電氣工程導(dǎo)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(diǎn))每相采用兩根并聯(lián)的導(dǎo)線，并且每隔一定距離，導(dǎo)線間還要裝一個(gè)間隔棒這種每相采用兩根或兩根以上導(dǎo)線的輸電線稱為分裂導(dǎo)線又如大亞灣核電站的超高壓輸電線就是四分裂導(dǎo)線我國(guó)從90 年代初開始著手研制，并于1992 年研制成功， 獲得了國(guó)家專利， 現(xiàn)已批量生產(chǎn)， 并在部分地區(qū)應(yīng)用。低壓絕緣分裂導(dǎo)線(以下簡(jiǎn)稱分裂導(dǎo)線) ，不同于常規(guī)導(dǎo)線， 它是由三根或四根單芯導(dǎo)線經(jīng)過某種工藝制造在一起的一種可分裂的導(dǎo)線，或者稱導(dǎo)線束， 這種分裂導(dǎo)線不僅僅是形式上與常規(guī)導(dǎo)線不同，由于分裂導(dǎo)線可使導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布改變，從而等效地增大了導(dǎo)線半徑，減小了導(dǎo)線電

2、抗；同時(shí)也改變了導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)分布， 使導(dǎo)線的電納也相應(yīng)增大。分裂導(dǎo)線與常規(guī)導(dǎo)線相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，將分裂導(dǎo)線應(yīng)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(dǎo)線一般是將每相導(dǎo)線用2-4根截面較小的導(dǎo)線組成，分導(dǎo)線間相距0.3-0.5米，可以起到相當(dāng)于增大導(dǎo)線直徑的作用，比總截面相同的大導(dǎo)線，不容易產(chǎn)生電暈，送電能力還高一些。分裂導(dǎo)線主要有應(yīng)用于330千伏及以上電壓的線路上。我國(guó)330千伏線路采用雙分裂導(dǎo)線，即將架設(shè)的500千伏線路將采用分裂導(dǎo)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(dǎo)線架設(shè)方式。即每相導(dǎo)線由幾根直徑較小的分

3、導(dǎo)線組成，各分導(dǎo)線間隔一定距離并按對(duì)稱多角形排列。超高壓輸電線路的分裂導(dǎo)線數(shù)一般取34根那么在超高壓輸電時(shí)，為什么每相要用多根分開的導(dǎo)線?其理由到底是什么呢?一、使用分裂導(dǎo)線可提高線路的輸電能力因?yàn)榕c單根導(dǎo)線相比，分裂導(dǎo)線能使輸電線的電感減小、電容增大，使其對(duì)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(dāng)每相導(dǎo)線的截面恒定時(shí)，從單根導(dǎo)線過渡到分裂導(dǎo)線，線路的輸送能力隨之增加，每相分裂為兩根導(dǎo)線時(shí)增加21，分裂為三根時(shí)增加33%電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時(shí)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì)反過來(lái)影響電流，所以，這么說(shuō)來(lái)，任何一個(gè)導(dǎo)體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，就會(huì)反過

4、來(lái)影響電流，所以任何導(dǎo)體都會(huì)有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律磁生電來(lái)分析，變化的磁力線在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢(shì)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來(lái)磁力線的變化的。由于原來(lái)磁力線變化來(lái)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(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間，會(huì)發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)所造成的。 總之，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱為“自感電動(dòng)勢(shì)”。 電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時(shí)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì)反過來(lái)影響電流，所以，這么說(shuō)來(lái)，任何一個(gè)導(dǎo)體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，就會(huì)反過來(lái)影響電流，所以任何導(dǎo)體都會(huì)有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線的磁

6、通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律磁生電來(lái)分析，變化的磁力線在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢(shì)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來(lái)磁力線的變化的。由于原來(lái)磁力線變化來(lái)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(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間，會(huì)發(fā)生火花，

7、這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)所造成的。 總之，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱為“自感電動(dòng)勢(shì)”。 由此可見，電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無(wú)關(guān)。 電感線圈：導(dǎo)線中有電流時(shí)，其周圍即建立磁場(chǎng)。通常我們把導(dǎo)線繞成線圈，以增強(qiáng)線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)。 電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線）一圈靠一圈（導(dǎo)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(gè)繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電

8、流時(shí)，不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個(gè)彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。分裂導(dǎo)線可使導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布改變, 從而等效地增大了導(dǎo)線半徑, 減小了導(dǎo)線電抗； 同時(shí)也改變了導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)分布,（因?qū)w的載流量與導(dǎo)體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導(dǎo)體的表面積有關(guān)）使導(dǎo)線的電納也相應(yīng)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(shí)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì)反過來(lái)影響電流，所以，這么說(shuō)來(lái)，任何一個(gè)導(dǎo)體，只要它通過非穩(wěn)恒電流，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，就會(huì)反過來(lái)

