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2024年12月22日，浅谈输电线路及杆塔（一）2023-03-13 09:30·山东顺源电力设计院电力工业的主要分为发电、输电、变电、配电和用电五个环节。发电包含各类发电机组，输电使用的是输电线路和杆塔，变电的主要设备是变压器，配电的主要设备是各类降压变压器和低压线路，用电则是千家万户的电器设备。今天我来聊聊输电，也就是输电线路及杆塔。以下是一个电力系统示意图：输电的线路及杆塔种类繁多，电压等级最高可以到1000千伏，线路种类分为铜线、铝线、铝绞、钢芯铝绞等，杆塔种类分为木质、水泥、钢架、钢管等，至于形状型号就更多。输电线路的作用是将电力从一端尽量以最小的损失输送到另一端，所以线路会在同样的电压等级下尽量减少阻抗，增大输电面积。杆塔的作用是支撑起线路，防止线路与其它导体接触产生接地故障，所以杆塔会建的高大、稳固。当你明白了它们的作用，再来审视这些金属怪物时，应该就会开始懂得为何它们是长成这个样子了。线路10千伏以下的线路一般采用铝绞线：35千伏及以上的线路一般则采用强度更高的钢芯铝绞线：为了增大输电面积，220千伏的线路一般采用双分裂线路：500千伏线路一般采用四分裂线路：1000千伏的线路则会采用八分裂的线路：至于为何线路分裂了会增大输电面积呢？因为与单根导线相比，分裂导线能使输电线的电感减小、电容增大，使其对交流电的波阻抗减小，提高线路的输电能力．经研究表明：当每相导线的截面恒定时，从单根导线过渡到分裂导线，线路的输送能力随之增加。另外，分裂导线还能减小电晕。那分裂的导线只是相当于四根线路的传输容量吗？不是。因为集肤效应，多根分裂的导线和一根相同粗细的导线的输送截面是几乎等效的。什么集肤效应？当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流较小，这就是集肤效应。以下是不同分裂导线的电场示意图（可以看出分裂导线可以等效成为一根和这一样粗细的导线）：另外，还有一种不在我们平时视野内的输电线路，就是地下线缆：这么多层！？都是什么呢？下图告诉你：对，13层，没有一丝丝夸张。这是高电压专业里非常重要的一个研究方向。地下线缆可以不受雨雪侵扰、不占地面、抗干扰，故障率也就低很多。但是预埋很麻烦，造价高，故障以后较难处理。另外在地下埋设电缆后会产生高电位，对地下油气管、生物（不是指人类）、通信线路会有一定影响。暂时在国内除了部分城市大量将市内低压线路埋入地下以外，其它情况下一般很少使用地下线缆，多是用于海底输送。杆塔一个完整的高压电线杆塔是这个样子的：下面是基座，有的会有拉线，上面是横担，线路通过绝缘子串由横担吊挂，最上方是通信线路和避雷线。杆塔的形状有很多种，单回线一般有导线水平排列的酒杯型和三角形排列的猫头型，双回线一般在无冰区采用伞型，在有冰区采用鼓型，另外在输电走廊紧张、经济发达地区还会采用四回线同塔的紧凑型杆塔。酒杯型杆塔（采用水平排列，铁塔总高度小）：猫头型杆塔（由于中相导线高于边导线，因此导线间的水平距离小，断线时受力性好）：两回线路伞型杆塔：双回线鼓型杆塔：四回线直线型杆塔：另外，按照杆塔在工程中实际的作用，还分为转角杆塔（用来转向）、终端杆塔（用来进出变电站）、换位杆塔（用来对三相输电线路进行换位，而换位则是为了减少电力系统正常运行时电流和电压的不对称，并限制送电电流对通信线路的影响）、跨越杆塔（用来跨越大江大河海峡－－比如长江黄河神马的）。这些杆塔看来很高大，导线也很高，那么它究竟应该有多高呢？这是有规定的：在居民区导线对地面最小距离分别为：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。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。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（这只是个大约的概念，根据不同地形和气候都会有所调整）。前面说过，杆塔的横担与线路通过绝缘子相连，绝缘子是啥呢？就是这些：还有这些：安装上去是这个样子：绝缘子的设计是一门高电压专业里很重要的课程，要考虑耐压、耐污、耐张和轻便等各种要求。尤其是耐压能力，我国也是在近几年才制作出合格的超高压耐压套管，而特高压耐压套管还只能依靠进口，我们任重而道远。绝缘子的片数和电压等级有关，一般情况下：1000千伏，56个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个对电力设备熟悉的人，抬眼一看就能知道头顶的杆塔是什么电压等级、起的什么作用、是个什么设计要求，对电网熟悉的人甚至能根据自己现在所在的地方直接说出线路的走向和名称，这只是我们的职业习惯罢了。