高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

都说人要是走近了高压线,就会对人放电,但是我们看到野外的输电铁塔上面悬挂的高压线,似乎距离铁塔很近,为什么这些导线不会对铁塔放电呢?

1、导线对地的安全距离

不同的电压等级,都有不同的安全距离要求,只要满足了电压等级的安全距离,导线就不会对地放电。

在这里我们所说的对地安全距离,主要是指导线对对杆塔的安全距离。

下面是常见的不同的电压等级对地安全距离 :

10千伏--0.7米;

35千伏--1米;

66千伏--11千伏--1.5米;

220千伏--3米;

330千伏--4米;

500千伏--5米;

750千伏--6米;

1000千伏--7米。

上述的不同电压等级对地安全距离,远大于它们的最小空气间隙的放电距离,因此这些导线不会对地放电。

为了降低工程造价,减少施工难度,保障输电线路的安全运行,工程师在设计线路的时候,基本上都是遵循上述安全距离来设计杆塔横担。就拿我们最常见的66千伏的导线对杆塔的距离,基本上都是保持在1.5米左右。

但是,我们看到杆塔上的导线对地距离,似乎远小于上面所说的距离,66千伏的导线对杆塔的距离,好像并没有1.5米。这主要是以下几个原因 :

一是近大远小的视觉效果,一般66千伏的杆塔,下横担对地高度大多都是在18米到21米,上横担距离地面是更是高达23米--26米,特殊地形可能会更高,这样的高度在我们仰头向上看的时候,视觉距离就会小于实际距离。

再一方面,与我们站立的位置也有关系,如果我们站在杆塔的侧面看,导线对杆塔的距离就会显得更小。

第三个方面,我们看到导线与杆塔的距离远近,没有参照物,因此也难以判断实际距离。

2、导线之间的距离

上面我们所说的电压等级,是每一根相线对地电压,也叫做“相电压”,而导线之间的电压,叫做“线电压”,“线电压”与“相电压”是1.732倍的关系。

还拿66千伏的电压等级来说,66千伏指的是相电压,而导线之间的“线电压”是66✖️1.73=11.4万伏。我们看66千伏的杆塔,如果是垂直排列的导线,导线之间的距离是2.5米,远远大于规范要求的11千伏1.5米的对地安全距离。这是因为,考虑到大风、雨雪或者导线覆冰脱落等恶劣天气,导线会产生舞动,如果导线产生不规则舞动,线间距离就会减少,这也是为了安全运行考虑。

3、绝缘子的长度

还拿66千伏线路说事,一般66千伏的绝缘子都是5片,特殊污染地区可能会增加到6片。如果是5片的绝缘子串,绝缘子的总长度就是0.7米--0.8米,这个距离远小于66千伏导线对地距离1.5米的要求。

这主要原因就是绝缘子的绝缘强度远大于干燥空气的绝缘强度。另外,绝缘子有凹槽,这些凹槽展开的直线长度,我们叫做“爬距”,这个爬距越大,绝缘强度就越高,抗污染能力也就越大。

普通盘式绝缘子的爬距不小于320毫米,那么5片这样的绝缘子总爬距就是1.6米,完全符合66千伏导线对杆塔距离的要求。

高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

不放电是因为它们之间的距离没有达到放电条件哦!还是让我们详细说来吧!

目前我国送电电压等级主要有交流10kV、35kV、110kV、220kV以及特高压送电交流500kV及±800kV。常见铁塔主要是220kV和110kV的,低压的通常是杆。高压国内一般是指35kV以上的。大家注意上图红圈内的装置了吗?这个叫绝缘子,它的作用就是将导线与塔架之间绝缘的。这个绝缘子的片数多少和输送电压是有关系的。一般情况下,750千伏,32个;500千伏,25个;330千伏,17个;220千伏,13个;110千伏,7个;66千伏,5个;35千伏,3个。如果高海拔,污秽重的地区或者重要的塔,片数还要增加几片。基本上1片绝缘子可以承受1-1.5万伏特的电压,但世界上,不同地区不同环境,绝缘子片数可能差别也比较大,不同类型的绝缘子,要求也不同。上图这个距离够长吧?注意那个人脚下的那几条线缆是带电的哦!通过设置绝缘子使得电缆巧妙的绕过线塔并与塔架保持安全距离,所以自然就不会对塔架放电了!

最后附送国家电网规定安全距离:10kV 0.7m,35kV 1.0m,110kV 1.5m,220kV 3m,500kV 5m。

高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

答:这是因为高压线路中的导线与导线之间,导线与铁塔直接都已经做好了绝缘与安全距离的处理,根本不会放电。

高压电的铁塔距离导线设计当初就已经根据不同电压等级架设好了,并且根据恶劣天气的导线热胀冷缩、风力对高压线的吹动引起振幅这些因素影响留有余地。

高压线上我们人能看到许多串联在一起的高压瓷瓶,铁塔属于输电线路的高压设备,挂在铁塔与导线上使用的高压绝缘子(瓷瓶)是高压的,每一个耐压为10KV,超高压输电线路中的瓷瓶绝缘等级更高。

⚡电力虽然给人们带来了巨大贡献,但电的特性相信大家并不十分清楚;电子的移动形成电流,电流在移动中受到导线截面积的限制,或者说是导体的导电系数ρ影响,如果不将电压等级升高,电力输送的能量大部分会消耗在线路中,所以电力工程师们根据不同输电距离,采用不同电压等级输电。

