2020南方电网招聘考试：如何辨别输电线路的电压等级？

    01、是交流电，还是直流电？

 

　　电力是由发电厂发出来的，以前主要是火电厂、水电厂，现在还有核能、风能、太阳能、地热等新能源发电厂。电力发出后，需要通过输电线路输送和分配到用户的用电设备。

 

　　电力刚出现时是采用电压不高的直流电直接输电的，随着用电量的增加，低电压的直流电不能满足要求了。聪明的人们很快发现，交流电可以利用变压器灵活地改变电压，而且既可采用三相交流也可采用单相交流，使用更灵活方便，所以在电网中，交流电应用更加普遍。我们生活中用的电源都是交流电，出门经常看到的高压线大多是交流电。

 

　　后来，随着半导体技术的出现，直流输电又在长距离、超高压、大容量方面显示出了优势，所以在跨区域的超大容量输电工程上获得了大量应用，但我们日常生活片刻不可缺少的主要还是交流电。

 

      PS：直流电与交流电有很大不同，今天我们先集中精力介绍交流电，有机会再跟大家专题交流直流电知识。

 

      02、电压等级是如何划分的？

 

　　各级电压输电线路的输送容量，与电压有关，输送的功率=电压×电流，而损耗的功率=线路的电阻×电流的平方值。输送同样容量的能量，当升高电压2倍，电流可降低2倍，而输送的电能损耗可降低4倍；同样电压升高4倍，输送的电能损耗可降低16倍。当电能输送容量大时，采用高压输电就是必然的选择。

 

　　此外，输送容量还与送电距离有很大关系。而在输变电工程的占地影响方面，变电站只是一个点，线路则是一条线，高压架空输电线路对地区环境、规划的影响，要远大于变电站的影响。

 

　　我国交流电压等级按标称系统电压划分为：3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。不同电压等级输送的功率和距离有很大的不同，如同运输车辆，从小轿车到超级载重卡车各有不同的用途。我们一般将电压等级在1kV以下称作低压电网，1kV～66kV为中压配电网，110kV~330kV为高压电网，500kV~750kV为超高压电网，1000kV及以上为特高压电网。

 

 

　　电压等级与输送容量和距离的关系

 

      03、电能如何输送到千家万户呢？

 

　　不同电压等级的电网不能直接相连，必须通过变压器才能互相联系在一起。发电厂发出的电如果需要输送到远方，必须先进行升压，采用的电压越高，输送的容量越大，输送的距离越远。当电到达用户时，需要将电压降低到安全和经济适用的等级，并分配给不同的用户。

 

 

　　我国电网电压结构示意图

 

　　通常将发电厂电压进行升压的变电站叫升压站，

 

　　将高压电能分配给不同电压等级负荷的变电站叫做高压枢纽变电站，

 

　　将输送高压电能的线路叫输电线路，

 

　　将负荷中心降压的变电站叫配电站，

 

　　将电能送至各用户的线路叫配电线路，

 

　　将用户配置的变配电站叫用户站。

 

      04、如何判别架空输电线路的电压等级？

 

      1、看导线是几分裂的

 

　　先说分裂数，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1000kV特高压输电线路就分了8股，叫“八分裂”导线。之所以一相导线要分裂成好几股，是要把导线的“等效直径”扩大，相当于用几股较细的导线，围成一个近似圆形，相当于把整相的导线直径“等效”扩大了。

 

 

      ▲图：1000kV特高压输电线路

 

　　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节约材料减轻重量，既然是管状，不如弄成分裂导线代替管状线;

 

　　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，现在就用分裂导线了(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。

 

　　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分裂的原因，都是为了降低电晕。

 

　　在1000kV以下还有750kV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765kV这个电压等级的线路。750kV电压等级一般用六分裂的导线。

 

 

      ▲图：750kV特高压输电线路

 

      500kV的是按规程是四分裂导线，不过据观察，现在六分裂导线居多了，尤其在大城市周边，可能是输送功率大了。

 

 

      ▲图：500kV输电线路

 

      220kV的一般是两分裂，110kV及再往下的电压等级就不用分裂导线了，单根就行，电晕已经不严重了。

 

 

      ▲图：200kV输电线路

 

　　不过可能因送电功率大的原因，某些地方也能见到220kV四分裂，110kV两分裂。三分裂的导线理论上有，但还真没怎么见过。

 

      2、看绝缘子片数

 

　　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。

 

 

      ▲图：玻璃绝缘子串

 

　　绝缘子是一种特殊的绝缘部件，通常由玻璃或陶瓷制成，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，隔离导线与横担用的。下图是玻璃绝缘子的一片的形状。常用的绝缘子还有陶瓷绝缘子和合成绝缘子。

 

 

      ▲图：玻璃绝缘子

 

　　再说绝缘子片数。导线分裂数比较好数，数清楚几根线就知道是多高电压等级的了。除了看分裂数，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。

 

　　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：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，下图是±800kV特高压的图，大概五六十片了。

 

 

      ▲图：±800kV特高压直流线路绝缘子

 

      3、看杆塔的高度

 

　　除了数分裂数和绝缘子片数，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最小距离。

 

 

      ▲图：500kV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最小距离。

 

　　例如，在居民区导线对地面最小距离分别为：35~110kV是7米，220kV是7.5米，330kV是8.5米，500kV是14米，750kV为19.5米。

 

 

      ▲图：750kV线路铁塔

 

　　如果考虑导线弧垂和绝缘子长度，则：110kV大概离地面十几米，220kV和330kV是二十几米，500kV是三四十米，750kV是五十几米，1000kV是七八十米。

 

 

      ▲图：1000kV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，区分电压等级最容易看的是导线分裂数，最准确能判断的是绝缘子片数，最有震撼力的是杆塔的高度。