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2011年我国多地区出现了严重的电荒现象，当然其中含有各方面的原因，这不是我们要讨论的重点，但是在出现电荒的同时，还存在着必须做出一定的准备就单单为了存在的电能损耗问题，以及电线电缆中存在其他各种问题，这就有必要引起我们的关注。前文中我们有提到，因为损耗电能无人买单而造成影响居民正常生活的事件，同样也是此类问题 随着改革开放，我国经济水平和科技力量不断进步和发展，原本“楼上楼下，电灯电话”神话一样的期盼，实实在在的出现在了现代居民的正常生活中，并且越来越多的为人类所接受，电气业的不断发展和电子产品的不断涌现，使得电力在居民正常生活中的地位越来越高，人类越来越多的得到了电力所带来的好处，但是也越来越多的受到了电力的制约。同时，电力传输中存在的问题也越来越多的受到人类的关注，有效的解决此类问题也成为了居民一个共同的心愿，究竟电线电缆在电力传输中存在哪些问题，又该如何解决呢？ 线路损耗问题 线路损耗问题估计学过物理的人都对其有所了解，初中的物理课本上就有所提及，导体是容易导电的物体，但是容易导电的同时，它自身还同时存在着电阻率，表现为对于电流有着一定的阻碍型，在电流通过电阻时多会消耗电能，出现发热等等现象，所以通常采取高压传输方式，以达到提高电压从而降低电流，减小能量损耗的目的，这是用欧姆定律就可以解释的，电压越高，相同功率下电流越小，则消耗的电能越小。但是实际上，电能线路损耗可分为有功损耗和无功损耗，其中有功损耗中才包括着电阻损耗以及电导损耗，而无功损耗分别为电抗损耗和电纳损耗，而且无功损耗甚至远大于有功损耗，以及线路的损耗和线路端的负荷和线路自身的阻抗和对地导纳都有关系，所以只是用欧姆定律来解释线路损耗问题是不妥当的，那么究竟都应该考虑哪些问题呢？ 电阻的有功损耗 根据电力系统中对于电阻等的概念定义，电阻是导体的基本性质，由导体的基本性能决定的，与导体的长度、截面积和材质等有关。而电导被定义为电阻的倒数，使电路中对于电流的计算方法与电压的表示方法出现了相同形式。其中电阻的计算原理为欧姆定律： 电能传输在传输电路中是以电流的形式进行的，电流在通过电路的同时，电路中起传递作用的导体同样拥有电阻，（世界上所有的物体都有电阻，不过是电阻的阻值不同）则电阻发热，消耗掉部分电能，另外导体的电阻与很多外界因素都有关系，外界环境的改变就极有可能改变导体的电阻值，而温度就是一个非常明显的因素，一方面导体随着电力传播发热改变电阻，从而造成电能损耗更为严重，同时另一方面，导体以及其外部材料的耐高温性都有一定的限制，发热现象提高导体温度，既有可能引发电力泄露以及火灾等安全隐患问题。 另外，交变电流在通过传输电路的导体时还容易引发一种现象—趋肤效应，又称集肤效应，是指由于感应作用导致导体截面上电流的分布出现不均匀现象，而且越靠近导体表面电流的密度越大，从而导致导体的有效电阻增大，且交流频率越高，趋肤现象越为严重。有效电阻的增大，使得在通过相同电流时消耗的电能更多，从而造成更多的损失。 电导的有功损耗 电导在电力系统中是被定义为电阻的倒数，是导体本身的性质所决定的，使电路中对于电流的计算方法与电压的表示方法出现了相同形式。在电力系统，尤其是在架空输电线路的应用中，电阻R反应的发热效应所造成的电能损耗，而电导则主要是反映泄漏损耗和电晕损耗，虽然同为有功损耗，但两者的原理颇为不同。由于一般情况下的线路绝缘都属良好，所以泄漏损耗一般情况下多被忽略，即是说架空输电线路的电导很大程度上都是取决于电晕所引起的有功损耗。 电晕电流现象最早是由G.W. 特里切尔发现的，早期被成为称为特里切尔脉冲。基本原理是随着电压不断升高，电晕电流的脉冲频率和幅值不断增大，从而出现放电现象，并且随着电压的升高，放电量和放电强度不断增大，最终可导致间隙击穿。电晕放电是一种气体放电形式，是由电晕放电时空间电荷的积累和分布情况的不同造成。 