电气线路

学习目标

• 01 了解电气线路种类及特点
• 02 了解电气线路中的常用电工辅料,熟练掌握各类导线连接方法;
• 03 掌握架空线路及电缆线路结构、架设(敷设)方式;
• 04 掌握电气线路巡视检查内容、常见故障的分析和安全保护要求。

电气线路的概述

电气线路的分类

按输送电流性质分:直流送电线路和交流送电线路

直流输电特点: 优点:

• 经济方面:线路造价低;年电能损失小。
• 技术方面:不存在系统稳定性,可实现电网的非同期互联;限制短路电流;调节快速,运行可靠;没有电容充电电流;节省线路走廊。

缺点:

• 换流装置昂贵
• 消耗无功功率多
• 产生谐波影响
• 缺乏直流开关
• 不能用变压器改变电压等级

直流输电主要用于等。与直流输电比较,现有的交流 500kV 输电(经济输送容量为 1000 kW 、输送距离为 300~500 km )已不能满足需要,只有提高电压等级,采用特高压输电方式,才能获得较高的经济效益。

按用电性质分:照明线路和动力线路

• 照明线路：主要用于电灯、灯具、照明装置等照明设备的供电，包括室内外照明。
• 动力线路：服务于各种动力设备，如电动机、加热器、风扇等。

电气线路安全运行的重要性

电气线路在电力系统中的地位

电气线路在电力系统涉及范围广,作为发电厂和用户之间的中间环节,架空线路和电缆线路无处不在,其电压包含了电力系统所有电压等级。

电气线路安全运行

送电线路一旦发生故障造成事故扩大,可能导致电力系统崩溃,造成超大面积停电等灾难,要求送电线路必须有可靠的继电保护。

导线的连接

电工辅料

1. 接线端子: 用于实现电气连接的一种配件产品，一段封在绝缘塑料里面的金属片，两端有孔可以插入导线，有螺丝用于紧固或者松开，方便快捷，适合大量的导线互联。常用于电气设备中的电缆连接，确保连接的稳定性和安全性。

2. 热缩管: 一种由特定塑料材料制成的管状产品，当加热时会收缩，形成紧密的覆盖层。主要用于对导线、接线端子等进行绝缘保护，防止外部环境的影响。热缩管具有良好的电气绝缘性、耐热性和耐腐蚀性，广泛应用于电气线路的保护和修复。

3. 连接器（桥接片）: 用于电气设备之间连接的配件，通常由金属和塑料组合而成。桥接片的作用是将电源与多个电气元件进行电气连接，确保电流能够顺利传输。根据应用场景，连接器可以分为不同类型和规格，确保兼容性与可靠性。

4. 扎带: 捆扎物品的带子，设计有止退功能，扎紧后无法松开。也有可拆卸的扎带。扎带的特点包括绑扎快速、绝缘性好、自锁禁固、使用方便等。它通常用于整理电缆、电线束，确保电线不缠绕或松散，保持整齐、安全和高效运行。

导线连接方式

1. 压接: 是通过专用工具将导线和接线端子或其他连接器压接在一起，确保连接牢固可靠。

2. 焊接: 通过加热使导线与接线端子或其他连接器的金属部分熔化并结合，形成牢固的连接。

3. 螺丝连接: 是通过螺丝将导线与接线端子或其他连接器紧固在一起。

4. 插接: 利用插头和插座之间的接触实现电气连接。插接方式通常用于需要频繁插拔的场合，例如电动工具、电器设备等。

5. 旋转连接: 通过旋转导线末端或连接器实现固定连接，常用于电气设备的端子和插座之间。

6. 快速连接器: 通过卡扣或夹紧机制实现导线与连接器的快速连接，常用于低电流或临时连接的应用场合。

7. 绞线连接: 将导线的两个端部相互缠绕，形成紧密连接。

导线连接的基本要求

导线连接是电工作业的一项基本工序，也是一项十分重要的工序。导线连接的质量直接关系到整个线路能否安全可靠地长期运行。 对导线连接的基本要求是：连接牢固可靠、接头电阻小、机械强度高、耐腐蚀耐氧化、电气绝缘性能好。

