分分鐘搞懂中國(guó)的輸電線路

  我們?cè)谶M(jìn)行新建水泥廠、原材料找礦、老廠技改等選址工作時(shí)，往往會(huì)遇到一些輸電線路，有些線路對(duì)我們的選址工作構(gòu)成重大影響，有的甚至能夠否決我們辛辛苦苦搞出的選址方案。因此，提前摸清這些線路的重要性是十分必要的，以免我們勞而無(wú)功。

  由于我國(guó)的基本建設(shè)速度很快，真的是日新月異呀！好多資料的更新跟不上現(xiàn)實(shí)變化，讓我們到現(xiàn)場(chǎng)后才一片茫然。爹有娘有都不如自有方便呀，如果我們能現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別一下線路的重要性，可就方便多了。

  雖然各種各樣的輸電線路，抬頭不見低頭見的，但你還真不一定就認(rèn)識(shí)它們。電壓是多少，直流還是交流……這也沒(méi)什么好奇怪的，隔行如隔山嗎。但實(shí)話實(shí)說(shuō)，即便是學(xué)電的、在電力系統(tǒng)工作多年的人員，也不一定就都認(rèn)識(shí)這些輸電線路。今天，我們就來(lái)了解一下這方面的常識(shí)。

  先說(shuō)說(shuō)輸電桿塔的概念，輸電導(dǎo)線是由輸電桿塔一段一段撐起來(lái)的，高電壓等級(jí)的用“鐵塔”，低電壓等級(jí)的比如居民區(qū)里常見的，一般用“木頭桿”或“水泥桿”，他們合起來(lái)統(tǒng)稱“桿塔”。

  高電壓等級(jí)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(fù)擔(dān)數(shù)十噸的線路，一根電線桿架不了這么高、也沒(méi)這么大支撐力。所以，電線桿都是較低電壓等級(jí)的，鐵塔是高電壓等級(jí)的。

  我們?cè)诳盏厣线x址時(shí)看到的一般都是輸電鐵塔，有多種塔型，什么貓頭塔、酒杯塔、門型塔、V字塔，這些都是“象形”的，看樣子就知道了，而且與電壓等級(jí)無(wú)關(guān)。需要一說(shuō)的是，電壓等級(jí)都是說(shuō)線電壓，ABC三相中任意兩相之間的電壓；380伏電壓等級(jí)在電力系統(tǒng)也叫0.4千伏電壓等級(jí)。

  我們家里用的220伏是相電壓，是三相中任意一相對(duì)大地的電壓。實(shí)際上家里用的也是380伏線電壓的（220伏的根號(hào)3倍），只是到了樓門口，才將三相分開，比如ABC三相分別進(jìn)入一棟樓的三個(gè)單元。

  輸電線路又分直流和交流（DC和AC）兩大類，直流好認(rèn)但不是很常見，國(guó)內(nèi)的線路就那么幾條，碰上不容易。我們就先說(shuō)說(shuō)直流線路吧：

  ±800千伏哈密南-鄭州特高壓直流輸電線路，如圖001所示。鐵塔是T型的，不同于我們常見的三線輸電線路，下面只吊著兩根輸電線路，一邊正極，一邊負(fù)極，這叫一回線。至于為啥正極和負(fù)極要分這么多股線，咱們等到講交流線路的分裂導(dǎo)線時(shí)再說(shuō)。

  仔細(xì)看鐵塔上面還伸出來(lái)了兩個(gè)小“犄角”，一邊也各有一條“細(xì)線”，這可不是輸電用的，而是避雷用的避雷線，也叫地線。

圖001 ±800千伏哈密南—鄭州特高壓直流輸電線路

  下面集中說(shuō)說(shuō)交流線路，這個(gè)幾乎是“大寶天天見”了。

  交流的一回線路有A、B、C三相，輸電鐵塔最頂端頂著的也是避雷線，如圖002所示。雷暴多地區(qū)或電壓等級(jí)高的線路是兩根避雷線，雷暴不嚴(yán)重或電壓等級(jí)低的線路可以減少到一根避雷線，這個(gè)是從工程實(shí)際和省錢的角度選擇的，反正大家看到最頂端細(xì)細(xì)的一或兩根線就知道是避雷線了。

