[图文版]架空输电线路基本知识

学术教育 2024-11-14 12:02 广东

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电网的组成

我国煤炭、水能及风能等资源丰富，石油和天然气相对较少，是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一。我国能源资源分布极不均衡，总体上来说华北及西北煤炭资源丰富，如山西、内蒙古、陕西等地；水利资源主要集中在云南、四川、西藏等水位落差较大的西南省份；风能资源则主要集中在东南沿海及附近岛屿以及北部（东北、华北、西北）地区。全国电力负荷中心主要集中在工业及农业生产基地及人口密度的华东及珠三角等地区地区。大型电厂除非特殊原因一般都建设在能源基地，因此就产生了能源输送问题，而“西电东输” 就是实现电能输送的主要方式。

电能与其他能源不同，其主要特点是:不能大规模储存，发电、输电、配电和用电在同一瞬间完成；发电和用电之间必须实时保持供需平衡，如果不能保持实时平衡，将危及用电的安全性和连续性。

电网是由发电厂、升（降）压电站、输电线路、配电变压器、配电线路和用户构成的系统性电力设施，主要由输电网和配电网组成。

所有输变电设备连接起来构成输电网，所有配变电设备连接起来构成配电网。

输电网由输电和变电设备构成。输电设备主要有线导、地线、杆塔、绝缘子串、电力电缆等；变电设备有变压器、电抗器、电容器、断路器、接地开关，隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、母线等一次设备和确保安全、可靠输电的继电保护、监视、控制和电力通信系统等二次设备。变电设备主要集中在变电站内。输电网一次设备和相关的二次设备协调配合是实现电力系统安全、稳定运行，避免连锁事故发生，防止大面积停电的重要保证。

架空输电线路的作用

由发电厂向电力负荷中心输送电能以及电力系统之间的联络的电力线路称为输电线路。输电线路的作用：

（1）输送电能：架空输电线路最基本的功能是将电能从发电设施（如发电厂或可再生能源发电站）输送到远离的变电站和用户。这确保了电能的可靠供应，满足社会和经济活动的需求。

（2）联络各发电厂和变电站：通过架空输电线路，各发电厂和变电站可以有效地连接起来，形成一个统一的电力系统。这种联络有助于实现电能的互补和优化配置，提高系统的整体效率和稳定性。

（3）实现电能的交换和分配：架空输电线路能够将不同电压等级的电力网络连接起来，从而实现电能在不同区域和系统之间的交换和分配。这有助于平衡电力系统的供需关系，确保电能的合理分配。

（4）分担高峰期的电力负荷：在电力需求高峰期，架空输电线路能够根据实际情况调整电流分配，有效地分担电力负荷，防止部分线路过载。这有助于保障电力系统的稳定运行，避免停电和故障。

（5）提高电力系统的稳定性和可靠性：架空输电线路的设计和建设通常考虑到各种环境因素和故障情况，以确保电力系统的稳定性和可靠性。例如，通过合理的线路布局和设备选择，可以减少系统故障的风险，提高系统的恢复能力。

（6）促进电力资源的优化配置：通过架空输电线路，电力资源可以在更广泛的区域内进行优化配置，实现电力供需的平衡。这有助于提高电力资源的利用效率，促进经济的可持续发展。

架空输电线路分类

输电电线按架设方式分为架空输电线路、电力电缆输电线路与气体绝缘金属封闭输电线路。

架空输电线路，它一般使用无绝缘的裸导线，通过立于地面的杆塔作为支持物，将导线用绝缘子悬架于杆塔上。

电力电缆输电线路，一般埋设于地下、敷设在电缆沟或隧道中，由电缆和安装在电缆上的附件、附属设备及附属设施所组成的。

气体绝缘金属封闭输电线路（GIL，Gas-Insulated Metal Enclosed Transmission Line），是一种采用金属导电杆进行输电，并将其完全封闭于接地的金属外壳中的输电方式。这种输电线路通过压力气体（通常是SF6气体）来实现绝缘，从而确保电流在传输过程中的稳定性和安全性。

由于电缆与GIL价格较贵，目前大部分输电线路都采用架空线路。

输电电线按电压等级分为高压、超高压和特高压线路。我国输电线路的电压等级有：35kV，66kV，110kV，220kV，330kV， 500kV，750kV，1000kV，±500kV，±660kV，±800kV，±1100kV。

按电流输电型式分为交流线路和直流线路。

交流线路：

高压（HV）线路：35~220kV的线路

超高压（EHV）线路：330~750kV的线路

特高压（UHV）线路：750kV以上线路

直流线路：

高压（HV）线路：±400kV、±500kV的线路

特高压（UHV）线路：±800kV及以上线路

一般来说，输送电能容量越大，线路采用的电压等级就越高。采用特高压输电可有效地减少线路损耗，降低线路单位输送容量的造价，少占耕地，绿色环保，使输电走廊得到充分利用，具有良好的经济和社会效益。

按回路数可分为单回路、双回路及多回路线路。

按相导线之间的距离分为常规型线路和紧凑型线路。

架空输电线路组成及输送距离

架空输电电线主要由导线、架空地线、绝缘子、金具、杆塔、基础、接地装置等组成。

输电电线线路的电压等级一般是根据输送容量和距离来确定。如下表所示。

导线

▲图钢芯铝绞线

▲图铝包钢芯铝绞线

▲图钢芯铝合金绞线

▲图光纤复合相线

▲图型线碳纤维导线

▲图扩径导线

导线是架空输电线路用来传输电流，担任输送电能的作用。

导线应具有良好的导电性能及满足电磁环境要求；较高的机械、疲劳强度和耐振性能；较小的温度伸长系数；一定的耐化学腐蚀性能力。导线一般采用钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线、钢芯铝合金绞线、光纤复合相线（简称OPPC）及其相应加强与防腐型等。OPPC光缆具有相线和通信的双重功能。除此外还有铝合金芯铝绞线、铝包钢芯耐热铝合金绞线、铝合金绞线及碳纤维导线等。

