高架電源線
高架電源線是用於電力傳輸和分佈的結構，用於沿著大距離傳輸電能。它由一個或多個由塔或電線桿懸掛的導體（通常為三個）組成。由於大多數絕緣材料是由空氣提供的，因此高架電源通常是大量電能的最低成本傳輸方法。
建造
用於支撐管線的塔由木材（生長或層壓），鋼或鋁製（晶格結構或管狀桿），混凝土以及偶爾增強的塑料製成。線上的裸線導體通常由鋁製成（鋼和復合材料，例如碳和玻璃纖維等複合材料），儘管有些銅線用於中型電壓分佈和與客戶場所的低壓連接。高架電源線設計的主要目標是保持通電導體和地面之間的足夠清除，以防止與線路接觸，並為導體提供可靠的支持，對風暴，冰載，地震和其他潛在損害的彈性，原因。如今，高架線通常以超過導體之間的765,000伏的電壓運行，在某些情況下可能會有更高的電壓。
通過操作電壓進行分類
高架電力輸電線在電力行業中按電壓範圍分類為：
- 低壓（LV） - 不到1000伏，用於住宅或小型商業客戶與公用事業之間的連接。
- 中型電壓（MV；分佈） - 在1000伏（1 kV）和69 kV之間，用於在城市和農村地區分佈。
- 高壓（HV；少於100 kV的亞電壓；在115 kV和138 kV等電壓下的子頻率或傳輸，用於亞大量電力和向非常大的消費者的大量電力和連接。
- 超高電壓（EHV；變速箱） - 從345 kV到約800 kV，用於長距離，功率很高。
- 超高壓（UHV） - 高於800 kV。 《金融時報》報導，UHV線路是“改變遊戲規則的”，這使得全球電網可能可行。 StateGrid表示，與傳統的線相比，UHV的傳輸能力超過距離的六倍。
結構
高架線的結構取決於線的類型。結構可能與直接設置在地球上的木桿一樣簡單，攜帶一個或多個橫臂梁以支撐導體，或者用支撐在桿側的絕緣體上支撐的導體“無臂”結構。管狀鋼桿通常用於城市地區。高壓線通常在晶格型鋼製塔或塔架上攜帶。對於偏遠地區，鋁製塔可以由直升機放置。還使用了混凝土桿。還可以使用由增強塑料製成的桿子，但它們的成本限制很高。
每個結構都必須針對導體施加的負載設計。必須支持導體的重量，以及由於風和冰的積累以及振動的影響而導致的動態載荷。如果導體處於直線狀態，則塔只需要抵抗重量，因為導體中的張力大約在結構上沒有壓力。在其末端支撐的柔性導體近似於鏈狀的形式，而傳輸線的構建大部分分析依賴於這種形式的特性。
一個大型傳輸線項目可能有幾種類型的塔，帶有“切線”（“懸架”或“線”塔，英國）塔，用於大多數位置，而更重型的塔樓則用於將線路通過角度轉彎（終止）一條線，或重要的河流或道路交叉口。根據特定線條的設計標準，半芬芳的類型結構可能依賴於導體的重量，以在每個塔的兩側平衡。即使打破了一個或多個導體，也可能旨在保持更僵硬的結構。這樣的結構可以在電源線中以間隔安裝，以限制級聯塔樓故障的規模。
塔樓的基礎可能很大且昂貴，特別是如果地麵條件較差，例如濕地。通過使用蓋伊電線來抵消導體施加的某些力，可以大大穩定每個結構。
電力線和支撐結構可以是視覺污染的一種形式。在某些情況下，線被掩埋以避免這種情況，但是這種“地下”更昂貴，因此並不常見。
對於單個木材實用桿結構，將一個桿放在地面上，然後將三個橫臂從交錯或全部延伸到一側。絕緣子附著在橫樑上。對於“ H”型木桿結構，將兩個桿放在地面上，然後將橫桿放在它們的頂部，並延伸至兩側。絕緣子附著在末端和中間。晶格塔結構有兩種常見形式。一個具有錐體底座，然後是一個垂直部分，其中三個橫臂延伸，通常交錯。應變絕緣子連接到交叉手臂上。另一個具有錐體基鹼，該基礎延伸到四個支撐點。在此上面，放置了水平桁架狀結構。
