超高压输电为何要用分裂导线

天狼晓月

作者：马平安　王　欣
    打开人教版全日制普通高级中学《物理》课本第二册(必修和选修)第214面插图和第二册(必修)第122面插图或彩色插图9，可以看到：发电站巨型升压变压器的输出端(往往也是超高压输电的起点)每相采用两根并联的导线，并且每隔一定距离，导线间还要装一个间隔棒。这种每相采用两根或两根以上导线的输电线称为分裂导线。又如大亚湾核电站的超高压输电线就是四分裂导线。
    那么在超高压输电时，为什么每相要用多根分开的导线?其理由到底是什么呢?
一、使用分裂导线可提高线路的输电能力
    因为与单根导线相比，分裂导线能使输电线的电感减小、电容增大，使其对交流电的波阻抗减小，提高线路的输电能力。经研究表明：当每相导线的截面恒定时，从单根导线过渡到分裂导线，线路的输送能力随之增加，每相分裂为两根导线时增加21％，分裂为三根时增加33%。
二、限制电晕的产生及其带来的相关危害
    由于超高压输电线的周围会产生很强的电场，而架空导线的主要绝缘介质是空气。因此当导线表面的电场强度达到一定数值时，该处的空气可能被电离成导体而发生放电现象。夜间有时可以看到高压线周围笼罩着一层绿色的光晕(电晕)，其实质是在高压线路中的一种尖端放电现象。电晕的出现会消耗电功率和电能，引起电晕损耗。
    电晕的产生除了损耗输电功率外，还会产生电磁辐射，造成对无线电台、导航设备及电视的干扰，会显著地影响电磁环境的正常状态。有时还会产生使人感到烦躁不安的电晕噪声。此外，电晕还将使导线表面产生电腐蚀，降低输电线的使用寿命。因此，在设计和运行超高压输电线路时，应尽量避免电晕的产生。
    由于电晕的产生主要取决于导线表面的电场强度的大小，而在相同的工作电压下，导线表面的电场强度大小与其截面有关；当导线的截面愈大，其表面的场强愈小，反之则愈大。可见增大导线的截面是一种解决思路。但对于超高压线路来说，单纯依靠增大导线截面的办法来限制电晕的产生是不经济的，需另辟蹊径。经研究发现：若采用分裂导线，可显著地降低导线表面的场强。在减缓电场强度上，分裂导线可以达到和分裂导线一样粗细的单导线同样的效果。可见分裂导线相当于增大了每相导线的直径，可限制电晕的产生及带来的相关危害。
三、使用分裂导线能提高输电的经济效益
    采用分裂导线技术不仅能有效地减小电晕损耗，而且在电晕条件相同的电场强度下，分裂导线可允许在超高压输电线上采用更小截面的导线，所以采用分裂导线会降低输电成本。在许多国家进行的运行经济比较的结论中，都做出了关于超高压远距离输电线路采用分裂导线更经济合理的结论。如在瑞典，把导线分裂成两根的输电成本要比不分裂的低2%～14％。
四、提高超高压输电线路的可靠性
    超高压输电线路的稳定性要求很高，而它所经过地区的地表条件和气候往往很复杂。如果采用单根导线，若它某处存在缺陷，引起问题的几率较大。相反，多根导线在同一位置都出现缺陷的可能性很小，所以应用分裂导线可以提高线路的稳定性。
    综上所述，在超高压输电中采用分裂导线的确有很多优点，所以这一技术已被我国和其他国家广泛采用。
参考文献
1［中］西安交通大学．电力工程．北京：电力工业出版社。1981.10
2［日］大久保仁编著．电力系统工程学．北京：科学出版社。2001.5
3［苏］Ｈ·Ａ·米里尼科夫等．330～500ｋＶ架空输电线电气部分的设计．北京：水利电力出版社。1977.11