导线按其形状分为圆线同心与型线同心导线。

单导线

双分裂

四分裂

六分裂

八分裂

架空输电线路一般每相采用单导线，但在110kV及以上线路中，为提高输送容量，减少线路电抗和电晕，每相采用分裂导线。分裂导线一般分二分裂、三分裂、四分裂、六分裂、八分裂、十分裂等。

架空地线

▲图钢芯铝绞线

▲图镀锌钢绞线

▲图铝包钢绞线

▲图纤复合架空地线

架空地线（简称地线，又称为避雷线）位于导线的上方，架设在杆塔的顶部。主要功能是防止雷电直击导线，从而减少雷电对电力系统的危害。

架空地线要求机械强度高、耐振、耐腐蚀，并具有一定的导电性和足够的热稳定性。架空地线一般采用镀锌钢绞线、铝包钢绞线及光纤复合架空地线（简称OPGW）等。OPGW光缆的作用是防雷和通信。

架空地线主要功能和作用：

（1）防雷保护：防止雷电直接击中导线，从而减少雷电对电力系统的危害。雷电通常会选择电阻更小、距离更近的路径进行放电，因此，架空地线作为直接与大地连通的导线，能够吸引雷电并将其引入大地，从而保护导线不受或少受雷电直击。

（2）分流作用：当雷击杆塔时，雷电流可以通过架空地线分流一部分，从而降低塔顶电位。这样，即使雷击发生，也能减少其对输电线路的影响，降低停电的风险。通过分流，架空地线能够降低流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶的电位，提高线路的耐雷水平。

（3）耦合作用：通过导线与地线间的耦合作用，可以减小线路绝缘子的电压。这种耦合作用有助于降低线路绝缘子上的电压，从而减少线路绝缘子闪络的风险。

（4）屏蔽作用：架空地线还能对导线产生屏蔽效应，降低导线上的感应过电压。这有助于保护导线免受电磁干扰和其他外部因素的影响。

架空地线一般都是通过杆塔逐基直接接地，但有时也采用所谓“绝缘地线”，即采用带有放电间隙的绝缘子把地线与杆塔绝缘起来，雷击时，利用间隙放电引雷电流入地，这样做对防雷作用影响不大，可以利用它作载流线，用于地线熔冰，作为载波通道，在线路检修时，而且还可以作为电动机电源，同时“绝缘地线”可以减少地线中由感应电流而引起的附加电能损耗。

按防雷要求，架空地线可设一根或两根，它与导线形成一定的保护角和线间距离。架空地线对导线的保护效果，除了与可靠的接地有关外，主要还与架空地线对导线的保护角有关。

绝缘子

架空线路的绝缘子，是用来支吊导线或架空地线并使之与杆塔（大地）保持绝缘，同时承受导线、架空地线以及绝缘子串自身和覆冰的垂直和横向水平荷载，导线、架空地线纵向顺线路的张力荷载。

架空线路的绝缘子它应具有良好的绝缘性和足够的机械强度，同时对化学杂质的侵蚀具有足够的抗御能力和抗老化，并能适应周围大气条件的变化，如温度、盐度和湿度变化对它本身的影响等。

▲图瓷绝缘子

▲图玻璃绝缘子

▲图瓷复合绝缘子

▲图复合绝缘子

架空输电线路绝缘子根据绝缘材料一般采用盘形悬式瓷质绝缘子、盘形悬式玻璃绝缘子、棒形悬式复合绝缘子等。其他还有横担瓷（或复合）绝缘子等。

盘形瓷质绝缘子具有优越的耐电性和耐候性，但其缺点是该型式绝缘子属于可击穿型，随着时间的延长，绝缘性能会逐步降低，即“老化”现象，在实际运行中靠观察不易发现零值绝缘子，因此需定期测试零值，运行维护工作量大。此外，在受力较大时，瓷质绝缘子劣化率会有所上升。

盘形钢化玻璃绝缘子具有优良的机电性能，其抗拉强度是瓷绝缘子的 2.2 倍，耐击穿性能是瓷绝缘子的 3.4~4.3 倍，耐振动疲劳，耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能也优于瓷绝缘子，还具有零值自爆特性，自爆后外绝缘比内绝缘差，故障电流沿外绝缘短路不会引起断串，自洁性能好。从运行角度看，零值自爆后的绝缘子在巡线中易于观察，无需定期进行零值测试，因此减少运行维护工作量，降低了劳动强度。

棒形悬式复合绝缘子具有防污闪性能好、重量轻、机械强度高、少维护等优点。复合绝缘子承受的径向应力很小，易折断，其伞群为硅橡胶，易损伤及老化。

以上使用绝缘子一般使用在导线中，除开导线绝缘子外，还有“绝缘地线”用的带有放电间隙的地线绝缘子。

金具

架空输电线路上采用的金具，主要用于支持、固定和接续导、地线，将绝缘子连接成串，也用于保护导线和绝缘体。

架空输电线路的的电力金具一般为铁制、铝制或铝合金制的金属附件。它具有足够的机械强度和组装以及运行的灵活性。

按金具结构性能、安装方法和使用范围划分，大致可以分为悬垂线夹、耐张线夹、连接金具、接续金具、保护金具、拉线金具。

（1）悬垂线夹

在架空输电线路中，用于导线、地线悬挂至悬垂绝缘子上或将地线悬挂至杆塔上的金具为悬垂线夹。

悬垂线夹有多种类型，包括定型产品如U型螺栓式样（通常称为船型线夹），它由挂架U型螺栓、可锻铸铁制造的线夹船体、压板等组成；另外还有预绞式悬垂线夹等。这些线夹主要以铁制或铝制两种材质为主，铁质一般用于地线线路上，而铝制则多用于导线上。悬垂线夹的选择会根据线路设计的不同而有所不同。