有時沿著塔的頂部將接地的電線綁在一起，以提供避雷針。光學接地線是一個更高級的版本，具有用於通信的嵌入式光纖。高架電線標記可以安裝在接地線上，以滿足國際民航組織的建議。一些標記包括閃爍的燈以進行夜間警告。
電路
單電路傳輸線僅帶有一個電路的導體。對於三相系統，這意味著每個塔支持三個導體。
雙路傳輸線有兩個電路。對於三相繫統，每個塔都支持六個導體。用於牽引電流的單相交流電線有四個電路的導體。通常，兩個電路都在相同的電壓下運行。
在HVDC系統中，通常每行載有兩個導體，但是在極少數情況下，系統的一個桿子在一組塔上載有。
在像德國這樣的某些國家，大多數電壓以上的電源線以上的電源線被用作雙重，四倍或在極少數情況下，甚至是Hextuple Power Line，因此很少使用電力線。有時，所有導體都安裝在塔架的架設中；通常以後安裝一些電路。雙電路傳輸線的缺點是，由於需要在高壓接近高電壓或兩個電路的關閉狀態，因此維護可能很困難。如果發生故障，這兩個系統都可能受到影響。
最大的雙電路傳輸線是Kita-Iwaki Powerline 。
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單電路138 kV線（頂部），帶有分配線（底部） -
雙路線 -
平行單電路線 -
一條塔線上的四個電路 -
三種不同類型的六個電路 -
德國各種電力線（110/220 kV），帶有雙重和四倍電路
絕緣子
絕緣子必須支撐導體，並承受由於開關和閃電而引起的正常工作電壓和衝浪。絕緣子被廣泛地分類為PIN型，它支持在結構上方的導體或懸架類型的情況下，導體懸掛在結構下方。應變絕緣子的發明是允許使用更高電壓的關鍵因素。
在19世紀末，電報式銷釘絕緣子的電氣強度有限，將電壓限制為不超過69,000伏。通常使用大約33 kV（北美69 kV）兩種類型。在較高的電壓下，僅懸掛型絕緣子對於架空導體很常見。
絕緣子通常由濕加工瓷器或硬化玻璃製成，並增加了玻璃增強的聚合物絕緣子的使用。但是，隨著電壓水平的上升，聚合物絕緣子（矽橡膠）的使用量增加。中國已經開發了具有1100 kV系統電壓的最高系統電壓的聚合物絕緣子，而印度目前正在開發1200 kV（最高的系統電壓）線，最初將以400 kV的價格升級到1200 kV線。
懸架絕緣子由多個單元製成，單位絕緣盤數量在較高的電壓下增加。磁盤的數量是根據線電壓，閃電承受要求，海拔高度和環境因素（例如霧，污染或鹽噴霧）選擇的。如果這些條件次優，則必須使用更長的絕緣體。在這些情況下，需要較長的絕緣子，以用於洩漏電流的較長距離。應變絕緣體必須機械地足夠強，以支撐導體跨度的全部重量，以及由於冰的積累和風而引起的負載。
瓷絕緣子可能具有半導體的釉面飾面，因此，一小部分（幾毫安）通過絕緣子。這會稍微加熱表面，並減少霧和灰塵積累的影響。半導體釉還確保沿絕緣體單元鍊長度的電壓分佈更加均勻。
本質上的聚合物絕緣子具有疏水特性，可改善潮濕性能。同樣，研究表明，聚合物絕緣子所需的特定蠕變距離遠低於瓷器或玻璃中所需的特定距離。此外，聚合物絕緣子的質量（尤其是在較高的電壓下）比比較瓷器或玻璃串低約50％至30％。更好的污染和潮濕的性能導致這種絕緣子的使用增加。
超過200 kV的非常高電壓的絕緣子可能在其端子上安裝了分級環。這改善了絕緣子周圍的電場分佈，使其在電壓飆升過程中更具耐閃光性。
導體
