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      海南中能電力股份有限公司

      教你認識沿途的輸電線路

        實話說,即便是學電的、在電力系統工作的人都不一定認識輸電線路,輸電工程的確太復雜了,基本算純工程性問題,想了解并不容易。
        先說說輸電桿塔的概念,輸電導線是由輸電桿塔一段一段撐起來的,高電壓等級的用“鐵塔”,低電壓等級的比如居民區里見的一般用“木頭桿”或“水泥桿”,合起來統稱“桿塔”。高電壓等級的線路需要有更大的安全距離,所以要架得很高,只有鐵塔才能有能力負擔數十噸的線路,一根電線桿架不了這么高、也沒這么大支撐力,所以電線桿都是較低電壓等級的。至于多高電壓算高,多低算低,這個回頭細說。
        對了,電壓等級都是說線電壓,ABC三相中任意兩相之間的電壓。家里用的220V是相電壓,是三相中任意一相對大地的電壓。實際家里用電是380V線電壓的(220V的根號3倍),只是到了樓門口了,才三相分開,比如ABC三相各入一棟樓的三個單元。380V電壓等級在電力系統也叫0.4kV電壓等級,對比下目前的1000kV特高壓輸電線路,差2500倍,顫抖吧~
        我們在旅行沿途看到的一般都是輸電鐵塔,至于塔型什么的沒啥意思就不說了,貓頭塔、酒杯塔、門型塔、V字塔都是“象形”的,看樣子就知道。輸電線路也分直流和交流(DC和AC),直流好認但不是很常見,國內的線路就那么幾條,碰上不容易。
        鐵塔是T型的,下面吊著兩回輸電線路,一邊正極,一邊負極,至于為啥正極和負極要分這么多股線,咱們等到講交流線路的分裂導線時再說。仔細看鐵塔上面還伸出來了兩個小“角”,一邊也各一條“細線”,這不是輸電用的,而是避雷用的避雷線,也叫地線。(避雷概念參見“雷電軼事與防雷”,回復“雷電”)
        下面集中說說交流線路,這個幾乎“大寶天天見”。
        交流的一回線路有ABC三相,輸電鐵塔最頂端頂著的是避雷線。雷暴多地區或電壓等級高的線路是兩根避雷線,雷暴不嚴重或電壓等級低的線路可以減少到一根避雷線,這個是從工程實際和省錢的角度選擇的,反正大家看到最頂端細細的一或兩根線就知道是避雷線了。避雷線都是直接跟鐵塔相連的,為的是把雷擊時的電流能順著鐵塔引到地里面去。下圖就是只有一根避雷線的線路。
        避雷線一般都高電壓等級的空曠地區的輸電鐵塔用,咱們看到的電線桿上一般很少有避雷線,一是電線桿一般是在城市內,有其他更高的建筑可以被雷劈;二是本來低電壓等級的電線桿就送不了多少電,還要架根避雷線的成本就高了。
        避雷線下面就是輸電線路了,根數都是3的倍數,3根線的叫一回線,6根線的叫兩回線,12根的就叫四回線了,每一回里都有ABC三相的三根線。上面這張圖我們就叫“同塔雙回”線路,一邊是一回線。之所以一個塔上有多回線路,主要是考慮輸送容量和占地面積,所以也衍生出了“線路長度”和“回路長度”的概念,對同塔雙回而言,回路長度是線路長度的2倍,以此類推。下圖是個同塔四回的,如果是不同電壓等級的,則上面導線的電壓要高于下面導線的電壓,電壓越高對地的安全距離要求越高。
        避雷線和輸電導線其實也很好區分,一個是直接頂在桿塔上的,一個是需要用絕緣子串懸掛在桿塔上的。桿塔上是地電位,沒有絕緣子串的絕緣,導線就直接對桿塔短路了。
        看輸電線路,能分清電壓等級是首位的,這決定了是哪條線,大概輸送多少功率,輸送多遠距離。對于不同的電壓等級怎么區分呢?小編的方式是“三看”:看導線分裂數、看絕緣子串長度、看桿塔高度。
        先說分裂數,正如下面這張圖片顯示的,對于ABC三相中的每一相導線,都是分成好幾股的,比如下面這個特高壓輸電線路就分了8股,叫“八分裂”導線。之所以一相導線要分裂成好幾股,是要把導線的“等效直徑”擴大,相當于用幾股較細的導線(相對較細,其實也有女生的手腕子粗),圍成一個近似圓形,相當于把整相的導線直徑“等效”擴大了。
        擴大“導線直徑”有這么幾個原因:一是交流電有“趨膚效應”,因為自感的原因,電流大部分都在導線表面流動,導體中間幾乎沒有電流,把導體弄成管狀可以簡約材料減輕重量,既然是管狀,不如弄成分裂導線代替管狀線;二是高壓輸電線電流很大,要求導線的電阻低,電阻與導線的面積成反比,因此本來要用很粗管狀導線代替,現在就用分裂導線了(在變電站里還是用管母線);三是導線越粗,導線表面電場強度就越低,電暈就越小,電暈是對電能的損耗,我們當然希望把導線弄粗些,降低表面場強及電暈(電暈是一種放電現象,雨天在輸電線周圍可能會聽到“茲茲”的聲音,那就是電暈的聲音,夜里也能看到導線在發微弱的光,當然電暈也不是只有壞處,以后可以細說)。由電暈的“茲茲”聲,也會帶來無線電干擾,這也是為什么直流導線也要分裂的原因,都是為了降低電暈。