（2）耐张线夹

在架空输电线路中，用于将导、地线挂至耐张绝缘子串或杆塔并承受导线张力的线夹的金具为耐张线夹。

耐张线夹按结构和安装条件的不同，大致上可分为压缩型、螺栓型、楔型和预绞式耐张线夹。

（3）连接金具

将绝缘子、悬垂线夹、耐张线夹及防护金具等连接组合成悬垂或耐张串（组）的金具称为连接金具。

根据其使用条件和结构特点，连接金具可分为球-窝系列连接金具、环-链系列连接金具、板-板系列连接金具。

▲图 Q球头挂环

▲图 QP球头挂环

▲图 QH球头挂环

▲图 QY球头挂环

▲图 QS球头挂板

▲图 W碗头挂板

▲图 WS碗头挂板

▲图 WSY碗头挂板

球-窝系列连接金具是专用金具，是根据与绝缘子连接的结构特点设计出来的，用于直接与绝缘子相连接。

球-窝系列连接金具包括球头挂环（Q型、QP型、QY型、QH型球头挂环、QS型球头挂板）和碗头挂板（W型、WS型、WG型、WSY型）等。

▲图 U型挂环

▲图 ZH直角挂环

▲图 PH延长环

▲图 U型螺丝

环-链系列连接金具是通用金具，它采用环与环相连的结构，属于线-线接触金具。它结构简单，受力条件好，转动灵活，不受方向的限制，转动角度比球窝型大得多。

环-链系列连接金具包括U型挂环、直角环、延长环、U型螺丝及延长拉杆等。

▲图 PD挂板

▲图 P挂板

▲图 Z挂板

▲图 UB挂板

▲图 ZS挂板

▲图 PS挂板

▲图 GD挂板

▲图 EB挂板

▲图 DB调整板

▲图 PT调整板

▲图牵引板

▲图 Y型挂板

▲图单十字挂板

▲图双十字挂板

▲图 L联板

▲图 LF联板

▲图 LJ联板

▲图 LS联板

▲图 LX联板

▲图 LK联板

板一板系列连接金具包括平行挂板、PD挂板、直角挂板、U形挂板、联板、牵引板、调整板、十字挂板、联板支撑等。板一板系列连接金具多数采用中厚钢板以冲压、剪割工艺制成，一般情况下不宜采用铸造加工工艺。

板-板系列连接金具也是通用金具，它的连接必须借助于螺栓或销钉才能实现。它结构简单。对盘形悬式绝缘子使用的板-板系列连接金具是双腿槽型与单腿扁脚的结构。对槽型绝缘子使用的板－板系列连接金具的扁脚中心至底边尺寸不应大于22mm。

（4）接续金具

▲图接续管

▲图补休管

▲图并沟线夹

▲图预绞式

导线、地线的制造长度是有限的，需要采用电力金具将其连接起来，接续金具就是用来连接导线或地线的，主要为导线各种压接方式（钳压、液压、爆压、预交式等）所用的接续管及补修管、并沟线夹、预绞丝等。

导线的连接方法主要有钳接和压接，当导线截面小于240mm²时，可以采用钳接管连接，当导线截面大于等于240 mm²时，采用压接管连接，例如用液压或爆压（现基本不用）方法连接，地线均采用压接法连接。

（5）防护金具

用于对导线、地线、各类电气装置或金具本身，起到电气性能保护作用的金具属于电气防护金具，起到机械性能保护作用的金具属于机械防护金具，电气防护金具与机械防护金具简称防护金具。

▲图均压环

▲图屏蔽环

▲图均压屏蔽环

▲图招弧角

电气防护金具有绝缘子串用的均压环，防止金具产生电晕的屏蔽环及均压和屏蔽组成整体的均压屏蔽环以及为保护绝缘子免遭沿面闪络而装的招弧角。

▲图双分裂间隔棒

▲图三分裂间隔棒

▲图四分裂间隔棒

▲图六分裂间隔棒

▲图八分裂间隔棒

▲图重锤

▲图阻尼线+防震锤

▲图防震锤

▲图预绞丝护线条

▲图螺旋减振器

机械防护金具有使一相(极)导线中的多根子导线保持相对间隔位置的间隔棒，安装在导(地)线上，抑制或减小微风振动的防振锤，螺旋形缠绕于导(地)线上，以增加缠绕处导(地)线刚度及耐振能力的金属线条护线条、螺旋减振器 ，可以抑制悬垂绝缘子串或跳线绝缘子串摇摆过大、悬垂型杆塔上导线和避雷线被上拔的重锤。

（6）拉线金具

▲图楔型线夹

▲图 UT型线夹

拉线金具主要用于电力线路转角、终端杆塔等的固定，包括紧线、调整和连接等金具。

可调式UT型线夹，利用该线夹可调节拉线的松紧；楔型线夹的楔子可以与线夹本体固定拉线。

绝缘子串

▲图悬垂绝缘子串

▲图耐张绝缘子串

架空输电线路的电压等级较高，为保证绝缘水平，需将数只悬式绝缘子串接起来，与金具配合组成架空线路的悬挂体系既绝缘子串。绝缘子串指两个或多个绝缘子元件组合在一起，柔性悬挂导线的组件。绝缘子串是带有固定和运行需要的保护装置，用于悬挂导线并使导线与杆塔和大地绝缘。