导线常用连接方法

• 单股铜导线的直接连接

先将两导线的芯线线头作 X 形交叉，再将它们相互缠绕 2～3 圈后扳直两线头，然后将每个线头在另一芯线上紧贴密绕 5～6 圈后剪去多余线头即可。

• 大截面单股铜导线连接

先在两导线的芯线重叠处填入一根相同直径的芯线，再用一根截面约 1.5mm2 的裸铜线在其上紧密缠绕，缠绕长度为导线直径的 10 倍左右，然后将被连接导线的芯线线头分别折回，再将两端的缠绕裸铜线继续缠绕 5～6 圈后剪去多余线头即可。

• 不同截面单股铜导线连接

先将细导线的芯线在粗导线的芯线上紧密缠绕 5～6 圈，然后将粗导线芯线的线头折回紧压在缠绕层上，再用细导线芯线在其上继续缠绕 3～4 圈后剪去多余线头即可。

• 单股铜导线的分支连接

将支路芯线的线头紧密缠绕在干路芯线上 5～8 圈后剪去多余线头即可。对于较小截面的芯线，可先将支路芯线的线头在干路芯线上打一个环绕结，再紧密缠绕 5～8 圈后剪去多余线头即可。

• 单股铜导线的十字分支连接

将上下支路芯线的线头紧密缠绕在干路芯线上 5～8 圈后剪去多余线头即可。可以将上下支路芯线的线头向一个方向缠绕，也可以向左右两个方向缠绕。

• 多股铜导线的直接连接

首先将剥去绝缘层的多股芯线拉直，将其靠近绝缘层的约 1/3 芯线绞合拧紧，而将其余 2/3 芯线成伞状散开，另一根需连接的导线芯线也如此处理。接着将两伞状芯线相对着互相插入后捏平芯线，然后将每一边的芯线线头分作3组，先将某一边的第 1 组线头翘起并紧密缠绕在芯线上，再将第 2 组线头翘起并紧密缠绕在芯线上，最后将第 3 组线头翘起并紧密缠绕在芯线上。以同样方法缠绕另一边的线头。

• 多股铜导线的分支连接

多股铜导线的T字分支连接有两种方法，一种方法是将支路芯线90°折弯后与干路芯线并行[见图( a )]，然后将线头折回并紧密缠绕在芯线上即可[见图( b )]。

另一种方法如图所示，将支路芯线靠近绝缘层的约 1/8 芯线绞合拧紧，其余 7/8 芯线分为两组[见图( a )]，一组插入干路芯线当中，另一组放在干路芯线前面，并朝右边按图( b )所示方向缠绕 4～5 圈。再将插入干路芯线当中的那一组朝左边按图( c )所示方向缠绕 4～5 圈，连接好的导线如图( d )所示。

• 单股铜导线与多股铜导线的连接

先将多股导线的芯线绞合拧紧成单股状，再将其紧密缠绕在单股导线的芯线上 5～8 圈，最后将单股芯线线头折回并压紧在缠绕部位即可。

• 同一方向的导线的连接

对于单股导线，可将一根导线的芯线紧密缠绕在其他导线的芯线上，再将其他芯线的线头折回压紧即可。对于多股导线，可将两根导线的芯线互相交叉，然后绞合拧紧即可。对于单股导线与多股导线的连接，可将多股导线的芯线紧密缠绕在单股导线的芯线上，再将单股芯线的线头折回压紧即可。

• 双芯或多芯电线电缆的连接

导线连接处的绝缘处理

为了进行连接，导线连接处的绝缘层已被去除。导线连接完成后，必须对所有绝缘层已被去除的部位进行绝缘处理，以恢复导线的绝缘性能，。

导线连接处的绝缘处理通常采用绝缘胶带进行缠裹包扎。

一般电工常用的绝缘带有黄蜡带、涤纶薄膜带、黑胶布带、塑料胶带、橡胶胶带等。绝缘胶带的宽度常用20mm的，使用较为方便。

先包缠一层黄蜡带，再包缠一层黑胶布带。将黄蜡带从接头左边绝缘完好的绝缘层上开始包缠，包缠两圈后进入剥除了绝缘层的芯线部分[见图( a )]。包缠时黄蜡带应与导线成 55° 左右倾斜角，每圈压叠带宽的 1/2 [见图( b )]，直至包缠到接头右边两圈距离的完好绝缘层处。然后将黑胶布带接在黄蜡带的尾端，按另一斜叠方向从右向左包缠[见图( c )、图( d )]，仍每圈压叠带宽的 1/2，直至将黄蜡带完全包缠住。

