分分钟搞懂中国的输电线路

  我们在进行新建水泥厂、原材料找矿、老厂技改等选址工作时，往往会遇到一些输电线路，有些线路对我们的选址工作构成重大影响，有的甚至能够否决我们辛辛苦苦搞出的选址方案。因此，提前摸清这些线路的重要性是十分必要的，以免我们劳而无功。

  由于我国的基本建设速度很快，真的是日新月异呀！好多资料的更新跟不上现实变化，让我们到现场后才一片茫然。爹有娘有都不如自有方便呀，如果我们能现场识别一下线路的重要性，可就方便多了。

  虽然各种各样的输电线路，抬头不见低头见的，但你还真不一定就认识它们。电压是多少，直流还是交流……这也没什么好奇怪的，隔行如隔山吗。但实话实说，即便是学电的、在电力系统工作多年的人员，也不一定就都认识这些输电线路。今天，我们就来了解一下这方面的常识。

  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常见的，一般用“木头杆”或“水泥杆”，他们合起来统称“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，铁塔是高电压等级的。

  我们在空地上选址时看到的一般都是输电铁塔，有多种塔型，什么猫头塔、酒杯塔、门型塔、V字塔，这些都是“象形”的，看样子就知道了，而且与电压等级无关。需要一说的是，电压等级都是说线电压，ABC三相中任意两相之间的电压；380伏电压等级在电力系统也叫0.4千伏电压等级。

  我们家里用的220伏是相电压，是三相中任意一相对大地的电压。实际上家里用的也是380伏线电压的（220伏的根号3倍），只是到了楼门口，才将三相分开，比如ABC三相分别进入一栋楼的三个单元。

  输电线路又分直流和交流（DC和AC）两大类，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。我们就先说说直流线路吧：

  ±800千伏哈密南-郑州特高压直流输电线路，如图001所示。铁塔是T型的，不同于我们常见的三线输电线路，下面只吊着两根输电线路，一边正极，一边负极，这叫一回线。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分裂导线时再说。

  仔细看铁塔上面还伸出来了两个小“犄角”，一边也各有一条“细线”，这可不是输电用的，而是避雷用的避雷线，也叫地线。

图001 ±800千伏哈密南—郑州特高压直流输电线路

  下面集中说说交流线路，这个几乎是“大宝天天见”了。

  交流的一回线路有A、B、C三相，输电铁塔最顶端顶着的也是避雷线，如图002所示。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，反正大家看到最顶端细细的一或两根线就知道是避雷线了。

图002 A、B、C三相一回线路、两根避雷线输电铁塔 

  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。

  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。不过在接线的时候，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，会加大输电损耗。

  避雷线一般都是高电压等级的空旷地区的输电铁塔用的，咱们看到的电线杆子上一般很少有避雷线：一是电线杆一般是在城市内，有其他更高的建筑物可以阻挡雷劈；二是本来低电压等级的电线杆就送不了多少电，再架根避雷线还得增加输电成本。

  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，每一回里都有ABC三相的三根线，如图002所示；6根线的叫两回线，如图003所示；12根的就叫四回线了，如图004、图005所示。

  之所以一个塔上有多回线路，主要是为了减少输送容量的占地面积，所以也衍生出了“线路长度”和“回路长度”的概念。对同塔两回而言，回路长度是线路长度的2倍，以此类推。[Page]

  需要注意的是，对于同塔多回线路，如果有不同的电压等级，则上面导线的电压要高于下面导线的电压，其目的是为了降低杆塔的总体高度。因为电压越高对地的安全距离要求越高。

图003 皖电东送1000千伏特高压交流两回线路

图004 同塔四回的线路例一

图005 同塔四回的线路例二

  我们看输电线路，能分清电压等级是首位的，这决定了具体是哪条线、大概输送多少功率、输送多远距离。以初步判定该线路的重要程度，对我们选址有多大影响、有没有改迁的必要性和可行性。