使用在输电线路中的绝缘子串，由于杆塔结构、绝缘子结构型式、导线大小和每相子导线的根数以及电压等级的不同，使绝缘子串的组装型式有所不同。但归纳起来可分为悬垂绝缘子串和耐张绝缘子串两大类。

在中冰区和重冰区，由于冰雪积累对输电线路的影响较大，悬垂串（含跳线串）的设计和布置需要特别考虑。为了应对冰雪负荷和保持线路的稳定运行，可以采用不同盘径绝缘子“插花”布置或V型布置的方式。

悬垂绝缘子串“插花”布置是指将采用 N个盘形悬式瓷、玻璃绝缘子和一个大盘径(草帽型、增爬裙)的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子的“N+1”的间插结构(间插绝缘子的大、小伞直径之差不小于 100 mm)。这种布置方式能够改变冰雪在绝缘子上的积累模式，减少冰雪的桥接作用，从而降低冰闪和冰覆的风险。同时，不同盘径的绝缘子还能够提供更好的机械支撑和电气性能，增强悬垂串的承载能力和耐候性。

V型布置是指将两个悬垂串呈V型安装在杆塔上，使得导线在V型顶部相交。这种布置方式能够减小导线在冰雪作用下的垂度，降低导线与杆塔之间的间隙，从而减少冰雪的积累。同时，V型布置还能够提高导线的张力分布，增强线路的稳定性和抗风能力。

杆塔

杆塔是支承架空输电线路导线和架空地线及其它附件，是导线、架空地线、杆塔彼此保持一定的安全距离，并使导线对地面、交叉跨越物或其它建筑物等设施保持允许的安全距离。

世界各国线路杆塔采用木结构、钢筋混凝土结构和钢结构。通常对木、钢筋混凝土及钢管型的杆形结构称为杆，塔形的钢结构和钢筋混凝土烟囱形结构称为塔。所以输电线路杆塔结构要是杆和塔，简称杆塔。

（1）材料分类

根据材料不同国内杆塔可分钢筋混凝土电杆、铁塔及钢管杆(与铁塔材料一致)。

钢筋混凝土电杆用混凝土与钢筋或钢丝制成，简称电杆，主要由主杆、抱箍、穿钉、叉梁、横隔梁、吊杆、拉线系统等组成。混凝土电杆的主杆截面形式有方形、八角形、工字形、环形或其他一些异型截面。在输电线路中常采用的是环形截面钢筋土电杆。

钢筋混凝土杆按杆的根数分有单杆、双杆、三联杆。自立式门型双杆有两种结构型式：一种有叉梁，另一种无叉梁。

铁塔是采用型钢制成的架钢结构件。主要由塔头、塔身和塔腿三大部分组成，如果是拉线铁塔还含加拉线系统部分。导线呈三角或垂直排列的铁塔，下横担以上部分称为塔头，导线呈水平排列的铁塔，平口以下(上)部分称为塔头。酒杯形和猫头形塔头由平口到横担部分称为塔颈，两侧称为曲臂。位于基础上面的第一段桁架称为塔腿，除开塔头和塔腿外的桁架结构都称为塔身。

国内外铁塔大多采用热轧等边角钢制造，用螺栓连接组成的空间桁架结构。制造铁塔的型材主要有等边角钢、钢管及复合材料等，组成的铁塔分别为角钢铁塔、钢管铁塔、复合型铁塔。

钢管杆由单根或多根钢管构件刚性连接组成的钢管结构。

（2）回路数分类

按照回路数杆塔可分为单回路杆塔、双回路杆塔、多回路杆塔。只有一个回路的线路的铁塔为单回路塔；同一铁塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个回路的线路的铁塔为双回路铁塔；同一杆塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个以上回路的线路的铁塔为多回路铁塔。

（3）支撑方式分类

杆塔按支撑方式可以分为两大类，即拉线杆塔与自立式杆塔。对于铁塔，拉线式铁塔比自立式铁塔可以节省大量钢材，大约可以节约30%，但拉线铁塔不宜在城市电网中采用，原因是占地面积大。

（4）受力不同分类

按其在输配电线路中杆塔的受力分类，一般分为悬垂型杆塔与耐张型杆塔。

悬垂型杆塔是支承导线、架空地线的重力以及作用于它们上面的风力，而在施工和正常运行时不承受线条张力的杆塔。导线和架空地线在悬垂型杆塔处不开断，且被定位于导线和架空地线呈直线的线段中，悬垂型杆塔的作用仅是线路中通过悬垂绝缘子串和金具串悬挂导线及架空地线的支承结构（处于两基耐张塔之间的杆塔）。

悬垂型杆塔又分悬垂型直线杆塔与悬垂型转角杆塔。悬垂直线杆塔需兼小角度转角且不增加杆塔头部尺寸时，其转角度数不宜大于3°。悬垂转角杆塔的转角度数，330kV及以下线路不宜大于10°；对500kV及以上线路不宜大于20°。

耐张型杆塔除支承导线和架空地线的重力和风力外，还承受这些线条张力的杆塔。导线和架空地线在耐张型杆塔处开断，通过前后侧水平布置的耐张绝缘子串和金具串连接导线及架空地线，且被定位于导线和架空地线呈直线（或转角）的线段中，用来减小线路沿纵向的连续档的长度，以便于线路施工和维修，并控制线路沿纵向杆塔可能发生串倒的范围。

