我国的电压等级主要是10千伏(1万伏)、35千伏、110千伏、220千伏、330千伏、500千伏、1000千伏。1000千伏也是世界上最高的电压等级。前苏联有1200千伏电压等级的线路,但属于实验线路,现在估计已经退出运行了。
这么高的电压下如果使用绝缘材料覆盖线路是不现实的(10kV除外):一是绝缘材料会妨碍导线散热,降低其载流量;而是会大幅度的提高其成本;三是会大幅提高线路重量(绝缘材料的重量可能比导体还重),使得施工难度加大,甚至使得施工无法进行。
举例:10kV架空线路的造价大约为每千米20余万,电缆造价200余万。电缆(绝缘全部覆盖)的造价是架空线路的10倍。电缆的维护成本也高于架空线路。
所以输电线路使用绝缘子与杆塔连接的。导体是暴露在空气之中的。
在高电压等级下,空气也不是完全绝缘的,500kV的安全距离是8.5米。也就是说,保持这个距离就能保证安全,这也是考虑到各种气象条件下的距离。大雨天气,在500千伏的线路下打金属骨架的雨伞,手会有点麻酥酥的感觉,这就是感应电了。我没有试过,但有同事试过。
至于雨水为什么不会导电这个问题,我必须要告诉你,你看到的雨丝,实际上是雨水下落速度太快,在你眼里留下的残影。雨实际上是一滴一滴的,它们中间有不小的空气间隙,所以雨是不导电的。
绝缘子是做了防雨设计的,它的耐压余度非常充足,它的盘状结构大大增加了电弧的爬距。实际上,绝缘子是不怕雨水打湿的,反而雨水能清洗上面导电的灰尘。它最怕的是大雾天气,被雾气浸湿的灰尘会造成绝缘击穿,造成线路跳闸。还有就是雷电会破坏绝缘子的绝缘。
顺便说一下,无论电压等级有多高,它都是工频(50赫兹)电流,它产生的电磁辐射是对人体无害的。我数十万干运行工作的同事已经做了这个人体实验数十年了。在90年代及以前,边远地区变电站的运行人员是住在变电站里面的,他们的孩子也在变电站里长大(我隔壁的同事就是在变电站里长大的),这些事实已经证明了工频电磁辐射对人体无害。实际上,你家里密布的电线一样会有工频电磁辐射,和高压的电磁辐射并没有什么区别。
下雨天户外的高压电线的电今不会通过雨水入地短路?回答问题之前先看看有哪些可能漏电入地的途径?又是采取什么措施的?
第一,电线与铁塔之间可能漏电。用望远镜观察或请教电工,就会发现电线与铁塔吊之间有陶瓷做成的绝缘子,它的外型决定了雨天时他的表面浸水面是不连续的,保证绝缘不漏电。
第二,暴雨时雨线可能漏电。其实无论雨多大,除非暴布,电线到电面的雨线是不连续的(视觉错觉连续),所以不会有电经雨水短路。
第三,高压电电压高,电线附近有强电场,可能电离空气短路。由于电线架得高,超过安全高度,该电场强度不足以在电线与地之间形成连续的电弧,所以不会短路。如果高压线正下方有高树,缩短了电线与地的绝缘矩离,可能会通过电离放电而漏电。对人有危险。
第四,浓雾天和下雨天的道理一样。空气湿度大,会产生电孤放电,但不会短路。
最后说一下,纯净水纯净水纯净水是电的不良导体。但由于空气中的尘埃丶二氧化硫等气体溶入雨水中,雨水是导电的。不纯的水都导电,其导电性能视杂质而定。
很少有人回答到点上。这是因为高压线和铁塔之间有绝缘子。绝缘子一般户外用陶瓷的,每片绝缘子耐受电压是一定的,输送多少电压等级的用多少片绝缘子。另外再考虑污秽等级,下雨下雪融雪等安全余量,多加多少片绝缘子。绝缘子表面是憎水基水成珠状不连续,就保证了下雨时也不会接地。另外绝缘子不怕下雨,怕污秽,易闪络,因此有条件的地方定期会用纯净水冲洗绝缘子,注意还是带电作业哟。
国家有关标准规定,1000V以上的电路为高压电路。
一般35KV以下的高压线路,可以有2种敷设形式: 高压电缆和架空线路。高压电缆在本题不作讨论。超过35KV的高压线路基本上均采用架空线路敷设。
根据电压等级不同,设计不同的杆塔高度,间距,保证足够的对地安全距离。杆塔通过绝缘子与电线连接,不同电压等级,绝缘子的形式与数量不同,以保证足够的绝缘电阻和爬电距离。
运行中的高压线路,会存在2种对地电流(泄漏电流):
1. 高压线路与大地的平行关系,形成一个电容效应泄漏电流;
2. 绝缘子不是完全绝缘的,存在一定的绝缘阻值。这就会产生绝缘子泄漏电流。
以上2种泄漏电流通过设计优化,可以控制在很小范围,一般为毫安级,不会影响正常使用。
下雨天对高压线路泄漏电流的影响也分为2部分:
1. 空气变潮湿,等于改变了电容介质的参数,使电容量加大,所以电容泄漏电流也会变大一点。严重时,可在阴雨天气看到高压电线的电晕存在。为防止电晕,高压线路会设计为分裂导线。
2. 雨水会淋湿绝缘子表面,减小绝缘电阻,使绝缘子泄漏电流增大。绝缘子一般以陶瓷材料制作,表面光滑,不会积水,所以不会大幅降低绝缘电阻。但是,当绝缘子表面受微生物污染时,容易积水。这时会看到绝缘子发生闪烁现象,严重时会发生击穿,引起短路。
从理论分析高压线,特高压线下雨天对地是有漏电现象的。为什么呢?正常高压线特高压线的安全距离都在3~8m左右,代表着高压电在空气中有击穿放电的现象。特别是大雨天空气湿度和雨点不断的与地面接触,雨点中有大有小还有细小的,湿度等因素都会给高压特高压电对大地漏电。电压、电流是条件因素决定的,施工中每个输电塔都有单独接地装置及雷电、漏电安全等。我曾经小时候见过,那是我不懂得只看见大人春天为了抗旱打井用Φ70的铁管打井。那时农村人不懂电,铁管7~8m长。在高压线下挖个坑放入水用铁管人伪上下用力打,结果铁管打入底往外取管时钢管的距离与高压线就产生了对地短路连人一块往上吸待人管离地的同时火光四溅一阵翁翁声响跌落下来,当时不知啥原因人没伤着。现在分析可能火光四溅的同时空气短路变为开路,人离地没有很大电流就避免电伤人的事故。这个事说明一个问题空气湿度特高压电高压电容易击穿空气而漏电。
高压磁瓶或复合绝缘子都有多级雨裙,由于雨裙内凹构造,不管雨下多大都不会将内凹部分淋湿!再说高压线路在雾天对空气也是有放电现像的,由于导线距离足够远,这些带电雾气在空中相遇而被综合了,过程会有放电声,对地面距离太远了而无法放电!大家可以在保证安全的情况下做个实验,将二根钢锯条一根接零一根接相线平行放入绝缘的水盆中,通电后用试电笔测试,相线至零线区域无电,而相线另一侧会有电,但随距离逐渐无电了!如果只放一根火线到盆中,整盆水都有电,距离足够远了才会无电了!