分分鐘搞懂中國的輸電線路

  我們在進行新建水泥廠、原材料找礦、老廠技改等選址工作時，往往會遇到一些輸電線路，有些線路對我們的選址工作構成重大影響，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，以免我們勞而無功。

  由于我國的基本建設速度很快，真的是日新月異呀！好多資料的更新跟不上現(xiàn)實變化，讓我們到現(xiàn)場后才一片茫然。爹有娘有都不如自有方便呀，如果我們能現(xiàn)場識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識它們。電壓是多少，直流還是交流……這也沒什么好奇怪的，隔行如隔山嗎。但實話實說，即便是學電的、在電力系統(tǒng)工作多年的人員，也不一定就都認識這些輸電線路。今天，我們就來了解一下這方面的常識。

  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(qū)里常見的，一般用“木頭桿”或“水泥桿”，他們合起來統(tǒng)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(shù)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，鐵塔是高電壓等級的。

  我們在空地上選址時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，而且與電壓等級無關。需要一說的是，電壓等級都是說線電壓，ABC三相中任意兩相之間的電壓；380伏電壓等級在電力系統(tǒng)也叫0.4千伏電壓等級。

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

  輸電線路又分直流和交流（DC和AC）兩大類，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。我們就先說說直流線路吧：

  ±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，一邊負極，這叫一回線。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“犄角”，一邊也各有一條“細線”，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

  下面集中說說交流線路，這個幾乎是“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。

圖002 A、B、C三相一回線路、兩根避雷線輸電鐵塔 

  避雷線和輸電導線其實也很好區(qū)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。

  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。不過在接線的時候，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，會加大輸電損耗。

  避雷線一般都是高電壓等級的空曠地區(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，有其他更高的建筑物可以阻擋雷劈；二是本來低電壓等級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“線路長度”和“回路長度”的概念。對同塔兩回而言，回路長度是線路長度的2倍，以此類推。[Page]

  需要注意的是，對于同塔多回線路，如果有不同的電壓等級，則上面導線的電壓要高于下面導線的電壓，其目的是為了降低桿塔的總體高度。因為電壓越高對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、輸送多遠距離。以初步判定該線路的重要程度，對我們選址有多大影響、有沒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”：看導線分裂數(shù)、看絕緣子串長度、看桿塔高度。這才是要談的核心問題，以下給予分別介紹：

  1，看導線的分裂數(shù)

  之所以要把一相導線分裂成好幾股，主要是為了擴大導線的“等效直徑”，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。

  嗨，分裂還有好處了！是的，這要看在哪兒分裂，對于一個團隊或組織，團結得越緊密越好，而對于輸電線路可就不同了。擴大導線的“等效直徑”有這么幾個重要原因：

  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更便于制作、安裝、管理；

  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，因此高壓輸電線需要用很粗的管狀導線降低線損，但存在制作、安裝、管理等一系列問題而無法實施。現(xiàn)在用分裂導線好了，既解決了導線的電阻問題，又不存在粗管狀導線的負面影響，不過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(xiàn)象，雨天在輸電線周圍可能會聽到“茲茲”的聲音、夜里也能看到導線在發(fā)微弱的光，這都是電暈的表現(xiàn)。電暈會帶來無線電干擾，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。當然電暈也不是只有壞處，以后可以細說。

  關于分裂數(shù)，對于ABC三相中的每一相導線，都是分成好幾股的。一般都是偶數(shù)分裂，三分裂的導線理論上有，但還真沒有見過。比如：

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

  750千伏超高壓等級輸電線路，一般用六分裂的導線，如圖007所示。這個電壓等級只在我國的西北電網(wǎng)使用，歐洲有765千伏電壓等級的線路；

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

  110千伏及再往下的電壓等級，一般就不用分裂導線了，單根就行，電暈已經(jīng)不嚴重了。不過也可能因為送電功率大的原因，某些地方也能見到110千伏用兩分裂導線的。

圖006 1000千伏特高壓輸電線路的八分裂導線

圖007 750千伏超高壓輸電線路的六分裂導線

圖008 500千伏高壓輸電線路的四分裂導線


圖009 220千伏高壓輸電線路的兩分裂導線

  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，就是我們通常說的桿塔上的瓷屏。其形狀是飛碟狀的，一個飛碟算一片絕緣子，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]

  當我們判斷電壓等級時，導線的分裂數(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了。但由于導線的分裂數(shù)與電壓等級也不是絕對對應的，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1～1.5萬伏的電壓。

  一般情況下：750千伏導線，用32個絕緣子；500千伏導線，用23～25個絕緣子；330千伏導線，用17個絕緣子；220千伏導線，用13個絕緣子；110千伏導線，用7個絕緣子；66千伏導線，用5個絕緣子；35千伏導線，用3個絕緣子。

  但這也不是絕對的，不同地區(qū)不同環(huán)境，絕緣子片數(shù)可能差別很大。如電壓等級越高，絕緣子承壓的非線性越強，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，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……

  實際上，對于有經(jīng)驗的人，并不是一片一片去數(shù)，一般是按長度以及特高壓、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，雖然設計規(guī)程上沒有規(guī)定桿塔要多高，但非常詳細地規(guī)定了輸電導線距離其他物體的最小距離。

  輸電線路一檔大約是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(guī)定中只明確寫出了各電壓等級的輸電線路其導線對各種物體的最小距離。

  例如，在居民區(qū)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。

  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，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。

  不過這依然是很粗略的估計，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，桿塔高度還會有很大的調整，以滿足導線對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。隨著線路電壓等級的升高，鐵塔越來越雄偉壯觀，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

  總體來說，區(qū)分電壓等級最容易的是看導線的分裂數(shù)，最準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。但又都不是絕對準確的，最終還要結合我國的電壓等級綜合判斷。

  目前我國常用的電壓等級：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、配電線路及用電設備構成。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，這是我們關注的重點。

  我國最高交流電壓等級是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；我國最高直流電壓等級為±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；橘黃色小風車，如圖020所示；甚至還有玩具熊等，如圖021所示。這標志著什么、體現(xiàn)了什么、是否與電壓等級有關？

  其實，這些物件都是防鳥用的，與電壓等級沒有關系！倒刺是防止鳥筑巢的，用在鐵塔頂上；小風車是驅趕鳥的，一般用在電線桿上；玩具熊，據(jù)說也是驅鳥的，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不去呢？因為鳥糞是導致輸電線路短路故障的重要原因之一。鳥糞是導電的，排放到絕緣子串上時，會構成導線的對地短路通道，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，還有翼展太長的大鳥，都可能導致輸電線路的對地或相間短路；還有生長的大樹，所以要定期修剪樹木。哎，不容易呀，這些讓人又愛又恨的動植物！

圖019 銀灰色防鳥巢毛刺

圖020 橘黃色驅鳥小風車

圖021 驅鳥玩具熊