耐张型杆塔分耐张直线杆塔、耐张转角杆塔及终端杆塔。

对于换位杆塔、跨越杆塔以及其他如分歧、T接的特殊杆塔，可以按绝缘子与杆塔的连接方式分别归纳入悬垂型或耐张型杆塔。

（5）用途分类

按其在线路上的不同作用可分为：直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、跨越杆塔、换位杆塔、分歧杆塔及T接杆塔等。

1）

直线杆塔

直线杆塔又称中间杆塔，用于线路中间的直线部分，采用悬垂绝缘子串挂导地线，即导线和架空地线在直线杆塔上不开断，这里的直线杆塔也是按受力分类的悬垂型杆塔。直线杆塔正常运行中仅承受导地线自重和风压等荷载。当杆塔位于线路小转角处时杆塔也会承受一定的角度力，即横向张力。

2）

耐张杆塔

耐张杆塔又称承力杆塔，采用耐张绝缘子串及耐张地线金具挂导线和架空地线，即导线和架空地线在耐张杆塔处开断，这里的耐张杆塔就是按受力分类的耐张直线杆塔。

正常运行时所受的荷载，基本上与直线杆塔相同，导线和架空地线张力两侧相互抵消。有时承受两侧不平衡张力，只在事故时承受一侧断线张力。

耐张杆塔定位于导线和架空地线呈直线的线段中，用来减小线路沿纵向的连续档的长度，以便于线路施工和维修，并控制线路沿纵向杆塔可能发生串倒的范围，在事故情况下承受断线拉力而不致把事故扩展到另一个耐张段，所以耐张型杆塔又叫锚型杆塔。

3）

转角杆塔

因在线路走向上，受到某些地形地物的影响，就需要在适当的地方将线路向适当的地方偏转，用在线路的偏转处即转角处需设立的杆塔就是转角杆塔，通常也认为是耐张杆塔的一种。

转角塔两侧导线的张力不在一条直线上，因而转角塔承受导地线，金具绝缘子的垂直和水平荷载外，还承受角度力和顺线路方向的不平衡张力。为平衡角度力，一般需加强杆塔材料、或在转角反方向增设拉线。

4）

终端杆塔

终端杆塔为线路起始或终止的杆塔。终端杆塔定位于变电站变配电装置门型构架前，线路一侧的导线和架空地线直接张拉于终端杆塔上，而另一侧以很小的张力与门型构架相连。通常也认为是耐张杆塔的一种。

终端杆塔一般还兼转角杆塔，因此承受较大的荷载，材料消耗量和造价也就较大。这里的耐张杆塔与按受力分的终端杆塔是一致的。

5）

换位杆塔

换位杆塔是用来改变线路中三相导线相互位置的杆塔。导线在换位塔上不开断称为直线换位杆塔，反之称为耐张换位杆塔。换位的型式有悬控换位和附加旁路跳线架换位。

在中性点直接接地的电力网中，长度超过100km的110kV及以上电压等级的输电线路工程，需要将导线换位。导线换位的目的是使线路三相参数对称。

6）

跨越杆塔

跨越杆塔用来支承导线和架空地线跨越江河，湖泊及海峡的杆塔，导线和架空地线不直接张拉于杆塔上时称为直线跨越杆塔，直接张拉于杆塔上时称为耐张或转角跨越杆塔。为满足航运要求，跨越杆一般都比较高。

对于特大跨越，跨越档一般在1000m以上；塔的高度一般在100m以上，导地线选型或塔的设计需要特殊考虑则为大跨越，大跨越自成一个耐张段。大档距和大跨越的本质区别就是导线底下是否会有重要的人工建筑物或穿越物，如果有就是大跨越，如果没有就是大档距，大档距一般1000米以上。

7）

分歧杆塔

在实际工程中经常遇到变电站出线段通道紧张故采用双回路或多回路出线，因为线路至不同的变电站，出线至通道条件稍好的情况下将原双回路（或多回路）共塔线路分至两条（或多条）单回路（多回路）线路分别走线。这种双回路（或多回路）转角塔共塔的两条（或多条）线路分别至单回路（多回路）线路分别走线使该双回路（或多回路）转角塔出现两个或多个转角的塔我们叫分歧杆塔。既分歧杆塔功能是将双回路线路分解为两个单回路线路，多回路路线路分解为两个及以上的单回路或者多回路线的塔，分解后回路是不变的，分歧杆塔可能是一侧同向，另一侧线路分歧，也可能是两侧都是线路分歧。

8）

T接杆塔

当原有的线路需要再向另一变电站供电时，用于线路分支点的塔，我们叫T接杆塔。T接杆塔也可能悬垂线直线杆塔与终端杆塔的组合型塔，也可以是转角杆塔与终端杆塔的组合塔。

9）

景观杆塔

景观杆塔，又叫工艺杆塔，它不仅承载着输电线路的重要功能，还融入了景观设计的元素，使其与周围环境相协调，成为一道亮丽的风景线。

景观杆塔在结构设计上充分考虑到输电线路的需求，确保杆塔的稳定性和安全性。同时，它们的外观设计注重美观和环保，采用环保材料和节能技术，减少对周围环境的影响。景观杆塔的设计还考虑到了地域文化和环境特色。它们可能采用与当地建筑风格相协调的外观设计，或者在杆塔上加入艺术装饰元素，使其成为城市或景区的一部分，增添文化氛围和艺术气息。

输电线路的景观杆塔是一种集输电、景观、文化、环保和智能化于一体的电力设施。它们不仅满足了输电线路的基本需求，还通过精美的设计和装饰，提升了周围环境的美感和文化氛围，为城市或景区的发展增添了新的亮点。

