實際輸電中,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(dǎo)線,并且每隔一定距離,導(dǎo)線間還要裝一個間隔棒.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.
那么在超高壓輸電時,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
因為與單根導(dǎo)線相比,分裂導(dǎo)線能使輸電線的電感減小、電容增大,使其對交變電流的波阻抗減小,提高線路的輸電能力.經(jīng)研究表明:當每相導(dǎo)線的截面恒定時,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)線時增加對21%,分裂為三根時增加33%.
二、限制電暈的產(chǎn)生及其帶來的相關(guān)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(dǎo)線的主要絕緣介質(zhì)是空氣.因此當導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)航設(shè)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(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)計和運行超高壓輸電線路時,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)線表面的電場強度的大小,而在相同的工作電壓下,導(dǎo)線表面的電場強度大小與其截面有關(guān);當導(dǎo)線的截面愈大,其表面的場強愈小,反之則愈大.可見增大導(dǎo)線的截面是一種正確的解決思路.但對于超高壓線路來說,單純依靠增大導(dǎo)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(dǎo)線,可顯著地降低導(dǎo)線表面的場強.在減緩電場強度上,分裂導(dǎo)線可以達到和分裂導(dǎo)線一樣粗細的單導(dǎo)線同樣的效果.可見分裂導(dǎo)線相當于增大了每相導(dǎo)線的直徑,可限制電暈的產(chǎn)生及帶來的相關(guān)危害.
三、使用分裂導(dǎo)線能提高輸電的經(jīng)濟效益
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強度下,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(guān)于超高壓遠距離輸電線路采用分裂導(dǎo)線更經(jīng)濟合理的結(jié)論.如在瑞典,把導(dǎo)線分裂成兩根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(fù)雜.如果采用單根導(dǎo)線,若它某處存在缺陷,引起問題的幾率較大.相反,多根導(dǎo)線在同一位置都出現(xiàn)缺陷的可能性很小,所以應(yīng)用分裂導(dǎo)線可以提高線路的穩(wěn)定性.
【試題分析】
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

一座小型水電站,利用流量2 m3/s、落差5 m的河水發(fā)電,若單相發(fā)電機的效率為50%,輸出電壓為200 V,已知發(fā)電站到用戶架設(shè)的輸電線總電阻為12 Ω,輸電中輸電線上允許損耗的功率為6%,用戶所需電壓為220 V,求所用升壓變壓器和降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比(變壓器為理想變壓器).

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科目:高中物理 來源:2010年福建省廈門市高二下學(xué)期質(zhì)量檢測物理試題 題型:計算題

風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源,近幾年來得到了快速發(fā)展。如圖是山東榮成市濱海大道所建的風(fēng)陣。如果風(fēng)車陣中某發(fā)電機輸出功率為100kW,輸出電壓是250V,用戶需要的電壓是220V,輸電線電阻為10Ω。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%,試求:

   (1)畫出上輸電線路的示意圖。

   (2)在輸電線路中投置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比;

   (3)用戶得到的電功率是多少?

 

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