9、影響電流，所以任何導(dǎo)體都會(huì)有自感現(xiàn)象產(chǎn)生電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律磁生電來(lái)分析，變化的磁力線在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢(shì)就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來(lái)磁力線的變化的。由于原來(lái)磁力線變化來(lái)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(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間，會(huì)發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì)所造成的。 總之，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱為“自感電動(dòng)勢(shì)”。 由此可見，電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無(wú)關(guān)。 電感線圈：導(dǎo)線中有電流時(shí)，其周圍即建立磁場(chǎng)。通常我們把導(dǎo)線繞成線圈，以增強(qiáng)線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)。 電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線）一圈靠一圈（導(dǎo)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(gè)繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電流時(shí)，不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個(gè)彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。分裂導(dǎo)線可使導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布改變, 從而等效地增大了導(dǎo)線半徑, 減小了導(dǎo)線電抗； 同時(shí)也改變了導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)分布,（因?qū)w的載流量與導(dǎo)體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導(dǎo)體的表面積有關(guān)）使導(dǎo)線的電納也相應(yīng)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(dǎo)線中有電流時(shí)，其周圍即建立磁場(chǎng)。通常我們把導(dǎo)

12、線繞成線圈，以增強(qiáng)線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)。 電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線）一圈靠一圈（導(dǎo)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(gè)繞組。 變壓器：電感線圈中流過變化的電流時(shí)，不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個(gè)彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。分裂導(dǎo)線可使導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布改變, 從而等效地增大了導(dǎo)線半徑, 減小了導(dǎo)線電抗； 同時(shí)也改變了導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)分布,（因?qū)w的載流量與導(dǎo)體的散熱能力成正比, 而散熱能力又與導(dǎo)體的表面積有關(guān)）使導(dǎo)線的電納也相應(yīng)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(lái)的相關(guān)危害由于超高壓輸電線的周圍會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，而架空導(dǎo)線的主要絕緣介質(zhì)是空氣因此當(dāng)導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，該處的空氣可能被電離成導(dǎo)體而發(fā)生放電現(xiàn)象夜間有時(shí)可以看到高壓線周圍籠罩著一層綠色的光暈(電暈)，其實(shí)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(huì)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(huì)產(chǎn)生電磁輻射，造成對(duì)無(wú)線電臺(tái)、導(dǎo)航設(shè)備及電視的干擾，會(huì)顯著地影響電磁環(huán)境的正常狀態(tài)有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生使人感到煩躁不安的電暈噪聲此外，電暈還將使導(dǎo)線表面產(chǎn)生電腐蝕，降低輸電線的使用壽命因此，在設(shè)

14、計(jì)和運(yùn)行超高壓輸電線路時(shí)，應(yīng)盡量避免電暈的產(chǎn)生由于電暈的產(chǎn)生主要取決于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，而在相同的工作電壓下，導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與其截面有關(guān)；當(dāng)導(dǎo)線的截面愈大，其表面的場(chǎng)強(qiáng)愈小，反之則愈大可見增大導(dǎo)線的截面是一種解決思路但對(duì)于超高壓線路來(lái)說(shuō)，單純依靠增大導(dǎo)線截面的辦法來(lái)限制電暈的產(chǎn)生是不經(jīng)濟(jì)的，需另辟蹊徑經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：若采用分裂導(dǎo)線，可顯著地降低導(dǎo)線表面的場(chǎng)強(qiáng)在減緩電場(chǎng)強(qiáng)度上，分裂導(dǎo)線可以達(dá)到和分裂導(dǎo)線一樣粗細(xì)的單導(dǎo)線同樣的效果可見分裂導(dǎo)線相當(dāng)于增大了每相導(dǎo)線的直徑，可限制電暈的產(chǎn)生及帶來(lái)的相關(guān)危害電暈的產(chǎn)生是因?yàn)椴黄交膶?dǎo)體產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng)，在不均勻的電場(chǎng)周圍曲率半徑小的電極附近當(dāng)

15、電壓升高到一定值時(shí)，由于空氣游離就會(huì)發(fā)生放電，形成電暈。因?yàn)樵陔姇灥耐鈬妶?chǎng)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(jiǎn)單地說(shuō)，曲率半徑小的導(dǎo)體電極對(duì)空氣放電，便產(chǎn)生了電暈。 三、使用分裂導(dǎo)線能提高輸電的經(jīng)濟(jì)效益 采用分裂導(dǎo)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(chǎng)強(qiáng)度下，分裂導(dǎo)線可允許在超高壓輸電線上采用更小截面的導(dǎo)線，所以采用分裂導(dǎo)線會(huì)降低輸電成本在許多國(guó)家進(jìn)行的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)論中，都做出了關(guān)于超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路采用分裂導(dǎo)線更經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)論如在瑞典，把導(dǎo)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?xiàng)l件和氣候往往很復(fù)雜如果采用單根導(dǎo)線，若它某處存在缺陷，引起問題的幾