如果你在野外抬頭望一下高壓線
可能會發現一個現象
每一組導線有很多根
高空視角看是這樣的↓
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它們由一個環固定著
如果你觀察得夠仔細
再經過比對會發現
不同的高壓線
每組有多少根存在差異
比如有兩根的
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有四根的
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還有六根的……
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為啥要這樣設計?
這里面有啥門道?
這叫分裂導線
分裂是為了更加經濟、可靠地
提高線路的輸電能力
咱們從頭想,假如讓你設計一種輸電能力強的輸電線路,你會怎么做?
根據原理:功率=電壓×電流
要想提高輸電量,你得從輸送的電壓和電流兩個方面考慮,問題的核心在于如何提高輸電線路輸送電壓和電流的本領。
電壓方面
具體如何提高電壓,咱就不細說了,直接上結果:我國自主研發了獨步世界的特高壓輸電技術,將電壓等級提升至交流1000千伏和直流±1100千伏,大大提高了遠距離輸電能力。經過實踐檢驗,這項技術安全、實用,不僅在國內大規模應用,而且走向了世界。
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▲±1100千伏準東—皖南特高壓直流輸電線路。
電流方面
這就是咱們今天要說的重點了!
要想提升導線輸送電流的能力,你的第一反應是不是加粗導線或增加并行線路?
沒錯!道路越寬,電子跑得越快;多建幾條路,電子多路沖刺,相同時間內到達的更多。
但是,加粗導線和增加并行線路的方法都受到客觀條件制約:
導線不能無限加粗。
加粗導線會增加導線生產成本,制造、運輸、架設難度增大;粗導線剛性強、應力集中明顯,且在變形時內部張力遠大于細導線,所以容易折斷。不僅如此,導線越粗就越重,原本的鐵塔就支撐不住它了,得加粗或加大鐵塔,這樣一來,建設成本大大增加。
并行線路也不能無限增加。
增加并行線路會占用更多土地資源。
兩條路都行不通
還有啥辦法?
工程師們想出了
“分裂導線”的巧妙方案:
將每相導線用多根較細的子導線替代
子導線間保持一定距離并按規則排列
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這種結構等于創造了一根虛擬的粗導線,在不顯著增加重量和成本、不更多占用土地資源的情況下,突破了提高導線輸送電流能力的瓶頸。

等等,分裂導線怎么就等于創造一根虛擬的粗導線?
這就涉及電流的一個特性:集膚效應。
它是指電流通過導體時,靠近導體表面處的電流密度大于導體內部電流密度的現象。說白了就是,電子主要在導體表面通過,單根粗導線的中心幾乎不導電。
所以,采用分裂導線后,多根細導線表面積更大,導電能力更強。
分裂導線以較小成本換來了輸電能力的提升,使得輸電線路變得更經濟。
為啥每組的根數還不一樣?
分裂導線一般有雙分裂、三分裂、四分裂、六分裂、八分裂、十分裂等類型,分別適用于不同電壓等級。
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▲分裂導線形狀。
一般來說
電壓越高
采用的導線分裂數就越多
比如
110千伏、220千伏線路
一般用二分裂導線
500千伏線路一般用四分裂導線
1000千伏線路一般用八分裂導線
下次數一數子導線數
咱就能大概知道線路的電壓等級了
新技能get√
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▲1000千伏張北—勝利特高壓交流工程的八分裂輸電線路。
2024年年底投運的川渝1000千伏特高壓交流工程首次采用十分裂導線。
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▲川渝1000千伏特高壓交流工程十分裂輸電線路。
你數得過來嗎?頭條君已眼花……
遠距離輸電,不光要考慮輸電線路的經濟性,還得考慮安全性、穩定性。
分裂導線表現如何?
1. 減少故障
分裂導線的子導線在同一位置都出現缺陷的可能性很小,所以用分裂導線可以提高線路的穩定性。
2. 散熱性好
分裂結構增大散熱面積,可降低導線溫度,減少冷縮熱脹導致的弧垂變化,提高安全性。
3. 抑制電暈效應
導線半徑越大,其表面電場強度越低。分裂導線通過等效半徑增大的方式,有效降低了表面場強,從而抑制了電暈效應。
*電暈效應:伴隨著電暈放電的氣體電離、復合等過程,出現聲、光、熱等現象的放電效應。電暈放電會產生無線電干擾、可聽噪聲、能量損耗、化學反應和靜電效應等。
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▲電暈放電效果圖。
當然,任何一項技術都不會十全十美,分裂導線技術也有缺陷,比如容易因振動使間隔棒松動。
電網人充分認識其利弊,在利用這項技術提高線路輸電能力的同時,也在努力克服它的缺陷,目前已經有了在間隔棒線夾處使用橡膠墊減小振動、合理設置間隔棒間距等有效方式。

感謝|中國電科院 劉元慶
撰稿&責編|師維藝
制圖|邸璇
執行審核|張越越
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