• 对于220V线路，也可不用黄蜡带，只用黑胶布带或塑料胶带包缠两层。
• 在潮湿场所应使用聚氯乙烯绝缘胶带或涤纶绝缘胶带。

架空线路

架空线路的组成

架空线路是由多个组件组成的，主要包括：

• 导线：主要负责电力的输送，选择适当的导线材料和规格对线路的安全和性能至关重要。
• 支架：支撑导线的结构，通常是钢结构或混凝土结构。
• 绝缘材料：防止导线之间及导线与支架之间的电气短路。
• 地线：保护线路免受雷击或静电的影响。
• 避雷器：用于防止雷电对线路的破坏。

导线的选择

材料的选择

导线的材料选择直接影响导电性能、重量、成本和耐用性。常见的导线材料包括：

• 铝导线：由于铝的导电性较差，因此常用于低压输电线路。铝导线轻便，成本较低，常用于较短的中低压线路。
• 铜导线：铜导线具有优异的导电性能和耐腐蚀性，但其价格较高，重量较重。适用于需要更高导电性能的场合。
• 钢芯铝绞线（ACSR）：这类导线结构中，钢芯提供强度，而铝包覆提供良好的导电性。常用于长距离和高负荷输电线路。

截面的选择

导线的截面选择需要综合考虑以下因素：

• 负荷电流：根据负荷电流选择合适的截面，以确保线路不发生过热。
• 线路长度：长距离输电需要选择更大的截面，以减少线路电压损失。
• 气候条件：在高温环境下，导线可能发生膨胀，因此需要选择适应高温条件的材料和截面。
• 电压等级：高电压线路通常需要更大的导线截面。

导线的架设

架空线路施工

架空线路施工过程复杂，主要包括以下步骤：

• 场地勘察：检查施工区域，测量线路走向，确保避免建筑物、道路和其他障碍物。
• 支架安装：根据设计图纸，在合适的位置安装支架，支架必须稳固、耐用，并符合当地气候条件。
• 绝缘材料安装：根据设计要求，在支架和导线之间安装绝缘材料，避免电气短路。

导线架设

• 导线吊装：使用吊车或其他机械设备将导线从支架上吊起，确保导线沿着设计轨迹安装。
• 张力调整：导线的张力应符合设计标准，过大或过小都会影响线路的稳定性。通常需要使用张力计进行精确测量。
• 固定导线：将导线固定在支架上，确保其牢固稳固，避免因风吹或其他外力作用导致导线松动。

接户线

接户线是从主干线路延伸到最终用户的电力连接线。其安装要特别注意以下几个方面：

• 规格选择：接户线的规格应根据用户的负荷需求和距离进行选择，避免电压损失。
• 材料选择：接户线通常使用较为柔软的电缆，便于铺设和维修。
• 安装要求：接户线的连接端要可靠，避免电气接触不良。

电缆线路

电缆线路组成及特点

电缆线路由以下部分组成：

• 导体：负责电流的传导，常见材料有铜和铝。
• 绝缘层：防止电流泄露，保证线路的安全运行。
• 屏蔽层：提供抗电磁干扰功能，避免外部干扰影响电缆性能。
• 外护层：保护电缆免受外界物理损害、化学腐蚀等。

电缆线路的主要特点是：

• 抗干扰性强：电缆有较强的抗外界电磁干扰能力。
• 抗外部环境能力强：特别适用于城市、隧道、地下等对环境要求较高的区域。
• 敷设灵活：电缆敷设方式灵活，可地下敷设，也可以通过管道敷设。

电缆结构及型号

电缆结构

电缆的基本结构包括：

• 导体：主要用于电流的传导，材质有铜和铝，铜导体电阻小，适用于要求较高的场合。
• 绝缘层：用于隔离导体与外部环境，防止电流泄漏。常用材料有PVC、交联聚乙烯（XLPE）等。
• 屏蔽层：避免外部电磁干扰影响线路的稳定性，特别适用于高频、高压传输线路。
• 外护层(护套)：用于保护电缆不受外部机械损伤、化学腐蚀等影响。

