輸電基礎(chǔ)知識
發(fā)布時(shí)間:2024/6/1 15:42:18
電能的傳輸,是電力系統(tǒng)整體功能的重要組成環(huán)節(jié)。發(fā)電廠與電力負(fù)荷中心通常都位于不同地區(qū)。在水力、煤炭等一次能源資源條件適宜的地點(diǎn)建立發(fā)電廠,通過輸電可以將電能輸送到遠(yuǎn)離發(fā)電廠的負(fù)荷中心,使電能的開發(fā)和利用超越地域的限制。與其他能源輸送方式相比較,輸電具有損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)節(jié)控制、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
廣義的輸電線路:從發(fā)電到用電的中間線路都算“輸電線路”
狹義的輸電線路:一般來說35kV以上(不含)的屬于主網(wǎng)輸電線路,在電網(wǎng)就簡稱輸電線路(狹義),35kV以下算是配電線路。
圖譜遵循習(xí)慣,在本詞條下,如未特別指出,都屬于面向狹義的輸電線路的解釋。
PART1
輸電原理
輸電線路是用變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能升壓后,再經(jīng)斷路器等控制設(shè)備接入輸電線路來實(shí)現(xiàn)。
通過輸電,把相距遠(yuǎn)的(可達(dá)數(shù)千千米)發(fā)電廠和負(fù)荷中心聯(lián)系起來,使電能的開發(fā)和利用超越地域的限制,輸電還可以將不同地點(diǎn)的發(fā)電廠連接起來,實(shí)行峰谷調(diào)節(jié)。
有時(shí)候輸電不只是為了能讓用戶能用上電,還有讓用戶能夠有多路電可用,可備用,提高用電可靠性,當(dāng)然要多成本多出錢。
PART2
輸電原因
集中發(fā)電效率高,大發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換效率高,運(yùn)維成本低,在每kW·h(千瓦時(shí))上都是更劃算的。
發(fā)電用的煤、水等資源在某地富集,其他地方要用電卻離資源非常遠(yuǎn),就得送電。
送電的成本遠(yuǎn)低于送煤、石油等自然資源的成本,屬地將資源轉(zhuǎn)化為電力,再到用能地區(qū),是最經(jīng)濟(jì)的方式。
PART3
輸電種類
按照輸送電流的性質(zhì),輸電分為交流輸電和直流輸電。
3.1 交流輸電

交流組網(wǎng)
發(fā)電廠發(fā)出的電能多為三相交流電,通過升壓變壓器,高壓輸電線路和降壓變壓器,配電線路和配電變壓器將電能輸送到用戶。
3.2 直流輸電
將發(fā)電廠發(fā)出的交流電通過整流站變換成直流電,經(jīng)直流電路輸送到受端后,逆變站把直流電轉(zhuǎn)換成交流電送到用戶。
1) 主要應(yīng)用
遠(yuǎn)距離大容量輸電。直流電纜不存在電容電流和電抗其輸送距離不受限制。
非同步聯(lián)網(wǎng)。直流輸電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),不存在穩(wěn)定性問題及故障連鎖反應(yīng)。
海底電纜送電。交流電纜線路的輸送受電容電流限制,難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離送電。
PART4
輸電電壓等級

輸電電壓等級分類
電從發(fā)電機(jī)出來,需要去變壓器升壓,把電壓升高會(huì)更利于運(yùn)輸。
因?yàn)閭鬏旊娏κ怯袚p耗的,計(jì)算方式為I2R,電流越大,發(fā)熱越大,損耗越大,經(jīng)濟(jì)性越差,反之,電壓越高,電流就越小,損耗就小,經(jīng)濟(jì)性好,所以遠(yuǎn)距離傳輸都要用高電壓輸電。
一般主網(wǎng)電壓等級是220kV或者500kV(西北電網(wǎng)是330kV,750kV),升至這個(gè)電壓等級后,由輸電線路與電網(wǎng)連接,就叫做并網(wǎng)發(fā)電了。
有人會(huì)問U2/R,那把U變小,不是損耗也小嗎,這不是和高壓相反,其實(shí)是對線損計(jì)算的錯(cuò)誤理解,如按電壓算,線損是按壓降算的,即(U1-U2)2/R,并不是按超始點(diǎn)的絕對電壓計(jì)算。
PART5
輸送電能流程

輸送電能流程
輸送電能總共有:發(fā)電站→升壓變壓器→高壓輸電線→降壓變壓器→用電單位等五個(gè)流程。
電力工業(yè)初期,發(fā)電廠建在電力用戶附近,直接向用戶送電,所以那個(gè)時(shí)候只有發(fā)電和用電兩個(gè)環(huán)節(jié)。
隨著電力生產(chǎn)規(guī)模和負(fù)荷中心規(guī)模的擴(kuò)大,發(fā)電中心,如大型火電基地、水電基地和核電基地均遠(yuǎn)離電力工作中心,為了讓那些距離遠(yuǎn)的電力用戶也用到電,就需要高壓輸電。
PART6
輸電線路的構(gòu)成