圖002 A、B、C三相一回線路、兩根避雷線輸電鐵塔 

  避雷線和輸電導(dǎo)線其實(shí)也很好區(qū)分，一個(gè)是直接頂在桿塔上的，一個(gè)是需要用絕緣子串懸掛在桿塔上的。桿塔上是地電位，沒(méi)有絕緣子串的絕緣，導(dǎo)線就直接對(duì)桿塔短路了。

  避雷線都是跟鐵塔相連的，為的是把雷擊時(shí)的電流能順著鐵塔引到地里面去。不過(guò)在接線的時(shí)候，避雷線和桿塔中間是有段絕緣體或絕緣子的，仔細(xì)看，能看到跳線。這樣的目的是可以在雷擊時(shí)方便擊穿泄流，同時(shí)在平時(shí)減少輸電損耗。如果避雷線直接連著鐵塔，則線中對(duì)導(dǎo)線的感應(yīng)電流會(huì)直接流入大地，會(huì)加大輸電損耗。

  避雷線一般都是高電壓等級(jí)的空曠地區(qū)的輸電鐵塔用的，咱們看到的電線桿子上一般很少有避雷線：一是電線桿一般是在城市內(nèi)，有其他更高的建筑物可以阻擋雷劈；二是本來(lái)低電壓等級(jí)的電線桿就送不了多少電，再架根避雷線還得增加輸電成本。

  避雷線下面就是輸電線路了，根數(shù)都是3的倍數(shù)，3根線的叫一回線，每一回里都有ABC三相的三根線，如圖002所示；6根線的叫兩回線，如圖003所示；12根的就叫四回線了，如圖004、圖005所示。

  之所以一個(gè)塔上有多回線路，主要是為了減少輸送容量的占地面積，所以也衍生出了“線路長(zhǎng)度”和“回路長(zhǎng)度”的概念。對(duì)同塔兩回而言，回路長(zhǎng)度是線路長(zhǎng)度的2倍，以此類推。[Page]

  需要注意的是，對(duì)于同塔多回線路，如果有不同的電壓等級(jí)，則上面導(dǎo)線的電壓要高于下面導(dǎo)線的電壓，其目的是為了降低桿塔的總體高度。因?yàn)殡妷涸礁邔?duì)地的安全距離要求越高。

圖003 皖電東送1000千伏特高壓交流兩回線路

圖004 同塔四回的線路例一

圖005 同塔四回的線路例二

  我們看輸電線路，能分清電壓等級(jí)是首位的，這決定了具體是哪條線、大概輸送多少功率、輸送多遠(yuǎn)距離。以初步判定該線路的重要程度，對(duì)我們選址有多大影響、有沒(méi)有改遷的必要性和可行性。

  那么，怎么才能一眼看出輸電線路的電壓呢？秘訣是“三看”：看導(dǎo)線分裂數(shù)、看絕緣子串長(zhǎng)度、看桿塔高度。這才是要談的核心問(wèn)題，以下給予分別介紹：

  1，看導(dǎo)線的分裂數(shù)

  之所以要把一相導(dǎo)線分裂成好幾股，主要是為了擴(kuò)大導(dǎo)線的“等效直徑”，相當(dāng)于用幾股較細(xì)的導(dǎo)線（相對(duì)較細(xì)，其實(shí)也有女生的手腕子粗），圍成一個(gè)近似圓形，相當(dāng)于把整相的導(dǎo)線直徑“等效”擴(kuò)大了。

  嗨，分裂還有好處了！是的，這要看在哪兒分裂，對(duì)于一個(gè)團(tuán)隊(duì)或組織，團(tuán)結(jié)得越緊密越好，而對(duì)于輸電線路可就不同了。擴(kuò)大導(dǎo)線的“等效直徑”有這么幾個(gè)重要原因：

