各种各样的输电线路解析

各种各样的电线，抬头不见低头见，但你还真不一定认识它们！电压是多少， 直流还是交流这么一问，85%的人立马傻眼了这也不怪大家，实话说, 即便是学电的、在电力系统工作的人都不一定认识输电线路今天，电网君教 大家几个认输电线路的妙招。先说说输电杆塔的概念，输电导线是由输电杆塔一段一段撑起来的，高电压 等级的用“铁塔”，低电压等级的比如居民区里见的一般用“木头杆”或“水泥 杆”，合起来统称“杆塔”。高电压等级的线路需要有更大的安全距离，所以要 架得很高，只有铁塔才能有能力负担数十吨的线路，一根电线杆架不了这么高、 也没这么大支撑力，所以电线杆都是较低电压等级的。电压等级都是说线电压,ABC三相中任意两相之间的电压。家里用的220 伏是相电压，是三相中任意一相对大地的电压。实际家里用电是 380 伏线电压 的（220伏的根号3倍），只是到了楼门口了，才三相分开，比如ABC三相各 入一栋楼的三个单元。380伏电压等级在电力系统也叫0.4千伏电压等级.我们在旅行沿途看到的一般都是输电铁塔，输电线路也分直流和交流（DC 和AC），直流好认但不是很常见。下图是800 千伏哈密南一郑州特高压直流 输电线路。铁塔是 T 型的，下面吊着两回输电线路，一边正极，一边负极，至于为啥 正极和负极要分这么多股线，咱们等到讲交流线路的分裂导线时再说。仔细看铁 塔上面还伸出来了两个小“角”，一边也各一条“细线”，这不是输电用的，而 是避雷用的避雷线，也叫地线。下面集中说说交流线路，交流的一回线路有A、B、C三相,输电铁塔最顶端 顶着的是避雷线。雷暴多地区或电压等级高的线路是两根避雷线，雷暴不严重或 电压等级低的线路可以减少到一根避雷线，这个是从工程实际和省钱的角度选择 的，反正大家看到最顶端细细的一或两根线就知道是避雷线了。避雷线都是跟铁塔相连的，为的是把雷击时的电流能顺着铁塔引到地里面去。不过在接的时候，避雷线和杆塔中间是有段绝缘体或绝缘子的，仔细看，能 看到跳线。这样的目的是可以在雷击时方便击穿泄流，同时在平时减少输电损耗。如果避雷线直接连着铁塔，则线中对导线的感应电流会直接流入大地，导致输电 损耗。避雷线一般都高电压等级的空旷地区的输电铁塔用，咱们看到的电线杆上一 般很少有避雷线：一是电线杆一般是在城市内，有其他更高的建筑可以被雷劈； 二是本来低电压等级的电线杆就送不了多少电，还要架根避雷线的成本就高了。避雷线下面就是输电线路了，根数都是3的倍数，3根线的叫一回线，6根 线的叫两回线，12 根的就叫四回线了，每一回里都有 ABC 三相的三根线。之 所以一个塔上有多回线路，主要是考虑输送容量和占地面积，所以也衍生出了 “线路长度”和“回路长度”的概念，对同塔双回而言，回路长度是线路长度的 2倍，以此类推。下图也是两个同塔四回的线路，如果是不同电压等级的，则上面导线的电压要高于下面导线的电压，电压越高对地的安全距离要求越高。两种不同布置的同塔四回线路避雷线和输电导线其实也很好区分，一个是直接顶在杆塔上的，一个是需要 用绝缘子串悬挂在杆塔上的。杆塔上是地电位，没有绝缘子串的绝缘，导线就直 接对杆塔短路了。看输电线路，能分清电压等级是首位的，这决定了是哪条线， 大概输送多少功率，输送多远距离。怎么看出输电线路的电压呢？秘诀是“三看”：看导线分裂数、看绝缘子串 长度、看杆塔高度。1看导线是几分裂的先说分裂数，对于ABC三相中的每一相导线，都是分成好几股的，比如下 1000千伏特高压输电线路就分了 8股，叫“八分裂”导线。之所以一相导线要 分裂成好几股，是要把导线的“等效直径”扩大，相当于用几股较细的导线，围 成一个近似圆形，相当于把整相的导线直径“等效”扩大了。扩大“导线直径”有这么几个原因：一是交流电有“趋肤效应”，因为自感的原因，电流大部分都在导线表面流 动，导体中间几乎没有电流，把导体弄成管状可以简约材料减轻重量，既然是管 状，不如弄成分裂导线代替管状线；二是高压输电线电流很大，要求导线的电阻低，电阻与导线的面积成反比， 因此本来要用很粗管状导线代替，现在就用分裂导线了（在变电站里还是用管母 线）；三是导线越粗，导线表面电场强度就越低，电晕就越小。电晕是对电能的损 耗，我们当然希望把导线弄粗些，降低表面场强及电晕。电晕是一种放电现象，雨天在输电线周围可能会听到“兹兹”的声音，那就 是电晕的声音，夜里也能看到导线在发微弱的光，当然电晕也不是只有坏处，以 后可以细说。由电晕的“兹兹”声，也会带来无线电干扰，这也是为什么直流导 线也要分裂的原因，都是为了降低电晕。在 1000 千伏以下还有 750 千伏的超高压输电线路，这个电压等级只在我 国的西北电网使用。750千伏电压等级一般用六分裂的导线。500千伏的是按规程是四分裂导线，不过据观察，现在六分裂导线居多了 尤其在大城市周边，可能是输送功率大了。220 千伏的一般是两分裂，110 千伏及再往下的电压等级就不用分裂导线 了，单根就行，电晕已经不严重了。