如何辨別輸電線路的電壓等級?
怎么一眼看出輸電線路的電壓呢?“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1000kV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,圍成一個近似圓形,相當于把整相的導線直徑“等效”擴大了。
圖:1000kV特高壓輸電線路
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節約材料減輕重量,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。
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。
圖:750kV特高壓輸電線路
500kV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。
圖:500kV輸電線路
220kV的一般是兩分裂,110kV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。
圖:200kV輸電線路
不過可能因送電功率大的原因,某些地方也能見到220kV四分裂,110kV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。
圖:玻璃絕緣子串
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。下圖是玻璃絕緣子的一片的形狀。常用的絕緣子還有陶瓷絕緣子和合成絕緣子。
圖:玻璃絕緣子
圖:瓷絕緣子
圖:合成絕緣子
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。
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:750kV,32片;500kV,23-25片;330kV,17片;220kV,13片;110kV,7片;66kV,5片;35kV,3片。
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。基本可以看出1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,下圖是±800kV特高壓的圖,大概五六十片了。
圖:±800kV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。
圖:500kV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:35~110kV是7米,220kV是7.5米,330kV是8.5米,500kV是14米,750kV為19.5米。
圖:750kV線路鐵塔
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。
圖:1000kV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。
責任編輯:仁德財
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