當今用於傳輸的最常見導體是鋁製導體鋼加固（ACSR）。同樣，全鋁合金導體（AAAC）也有很多使用。之所以使用鋁，是因為它具有可比電阻電纜的重量的一半（儘管由於特定的電導率較低而導致的直徑較大），並且更便宜。銅過去更受歡迎，並且仍在使用，尤其是在較低的電壓和接地時。
儘管較大的導體由於電阻較低而損失的能量較少，但它們比較小的導體更昂貴。一項稱為開爾文定律的優化規則指出，當導體中浪費的能源浪費的成本等於由於導體大小而在線施工成本上支付的年度利息時，發現了線路的最佳大小。 。通過其他因素，例如不同的年負載，變化的安裝成本以及通常製造的電纜的離散大小，使優化問題變得更加複雜。
由於導體是每單位長度均勻重量的柔性物體，因此在兩個塔之間串起的導體的形狀近似於catenary 。導體的下垂（曲線的最高點和最低點之間的垂直距離）因溫度和額外的負載（例如冰蓋）而異。為了安全起見，必須保持最小的高架間隙。由於溫度和導體的長度隨著電流的增加而增加，因此有時可以通過更換較低的熱膨脹係數或更高允許工作溫度的類型的導體來增加功率處理能力（UPTRATE）。
提供降低熱突式的兩個這樣的導體稱為複合核心導體（ACCR和ACCC導體）。 ACCC導體代替通常用於提高總體導體強度的鋼芯鏈，使用碳和玻璃纖維芯，該碳和玻璃纖維芯可提供約1/10鋼的熱膨脹係數。雖然複合芯具有非傳導性，但它比鋼質要輕，更強大，這使得在沒有任何直徑或重量懲罰的情況下摻入了28％的鋁（使用緊湊的梯形鏈）。與其他直徑和重量的其他導體相比，增加的鋁含量有助於將線路損失降低25％至40％，具體取決於電流。與全鋁導體（AAC）或ACSR相比，碳核導體的減少熱突式可使其攜帶最多是電流（“ Ampativical”）的兩倍。
電力線及其周圍環境必須由巡線員維護，有時還可以由高壓墊圈或圓形鋸的直升機輔助，這些鋸可能會快三倍。但是，這項工作通常發生在直升機高度 - 速度圖的危險區域中，而飛行員必須有資格使用這種“人類外部貨物”方法。
束導體
為了跨距離傳輸功率，採用高壓傳輸。高於132 kV的傳輸構成了電暈放電的問題，這會導致大量功率損失和對通信電路的干擾。為了減少這種電暈效果，最好每個相位或捆綁的導體使用多個導體。
捆綁導體由幾個平行電纜組成，這些電纜通常以墊片的間隔連接，通常是在圓柱配置中。最佳導體數量取決於當前的額定值，但通常較高的電壓線也具有較高的電流。美國電力電源將使用每階段的六個導體建造765 kV線。墊片必須在短路期間因風和磁力抵抗。
捆綁的導體降低了線附近的電壓梯度。這減少了電暈放電的可能性。在高電壓的情況下，單個導體表面的電場梯度足夠高，可以使空氣電離，從而浪費空氣，會產生不必要的聲音噪聲並干擾通信系統。一束導體周圍的田地類似於圍繞一個非常大的導體的場，這會產生較低的梯度，從而減輕與高場強相關的問題。由於電暈效應造成的損失被抵消，因此提高了傳輸效率。
捆綁的導體由於導體的表面積增加而更有效地冷卻自身，從而進一步減少了線路損失。當傳輸交替電流時，捆綁導體還避免了由於皮膚效應而降低單個大型導體的載合。與單個導體相比，束導體的電抗也較低。
儘管風電阻較高，但風引起的振盪可以在束間隔器下抑制。捆綁導體的冰和風負載將大於同一總橫截面的單個導體，並且捆綁的導體比單個導體更難安裝。
接地線