  一是交流電有“趨膚效應(yīng)”，因?yàn)樽愿械脑?，電流大部分都在?dǎo)線表面流動(dòng)，導(dǎo)體中間幾乎沒(méi)有電流，把導(dǎo)體弄成管狀可以簡(jiǎn)約材料減輕重量，既然是管狀，不如弄成分裂導(dǎo)線代替管狀線更便于制作、安裝、管理；

  二是高壓輸電線電流很大，要求導(dǎo)線的電阻低。電阻與導(dǎo)線的面積成反比，因此高壓輸電線需要用很粗的管狀導(dǎo)線降低線損，但存在制作、安裝、管理等一系列問(wèn)題而無(wú)法實(shí)施?，F(xiàn)在用分裂導(dǎo)線好了，既解決了導(dǎo)線的電阻問(wèn)題，又不存在粗管狀導(dǎo)線的負(fù)面影響，不過(guò)在變電站里還是用管母線；

  三是導(dǎo)線越粗，導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度就越低，電暈就越小。電暈是對(duì)電能的損耗，我們當(dāng)然希望把導(dǎo)線弄粗些，降低表面場(chǎng)強(qiáng)及電暈。電暈是一種放電現(xiàn)象，雨天在輸電線周圍可能會(huì)聽到“茲茲”的聲音、夜里也能看到導(dǎo)線在發(fā)微弱的光，這都是電暈的表現(xiàn)。電暈會(huì)帶來(lái)無(wú)線電干擾，這也是為什么直流導(dǎo)線也要分裂的原因，都是為了降低電暈。當(dāng)然電暈也不是只有壞處，以后可以細(xì)說(shuō)。

  關(guān)于分裂數(shù)，對(duì)于ABC三相中的每一相導(dǎo)線，都是分成好幾股的。一般都是偶數(shù)分裂，三分裂的導(dǎo)線理論上有，但還真沒(méi)有見過(guò)。比如：

  1000千伏特高壓等級(jí)輸電線路，現(xiàn)在被分了8股，叫“八分裂”導(dǎo)線，如圖006所示；

  750千伏超高壓等級(jí)輸電線路，一般用六分裂的導(dǎo)線，如圖007所示。這個(gè)電壓等級(jí)只在我國(guó)的西北電網(wǎng)使用，歐洲有765千伏電壓等級(jí)的線路；

  500千伏的按規(guī)程用四分裂導(dǎo)線，如圖008所示。不過(guò)據(jù)觀察，現(xiàn)在用六分裂導(dǎo)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導(dǎo)線，如圖009所示。不過(guò)也可能因送電功率大的原因，在某些地方也能見到220千伏四分裂導(dǎo)線的；

  110千伏及再往下的電壓等級(jí)，一般就不用分裂導(dǎo)線了，單根就行，電暈已經(jīng)不嚴(yán)重了。不過(guò)也可能因?yàn)樗碗姽β蚀蟮脑颍承┑胤揭材芤姷?10千伏用兩分裂導(dǎo)線的。

圖006 1000千伏特高壓輸電線路的八分裂導(dǎo)線

圖007 750千伏超高壓輸電線路的六分裂導(dǎo)線

圖008 500千伏高壓輸電線路的四分裂導(dǎo)線


圖009 220千伏高壓輸電線路的兩分裂導(dǎo)線

  2看絕緣子片數(shù)

  什么是絕緣子呢？絕緣子是一種特殊的絕緣控件，就是我們通常說(shuō)的桿塔上的瓷屏。其形狀是飛碟狀的，一個(gè)飛碟算一片絕緣子，常用的有玻璃鋼絕緣子（如圖010所示）、陶瓷絕緣子（如圖011所示），也有合成絕緣子。

