其出现时间， 供电中断时间及恢复时间， 记录数据保存在装置的不挥 发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。配网主站通过通信系统定时读取 TTU 测量值及历史记录，及时发现变压器过负荷及停电等运行问题， 根据记录数据， 统计分析电压合格率、 供电可靠性以及负荷特性

13、， 并为负荷预测、 配电网规划及事故分析提供基础数据。 如不具备 通信条件， 使用掌上电脑每隔一周或一个月到现场读取记录， 事后转存到配网主站或其它分 析系统。 TTU 构成与 FTU 类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，结 构要简单得多。为简化设计及减少成本， TTU 由配变低压侧直接变压整流供电，不配备蓄 电池。在就地有无功补偿电容器组时， 为避免重复投资， TTU 要增加电容器投切控制功能。14 、馈线终端设备（ FTU ）：是装设在馈线开关旁的开关监控装置。 这些馈线开关指的是户外的柱上开关， 例如 10kV 线路上的断路器、 负荷开关、 分段开关等。 一般来说， 1

14、 台 FTU 要求能监控 1 台柱上开关， 主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇同杆架设情况，这时可以 1 台 FTU 监控两台柱上 开关。15 、JL/G1A-240/40-24/7 ：钢心铝绞线中的 240 是平方毫米，指的是这种线总共 240.平方毫米粗， 30 是指的钢心 的平方毫米，后面的 24/7 是指，此线铝部分 24 股，钢心 7 股。 G1A 或 G1B 指的是普通强 度钢线。 G2A 或 G2B 指的是高强度钢线。 G3A 指的是特高强度钢线。16 、OPGW-24 芯复合光缆地线：它是一条架空地线， 满足地线的功能； 在地线里面有几根管子 （根据实际需要用几根管 子）装有

15、光纤， 满足光缆的特性与功能， 所以说它是地线与光缆的复合体。 把光纤放置在架 空高压输电线的地线中， 用以构成输电线路上的光纤通信网， 这种结构形式兼具地线与通信 双重功能，一般称作 OPGW 光缆。由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装 在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。因而， OPGW 具有较高 的可靠性、 优越的机械性能、 成本也较低等显著特点。 这种技术在新敷设或更换现有地线时 尤其合适和经济。光缆应用：替换现有地线，改造电力光通信线路在新建架空电力线时，与地线同步规划设计为不锈钢光纤传输单元提供最佳保护传导故障短路电流并提供抗雷击保护结构特点：缆径

16、小，重量轻，对塔的附加载荷低不锈钢管径大于铝包钢线及铝合金线不锈钢光纤单元位于绞层中心部位，受到的保护稍好在最小的钢管内获取最大的光纤余长(一次)单层铠装时抗扭曲、抗侧压、抗拉伸性能稍差运行温度：40 C +80 C3、回路数：双回路(1) 看回数需要数线路条数，三条是一回；看电压等级要看导线分裂数， 一般二分裂是220 , 4分裂是500。(2) 对于交流系统的架空线路，目前 10kV及以上的线路，我国的设计多是三根导线为一个回路。一般同塔架设的架空线路多数从两回至四回路， 排列方式有左右垂直排列、 左右三角排列方式，对于10kV及以下的线路也可能出上下水平排列方式的。（3）对于直流系统的架

17、空线路，也就是两根导线为一个回路了。多回路的排列方式也是大 同小异。（4 ）铁塔或电杆上有 3 相导线就是单回， 导线一般是水平或者三角形排列， 同塔双回的话， 一基铁塔有 6 相导线，一般是鼓型塔，导线垂直排列（左右各一回）每一相只有一根导线 就是单导线，有 2根就是双分裂，有 4 根就是四分裂导线 .（5）从导地线的根数也可区分单双回路线路。一般情况下，单回路线路由两根地线和三根 导线组成，共五根线。双回路由两根地线和六根导线共八根线组成。第二章 配电知识1、开关柜：是指按一定的线路方案将一次设备、 二次设备组装而成的成套配电装置， 是用来对线路、 设备实施控制、 保护的， 分固定式和手车

18、式， 而按进出线电压等级又可以分高压开关柜 （固 定式和手车式）和低压开关柜（固定式和抽屉式）。开关柜的结构大体类似，主要分为母线 室、断路器室、二次控制室（仪表室）、馈线室，各室之间一般有钢板隔离。2、内部元器件包括：母线（汇流排）、断路器、常规继电器、综合继电保护装置、计量仪表、隔离刀、指示 灯、接地刀等。从应用角度划分：1、进线柜：又叫受电柜，是用来从电网上接受电能的设备（从进线到母线），一般安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。2、出线柜：也叫馈电柜或配电柜，是用来分配电能的设备 （从母线到各个出线）， 一般也安装有断 路器、CT、PT、隔离刀等元器件。3、母线联络柜：也叫母线分断