高架電源線通常配備接地導體（盾牌線，靜態導線或頂部接地線）。通常將接地導體接地（接地）位於支撐結構的頂部，以最大程度地減少直接雷擊與相導體的可能性。在具有接地中性的電路中，它也是與地球的平行路徑，用於斷層電流。非常高壓傳輸線可能具有兩個接地導體。這些要么在最高的橫樑的最外端，在兩個V形桅杆點，要么在單獨的橫臂上。較舊的線可能每隔幾個跨度就可以使用電湧逮捕者來代替屏蔽線。這種配置通常在美國更農村地區找到。通過保護線路免受閃電的侵害，由於絕緣壓力較低，變電站中設備的設計被簡化。傳輸線上的屏蔽線可能包括用於通信和控制電源系統的光纖（光學接地線/OPGW）。
在某些HVDC轉換器站，接地線也用作電極線連接到遙遠的接地電極。這使HVDC系統可以將地球用作一個導體。地面導體安裝在相導體上方的閃電引導器橋接的小絕緣子上。絕緣阻止塔的電化學腐蝕。
中型電壓分配線也可以使用一兩個屏蔽線，或者可能在相導體下方綁紮的接地導體，以提供一定的保護措施，以防止觸摸通電線路的高高車輛或設備，並提供中性線Wye有線系統。
在前蘇聯非常高電壓的某些電源線上，接地線用於PLC系統，並安裝在塔架的絕緣體上。
絕緣導體和電纜
高架絕緣電纜很少使用，通常用於短距離（小於一公里）。絕緣電纜可以直接固定在結構上，而無需絕緣支撐。與帶有絕緣導體的電纜相比，帶有空氣絕緣的裸露導體的高架線通常要少。
更常見的方法是“覆蓋”線線。它被視為裸露的電纜，但通常對野生動植物更安全，因為電纜上的絕緣材料增加了大翼猛禽的可能性，可以用線條生存，並稍微減少線條的整體危險。這些類型的線路通常在美國東部和樹林茂密的地區都可以看到。唯一的陷阱是成本，因為絕緣電線通常比其裸露的對手更昂貴。許多公用事業公司將覆蓋的線線用作跳線材料，在桿子上經常在桿子上彼此靠近，例如地下立管/ pothead ，以及躺椅，切口等。
阻尼器
由於電源線可能會遭受風彈性顫動，因此庫存橋阻尼器通常會連接到線條上以減少振動。
緊湊的傳輸線
緊湊的架空傳輸線需要比標準架空電源線更小的通行權。導體不得彼此太近。這可以通過短跨度和絕緣橫桿或通過絕緣子在跨度分離導體來實現。第一種類型更容易構建，因為它不需要跨度，這可能很難安裝和維護。
緊湊線的示例是：
- Lutsk緊湊型高架線50.774673°N 25.385215°E / 50.774673; 25.385215（Lutsk緊湊型高架電源線的起點）
- HILPERTSAU-WEISENBACH緊湊型高架線48.737898°N 8.355660°E / 48.737898; 8.355660（Hilpertsau-Weisenbach Powerline的起點）
緊湊的傳輸線可以設計用於現有線路的電壓升級，以增加可以在現有通行權上傳輸的功率。
低電壓
低壓頂部線路可能使用玻璃或陶瓷絕緣子上的裸導體或空中捆綁電纜系統。導體的數量可能在兩個（最有可能是相位和中性）之間的任何位置，最多可達六個（三個相導體，單獨的中性和地球和由公共開關提供的街道照明）；一個常見的情況是四個（三相和中性，中性也可能充當保護性接地導體）。
火車力量
高架線或高架線用於將電能傳輸到電車，手推車或火車上。高架線是根據位於鐵軌上的一條或多個高架電線的原理設計的。沿高壓網格沿高壓線沿高架線供電的定期饋線站。在某些情況下，使用低頻AC，並通過特殊的牽引電流網絡分發。
進一步的申請
高架線也有時也用於提供傳輸天線，特別是用於有效傳輸長，中和短波。為此，經常使用交錯的陣列線。沿著交錯的陣列線供導體電纜供應傳輸天線的地球網的供應在環的外部，而環內的導體被固定在隔熱器上，導致導致天線的高壓常站式進料器。
在高架電源線下使用區域
由於物體不能太近，因此在高架線下方的區域的使用受到限制。高架線和結構可能會散發出冰，從而造成危險。無線電接收可能會在電源線下受損，這是由於架空導體對接收器天線的屏蔽，以及通過在絕緣子處進行部分放電和導體的尖銳點，從而產生無線電噪聲。