1.绝缘子为什么是这种一片一片的很奇怪的样子？2.在高压线路杆塔附近常常可以听见滋滋的噪声，晚间甚至可以看见电弧萦绕绝缘子周围，这是否是一种正常现象呢？这两个问题其实可以放在一起来解释。绝缘子的造型设计简单一句话解释就是为了增加高电位到低电位的爬电路径，防止短路放电。而这就又牵扯到一个问题，什么是爬电呢？这个最好从我们最常见的闪电说起。你觉得闪电的形成过程是个什么样子？是不是天上有个神，看准了你的位置，一下子劈一根惊天霹雳下来正中你的头顶？（神马？劈错了？你不是坏人啊？对不起，我再来一次，嘿嘿）其实闪电在你看到之前就已经形成了，只不过它还没发光，你无法看见罢了。看下图：这是一个尖端放电电示意图，一个高电位的尖端会形成电场，如果电场强度超过了空气的击穿强度时，就使导线周围的空气电离而呈现局部放电现象，这种放电现象相当于一种给电荷行进产生的路径。与此同时，地面低电位也会向高电位延伸路径，这样两条路径都是按照电导率最低的方向布设的。所以当你是个湿漉漉的小人还打着一把犀利的金刚伞时，你就是个延伸路径够长的地面物体。当两个延伸路径通畅时，闪电就形成了（所以不是雷劈的你，而是你主动去挨劈，一个愿劈，一个愿挨）。而在形成闪电的一瞬间你会发现闪电是呈树枝状的，只有与地面连接的那一条是完整的通路，其他已经击穿的路径都会因为大量的电能释放放出光芒，但是都没有与其他地面导体导通。回到绝缘子这儿，原理是一样的。电线对于要支撑它的杆塔而言就是高电位的放电物体，导线周围会产生电场，因为绝缘子的绝缘性能太好无法从其内部形成导电的通路，当电场强度超过了空气的击穿强度，就使导线周围的空气电离而呈现局部放电现象，于是就会在绝缘子外开始延伸放电路径。这个时候，如果绝缘子是一根棍子，那么电线与杆塔连接点的距离就是这跟棍的长度，很容易就击穿了；如果像我们见到的绝缘子那个样子，你可以想象一下这个距离，是不是长多了？那就不是那么容易击穿了，基本上就是这样。而这种放电现象就是电晕现象。当这种放电现象发展成产生火花的破坏性放电时（就如同形成一道可以看见的闪电时），那就叫闪络，这是一种破坏绝缘的现象。3.常常可以看到工人攀爬在高压线路上检修，他们是否是在带电操作，如果是，如何保证安全？如果不是，这些重要的高压线路断电检修是否会有很大的损失？有的是，有的不是。带电作业是电力行业里很常见，很危险，也是很有技术含量的工作。带电作业的主要项目有：带电更换线路杆塔绝缘子，清扫和更换绝缘子，水冲洗绝缘子，压接修补导线和架空地线，检测不良绝缘子，测试更换隔离开关和避雷器，测试变压器温升及介质耗损值。带电作业根据人体与带电体之间的关系可分为三类：等电位作业、地电位作业和中间电位作业。等电位作业时，人体会直接接触高压设备，工作人员穿屏蔽服，使人体外表与作业设备处于等电位，这样既不会触电身亡，也不会造成线路放电短路；地电位作业时，人处于杆塔或者其它地电位处，用绝缘工具作业，作业点仍属于地电位处，在确定绝缘长度和安全距离的情况下作业，不直接接触高压设备；中间电位作业时，仍然是用绝缘工具作业，作业点在高压区域内，所以必须确定人与作业点间的绝缘长度和安全距离。总之，带电作业看起来很危险，但是因为对电的了解，满足安全规程的作业方式都是不危险的。可以说，一方面我们要敬畏电的力量，一方面我们要运用科学去控制住它。除了这些作业项目以外，其他的检修项目基本都是需要停电检修的。一根线路的停电，在一般情况下是不会造成太大影响的。除了部分线路是与发电厂的发电机组进行单元接线外，其他的线路停电时，该线路上的潮流功率都会瞬时转移到其他的线路上去，电网内任意两个点之间只要有通路就可以有电，并不是一定要最短的那一根。不过停电时，因为少了一根线路，所以输送容量会下降，在用电高峰期，就可能需要削减用电来保障其他线路不会因为过载而产生故障。因此，一般情况下，我们安排检修都是在春、秋两季用电负荷相对不是那么大的时候，然后对于每一次检修都会安排相应的事故处理预案。详细的东西我以后讲电网调度运行的时候再细说吧。额外提一句，高压输电线路表皮是没有我们在低压电线上看到的绝缘橡胶皮的，是直接裸露的，一触即亡，切记切记！来源：知乎答主 耗子汪，侵删
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淡马锡首席财务官Png Chin Yee表示，淡马锡对中国科技行业近期的发展持乐观态度。这位拿伞女生的这一行为仿佛就在告诉大家，除了自己其他人的身上都充满了细菌，而这也为我们上演了一场现实版的“装在套子里的人”