  絕緣子用于隔離導(dǎo)線與桿塔，為了增加爬電距離，通常把若干片飛碟狀的絕緣子串起來(lái)使用，也被俗稱為絕緣子串，如圖012所示。如圖013所示，紅圈圈里的綠色玻璃長(zhǎng)狀的物體就是在用的絕緣子串了。

圖010 玻璃鋼絕緣子

圖011 陶瓷絕緣子

圖012 陶瓷絕緣子串

圖013 在用的玻璃鋼絕緣子串[Page]

  當(dāng)我們判斷電壓等級(jí)時(shí)，導(dǎo)線的分裂數(shù)比較好數(shù)，數(shù)清楚幾根線就知道大概是多高的電壓等級(jí)了。但由于導(dǎo)線的分裂數(shù)與電壓等級(jí)也不是絕對(duì)對(duì)應(yīng)的，除了看分裂數(shù)外，還可輔以數(shù)絕緣子的片數(shù)，通常1片絕緣子可以承受1～1.5萬(wàn)伏的電壓。

  一般情況下：750千伏導(dǎo)線，用32個(gè)絕緣子；500千伏導(dǎo)線，用23～25個(gè)絕緣子；330千伏導(dǎo)線，用17個(gè)絕緣子；220千伏導(dǎo)線，用13個(gè)絕緣子；110千伏導(dǎo)線，用7個(gè)絕緣子；66千伏導(dǎo)線，用5個(gè)絕緣子；35千伏導(dǎo)線，用3個(gè)絕緣子。

  但這也不是絕對(duì)的，不同地區(qū)不同環(huán)境，絕緣子片數(shù)可能差別很大。如電壓等級(jí)越高，絕緣子承壓的非線性越強(qiáng)，需要增加片數(shù)；如果高海拔、污穢重的地區(qū)或者重要的塔，也要增加幾片絕緣子。另外，對(duì)于不同類型的絕緣子，要求的片數(shù)也是不相同。

  由于視距較遠(yuǎn)，視角也不一定合適，數(shù)清絕緣子的片數(shù)也不是一件容易的事情。如圖014所示±800千伏特高壓直流線路絕緣子，圖015所示1000千伏交流特高壓線路絕緣子，數(shù)了幾遍也數(shù)不清，數(shù)的好累呀，真是好長(zhǎng)……

  實(shí)際上，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的人，并不是一片一片去數(shù)，一般是按長(zhǎng)度以及特高壓、超高壓線路常用的幾種絕緣子串，從外形上掃一眼就知道個(gè)大概了。一片絕緣子大概的厚度是15厘米，串7片差不多是一米。

圖014 ±800千伏特高壓直流線路絕緣子

圖015 1000千伏交流特高壓線路絕緣子

  3看桿塔的高度  

  除了數(shù)分裂數(shù)和絕緣子片數(shù)，還可以看看桿塔的高度，雖然設(shè)計(jì)規(guī)程上沒(méi)有規(guī)定桿塔要多高，但非常詳細(xì)地規(guī)定了輸電導(dǎo)線距離其他物體的最小距離。

  輸電線路一檔大約是500米，導(dǎo)線是要下垂的，尤其是天氣熱和用電負(fù)荷大的時(shí)候，導(dǎo)線熱脹冷縮，會(huì)下垂的更厲害。所以規(guī)定中只明確寫出了各電壓等級(jí)的輸電線路其導(dǎo)線對(duì)各種物體的最小距離。

  例如，在居民區(qū)導(dǎo)線對(duì)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。

  如果考慮導(dǎo)線弧垂和絕緣子長(zhǎng)度，則：110千伏大概離地面十幾米，印象約5層樓高；220千伏和330千伏是二十幾米，印象約8層樓高；500千伏是三四十米，印象約12層樓高；750千伏是五十幾米，印象約18層樓高；1000千伏是七八十米，印象約25層樓高。