  那么，怎么才能一眼看出输电线路的电压呢？秘诀是“三看”：看导线分裂数、看绝缘子串长度、看杆塔高度。这才是要谈的核心问题，以下给予分别介绍：

  1，看导线的分裂数

  之所以要把一相导线分裂成好几股，主要是为了扩大导线的“等效直径”，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。

  嗨，分裂还有好处了！是的，这要看在哪儿分裂，对于一个团队或组织，团结得越紧密越好，而对于输电线路可就不同了。扩大导线的“等效直径”有这么几个重要原因：

  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，不如弄成分裂导线代替管状线更便于制作、安装、管理；

  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，因此高压输电线需要用很粗的管状导线降低线损，但存在制作、安装、管理等一系列问题而无法实施。现在用分裂导线好了，既解决了导线的电阻问题，又不存在粗管状导线的负面影响，不过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、夜里也能看到导线在发微弱的光，这都是电晕的表现。电晕会带来无线电干扰，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。当然电晕也不是只有坏处，以后可以细说。

  关于分裂数，对于ABC三相中的每一相导线，都是分成好几股的。一般都是偶数分裂，三分裂的导线理论上有，但还真没有见过。比如：

  1000千伏特高压等级输电线路，现在被分了8股，叫“八分裂”导线，如图006所示；

  750千伏超高压等级输电线路，一般用六分裂的导线，如图007所示。这个电压等级只在我国的西北电网使用，欧洲有765千伏电压等级的线路；

  500千伏的按规程用四分裂导线，如图008所示。不过据观察，现在用六分裂导线居多了，尤其在大城市周边，可能是输送功率大了；

  220千伏的一般是两分裂导线，如图009所示。不过也可能因送电功率大的原因，在某些地方也能见到220千伏四分裂导线的；

  110千伏及再往下的电压等级，一般就不用分裂导线了，单根就行，电晕已经不严重了。不过也可能因为送电功率大的原因，某些地方也能见到110千伏用两分裂导线的。

图006 1000千伏特高压输电线路的八分裂导线

图007 750千伏超高压输电线路的六分裂导线

图008 500千伏高压输电线路的四分裂导线


图009 220千伏高压输电线路的两分裂导线

  2看绝缘子片数

  什么是绝缘子呢？绝缘子是一种特殊的绝缘控件，就是我们通常说的杆塔上的瓷屏。其形状是飞碟状的，一个飞碟算一片绝缘子，常用的有玻璃钢绝缘子（如图010所示）、陶瓷绝缘子（如图011所示），也有合成绝缘子。

  绝缘子用于隔离导线与杆塔，为了增加爬电距离，通常把若干片飞碟状的绝缘子串起来使用，也被俗称为绝缘子串，如图012所示。如图013所示，红圈圈里的绿色玻璃长状的物体就是在用的绝缘子串了。

图010 玻璃钢绝缘子

图011 陶瓷绝缘子

图012 陶瓷绝缘子串

图013 在用的玻璃钢绝缘子串[Page]

  当我们判断电压等级时，导线的分裂数比较好数，数清楚几根线就知道大概是多高的电压等级了。但由于导线的分裂数与电压等级也不是绝对对应的，除了看分裂数外，还可辅以数绝缘子的片数，通常1片绝缘子可以承受1～1.5万伏的电压。

  一般情况下：750千伏导线，用32个绝缘子；500千伏导线，用23～25个绝缘子；330千伏导线，用17个绝缘子；220千伏导线，用13个绝缘子；110千伏导线，用7个绝缘子；66千伏导线，用5个绝缘子；35千伏导线，用3个绝缘子。

  但这也不是绝对的，不同地区不同环境，绝缘子片数可能差别很大。如电压等级越高，绝缘子承压的非线性越强，需要增加片数；如果高海拔、污秽重的地区或者重要的塔，也要增加几片绝缘子。另外，对于不同类型的绝缘子，要求的片数也是不相同。