在高架線周圍的區域，風險干擾是危險的。例如，使用梯子或操作機械飛行風箏或氣球。
飛機場附近的高架分佈和傳輸線通常在地圖上標記，並用明顯的塑料反射器標記的線本身，以警告飛行員的存在。
建造高架電源線，尤其是在荒野地區，可能會產生重大的環境影響。對此類項目的環境研究可能會考慮灌木叢清除的影響，遷徙動物的遷移途徑發生了變化，捕食者和人類可能沿傳播走廊的通道，河流雜交處的魚類棲息地的干擾以及其他影響。
航空事故
通用航空，滑行，滑翔傘，跳傘，氣球和風箏飛行必須避免意外與電線接觸。幾乎每個風箏產品都警告用戶遠離電源線。當飛機撞向電線時，會發生死亡。一些電源線標記有阻塞標記，尤其是在空氣條附近或可能支持浮力操作的水道上。電源線的放置有時會用懸掛滑翔機使用的站點。
歷史
物理學家史蒂芬·格雷（Stephen Gray）在1729年7月14日證明了電動衝動的第一次傳播。演示使用了懸掛在絲線的潮濕大麻繩（金屬導體的低電阻性，當時尚未得到欣賞）。
但是，首次使用架空線的實際用途是電報的背景。到1837年，實驗性商業電報系統運行到20公里（13英里）。電力傳輸於1882年完成，慕尼黑和米斯巴赫（60 km）之間的第一次高壓傳輸。 1891年，在勞芬（Lauffen ）和法蘭克福（Frankfurt）之間的國際電力展覽會之際，在法蘭克福國際電力展覽會時，建造了第一個三相交替的當前高架線。
1912年，第一個110 kV越過電源線進入了服務，然後是1923年的第一個220 kV越過的電源線。在1920年代， RWE AG建造了該電壓的第一個高架線，並於1926年與Voerde塔建造了萊茵河交叉點，兩個桅杆高138米。
1953年，美國電力公司在美國投入了前345 kV線。 1957年，在德國，委託了前380 kV的高架電源線（在變壓器站和隆姆斯基爾欽之間）。同年，墨西拿海峽海峽的高架線在意大利服役，其塔架為Elbe Crossing 1服務。建造世界上最高的高架線塔。早些時候，在1952年，在瑞典，在南部人口更高的地區和北部最大的水力發電站之間，在瑞典使用了前380 kV線。從1967年在俄羅斯以及在美國和加拿大開始，建造了765 kV電壓的高架線。 1982年，在Elektrostal和Ekibastuz的Power Station之間建造了蘇聯的高間接電源線，這是1150 kV的三相交替線（ Powerline Ekibastuz-Kokshetau ）。 1999年，在日本，第一個為1000 kV設計的電力線，建造了2個電路，即Kita-Iwaki Powerline 。 2003年，在中國開始的最高架空線的建築物是長江越過的中國。
數學分析
高架電源線是傳輸線的一個示例。在電源系統頻率下，可以為典型長度線進行許多有用的簡化。為了分析功率系統，可以用合適的集總值或簡化的網絡代替分佈式電阻，串聯電感，分流洩漏電阻和分流電容。
短線和中線模型
電源線（小於80 km）的短長度可以用電感和忽略分流入口的電阻近似。該值不是線路的總阻抗，而是單位線長度的串聯阻抗。對於更長的線路（80–250 km），將分流電容添加到模型中。在這種情況下，通常將總電容的一半分配給線的每一側。結果，電源線可以表示為兩個端口網絡，例如使用ABCD參數。
該電路的特徵是
在哪裡
是中線有額外的分流式入口
在哪裡
- Y是總線的總入場
- y是單位長度的分流率
-
較短的電源線 -
中型電源線