与此同时要知道电是可以击穿空气的,电压越高击穿空气能力越强。所以这就造成人体触电不是摸到电线才会触电。各电压等级的最小安全距离,见下表所示。

10KV及以下的最小距离为0.7米、20~35KV最小距离为1.00米、66~110KV的最小距离为1.5米、220KV的最小距离为3.00米、330KV的最小距离为4.00米、500KV的为5.00米、750KV的为6.00米、1000KV的为7.00米。这就是为什么电压等级越高,架设的铁塔越高,铁塔上的绝缘瓷瓶越多的原因。

知足常乐2022.8.23日于上海

高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

高压输电线路(猫头塔)

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回答这个问题前,要先清楚什么是低压和高压。

按照国家标准《标准电压》GB/T156-2017的划分

交流线电压≤1000V为低压系统;

1000V<交流线电压≤35kV为中压系统;≥1000V且

35kV<交流线电压≤220kV为高压系统;

220kV<交流线电压为超高压系统。

我们在一般生活和实际工作中通俗地把交流线电压≤1000V的叫做低压系统,1000V<交流线电压的系统称为高压系统。

任何电压等级都有绝缘要求,只不过低压系统一般是电缆和封闭母线槽作为主要的送电介质,很少会见到裸露的导线和母线送电,而且低压送电受到电压降的影响0.38kV的送电半径一般在200米范围内,基本是在室内布线,一般人也很少能见到;在配电柜内低压母线是依靠空气作为绝缘介质,这就有距离的要求,相关标准会给出不同相带电裸导体的距离。

高压系统在输电的过程中一般在空旷和人烟稀少的地区采用架空输电的方式,在城市一般采用电缆廊道的输电方式。

此问题涉及的就是架空输电的方式,架空输电一般采用裸露的铝导线(重量轻),杆塔一般采用桁架式的杆塔。输电线路通过绝缘瓷瓶固定在杆塔上,导线距离杆塔的绝缘距离都是按照规范的要求进行设计,不同的电压等级其在空气中的导电距离也是不同的,电压越高距离越远。

结论就是:带电导体满足了下表的绝缘要求就不会发生空气放电,造成短路的可能。

35kV和66kV带电导体与杆塔构件等的最小安全距离

10kV及以下带电导体与杆塔构件等的最小安全距离

110kV以上带电部分与杆塔构件等的最小距离

输电线路的设计关键不在导线与杆塔金属部件的距离,这个距离是很好控制的,真正的关键是杆塔的受力计算和在不同气象环境下的档距、爬电距离等。

在高压输电方面一共有两本规范和一本手册:

《66kV及以下架空输电线路设计规范》GB50061-2010、《110kV~750kV架空输电线路设计规范》GB5054-2010、《电力工程高压送电线路设计手册》第二版。

GB50061是注册电气工程师供配电专业考试的考试规范,GB50054是注册电气工程师发输变电专业考试的考试规范,《电力工程高压送电线路设计手册》第二版是这两个专业在架空线路上都要考的手册,这两年供配电考试每年都要5道题,10分;发输变电考试所占比重更大。

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这个事情说白了,就是欧姆定律的问题。

电压和绝缘电阻,算出来电流值。

电流足够大,则会产生放电,也就是我们说的电弧。否则仅仅是一些轻微的类似放电的现象,比如泄露电流、比如电晕等等,甚至只是离子或者电子的发射。

对于固定电压等级的电力设备而言,电压是固定的。所以电阻是决定性因素。

这里的电阻主要会有两类。

一是空气间隙绝缘电阻。

空气本身是非常好的绝缘体。在温度20度,压力为101325pa和绝对湿度为11g/m^3的标准大气压下,通常认为均匀电场空气间隙击穿场强为30KV/cm,也就是1厘米的距离需要电压30KV才能击穿,1毫米的距离需要电压3KV才能击穿。

当然,空气的绝缘特性与很多因素有关,比如海拔、湿度、间隙性质等等,以上的数值仅仅是一个定性的描述。

在高压线路设计的时候,会校核空气间隙距离是否足够,特别是考虑在风力的影响下线路发生偏移时,空气间隙是否足够。因此一般情况下,高压线路不会对铁塔放电。

二是绝缘子绝缘电阻。

架空线路不可能一直悬空架设,必须要有紧固金具才能通过铁塔架设。紧固金具当然不能直接连接导线和铁塔,这样会发生放电。因此线路设备上增加了绝缘子这种设备。

绝缘子有很多类型,比如针式、盘式,悬式、支柱式,玻璃、瓷质、复合材料等分类。

以上图片均来自网络

绝缘子,总的作用,就是实现固定,并保证绝缘。

绝缘子的绝缘性能,一般情况下会强于空气绝缘。

因此运行中也不会发生放电情况。

当然,绝缘子也会存在问题,比如表面大量积污且叠加湿度大时绝缘强度会降低,比如绝缘子积雪、积冰的情况下可能会降低绝缘强度等等。这时候,可能会发生放电事故。

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高压电的铁塔离导线那么近为什么不放电?

也不近。离铁塔金属部分的距离必须满足大气过电压的冲击放电距离和内部过电压时的绝缘强度,另外还得考虑侧向最大风力时的摆动幅度。

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