19、柜，是用来连接两段母线的设备（从母线到母线），在单母线分段、双母 线系统中常常要用到母线联络， 以满足用户选择不同运行方式的要求或保证故障情况下有选 择的切除负荷。4、 PT 柜：电压互感器柜， 一般是直接装设到母线上， 以检测母线电压和实现保护功能。 内部主要 安装电压互感器 PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。5、 隔离柜：是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电设备与供电设备用的， 它可以给运行人员提供 一个可见的端点，以方便维护和检修作业。由于隔离柜不具有分断、接通负荷电流的能力， 所以在与其配合的断路器闭合的情况下， 不能够推拉隔离柜的手车。 在一般的应用中， 都需 要设置断路器辅助接点与隔

20、离手车的联锁，防止运行人员的误操作。6、 电容器柜：也叫补偿柜， 是用来作改善电网的功率因数用的， 或者说作无功补偿， 主要的器件就是 并联在一起的成组的电容器组、 投切控制回路和熔断器等保护用电器。 一般与进线柜并列安 装，可以一台或多台电容器柜并列运行。 电容器柜从电网上断开后， 由于电容器组需要一段 时间来完成放电的过程， 所以不能直接用手触摸柜内的元器件， 尤其是电容器组； 在断电后 的一定时间内（根据电容器组的容量大小而定，如： 1 分钟），不允许重新合闸，以免产生 过电压损坏电容器。 作自动控制功能时， 也要注意合理分配各组电容器组的投切次数， 以免 出现一组电容器损坏，而其他组却

21、很少投切的情况。7、计量柜：主要用来作计量电能用的（千瓦时），又有高压、低压之分，一般安装有隔离开关、熔 断器、 CT、PT 、有功电度表（传统仪表或数字电表）、无功电度表、继电器、以及一些其 他的辅助二次设备（如负荷监控仪等）。8、 GIS 柜：又叫封闭式组合电器柜，它是将断路器、隔离开关、接地开关、 CT、PT 、避雷器、母线等封闭组合在金属壳体内， 然后以绝缘性能和灭弧性能良好的气体 （一般用六氟化硫 SF6 ） 作为相间和对地的绝缘措施， 适用于高电压等级和高容量等级的电网中， 用作受配电及控制。9、断路器：正常工作情况下，断路器处于合闸状态（特殊应用除外），接通电路。当进行自动控制

22、或保护控制操作时， 断路器可以在综保装置控制下进行电路的分断或接通操作。 断路器不仅 可以通断正常的负荷电流， 而且能够承受一定时间的短路电流 （数倍甚至几十倍的正常工作 电流），并可以分断短路电流，切除故障线路和设备。所以说，断路器的主要功能就是分断 和接通电路（包括分断和接通正常电流、分断短路电流）。由于在分断和接通电路的过程中， 断路器的动触头与静触头之间不可避免的要产生电弧。 为了保护触头， 减少触头材料的损耗和可靠分断电路， 必须采取措施来尽快熄灭电弧， 其中 一种就是采用不同的灭弧介质填充到断路器的动、 静触头间。 按灭弧介质的不同断路器可以 分为：油断路器（多油、少油）、六氟化硫

23、（ SF6 ）断路器、真空断路器、空气断路器等。 我们在工程中经常接触到的高低压开关柜里的主要一次设备就是断路器。由于断路器的动、 静触头一般都是被包在充满灭弧介质的容器中，所以断路器的分、合状态不可以直接判断， 一般是通过断路器的辅助器件（如分合位指针等）来判别。10 、隔离刀闸：隔离刀闸 （或称隔离开关） 由于有明显的断口可以识别接通或分断， 主要是用来隔离高 压电源的，以保证线路和设备的安全检修，能分断的电流很小（一般只有几个安培）。由于 没有专门的灭弧装置， 所以它不能用来分断故障电流和正常工作电流， 不允许带负荷进行分 断操作11、熔断器：熔断器是一种简单的电路保护电器， 其原理是当

24、流经熔断器的电流达到或超过定值一定 时间后，本身的熔体熔化，切断电路。其动作原理简单，安装方便，一般不单独使用，主要 用来配合其他电器使用。主要动作特点：一是电流要达到一定值，该值在熔断器出厂前已经做好，无法更改；二是电流达到一定值后要经过一定的时间， 该时间也是厂家做好的， 无法更改， 但是类 型很多，包括延时动作、快速动作、超快速动作等；三是动作后本体损坏，不能重复使用，必须更换； 熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过熔体外观上判别；常用的保险丝、 保险管都属于该类电器范围。12 、负荷开关：负荷开关具有简单的灭弧装置， 灭弧介质一般采用空气， 可以接通和分断一定的电流和 过电流

25、， 但是不能分断短路电流， 不能用来切断短路故障。 所以绝对不允许单纯用负荷开关 来替代断路器； 如果要采用负荷开关， 必须与前面提到的高压熔断器配合使用 （实际上往往 用熔断器和负荷开关串联使用， 用作简单的过负荷保护， 以降低工程造价）。 负荷开关与隔 离刀类似，都有明显的断开间隙，可以很容易的判别电路是处于接通还是断开状态。13 、变压器：简单的说， 变压器就是利用交变电磁场来实现不同电压等级转换的设备 （实际上是电能 的转换）， 其变换前后的电压不发生频率上的变化。按照其用途可以分很多种，如电力变压 器、整流变压器、调压器、隔离变压器，以及 CT 、PT 等。我们在工程现场经常遇到的是

