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就算你是學電的 都不一定認識這些輸電線路...

各種各樣的電線,抬頭不見低頭見,但你還真不一定認識它們!電壓是多少,直流還是交流……這么一問,85%的人立馬傻眼了……

 

  這也不怪大家,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……今天,教大家幾個認輸電線路的妙招。

 

 

  (這是啥輸電線路……)

 

  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。

 

 

  (皖電東送1000千伏特高壓交流線路)

 

  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220伏是相電壓,是三相中任意一相對大地的電壓。實際家里用電是380伏線電壓的(220伏的根號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。380伏電壓等級在電力系統也叫0.4千伏電壓等級,對比下目前的1000千伏特高壓輸電線路,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。

 

  下圖是±800千伏哈密南—鄭州特高壓直流輸電線路。

 

 

  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。

 

  下面集中說說交流線路,這個幾乎是“大寶天天見”。

 

  交流的一回線路有A、B、C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。不過在接的時候,避雷線和桿塔中間是有段絕緣體或絕緣子的,仔細看,能看到跳線。這樣的目的是可以在雷擊時方便擊穿泄流,同時在平時減少輸電損耗。如果避雷線直接連著鐵塔,則線中對導線的感應電流會直接流入大地,導致輸電損耗。

 

  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??返哪欽磐嘉頤薔徒?ldquo;同塔四回”線路。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。下圖也是兩個同塔四回的線路,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。

 

 

  兩種不同布置的同塔四回線路

 

 

  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。

 

  怎么一眼看出輸電線路的電壓呢?秘訣是“三看”:看導線分裂數、看絕緣子串長度、看桿塔高度。

 

  1看導線是幾分裂的

 

  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1000千伏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1000千伏以下還有750千伏的超高壓輸電線路,這個電壓等級只在我國的西北電網使用,歐洲倒也有765千伏這個電壓等級的線路。750千伏電壓等級一般用六分裂的導線。

 

 

  500千伏的是按規程是四分裂導線,不過據觀察,現在六分裂導線居多了,尤其在大城市周邊,可能是輸送功率大了。

 

 

  220千伏的一般是兩分裂,110千伏及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。

 

 

  不過可能因送電功率大的原因,某些地方也能見到220千伏四分裂,110千伏兩分裂。三分裂的導線理論上有,但還真沒怎么見過。

 

  2看絕緣子片數

 

  什么是絕緣子呢?看下圖紅圈圈里的綠色玻璃長狀的物體就是絕緣子了

 

 

  絕緣子是一種特殊的絕緣控件,通常有玻璃或陶瓷制成,是為了增加爬電距離的。其形狀是飛碟狀的,一個飛碟算一片絕緣子,絕緣子串是把若干飛碟串起來,隔離導線與桿塔用的。下圖是玻璃鋼絕緣子的一片的形狀。

 

  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。

 

 

  常用的絕緣子還有陶瓷絕緣子,下圖就是是陶瓷絕緣子

 

 

  還有合成絕緣子

 

 

一片絕緣子大概的厚度是15厘米,串7片差不多一米。


  一般情況下:

 

  750千伏,32個

 

  500千伏,23-25個

 

  330千伏,17個

 

  220千伏,13個

 

  110千伏,7個

 

  66千伏,5個

 

  35千伏,3個

 

  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?;究梢鑰闖?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,不同地區不同環境,絕緣子片數可能差別很大。當然不同類型的絕緣子,要求的片數也不同,下圖那張1000千伏特高壓的圖,電網君用肉眼數了下,大概五六十片了,真是好長…

 

 

  1000千伏交流特高壓線路絕緣子

 

 

  ±800千伏特高壓直流線路絕緣子。

 

  3看桿塔的高度

 

  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。

 

 

  (500千伏線路鐵塔)

 

  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:

 

  35~110千伏是7米,

 

  220千伏是7.5米,

 

  330千伏是8.5米,

 

  500千伏是14米,

 

  750千伏為19.5米。

 

 

  (750千伏線路鐵塔)

 

  如果考慮導線弧垂和絕緣子長度,則:

 

  110千伏大概離地面十幾米,

 

  220千伏和330千伏是二十幾米,

 

  500千伏是三四十米,

 

  750千伏是五十幾米,

 

  1000千伏是七八十米。

 

 

  (1000千伏特高壓線路鐵塔)

 

  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,有點印象了吧。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。

 

  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!

 

  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?

 

 

  防鳥刺

 

 

  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!

 

 

  (某年某日,出門抬頭一看,發現電桿上有一只玩具熊,據說也是驅鳥的,頓時吐血三升……)

 

  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,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,運維的小伙伴不容易啊,還得和各種動植物打交道……(來源:深度能源觀察)

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