电缆型号

常见的电缆型号包括：

• YJV：交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，适用于中低压电力传输。
• VV：聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，适用于低压电力传输。
• ZR-YJV：具有阻燃功能的交联聚乙烯电缆，适用于对防火要求较高的场所。

电缆的敷设

电缆的敷设方式通常包括：

1. 地下敷设：适用于城市和隧道中，能够有效保护电缆免受外界环境的影响。
2. 架空敷设：适用于短距离的电力输送，通常要求安装支架或电杆。
3. 管道敷设：在复杂环境下，可以通过电缆管道敷设，确保电缆的安全性和耐用性。

电气线路的运行维护

架空线路巡视检查

• 巡视种类及巡视周期:
  • 定期巡视:
    • 公网及专线：每月一次。
    • 其他线路：每季至少一次。
  • 夜间巡视:
    • 公网及专线：每半年一次。
    • 其他线路：每年一次。
  • 特殊巡视：根据实际情况，如特殊天气、重大事件等。
  • 故障巡视：发生故障时，立即进行巡视。
  • 登杆塔巡视：对塔杆、设备的检查，确保没有损坏或松动。

• 巡视目的:

  1. 了解架空线路的运行情况，确保线路及设备正常运行，掌握各部件的状态以及廊道的通畅情况。
  2. 能够及时发现架空线路的异常情况，识别设备缺陷、线路老化或安全隐患，避免事故发生。
  3. 对架空线路存在的缺陷、风险进行评估，提出解决方案，确保线路安全、可靠。

• 巡视内容:

  1. 外部干扰检查：

     • 检查架空线路附近是否存在开土、建筑、炸石等工作，特别是可能影响线路安全的因素。
     • 检查新建化工厂、电石场、打靶场等是否存在可能危及导线的设施。
     • 树木、风筝、天线、旗杆等物品是否靠近线路，可能造成碰撞或损坏。
     • 检查是否存在可能被风刮起的草席、塑料布等杂物，影响线路运行。
     • 检查杆基是否受到洪水或河流冲刷等自然灾害影响。

  2. 线路下方环境检查：

     • 检查架空线路下方是否有堆放易燃物、建筑材料、谷物等。
     • 确保不存在线路下方堆放可能引发火灾的物品。

  3. 线路间隔和安全检查：

     • 检查线路与交叉跨越物（如交通设施、建筑物、树木等）之间的距离是否符合设计要求。

  4. 线路检查：

     • 导线是否存在损伤、断股、锈蚀现象。
     • 是否有导线抛挂物或外物影响导线。
     • 检查各相导线弧垂是否符合规定，确保导线与地面之间的距离符合标准。
     • 引线、引下线是否与电杆、拉线、横担发生碰触。

  5. 绝缘子和电杆检查：

     • 检查绝缘子、瓷横担是否存在脏污、裂纹、破损等。
     • 检查绝缘子铁脚、瓷横担穿钉是否歪曲或松动，绑线是否松脱。
     • 检查电杆是否存在倾斜、基础下沉等问题，水泥杆是否有混凝土剥落露筋现象，木杆是否腐朽。

  6. 金属附件检查：

     • 检查金属附件（如拉杆、横担）是否松动、脱落。

电缆线路巡视检查

• 巡视种类及巡视周期:

  • 定期巡视: 每季度一次，检查电缆线路的整体状态。
  • 故障巡视：电缆线路出现故障时，立即进行巡视。
  • 特殊巡视：根据电缆的使用环境或出现的问题，安排特别巡视。

• 巡视目的:

  1. 通过巡视，检查电缆线路的运行状况，确保线路无外部损坏和隐患。
  2. 定期检查电缆是否有磨损、断裂、腐蚀或外力损伤，确保电缆处于安全可靠的工作状态。
  3. 查找可能对电缆造成损害的隐患，如周围环境变化、电缆通道堵塞等。