26、电力变压器。与变压器相关的一些主要的技术参数包括：（1） 额定容量：指额定工作条件下变压器的额定输出能力（等于 U XI,单位为kVA ）;（2） 额定电压：空载、额定分接下，端电压的值（即一次、二次侧电压值） ；（3） 空载损耗：空载条件下,变压器的损耗（也叫铁耗）；（ 4 ）空载电流：空载条件下，一次侧线圈流过的电流值；（5 ）短路损耗： 一次侧通额定电流， 二次短路时所产生的损耗 （主要是线圈电阻产生的） ； （6）分接（抽头）的概念：为适合电网运行需要， 一般的变压器高压侧都有抽头， 这些抽头的电压值都是用额定电 压的百分比表示的，即所谓的分接电压。例如，高压 10kV 的变压器具有

27、5% 的抽头，就是说该变压器可以运行在三个电压等级： 10.5kV（+5%） 、 10kV （额定）、 9.5kV （-5% ）。一 般来说，有载调压变压器的抽头数（分接点）较多，如 7分接点（土 3 X2.5% ）和9分接点（4 X2% ）等。由于不能够完全保证分接开关的同步切换，所以有载调压变压器一般不能 够并联运行。（7）有功负荷：电力系统中产生机器能或热能的负荷。 但是负载中纯阻性的负荷只消耗有功功率， 如电 热、电炉、 照明等电力负荷完全是有功负荷。 而异步电动机、 同步电动机的负载中既消耗有 功功率， 同时又消耗无功功率， 其中作功产生机器能的部分属有功负荷。 有功负荷要由发电 机

28、有功功率来供应。（ 8 ）无功负荷：在电力负载中不作功的部分。只在感性负载中才消耗无功功率。如：变压器、电动机、 空调、冰箱等。所以在发电机输出有功功率的同时，还需要提供无功功率。无功功率不能满足电网时， 系统的电压将会下降， 为了满足用户的需求， 所以在变电所 里要安装无功补偿器，来保持无功功率的平衡，这样才能维持电压水平。（9）事故备用：电力系统中备用容量的组成部分之一。 由于发电设备可能发生临时性或永久性的故障而 影响供电，所以系统必须设置一定数量的事故备用电源，来确保电力设施的安全 .（10 ）系统解列：为了防止系统失步和事故扩大， 将完整的电力系统分解为几个不再同步运行的独立系统 的

29、一种措施。 解列后某些局部系统可能会发生功率不足， 频率和电压的下降因此需要切除部 分负荷，来防止整个系统的稳定遭到破坏。14、PT（TV ）/CT（AV）：互感器实际上就是一种特殊的变压器， 主要用来从电气上隔离一次回路与控制回路， 从 而扩大二次设备（仪表、综保等）的使用范围。采用 PT/CT 可以避免一次回路的高电压 /大 电流直接进入到二次控制设备（如：仪表、综保装置等），也可以防止由于控制设备故障影 响一次回路的运行。1）电流互感器（ CT、AV ）的特点是：一次侧绕组 N1 粗而少、二次侧绕组 N2 细而多，二次侧的额定电流 I2 一般为 5A （根 据N1I1 = N2I2可以近

30、似算出一次侧电流 11，或者根据一次侧电流 11选择相应变比的电流互感器） 。由于 CT 在工作时一次绕组和二次绕组都是分别串联在一次回路与二次控制回路 中的，根据变压器的特性 U1I1 = U2I2可以得出。二次侧在工作时的工作电压，该电压在开路时非常大，故 CT 是绝对不允许开路的。按 照用途来划分，通常可以分为保护和测量用 CT。测量CT在一次回路出现短路故障时，容易饱和，以限制二次电流（二次绕组侧电流 I2）过大，达到保护综保装置的目的；而保护CT 在一次回路出现短路故障时，不应出现保护现象，以保证综保装置可靠动作。2） 变比：变压器高压侧绕组与低压侧绕组匝数之比称为变比，近似可用高压

31、侧与低压侧 额定电压之比表示。3） 电压互感器（PT、AV）的特点是：一次绕组匝数 N1 多，二次绕组匝数 N2 少，相当于一个降压变压器（二次侧额定电压一般为 100V ）。由于 PT 在工作时一次绕组和二次绕组都是分别并联在一次回路和二次控 制回路电压线圈的，而由于电压线圈的阻抗很大，所以 PT 二次侧的电流非常小。二次绕组近似于空负荷状态； 但二次绕组本身的阻抗是很小的， 所以如果二次绕组短路， 则将会导致非常大的二次侧电流（ N1I1 = N2I2 ）。故PT的二次绕组绝对不能够短路。15 、手车 /抽屉：手车和抽屉分别是高压开关柜和低压开关柜的一部分， 分别安装高压断路器和低压断路 器及其继电器等元器件。由此划分出手车式开关柜（高压）和抽屉式开关柜（低压），他们 与固定式开关柜的功