为什么高压线路有的“上天”有的“入地”?

如题所述

之所以城市内外,电力线路铺设方式不同,主要是出于技术和成本的考虑,高压电不光能“上天入地”,还有可能穿越大洋哩。

  日常生活中,电线、电缆随处可见,我们已经熟知电力线路根据电压等级分为高压和低压。

  根据GB/T2900.50-2008,定义2.1中的601-01-27,低[电]压通常指用于配电的交流系统中1000V及以下的电压等级。对于中国,实际上配电中的低压一般只有380V和220V两种。

  总结来说,中国大多数地区电网的交流电压序列是1000/800/500/220/110/35/10/0.38(0.22)千伏;西北地区电网的电压为750/330(220)/110/35/10/0.38(0.22)千伏;此外,东北地区还有66千伏。

  如果你仔细观察会发现,家里的电线一般只有火线、零线和地线,一组火线零线就是一相,而架空的输电线一般是三相,可能排列成三角形、水平或竖直。我们日常生活用一相即可满足,所以电压为220V,称之为相电压,而好多工业用户需要用更高电压的电动机械,如车床、商场空调,此时就需要三相电出马了,两两构成的电压刚好是380V,380V就是这样来的。

  输送电需要有导线,这个是大家一早就知道的,但是为什么电话可以从有绳进化到无绳,送电不能用无线传输呢?

  首先我们要明白送电送的是能量,微观的解释是通过将混乱的电荷(不带电)整理为有序的电荷(带电),使电荷承担了能量,一旦能量被消耗了(用电),电荷会重新陷入混乱状态。

  但是电荷不是随时随地随传随到的,我们生活的世界以中性粒子居多,所以要无线传电,首先要保证空气中有大量的电荷,而这只有打雷闪电的时候才会在局部发生,因此单从微观上来说,无线输电可以实现,但是必须是小的局部的,想如同手机一样千里传音从科学原理上不可行。

  从宏观上讲,传输的电能量是一种电磁波,由电磁场传播产生。根据高中物理知识,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,二者交替前进,总是以光速向四周传播。当电磁波频率低时(如送电),需要藉由有形的导电体才能传递;当频率变高后,电磁波就会外溢到导体之外,不需要介质也能向外传递能量,这就是辐射。例如手机接收的信号就是高频电磁波,只是辐射量并不大。

  为什么有的电力线路“入地”有的又“上天”?

  确定了输电需要导线的必要性,下面我们就来说说电力线路“上天”“入地”都是怎么选的。

  我们都知道,空气是良好的天然绝缘介质,架空线路正是利用了这一点,把裸露的导线按照一定的空间距离架设在空中,以保证电能的安全传输。而如果是把电缆埋在地下,出于安全性和可靠性的考虑,就必须对电缆的外表进行复杂的绝缘和保护层包裹密封,然后埋在电缆沟、排管或隧道内。

  看到这里,相信你已经明白了,地下电缆比架空线路在结构上要复杂得多,技术上要求也要高,制造、施工也会更加困难。而且,电缆埋在地下后,一旦发生故障,也不易于检修维护。

  因为地下电缆的技术和维护难度高,所以从成本上讲,它的费用也要比架空线路高出好多倍,而我们在城市外见到的高压电往往是远距离传输的,而且传输过程中不可避免会遇到复杂的地形,所以从技术和成本上来说,架空走线都要比地下铺设好得多。

  再有就是,架空线因为是电缆直接暴露在空气中,大家都知道空气的散热肯定比地下要好,所以这也限制了地下线缆输电的等级。

  说到这里,也许有的朋友还记得,在我们的栏目中曾经介绍过长江上的一个输电工程,叫苏通GIL综合管廊工程,在这个工程里,特高压线路是被埋在地下的,管廊上层是两回1000千伏气体绝缘输电管线(每回3相,相当于6倍长度)总长近33公里,是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高的超长距离GIL创新工程。

  

  既然高压电架空有那么多好处,为什么这个GIL工程不建造很高的铁塔,把导线架在天上过江呢?这个GIL一定很贵吧,这工程花这么多钱到底值不值?

  其实,虽然我们上面说了那么多电缆架空走线的好处,但地下电缆依旧具有架空线路无法替代的优点。

  这次需要跨越的长江江面宽度是5468.5米,如果采用架空线路,铁塔高度可能接近500米,建成后将成为世界第一高输电塔,建造难度巨大。要知道目前世界第一大跨越输电塔——跨越西堠门河道2656米——高度也不过380米,而且这个塔可是结结实实的建在岛上的。

  其实,该工程早在施工前就已经就“跨江”还是“穿江”的问题论证了数年。如果建造铁塔将电跨越长江输送,需要在江中建设450米的双塔及27个篮球场面积相当的塔底,这不仅阻碍了航运发展,而且将对环境造成不可估量的破坏。此外,400多米的铁塔太高了,还会受到航空限高制约,可以说是阻力相当大。

  而且,经过这几年国内科技的飞速发展,无论是从技术还是成本上,综合管廊工程相比架空线路都有了“一战之力”。在中国工程院院士钱七虎为组长的专家组指导下,施工方与设计方联合研制了适应地质、承压和有害气体地层的盾构机,对盾构机、照明和排气系统等进行了防爆设计和改造。自2017年6月28日开始挖掘,至2018年8月21日隧道贯通,历时13个月就把这个线路打通了,而且成本也降下来了,总造价跟架空线路相当。

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第1个回答  2019-08-26
其实,之所以城市内外,电力线路铺设方式不同,主要是出于技术和成本的考虑,高压电不光能“上天入地”,还有可能穿越大洋哩。
第2个回答  2019-08-26
日常生活中,电线、电缆随处可见,我们已经熟知电力线路根据电压等级分为高压和低压。
第3个回答  2019-08-27
因为高压线路需要做好处理,上天入地无疑是最安全的。
第4个回答  2019-08-26
因为考虑到了技术还有成本。
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