（6）按电压等级分类

杆塔按照电压等级可以分为多个类型，主要包括：10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV、±500kV、±660kV、±800kV以及±1100kV等杆塔。

这些电压等级的划分主要基于电力系统的设计和运行需求。不同电压等级的杆塔在结构、尺寸、承载能力等方面都会有所不同，以适应各自电压等级下的电力传输需求。

380V

10kV

35kV

66kV

110kV

220kV

330kV

500kV

750kV

1000kV

±200kV

±400kV

±500kV

±660kV

±800kV

±1100kV

（7）杆塔外形分类

按其不同的外观结构形状可分猫头塔、酒杯塔、干字型塔、羊角塔、鼓型塔、桥型塔、正伞型、倒伞型、拉V塔、门型塔、上字型塔、鸟骨型、田字型、王字型等。下面介绍常见的部分杆塔型式。

1）

猫头型

塔上架设两根架空地线，导线呈等腰三角形布置，塔型呈猫头状。它也是220 kV及以上电压等级输电线路的常用塔型，有良好的施工运行经验，节省线路走廊，其经济指标较酒杯型塔稍差。

2）

酒杯型

塔上架设两根架空地线，导线排列在一个水平面上，塔形呈酒杯状。它通常是35 kV及以上电压等级输电线路的常用塔型，有良好的施工运行经验，特别适用于重冰区或多雷区。

3）

上字型

杆塔上一般只架设一根架空地线，导线呈不对称三角形布置，其外形呈“上”字形。它适用于轻雷及轻冰地区导线截面较小的输电线路，常用于110 kV及以下电压等级的电力线路。

干字型

塔上架设两根架空地线，导线基本上呈等腰三角形布置，其形状如“干”字。这种塔型受力清晰直接，有较好的经济指标，在中国通常是220 kV及以上电压等级输电线路的常规型塔，主要用作耐张及转角塔。

羊角型

塔上架设两根架空地线，地线支架呈羊角状，导线呈三角形布置（单回）或者垂直（双回或多回）布置，地线支架呈羊角状。

鼓型

鼓型是双回路输电线路的常用塔型，因导线悬挂点围成的外形轮廓呈鼓形布置得名。适用于覆冰较重地区，可避免导线脱冰跳跃时发生碰线闪络事故。

T字型

铁塔呈“T”型，下面吊着两回输电线路，一边正极，一边负极，是直流输电的主力杆塔，仔细看铁塔上面还有两个小“角”，一边也各一条地线，江湖人称“避雷线”。

门型

门型杆塔用两个柱体来支持导线及架空地线的杆塔，常用于双架空地线及导线呈水平排列的情况。门型杆一般用于110 kV及以下电压等级的输电线路，，门型塔一般用于220 kV及以上电压等级的输电线路，可采用打拉线来提高杆塔的稳定性，柱体有时还带一定坡度。这种杆塔适用性比较大，带拉线时更具有很好的经济指标。

V字型

V字型杆塔是门型塔的一个特例，形状类似于字母“V”，常用于500 kV的输电线路，在220 kV输电线路中也有少量使用。它具有施工方便，耗钢量低于其它拉线门型塔等优点。但它占地较大，在河网及大面积机耕地区使用受到一定限制。这种塔型在国外还使用于人烟稀少的地域，便于利用直升飞机吊运和安装。

其他

除开以上塔型外还有桥型塔、正伞型、倒伞型、鸟骨型、田字型、王字型等杆塔型式。下面分享各种样式的其他塔型。大家来认识下各属什么杆塔型式。

对于山区和平地应区别设计，对于山区线路，铁塔一般应采用全方位长短腿铁塔并配合高低立柱基础，减少塔位的基面开方，尽可能做到不开基面，减小对环境的破坏。对于平地线路，铁塔一般采用平腿铁塔，可以有效降低铁塔重量。

基础

输电线路杆塔地下部分除开接地装置外总体统称为基础，杆塔基础的作用是支承杆塔，承受所有上部结构部分的荷载，传递杆塔所受荷载至大地。基础一般受到下压力、上拔力、倾覆力等作用。

基础的埋置深度和基础型式，关系到杆塔的稳定性，基础工程占到全线路工程量的50～60%，基础型式的确定应根据地形地质、施工条件和杆塔型式，并以节约混凝土量、降低造价为原则来综合考虑。

按基础加工方式一般分为预制装配式基础、现浇钢筋混凝土基础或混凝土基础。电杆及拉线宜采用预制装配式基础。钢管杆及铁塔宜采用现浇（钢筋）混凝土基础。

基础按施工开挖方式可分为原状土基础（掏挖基础、岩石嵌固基础、岩石锚杆基础、桩基础等）、扩展基础（混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础等）；按基础与铁塔连接方式方式分为地脚螺栓式基础与主材插入式基础；按基础抵抗力分为上拔、下压基础、抗倾覆基础；按施工特点及制作类型分为现浇基础、装配式基础；按自然条件分为等高和不等高基础等。

常见基础主要有掏挖基础、岩石嵌固基础、岩石锚杆基础、混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础、整体基础、独立基础、桩基础、微型桩基础、挤扩支盘桩基础、嵌岩桩基础、预应力高强混凝土管桩基础、复合沉井基、装配式基础、预制基础、螺旋锚基础等。

