電氣工程導論--分裂式

1、高壓輸電是分裂的發(fā)電站巨型升壓變壓器的輸出端(往往也是超高壓輸電的起點)每相采用兩根并聯(lián)的導線，并且每隔一定距離，導線間還要裝一個間隔棒這種每相采用兩根或兩根以上導線的輸電線稱為分裂導線又如大亞灣核電站的超高壓輸電線就是四分裂導線我國從90 年代初開始著手研制，并于1992 年研制成功， 獲得了國家專利， 現(xiàn)已批量生產(chǎn)， 并在部分地區(qū)應用。低壓絕緣分裂導線(以下簡稱分裂導線) ，不同于常規(guī)導線， 它是由三根或四根單芯導線經(jīng)過某種工藝制造在一起的一種可分裂的導線，或者稱導線束， 這種分裂導線不僅僅是形式上與常規(guī)導線不同，由于分裂導線可使導線周圍磁場分布改變，從而等效地增大了導線半徑，減小了導線電

2、抗；同時也改變了導線周圍的電場分布， 使導線的電納也相應增大。分裂導線與常規(guī)導線相比有明顯的優(yōu)勢，將分裂導線應用于低壓配電網(wǎng)，可以減少電壓降， 有效地提高線路的自然功率因數(shù)， 從而改善中低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量。分裂導線一般是將每相導線用2-4根截面較小的導線組成，分導線間相距0.3-0.5米，可以起到相當于增大導線直徑的作用，比總截面相同的大導線，不容易產(chǎn)生電暈，送電能力還高一些。分裂導線主要有應用于330千伏及以上電壓的線路上。我國330千伏線路采用雙分裂導線，即將架設的500千伏線路將采用分裂導線。超高壓輸電線路為抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導線架設方式。即每相導線由幾根直徑較小的分

3、導線組成，各分導線間隔一定距離并按對稱多角形排列。超高壓輸電線路的分裂導線數(shù)一般取34根那么在超高壓輸電時，為什么每相要用多根分開的導線?其理由到底是什么呢?一、使用分裂導線可提高線路的輸電能力因為與單根導線相比，分裂導線能使輸電線的電感減小、電容增大，使其對交流電的波阻抗減小，提高線路的輸電能力經(jīng)研究表明：當每相導線的截面恒定時，從單根導線過渡到分裂導線，線路的輸送能力隨之增加，每相分裂為兩根導線時增加21，分裂為三根時增加33%電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時產(chǎn)生變化的磁場，而這個磁場又會反過來影響電流，所以，這么說來，任何一個導體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會產(chǎn)生變化的磁場，就會反過

4、來影響電流，所以任何導體都會有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導線內(nèi)通過交流電流時，在導線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當電感中通過直流電流時，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時間而變化；可是當在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應定律磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時，此感應電勢就要產(chǎn)生感應電流。由楞次定律知道感應電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感

5、線圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間，會發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應電勢所造成的。 總之，當電感線圈接到交流電源上時，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢，稱為“自感電動勢”。 電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時產(chǎn)生變化的磁場，而這個磁場又會反過來影響電流，所以，這么說來，任何一個導體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會產(chǎn)生變化的磁場，就會反過來影響電流，所以任何導體都會有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導線內(nèi)通過交流電流時，在導線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導線的磁

6、通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當電感中通過直流電流時，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時間而變化；可是當在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應定律磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時，此感應電勢就要產(chǎn)生感應電流。由楞次定律知道感應電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間，會發(fā)生火花，

7、這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應電勢所造成的。 總之，當電感線圈接到交流電源上時，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢，稱為“自感電動勢”。 由此可見，電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關的一個參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。 電感線圈：導線中有電流時，其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈，以增強線圈內(nèi)部的磁場。 電感線圈就是據(jù)此把導線（漆包線、紗包或裸導線）一圈靠一圈（導線間彼此互相絕緣）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。一般情況，電感線圈只有一個繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電

8、流時，不但在自身兩端產(chǎn)生感應電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應的線圈一般叫變壓器。分裂導線可使導線周圍磁場分布改變, 從而等效地增大了導線半徑, 減小了導線電抗； 同時也改變了導線周圍的電場分布,（因?qū)w的載流量與導體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導體的表面積有關）使導線的電納也相應增大。減少電壓降, 有效地提高線路的自然功率因數(shù), 從而改善中低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量。電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時產(chǎn)生變化的磁場，而這個磁場又會反過來影響電流，所以，這么說來，任何一個導體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會產(chǎn)生變化的磁場，就會反過來

9、影響電流，所以任何導體都會有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導線內(nèi)通過交流電流時，在導線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當電感中通過直流電流時，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時間而變化；可是當在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應定律磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時，此感應電勢就要產(chǎn)生感應電流。由楞次定律知道感應電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線

