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《供电系统设施管理技术、方法及应用》之九:中压配电层

已有 1958 次阅读 2018-4-30 07:42 |个人分类:电力科技|系统分类:科研笔记| 配电系统, 配电网, 输配电系统管理

         中压配电线路一般是架设在木杆上的架空线路或是敷设在地下电缆沟或管道中的电缆线路,其作用是将电能从变电站输送到整个供电区。中压配电线路运行于中压电压。在北美,广泛采用的中压电压为4.2kV~34.5kV,其中,最常用的电压等级是12.47kV;在世界范围内,中压配电电压为1.1kV到66kV。有些配电系统使用几种中压电压等级,如23.9kV、13.8kV、4.16kV等。

每条中压配电线路本身实际上也是一个小的输电系统,其配电能力从2MVA到30MVA不等,具体取决于导线截面积和电压等级。通常,一座变电站有2~12条中压配电线路,呈树形结构分布,它们从变电站引出后,不断分出更多、更小的分支线,最终到达用户端。电力系统的所有中压配电线路组合起来构成了中压配电层。一般一个配电站有1~40条馈线,平均一个站有配电线路2~8条。

变电站出口的三相配电线路称为主干线,主干线又会分出若干条分支线。这些大的分支线的末端与其他馈线的末端连接在一个开环点上(开环点是指在两条馈线间装配常开开关作为紧急情况下的连接点)。

另外,每条配电线路都由几个常闭开关分割为若干可开断的小段。在发生紧急情况时,可以通过开关的倒闸操作隔离故障段,使电能绕过故障设备向用户供电,以便这些用户不用等到故障清除就能恢复供电。

从定义可知,中压配电线路包括了介于变电站与开断点之间的中压部分。任何一段配电线路,无论是三相、两相线路,还是单相线路,凡是可以用开关切换的,都可以认为是中压配电线路的一部分。主干线以及这些可切换的分段线路通常是三相的。使用最大截面的导线并不是因为  最大容量(比如事故时的应急切换)(典型的导线截面积大约为500~600MCM(英制单位,1MCM=1 komil,约为0.5067mm2),超过1000MCM的导线也比较常见,作者设计和建设的一条馈电线路截面积达到2000MCM)。通常一条配电线路具有冗余容量,因为它需要在紧急情况下为其他配电线路提供备用。

在世界上,绝大多数配电线路都是架空线路,用横木或柱形绝缘子将馈线搭接在木杆上,美国也不例外。只有在人口稠密的城市或是非常注重景观的情况下,才采用成本较高的地埋方式。在这种情况下,主干线采用绝缘电缆,敷设在事先埋于地下的混凝土管道中,地下埋设的成本是架空线路的3~10倍。

不过,在许多实际应用中,尽管配电系统采用架空出线方式,但配电线路的最初几百码仍是敷设在地下的,这部分地下配电线路被用作引出线(feeder get-away)。特别是大型变电站,采用这种地埋式引出线不仅是实际的需要,也考虑到了可靠性和美观的因素。如果一座拥有10~12条三相架空馈电线路的大型变电站,每条线路都要有一定的空间,以满足电气绝缘、安全性和维护的需要,则意味着在变电站周围有40~48条导线悬挂在半空中。

基础设施老化的一个重要问题是许多大型变电站位于土地资源紧张的地区,在这些变电站没有足够的空间架设变电站的出线。即使有足够的空间,如此多的导线混杂在一起,看上去也不美观,更重的是还可能存在潜在的不可靠隐患。如果有一条导线断落在不合适的地方,就可能导致变电站丧失大量的供电能力。解决这一难题的最好办法就是采用地埋式引出线,通常的做法是将最初几百码的配电线路敷设在地下管道中,并将它引至竖立在地面的电线杆上,接至架空线。这段地下连接线往往限制了整条配电线的极限输电容量,所以地下电缆的载流量是配电线输电能力的限制因素。



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