按习惯，下面分别以电杆及拉线的基础，钢管杆及铁塔基础分别介绍。

（1）电杆及拉线基础

电杆及拉线的一般采用工厂化一次性预制而成的预制基础。主要有混凝土杆的本体基础（底盘）、卡盘、拉线盘，俗称三盘。有极少的电杆基础采用（钢筋）混凝土现浇基础。

本体基础既底盘，用于承受电杆本体传递的下压力。卡盘承受倾覆力，起稳定电杆的作用。拉线基础承受上拔力的作用，可分为拉盘基础、重力式拉线基础、锚杆拉线基础。

（2）铁塔及钢管杆基础

铁塔及钢管杆基础一般为现浇混凝土基础与预制成型的装配式基础。现浇混凝土基础是指在杆塔位处现场浇制混凝土做成的基础。现浇混凝土基础按其受力特点分为：刚性基础（混凝土量大、钢筋少、底板无钢筋）和柔性基础 。主要用于地质条件较好，混凝土原材料（砂、石、水）供给方便，运输条件较好及地下水位不太高的区域。

按我们习惯，铁塔及钢管杆基础一般分为：开挖回填基础、掏挖基础、岩石基础、桩基础及复合型基础等。

1）

开挖回填基础

开挖回填基础，开挖回填类基础是在预先挖好的基坑内支模、浇筑涅凝土结构，拆模后进行土体回填并将回填土穷实。主要为现行规程的扩展基础，由底板和主柱组成的扩散上部结构荷载的开挖回填基础，通常指混凝土台阶基础、钢筋混凝土板柱基础、重力式基础等。

（a）台阶基础

台阶式基础是传统的基础型式，适用于各类地质、各和塔型。其特点是大开挖，采用模板浇制，成型后再同填土，利用土体与混凝土重量抗拔，基础底板刚性抗压，不配钢筋。基础底板的阶梯高宽比不小于 1.0。

由于台阶式些础混凝上量较大，埋置较深，易塌方，在有流沙地区难以达到设计深度，因此在此类地区应尽量少用。

（b）直柱板式基础

柱板式基础的主要设计特点是：底板大、埋深浅、底板较薄，底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的鸾矩和剪力，主柱计算与台阶式基础相同。与台阶式基础相比，直柱板式基础埋深浅，易开挖成型，混凝土量能适当降低，但钢筋量增加较多:与灌注桩相比，直柱板式基础在软弱地基中应用较为广泛。直柱板式基础施工方便，特别是对于软、流塑黏性土、粉土及粉细沙等基坑不易成型的塔位。设计时，对底板的高厚比应进行一定的控制（悬臂长度:底板厚小于 2.5:1），不足时可在主柱下增加台阶，以减小板的长度和底板厚度。为了减少混凝土量，主柱中心与底板中心可设置偏心，抵消水平弯矩，达到减小底板及配筋的效果。直柱板式基础设计时应控制沉降及不均匀沉降，对转角

塔及荷载较大的直线塔需进行地基沉降变形验算，施工时应尽量减少地基土扰动，消除开挖的全部浮土并做好垫层，必要时使用块石灌浆。

（c）斜柱板式基础

斜柱板式基础的主要特点是基础主柱坡度与塔腿主材坡度一致，塔腿主材角钢直接插入基础混凝土中，使基础水平力对基础底板的影响降至最低。在正常条件下，基础土体上拔稳定、下压稳定和基础强度计算可忽略水平力的影响。斜柱板式基础与直柱板式基础相比，由于偏心弯矩大大减小，下压稳定控制的基础底板尺寸可相应减小从而降低了混凝土量和底板配筋量。

斜柱板式基础在平原、河网地区使用较多，其最大优点就是节省基础材料、施工较为方便。其缺点是施工精度要求高。

（d）装配式基础

装配式基础一般采用两个及两个以上金属或混凝土预制构件拼装组合而成。

在缺水、沙石采集困难的地区，采用现场浇筑混凝土基础的方法往往较为困难，此时根据具体情况采用装配式基础显得比较经济。装配式基础能够实现基础结构工厂化预制生产，提高机械化作业程度，减少现场人工作业量和作业工序，利于人员健康，提高施工效率，有效保证施工工期。在冻士等特殊工程条件下，采用装配式基础可以有效延长施工工期，并保护冻土环境，降低对冻土的扰动，保证施工区域冻土环境的稳定。此外，装配式基础还可以应用于输电线路工程抢修。

（e）联合式基础

联合式基础是一种整体性很强的基础型式，它用面积较大的底板将四个基础墩连成整体结构，且各基础墩之间用横梁连接，主要适用于基础根开较小且基坑难以开挖、板式基础上拔土体重叠的软弱土塔位。其设计特点是埋深较浅，四个基础整体浇制，基础底板上面的纵、横向加劲混凝土梁承担由基础上拔力、下压力和水平力引起的弯矩，底板与纵、横向加劲肋配筋，整体性好。其缺点是基础材料用量较大，施工较为烦琐，不宜进行系列化设计。

联合式基础同输电杆塔连接后，二者形成一个整体，使自立式铁塔真正实现“自立”，最大限度地降低地基沉降和变形对基础和杆塔造成的影响和破坏。

2）

挖孔基础

挖孔基础是根据基础设计形状，利用机械或人工在天然原状岩土体中钻（挖）成孔，并在孔内放置钢筋骨架和地脚螺栓或其他锚固件，以土代模现场浇筑混凝土而形成的钢筋混凝土基础。

挖孔基础以天然原状地基满足基础稳定性要求，承载力高，多数情况下采用“一腿一桩”即可满足上部结构的荷载要求。挖孔基础充分发挥了原状地基承载性能，不仅具有良好的竖向抗拔抗压性能，而且能承受较大的水平力。

