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,教大家几个认输电线路的妙招。
(这是啥输电线路……)
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。至于多高电压算高,多低算低,这个回头细说。
(皖电东送1000千伏特高压交流线路)
对了,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,对比下目前的1000千伏特高压输电线路,差2500倍,颤抖吧~
我们在旅行沿途看到的一般都是输电铁塔,至于塔型什么的没啥意思就不说了,猫头塔、酒杯塔、门型塔、V字塔都是“象形”的,看样子就知道。输电线路也分直流和交流(DC和AC),直流好认但不是很常见,国内的线路就那么几条,碰上不容易。
下图是±800千伏哈密南—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***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,这个几乎是“大宝天天见”。
交流的一回线路有A、B、C三相,输电铁塔***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***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。开头的那张图我们就叫“同塔四回”线路。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。
怎么一眼看出输电线路的电压呢?秘诀是“三看”:看导线***数、看绝缘子串长度、看杆塔高度。
先说***数,正如下面这张图片显示的,对于ABC三相中的每一相导线,都是分成好几股的,比如下面这个1000千伏特高压输电线路就分了8股,叫“八***”导线。之所以一相导线要***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(相对较细,其实也有女生的手腕子粗),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***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***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***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,欧洲倒也有765千伏这个电压等级的线路。750千伏电压等级一般用六***的导线。
500千伏的是按规程是四***导线,不过据观察,现在六***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***,110千伏及再往下的电压等级就不用***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***,110千伏两***。三***的导线理论上有,但还真没怎么见过。
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***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***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,下图那张1000千伏特高压的图,电网君用肉眼数了下,大概五六十片了,真是好长……
1000千伏交流特高压线路绝缘子
±800千伏特高压直流线路绝缘子。
除了数***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***小距离。
(500千伏线路铁塔)
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***小距离。
例如,在居民区导线对地面***小距离分别为:
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,
750千伏为19.5米。
(750千伏线路铁塔)
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。
(1000千伏特高压线路铁塔)
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***容易看的是导线***数,***准确能判断的是绝缘子片数,***有震撼力的是杆塔的高度。
我们能看到的输电线路,都是地形地貌比较好的地区,要知道崇山峻岭中、大川大河上也都有输电线路,尤其是给偏远地区送电,铁塔和电线材料都是人拉肩扛上去的,相当辛苦!可以说连公路都没有的地方,可能会有输电线路,真的要向送变电工作人员们致敬!
***后说说输电杆塔上的小玩意儿。Look!猜猜这个刺儿和橘黄色的小风车是干嘛的?
防鸟刺
答案揭晓:都是防鸟的!倒刺是防止鸟筑巢,用在铁塔上;小风车是驱赶鸟的,一般用在电线杆上。下次可以留意下哈!
(某年某日,出门抬头一看,发现电杆上有一只玩具熊,据说也是驱鸟的,顿时***三升……)
为啥输电杆塔跟鸟过不去呢?因为鸟粪是导致输电线路短路故障的重要原因。鸟粪是导电的,排放到绝缘子串上时,很会构成导线的对地短路通道,所以输电线路都很怕“愤怒的小鸟”……
除了鸟,蛇、鼠、黄鼠狼、或者翼展太长的大鸟都可能导致输电线路的对地或相间短路。大树也会,所以也要定期修剪树木。哎,运维的小伙伴不容易啊,还得和各种动植物打交道……