按照設(shè)備狀態(tài)檢修定,輸電線路主要?jiǎng)澐譃?個(gè)單位一1個(gè)環(huán)境。
7個(gè)單元分別是桿塔、導(dǎo)地線、絕緣子、金具、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置、附屬設(shè)施;一個(gè)環(huán)境是指通道環(huán)境。
PART7
輸電線路的運(yùn)維

7.1 輸電線路運(yùn)維的主要工作:
1) 巡視
定期或臨時(shí)去戶外巡視線路,及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路本體、附屬設(shè)施以及線路保護(hù)區(qū)出現(xiàn)的缺陷或隱患,近距離對線路進(jìn)行觀測、檢查、記錄的工作,并為線路檢修、維護(hù)及狀態(tài)評價(jià)(評估)等提供依據(jù)。
2) 檢測
輸電線路檢測主要檢測項(xiàng)目保護(hù)區(qū)、基礎(chǔ)、桿塔、防雷設(shè)施及接地裝置、導(dǎo)線和絕緣子等等,由線路運(yùn)行單位負(fù)責(zé)。是發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患、開展設(shè)備狀態(tài)評估、為狀態(tài)檢修提供科學(xué)依據(jù)的重要手段。
3) 維修
線路維修應(yīng)遵循“應(yīng)修必修,修必修好”的原則。狀態(tài)檢修是在對輸電設(shè)備或部件所處的健康狀態(tài)進(jìn)行診斷的基礎(chǔ)上,對設(shè)備狀態(tài)量超過狀態(tài)控制值的部位或區(qū)段進(jìn)行維護(hù)和修理的過程。線路狀態(tài)檢修工作包括停電、不停電測試和試驗(yàn)以及停電、不停電檢修維護(hù)工作。
PART8
輸電線路和自然氣象災(zāi)害
輸電線路因?yàn)槎荚诨纳揭皫X,且懸空線不是一個(gè)很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),受氣象的影響很大,只要一故障就是實(shí)時(shí)大面積的影響,所以氣象災(zāi)害是輸電線路的一個(gè)重要研究課題。這里介紹下對輸電線路影響大的氣象災(zāi)害。
1) 山火
山火就是森林火災(zāi),它對輸電線路的安全影響極大,會(huì)導(dǎo)致送電通道的多回線路出現(xiàn)同時(shí)跳閘的現(xiàn)象,大量的輸電不能正常輸出,影響用電的安全與穩(wěn)定。
所以,對通過林區(qū)的架空輸電線路,應(yīng)加強(qiáng)巡視和維護(hù),導(dǎo)、地線與樹木間距離應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
2) 雷電
雷電對輸電線路的危害極大,有可能直接被擊中,對電網(wǎng)中的變壓器和絕緣薄弱的設(shè)備產(chǎn)生巨大的危害性。它還可能伴隨著跳閘、大面積斷電的現(xiàn)象出現(xiàn)。所以,各電壓等級線路應(yīng)具備相應(yīng)的耐雷水平,不滿足要求的應(yīng)采取措施加以解決。
3) 風(fēng)災(zāi)
風(fēng)災(zāi)包括了臺風(fēng)、颶風(fēng)和強(qiáng)風(fēng)等,大風(fēng)可以將輸電桿塔損壞,導(dǎo)線在空中強(qiáng)烈晃動(dòng),導(dǎo)致風(fēng)偏放電、跳閘、斷電等現(xiàn)象。為了更好防止風(fēng)偏故障的發(fā)生,需在設(shè)計(jì)風(fēng)速、設(shè)計(jì)裕度、施工安裝工藝、桿塔塔頭尺寸等多個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng),以有效預(yù)防輸電線路風(fēng)偏閃絡(luò)的發(fā)生,降低跳閘事故機(jī)率。
4) 冰災(zāi)
影響輸電線路正常安全運(yùn)行的主要?dú)庀鬄?zāi)害是導(dǎo)線覆冰。通常輸電線路的覆冰會(huì)增大線路與桿塔的負(fù)荷,使得導(dǎo)線受風(fēng)的面積增加,容易使輸電線路誘發(fā)不穩(wěn)定的馳振,導(dǎo)致跳頭、扭動(dòng)、冰閃跳閘等惡性事故出現(xiàn),從而導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍的停電現(xiàn)象。
中國近十幾年的輸電線路受到冰災(zāi)的影響,產(chǎn)生過幾次重大的電網(wǎng)安全事故,如2008年的冰災(zāi)是最為嚴(yán)重的一次,多年罕見持續(xù)的凍雨、冰雪天氣,對南方的多個(gè)省區(qū)造成了重要的影響,對電網(wǎng)安全構(gòu)成了極大的威脅。
5) 地質(zhì)災(zāi)害
滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地震等地質(zhì)災(zāi)害是影響我國戶外輸電線路運(yùn)行安全的重要因素,嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致大電網(wǎng)解列運(yùn)行。尤其是地震災(zāi)害對輸電線路和電網(wǎng)的影響,使多條輸電線路跳閘,導(dǎo)致電力中斷、電廠設(shè)備損壞停運(yùn)等危害。
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