根据塔位地质地层条件、基础埋深、承载力设计理论及其计算模型不同，架空输电线路挖孔基础可分为掏挖基础与大直径挖孔桩，另外岩石嵌固基础也属于挖孔基础，小编将其划分为岩石基础。

（a）掏挖基础

（b）大直径扩底桩

扩底桩一般用于平地、丘陵及山地条件下基础荷载较大的输电杆塔塔位。与掏挖基础类似，扩底桩也是一种将钢筋骨架置入机械或人工挖孔成型的土胎内并将混凝土一次浇注成型的原状土挖孔基础，但其一般按照桩基础理论进行承载力计算，主要适用于黏性土、粉土、碎石土、黄土以及山区风化程度较高的岩石地基中。

在土质或山区强风化岩石地基条件中，一般都采用扩底结构提高基础承载能力。扩底桩底面通常呈锅底形，扩底直径应根据承载力要求及扩底端持力层地基特征以及扩底施工方法确定。

3）

岩石基础

利用原状岩石强度高的特点，在覆盖层较浅的基岩地区，在岩石上打孔，把钢筋和地脚螺栓浇在岩石里，凭岩石和混凝土之间、混凝土与锚桩之间的粘结力，使锚筋与岩石结成整体，将杆塔固定在锚筋上可以减少土石方开挖量和现浇混凝土量，并且节约钢材、加快施工速度。

岩石基础的型式主要有岩石嵌固基础、岩石锚杆基础。挖孔基础、岩石基础等属于原状土基础。

（a）岩石嵌固基础

岩石嵌固基础适用于覆盖层较浅（一般小于0.5m）或无覆盖层的强风化岩石地基，其特点是底板不配筋，基坑全部掏挖，基础上拔稳定，具有较强的抗拔承载能力。岩石嵌固基础可分为圆台形基础、直柱平底形扩底基础、直柱锅底扩底基础三种。

岩石嵌固基础，需要时，可将主柱的坡度设置与塔腿主材坡度相同，以减小偏心弯矩，还可省去地脚螺栓。由于该基础充分利用了岩石本身的抗剪强度，混凝土和钢筋的用量都较小，同时减少了基坑土石方量，浇制混凝土不需要模板，施工费用较低。

（b）岩石锚杆基础

岩石描杆基础适用于中等风化以上的整体性好的硬质岩。岩石锚杆基础是将锚筋置于机械成型的岩孔内，并灌注细石混凝土或水泥砂浆后与承台等构件组成的基础型式，岩石锚杆基础包括直锚式和承台式两类，其中直锚式岩石锚杆基础是将地脚螺栓直接锚入岩孔

内形成的岩石基础岩石锚杆基础因具有较小的混凝土用量和土石方开挖量，可明显减少水泥砂石、基础钢材及弃土的运输量。此外，岩石锚杆基础机械化施工程度高，显著降低了人工开挖或爆破作业对基础周围岩石基面和植被破坏，因而具有较好的经济与环境保护效益。但岩石锚杆基础需逐基鉴定岩石的完整性。

直锚式锚杆基础，主要适用于覆盖层较薄（一般小于 0.3m）或者直接裸露的岩石地基且基础作用力较小的塔位，承台式群锚基础，主要适用于地表覆盖稍厚（一般为 0.8~1.0m）的岩石地基，且一般用于基础作用力稍大的塔位。

4）

桩基础

桩基础是指深入土层的柱型构件，由基桩或基桩和连接于桩顶端的承台组成的基础，桩基础分为单桩基础和群桩基础。用于地质条件较差、地下水位高、难以敞口开挖的区域。按施工方法分为打入桩（预制桩）和钻孔灌注桩。线路基础施工中，应用最广泛的是钻孔灌注桩。

目前铁塔与斜柱基础的连接方式主要有两种方法：地脚螺栓和插入角钢（钢管）两种。地脚螺栓连接方式加工简便，适用于所有基础形式，由于塔脚板上螺栓孔直径为 1.3～1.5倍地脚螺栓直径，安装时有一定的调节范围，施工技术成熟，施工精度容易满足。

插入角钢（钢管）是近年来国内才兴起的另一种连接方式，一方面由于斜插基础将较大的水平力转成沿塔身主材的轴力，减少了水平力所产生的弯矩，有效地减少了基础尺寸和基础配筋，使基础工程量较直柱平板基础降低工程量 10－15％。另一方面由于将塔腿角钢（钢管）部分插入基础，取消了塔脚板和地脚螺栓，大部分情况下可以节约钢材。

接地装置

杆塔与土壤间作良好的电气连接称为接地，与土壤直接接触的金属体或金属体组称为接地体或接地极。连接于接地体与杆塔间的金属导线称为接地线。接地线与接地体合称为接地装置 。

接地装置其作用是确保雷电流可靠泄入大地，保护线路设备绝缘，减少线路雷击跳闸率，提高运行可靠性和避免跨步电压产生的人身伤害。

接地装置分为自然接地和人工接地体；按铺设方式不同，分为垂直和水平两种。输电线路的接地装置多为水平铺设，水平接地又分为环型接地和放射型接地。也有由于条件需要的混合型接地。

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本文主要根据由 三峡大学 唐波教授 、孟遂民教授 主要编著的《架空输电线路设计》（第三版）及小编参与编著的《高压架空输电线路设计与维护》编写，照片主要来自工程照片，各群友分享，部分图片来源网络，图片版权归属原作者，如有侵权请联系我们，我们将及时删除。欢迎更多的朋友分享您们的工作经历、工作经验、工作想法。本文为原作者个人观点，不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。图书购买可以点击文末“原文阅读”进入购买。

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