        在1000kV以下還有750kV的超高壓輸電線路,這個電壓等級只在我國的西北電網使用,歐洲倒也有765kV這個電壓等級的線路。750kV電壓等級一般用六分裂的導線。
        500kV的是四分裂導線,不過據小編觀察,現在六分裂導線居多了,可能是輸送功率大了。220kV的一般是四分裂,110kV一般是兩分裂,再往下的電壓等級就不用分裂導線了,單根就行,電暈已經不嚴重了。三分裂的導線理論上有,但小編還真沒怎么見過。
        再說絕緣子片數。導線分裂數比較好數,數清楚幾根線就知道是多高電壓等級的了。除了看分裂數,也可以數絕緣子的片數,不過比較費眼,熟了的話掃一眼就知道。絕緣子是飛碟狀的,一個飛碟算一片絕緣子,絕緣子串是把若干飛碟串起來,就如下圖所示,隔離導線與桿塔用的。一片絕緣子大概的厚度是15厘米,串7片差不多一米。
        下表是電壓等級與對應的絕緣子片數,如果高海拔、污穢重的地區或者重要的塔,片數還要增加幾片?;究梢钥闯?片絕緣子可以承受1-1.5萬伏特的電壓,但隨著電壓等級的升高,承壓的非線性越強。實際上,絕緣子片數選擇是個工程問題而不是科學問題,因為空氣的擊穿實在太復雜了,算是算不出來,只能做試驗試出來,不同地區不同環境,絕緣子片數可能差別很大,下表只算個參考。圖片
        當然不同類型的絕緣子,要求的片數也不同,下圖那張1000kV特高壓的圖,小編用肉眼數了下,大概接近60片了,真是好長。。。
        除了數分裂數和絕緣子片數,還可以看看桿塔的高度,雖然設計規程上沒有規定桿塔要多高,但非常詳細地規定了輸電導線距離其他物體的最小距離。輸電線路一檔大約500米,導線是要下垂的,尤其是天氣熱和用電負荷大的時候,導線熱脹冷縮,會下垂的更厲害。所以規定中明確寫了各電壓等級的輸電線路的導線對各種物體的最小距離。例如在居民區導線對地面最小距離分別為35~110kV是7米,220kV是7.5米,330kV是8.5米,500kV是14米,750kV為19.5米。如果考慮導線弧垂和絕緣子長度,則110kV大概離地面十幾米,220kV和330kV是二十幾米,500kV是三四十米,750kV是五十幾米,1000kV是七八十米,換算成樓房高度,那分別是5層樓、8層樓、12層樓、18層樓和25層樓,有點具象了吧。不過這都很粗略,根據氣候和地形不同,高度是要調整很大的。
        總體來說,區分電壓等級最容易看的是導線分裂數,最準確能判斷的是絕緣子片數,最有震撼力的是桿塔的高度。不過說實話,送電線路是門很大的實驗科學,大多數公式都是大量工程經驗的總結,沒有什么完美的理論,各種地形地貌各種氣候條件,都要從實踐中得真知。因而我們應該敬重總變電工人以及科研工作者們,是他們大量的辛勤勞動,才讓電從遠方送到我們的城市。
        我們能看到的輸電線路,都是地形地貌比較好的地區,要知道崇山峻嶺中、大川大河上也都有輸電線路,尤其是給偏遠地區送電,鐵塔和電線材料都是人拉肩扛上去的,相當辛苦!可以說連公路都沒有的地方,可能會有輸電線路,真的要向送變電工作人員們致敬!
        除了上面的避雷線和下面的輸電導線外,有時候還能看到輸電導線的下面有一根細線,不過并不常見,一般是在接地條件很不好的山區或者雷擊頻繁跳閘的地區才有這么一根線。這根線就是耦合地線,利用電磁感應原理,分流一部分雷電流,使得絕緣子串兩端的電位差小于擊穿電壓。
        最后說說輸電桿塔上的小玩意兒。Look!猜猜這個刺兒和橘黃色的小風車是干嘛的?
        答案揭曉:都是防鳥的!
        倒刺是防止鳥筑巢,用在鐵塔上;小風車是驅趕鳥的,一般用在電線桿上。下次可以留意下哈!
        為啥輸電桿塔跟鳥過不去呢?因為鳥糞是導致輸電線路短路故障的重要原因。鳥糞是導電的,排放到絕緣子串上時,很會構成導線的對地短路通道,所以輸電線路都很怕“憤怒的小鳥”。。。除了鳥以外,蛇、鼠、黃鼠狼、或者翼展太長的大鳥都可能導致輸電線路的對地或相間短路。大樹也會,所以也要定期修剪樹木。哎,送變電同志不容易啊,還得和各種動植物打交道。。。

        至于為什么確定這么多電壓等級,以及跟輸送功率、輸送長度的關系,這期說不完了,聽下回分解吧。

      轉載:互聯網

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