不过可能因送电功率大的原因，某些地方也能见到 220 千伏四分裂，110千伏两分裂。三分裂的导线理论上有，但还真没怎么见过。2看绝缘子片数什么是绝缘子呢？看下图红圈圈里的绿色玻璃长状的物体就是绝缘子了绝缘子是一种特殊的绝缘控件，通常有玻璃或陶瓷制成，是为了增加爬电距 离的。其形状是飞碟状的，一个飞碟算一片绝缘子，绝缘子串是把若干飞碟串起 来，隔离导线与杆塔用的。下图是玻璃钢绝缘子的一片的形状。再说绝缘子片数。导线分裂数比较好数，数清楚几根线就知道是多高电压等 级的了。除了看分裂数，也可以数绝缘子的片数，不过比较费眼，熟了的话扫一 眼就知道。常用的绝缘子还有陶瓷绝缘子，下图就是是陶瓷绝缘子还有合成绝缘子一片绝缘子大概的厚度是15厘米，串 7片差不多一米。一般情况下：750千伏，32个500千伏，23-25 个330千伏，17个220千伏，13个110千伏，7个66 千伏，5 个35千伏，3个如果高海拔、污秽重的地区或者重要的塔，片数还要增加几片。基本可以看出1 片绝缘子可以承受 1-1.5 万伏特的电压，但随着电压等级的升高，承压的非线 性越强。实际上，不同地区不同环境，绝缘子片数可能差别很大。当然不同类型 的绝缘子，要求的片数也不同，3看杆塔的高度除了数分裂数和绝缘子片数，还可以看看杆塔的高度，虽然设计规程上没有规定杆塔要多高，但非常详细地规定了输电导线距离其他物体的最小距离。输电线路一档大约 500 米，导线是要下垂的，尤其是天气热和用电负荷大 的时候，导线热胀冷缩，会下垂的更厉害。所以规定中明确写了各电压等级的输 电线路的导线对各种物体的最小距离。例如，在居民区导线对地面最小距离分别为：35110 千伏是7 米，220千伏是 7.5米，330千伏是 8.5米，500千伏是 14米，750千伏为 19.5 米。如果考虑导线弧垂和绝缘子长度，则：110千伏大概离地面十几米，220千伏和 330 千伏是二十几米，500千伏是三四十米，750千伏是五十几米，1000 千伏是七八十米。换算成楼房高度，那分别是5层楼、8层楼、12层楼、18层楼和25层楼， 有点印象了吧。不过这都很粗略，根据气候和地形不同，高度是要调整很大的。总体来说，区分电压等级最容易看的是导线分裂数，最准确能判断的是绝缘子片数，最有震撼力的是杆塔的高度。输电线路中.连接塔的一端挂了很多盘状的 绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃 或陶瓷制成，就叫绝缘子。它是我们最常见的又 最重要的杆塔组成部分，是一种特殊的绝缘控 件。绝缘子主要起着两个基本作用，即支撑导 线和防止电流回地，这两个作用必须得到保证， 绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导 致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就不会产 生重大的作用，就会损害整条线路的使用和运行 寿命。绝缘子的作用绝缘子俗称瓷瓶，它是用来支持导线的绝缘体。泰真电气一般的架空线电力工程中都会用 到。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高 型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘 体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷 制成,就叫绝缘子。绝缘子可以保证导线和横担、杆塔有足够 的绝缘。绝缘子在架空输电线路中起着两个基本 应能承受导线垂直方向的荷重和水平方向的拉 力。它还经受着日晒、雨淋、气候变化及化学物 质的腐蚀。因此，绝缘子既要有良好的电气性 能，又要有足够的机械强度。绝缘子的好坏对线 路的安全运行是十分重要的。作用，即支撑导线和防止电流地。它在运行中在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保证电气性能稳定和安全的情况 下，通过空气能实现绝缘的最短距离。 电 气间隙的大小和老化现象无关。电气间隙能承受很高的过电压，但当过电压值超过某一临界值后，此电压很快就引起电击 穿，因此在确认电气间隙大小的时候必须以设备可能会出现的最大的内部和外部过电压（脉冲耐受电压为依据）。在不同场合使用同一电气设备或运用过电压保护器时所出现的过电压大小各不相同。因此根 据不同的使用场合将过电压分为I至IV四爬电距离：沿绝缘表面测得的两个导 电零部件之间或导电零部件与设备防护界 面之间的最短路径。即在不同的使用情况 下由于导体周围的绝缘材料被电极化， 导致绝缘材料呈现带电现象。此带电区 （导体为圆形时，带电区为环形）的半径， 冃口泊爬由阳莫:* A BE 片艸1CD绝缘体W电距离二AB十BC YDDE令EFD廉电J离二ABBCCD