10、圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間，會發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應電勢所造成的。 總之，當電感線圈接到交流電源上時，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢，稱為“自感電動勢”。 由此可見，電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關的一個參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。 電感線圈：導線中有電流時，其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈，以增強線圈內(nèi)部的磁場。 電感線圈就是據(jù)此把導線（漆包線、紗包或裸導線）一圈靠一圈（導線間彼此互相絕緣

11、）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。一般情況，電感線圈只有一個繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電流時，不但在自身兩端產(chǎn)生感應電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應的線圈一般叫變壓器。分裂導線可使導線周圍磁場分布改變, 從而等效地增大了導線半徑, 減小了導線電抗； 同時也改變了導線周圍的電場分布,（因?qū)w的載流量與導體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導體的表面積有關）使導線的電納也相應增大。減少電壓降, 有效地提高線路的自然功率因數(shù), 從而改善中低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量。電感線圈：導線中有電流時，其周圍即建立磁場。通常我們把導

12、線繞成線圈，以增強線圈內(nèi)部的磁場。 電感線圈就是據(jù)此把導線（漆包線、紗包或裸導線）一圈靠一圈（導線間彼此互相絕緣）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。一般情況，電感線圈只有一個繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電流時，不但在自身兩端產(chǎn)生感應電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應的線圈一般叫變壓器。分裂導線可使導線周圍磁場分布改變, 從而等效地增大了導線半徑, 減小了導線電抗； 同時也改變了導線周圍的電場分布,（因?qū)w的載流量與導體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導體的表面積有關）使導線的電納也相應增大。減少電壓降, 有效地

13、提高線路的自然功率因數(shù), 從而改善中低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量。二、限制電暈的產(chǎn)生及其帶來的相關危害由于超高壓輸電線的周圍會產(chǎn)生很強的電場，而架空導線的主要絕緣介質(zhì)是空氣因此當導線表面的電場強度達到一定數(shù)值時，該處的空氣可能被電離成導體而發(fā)生放電現(xiàn)象夜間有時可以看到高壓線周圍籠罩著一層綠色的光暈(電暈)，其實質(zhì)是在高壓線路中的一種尖端放電現(xiàn)象電暈的出現(xiàn)會消耗電功率和電能，引起電暈損耗 電暈的產(chǎn)生除了損耗輸電功率外，還會產(chǎn)生電磁輻射，造成對無線電臺、導航設備及電視的干擾，會顯著地影響電磁環(huán)境的正常狀態(tài)有時還會產(chǎn)生使人感到煩躁不安的電暈噪聲此外，電暈還將使導線表面產(chǎn)生電腐蝕，降低輸電線的使用壽命因此，在設

14、計和運行超高壓輸電線路時，應盡量避免電暈的產(chǎn)生由于電暈的產(chǎn)生主要取決于導線表面的電場強度的大小，而在相同的工作電壓下，導線表面的電場強度大小與其截面有關；當導線的截面愈大，其表面的場強愈小，反之則愈大可見增大導線的截面是一種解決思路但對于超高壓線路來說，單純依靠增大導線截面的辦法來限制電暈的產(chǎn)生是不經(jīng)濟的，需另辟蹊徑經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：若采用分裂導線，可顯著地降低導線表面的場強在減緩電場強度上，分裂導線可以達到和分裂導線一樣粗細的單導線同樣的效果可見分裂導線相當于增大了每相導線的直徑，可限制電暈的產(chǎn)生及帶來的相關危害電暈的產(chǎn)生是因為不平滑的導體產(chǎn)生不均勻的電場，在不均勻的電場周圍曲率半徑小的電極附近當

15、電壓升高到一定值時，由于空氣游離就會發(fā)生放電，形成電暈。因為在電暈的外圍電場很弱，不發(fā)生碰撞游離，電暈外圍帶電粒子基本都是電離子，這些離子便形成了電暈放電電流。簡單地說，曲率半徑小的導體電極對空氣放電，便產(chǎn)生了電暈。 三、使用分裂導線能提高輸電的經(jīng)濟效益 采用分裂導線技術(shù)不僅能有效地減小電暈損耗，而且在電暈條件相同的電場強度下，分裂導線可允許在超高壓輸電線上采用更小截面的導線，所以采用分裂導線會降低輸電成本在許多國家進行的運行經(jīng)濟比較的結(jié)論中，都做出了關于超高壓遠距離輸電線路采用分裂導線更經(jīng)濟合理的結(jié)論如在瑞典，把導線分裂成兩根的輸電成本要比不分裂的低2%14 四、提高超高壓輸電線路的可靠性超高壓輸電線路的穩(wěn)定性要求很高，而它所經(jīng)過地區(qū)的地表條件和氣候往往很復雜如果采用單根導線，若它某處存在缺陷，引起問題的幾