电力系统的高压传输电路多为架空输电线路，其中地面上的树木以及电线杆等有轮廓的地方常发生一种尖端放电现象，此尖端放电现象即为电晕放电的一种。电荷多分布于金属表面，且电荷密度与金属面的曲率半径成反比例，曲率半径越小的地方电荷密度则越多，反之则曲率半径越大的地方电荷密度越少，导体尖端的地方曲率半径最小，（曲率半径的求解公式见后）所以金属出现尖端时电荷于尖端处分布最密，则此处电场最强，而当导体表面的电场强度超过空气的击穿强度时，则容易导致空气电离，使周围空气产生大量自由电子和离子，从而造成局部放电现象 尽管电晕放电现象在工程技术领域有着很多的应用，甚至避雷针等就是以此现象为基本原理制成的，但是在高压乃至超高压输电线路导线上确实必须要避免的，电晕放电容易造成一边放电，一边提供放电所需要的电荷，从而造成功率损失、电能损耗，另外还可能造成无线电干扰和噪声干扰等，此处不做详细介绍。尖端放电存在电晕放电和火花放电两种表现方式，会不断发出噪声或者火花电晕等，影响居民的正常生活，另外还可能引发火灾，对居民的财产安全和设备安全造成威胁，存在非常大的安全隐患。所以电晕放电问题是在电力系统的输电线路导线中是要坚决避免的。我们通常多考虑电导的电晕损耗，但是必须要确保线路的绝缘良好，这同样需要我们非常密切的关注，才能保证泄露损耗尽量少的出现。 输电线路中的无功损耗 输电线路中的电能损耗分为有功损耗和无功损耗，有功损耗就是前文所提到的电阻的发热效应和电导的电晕损耗以及泄露损耗，而无功损耗则是与自身的阻抗以及线路对地的导纳有关。 导体对于直流电阻的阻碍作用表现为电阻，而对于交流电，输电线路同样便显出一定的阻碍性，此时的阻碍性即为阻抗，阻抗是电路对于电流的阻碍，是电阻和电抗在向量上的和，其中电抗又包括电容抗和电感抗，电抗的计量单位同样是欧姆，与电阻的计量单位相同，但是电抗并不是固定不变的，它会随交流电频率的变化而变化，频率越大了容抗越小感抗越大，反之，频率越小了则感抗越小容抗越大，另外电感抗和电容抗还有相位和角度上的不同，所以阻抗表现为其向量上的和。 交流电领域中的阻抗可比于直流电中的电阻，则导纳在交流电领域中叶近似于直流电中格的电导，但同电阻和阻抗一样，电阻和电导的改变并不会影响阻抗和导纳的数值。当产生磁场时，电纳相当于电感，值为负虚数，而当产生的为电场时，电纳则相当于电容，产生的为一个正虚数，单位都是西门子。 无功损耗不同于有功损耗，有功损耗是将电能转化成其他形式的能量，虽然遵循能量守恒定律，但是其他形式的能量无法再重新转化成为电能，而无功损耗则不是能量转化，主要是交换的速率不同，而且在交换过程中会引发漏磁以及介质损耗等能量的损失。 线路传输中的安全问题 现实生活中常在高压电线架旁会发现“高压危险”的标志或者字样，现代高压电力传输多为架空线路传输，在高压架旁注意自身安全的同时，还要多注意身旁存在的电力危险以及电路发生意外会引发的火灾或者其它安全隐患。 前文中提到的电阻发热容易引发的火灾以及尖端放电等问题容易引发的安全隐患的同时，另外其外部绝缘层以及保护层容易受到外部环境的威胁，在外界机械打击以及其它类似腐蚀、电击压力以及磨损等等外部原因改变下，容易造成导体部分裸露出来，从而引发漏电现象等，在造成能量损失的同时，对于人类的人身安全也有着非常严重的威胁。所以更多的了解电力常识，以及加强电力工人的基本技术素养以及基本业务能力是非常有必要的。 另外电力部门自身也要多关注传输安全问题，保证对导体的承载能力的计算以及极限的预算，以及所能承受的最大电压等等相关信息，同时要考虑到外部环境的影响，例如贵州等南方等地多发生冰冻现象，对其物理承载能力有一定的了解，对于材料的选取以及材料的应用场所做到心中有数，另外保证及时清理露天安装或者架设的传输线路上的污渍等等，防止出现在潮湿天气下受趋肤效应的影响增大电能的损耗，以及做到电线的不断更新，防止因为电线老化而引起的放电漏电现象从而在出现电能损耗的同时还对居民的生活安全起到一定的威胁，从而造成电力使用的本末倒置。 |
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