  不過(guò)這依然是很粗略的估計(jì)，根據(jù)氣候和地形的不同，根據(jù)所距物體的作業(yè)高度不同，桿塔高度還會(huì)有很大的調(diào)整，以滿足導(dǎo)線對(duì)各種物體的最小距離符合安全要求。

  500千伏高壓線路鐵塔如圖016所示，750千伏超高壓線路鐵塔如圖017所示，1000千伏特高壓線路鐵塔如圖018所示。隨著線路電壓等級(jí)的升高，鐵塔越來(lái)越雄偉壯觀，形象光輝！[Page]

圖016 500千伏高壓線路鐵塔

圖017 750千伏超高壓線路鐵塔

圖018 1000千伏特高壓線路鐵塔

  4，從安全角度綜合分析

  總體來(lái)說(shuō)，區(qū)分電壓等級(jí)最容易的是看導(dǎo)線的分裂數(shù)，最準(zhǔn)確的判斷是看絕緣子片數(shù)，最有震撼力的是看桿塔的高度。但又都不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，最終還要結(jié)合我國(guó)的電壓等級(jí)綜合判斷。

  目前我國(guó)常用的電壓等級(jí)：安全電壓12V、24V、36V，低電壓110V、220V、380V，中電壓6kV、10kV，高電壓35kV、66kV（東北）、110kV、220kV，超高壓330kV、500kV、750kV(西北)，特高壓800kV、1000kV。

  電力系統(tǒng)一般是由發(fā)電廠、輸電線路、變電所、配電線路及用電設(shè)備構(gòu)成。通常將10kV及其以下的電壓線路稱為配電線路，這些都是影響小、容易拆遷的線路，對(duì)選址影響不大；將35kV及35kV以上的電壓線路稱為送電線路，這是我們關(guān)注的重點(diǎn)。

  我國(guó)最高交流電壓等級(jí)是1000千伏（皖電東送）特高壓交流兩回線路，其次是750KV（蘭州---官亭線）的交流輸電；我國(guó)最高直流電壓等級(jí)為±800千伏（哈密南-鄭州）特高壓直流輸電線路，其次有±500KV（葛洲壩---上海南橋線、天生橋---廣州線、貴州---廣東線、三峽---廣東線），另有±100KV（寧波---舟山線）、±50KV（上海---嵊泗群島線）。

  5，桿塔上的小玩意兒

  在高壓線路的桿塔上，我們偶爾會(huì)看到一些讓人疑惑的小玩意兒，諸如：銀灰色毛刺，如圖019所示；橘黃色小風(fēng)車，如圖020所示；甚至還有玩具熊等，如圖021所示。這標(biāo)志著什么、體現(xiàn)了什么、是否與電壓等級(jí)有關(guān)？

  其實(shí)，這些物件都是防鳥用的，與電壓等級(jí)沒(méi)有關(guān)系！倒刺是防止鳥筑巢的，用在鐵塔頂上；小風(fēng)車是驅(qū)趕鳥的，一般用在電線桿上；玩具熊，據(jù)說(shuō)也是驅(qū)鳥的，或者其他鳥類敏感的玩具，不可順手拿走啊。

  為啥輸電桿塔跟鳥過(guò)不去呢？因?yàn)轼B糞是導(dǎo)致輸電線路短路故障的重要原因之一。鳥糞是導(dǎo)電的，排放到絕緣子串上時(shí)，會(huì)構(gòu)成導(dǎo)線的對(duì)地短路通道，所以輸電線路都很怕這些“憤怒的小鳥”……

  除了鳥，還有蛇、鼠、黃鼠狼，還有翼展太長(zhǎng)的大鳥，都可能導(dǎo)致輸電線路的對(duì)地或相間短路；還有生長(zhǎng)的大樹，所以要定期修剪樹木。哎，不容易呀，這些讓人又愛又恨的動(dòng)植物！

圖019 銀灰色防鳥巢毛刺

圖020 橘黃色驅(qū)鳥小風(fēng)車

圖021 驅(qū)鳥玩具熊