• 巡视内容:
  1. 电缆通道检查：
     • 检查电缆通道是否存在堵塞现象，防止电缆受到外部压力损坏。
  2. 电缆外护层检查：
     • 检查电缆外护层是否损坏或剥离，确保电缆不暴露在外界环境中。
  3. 电缆接头检查：
     • 检查电缆接头是否有异常发热、气味等现象，防止接头松动导致的电气故障。
  4. 电缆通过桥梁或隧道检查：
     • 检查电缆穿越桥梁、隧道等区域时是否发生震动、磨擦或其他可能导致损伤的情况。
  5. 电缆周围环境检查：
     • 检查电缆周围是否存在威胁其安全运行的外力，如施工、机械作业等。

电气线路常见故障

架空线路常见故障

1. 导线断裂：常见于电线老化、强风、雷击、过载等原因，造成导线断裂或损坏。
2. 短路故障：导线与地面或其他导电物体接触，导致短路事故。
3. 设备故障：如变压器、开关设备发生故障，可能引起线路停运。
4. 过载故障：线路负荷过大导致发热，甚至引发火灾或设备损坏。

电缆线路常见故障

1. 电缆老化：长期使用、电缆绝缘层受环境因素影响逐渐老化，可能导致漏电、短路等故障。
2. 电缆接头故障：接头松动、连接不良或腐蚀，可能导致电缆接头发热、冒烟或损坏。
3. 电缆外力损伤：施工过程中误伤电缆，或机械设备损坏电缆，导致电力中断或线路故障。

线路故障原因分析

1. 外部环境因素：雷电、暴风雨、洪水等自然灾害对线路的损害，特别是架空线路，容易受到大风、雷电等因素的影响。
2. 设备老化：电气设备使用时间过长，可能导致性能下降，易发生故障。
3. 施工破坏：施工时未按规定规范操作，误伤电气线路或设备。
4. 过载运行：电力负荷超负荷，电气设备超负荷运行，导致电气故障或设备损坏。

电气线路安全保护

• 巡检：定期巡检，确保电气设备和线路处于正常状态，检查是否存在隐患或故障。

  • 定期对电气设备的保护装置进行测试，确保其工作可靠，能及时切断故障电流，避免事故扩大。
  • 定期检查接地系统的可靠性，保证电气设备的安全接地，避免电气火灾等事故。

• 设备保养：

  1. 清洁设备：保持设备表面清洁，定期清洁电气设备的外部，防止灰尘积聚造成散热不良，影响设备的正常工作。
  2. 检查连接点：检查所有电气设备的接线端子和连接点，避免松动、腐蚀或老化现象，确保接触良好，减少电阻引起的发热问题。
  3. 更换老化部件：及时发现并更换老化的部件，特别是绝缘体、导线等部件，确保电气线路的安全运行。
  4. 电池检查：如有备用电池系统（如UPS、电池储能等），应定期检查电池的电压、电流、容量等参数，确保备用电源的正常使用。

• 故障处理：

  1. 故障诊断：当发生故障时，首先通过仪器设备进行故障定位和诊断，找出故障原因并确定故障点。
  2. 临时修复：在无法快速解决的情况下，采取临时修复措施，保证供电不受大范围影响，降低事故损失。
  3. 紧急处理：在重大故障发生时，立即启动应急预案，按照优先级修复电气设备，优先恢复供电给重要用户或设施。
  4. 记录与总结：每次故障处理后要做好记录，对故障原因、处理过程、解决方案进行总结，并改进预防措施，减少类似问题发生。

• 线路优化：

  1. 增加冗余设计：针对负荷较大、重要的电力线路和设备，增加冗余设计，避免单一设备故障导致全系统停运。可以考虑建设双回路供电、备用电源等保障措施。
  2. 负荷平衡：通过合理设计线路的负荷分配，避免部分线路和设备过载，减少故障风险。定期进行负荷测试，确保线路的负荷能力符合实际需求。
  3. 新技术应用：引入新技术，如智能电网、在线监测系统等，提升电气线路的监控和优化能力，及时发现潜在问题，提前采取防护措施。
  4. 提升设备质量：在选择电气设备时，优先选用可靠性更高、耐用性更强的产品，提升系统的整体稳定性和运行寿命。
  5. 定期评估与改进：每年对电气线路进行一次全面评估，包括线路结构、设备性能等，提出改进方案，持续优化线路设计和运行管理。

通过这些安全保护措施，能够提高电气线路的运行安全性，减少故障发生的概率，同时确保电力系统在突发情况下能够迅速恢复正常运行。