  由于视距较远，视角也不一定合适，数清绝缘子的片数也不是一件容易的事情。如图014所示±800千伏特高压直流线路绝缘子，图015所示1000千伏交流特高压线路绝缘子，数了几遍也数不清，数的好累呀，真是好长……

  实际上，对于有经验的人，并不是一片一片去数，一般是按长度以及特高压、超高压线路常用的几种绝缘子串，从外形上扫一眼就知道个大概了。一片绝缘子大概的厚度是15厘米，串7片差不多是一米。

图014 ±800千伏特高压直流线路绝缘子

图015 1000千伏交流特高压线路绝缘子

  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。

  输电线路一档大约是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。所以规定中只明确写出了各电压等级的输电线路其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：35～110千伏是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，印象约5层楼高；220千伏和330千伏是二十几米，印象约8层楼高；500千伏是三四十米，印象约12层楼高；750千伏是五十几米，印象约18层楼高；1000千伏是七八十米，印象约25层楼高。

  不过这依然是很粗略的估计，根据气候和地形的不同，根据所距物体的作业高度不同，杆塔高度还会有很大的调整，以满足导线对各种物体的最小距离符合安全要求。

  500千伏高压线路铁塔如图016所示，750千伏超高压线路铁塔如图017所示，1000千伏特高压线路铁塔如图018所示。随着线路电压等级的升高，铁塔越来越雄伟壮观，形象光辉！[Page]

图016 500千伏高压线路铁塔

图017 750千伏超高压线路铁塔

图018 1000千伏特高压线路铁塔

  4，从安全角度综合分析

  总体来说，区分电压等级最容易的是看导线的分裂数，最准确的判断是看绝缘子片数，最有震撼力的是看杆塔的高度。但又都不是绝对准确的，最终还要结合我国的电压等级综合判断。

  目前我国常用的电压等级：安全电压12V、24V、36V，低电压110V、220V、380V，中电压6kV、10kV，高电压35kV、66kV（东北）、110kV、220kV，超高压330kV、500kV、750kV(西北)，特高压800kV、1000kV。

  电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常将10kV及其以下的电压线路称为配电线路，这些都是影响小、容易拆迁的线路，对选址影响不大；将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路，这是我们关注的重点。

  我国最高交流电压等级是1000千伏（皖电东送）特高压交流两回线路，其次是750KV（兰州---官亭线）的交流输电；我国最高直流电压等级为±800千伏（哈密南-郑州）特高压直流输电线路，其次有±500KV（葛洲坝---上海南桥线、天生桥---广州线、贵州---广东线、三峡---广东线），另有±100KV（宁波---舟山线）、±50KV（上海---嵊泗群岛线）。

  5，杆塔上的小玩意儿

  在高压线路的杆塔上，我们偶尔会看到一些让人疑惑的小玩意儿，诸如：银灰色毛刺，如图019所示；橘黄色小风车，如图020所示；甚至还有玩具熊等，如图021所示。这标志着什么、体现了什么、是否与电压等级有关？

  其实，这些物件都是防鸟用的，与电压等级没有关系！倒刺是防止鸟筑巢的，用在铁塔顶上；小风车是驱赶鸟的，一般用在电线杆上；玩具熊，据说也是驱鸟的，或者其他鸟类敏感的玩具，不可顺手拿走啊。

  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之一。鸟粪是导电的，排放到绝缘子串上时，会构成导线的对地短路通道，所以输电线路都很怕这些“愤怒的小鸟”……

  除了鸟，还有蛇、鼠、黄鼠狼，还有翼展太长的大鸟，都可能导致输电线路的对地或相间短路；还有生长的大树，所以要定期修剪树木。哎，不容易呀，这些让人又爱又恨的动植物！

图019 银灰色防鸟巢毛刺

图020 橘黄色驱鸟小风车

图021 驱鸟玩具熊