输电系统
系统需求
安全性(Safety)
可靠性(Reliability) 在可靠性之考量上,配电系统供应每个用户通常为单一回路送电。在输电系统,发电厂或变电所由于供应的区域较广,因此会采用多回路或者环路供电方式。类似多回路送电之设计上,还要考量其中任何一回路或者两回路故障断电或停电维修时,不会造成下游的用户停电、上游的电厂跳机、仅存的线路过载,这种考量称之为N-1或N-2设计。有些变电所或变压器的设置也有N-1的考量。
初期费用(First Cost) 输电系统兴建的初期费用,架空输电线路之用地取得日益困难、成本日增,地下电缆则兴建成本约为架空输电线路之10倍。
操作简化(Simplicity of Operation)
电压调整率(Voltage Spread),或负载平衡(Load balancing)
维护(Maintenance)
扩充(Expansion)
线路种类
奥地利福拉尔贝格邦施林斯的电力传输塔
架空输电线路
美国本土的电力传输网由500家公司营运,包含30万公里长的电线。
架空输电线路由于建造的初期费用较低,故被广泛使用。基本上由于采用绝缘瓷器或玻璃做为绝缘体(电力业者称之为绝缘碍子,即输电铁塔上所见一串串之绝缘体),所以高压架空导线本身并不需要特别的绝缘被覆处理,一般为了重量与导电性和机械强度考量,是使用钢芯铝线(ACSR)。在阴雨天或相对湿度大的时候,常可听见绝缘碍子放电导致的低频声响,该等响声并无安全上之顾虑,但是如果达到产生火花之情形,则代表绝缘碍子受到湿气、污染、盐分等影响,需要由电力公司人员用较为纯净的水(电力业者称之为碍洗或碍扫)。架空输电线路受到天候的影响,强风、台风、雷击,都有可能导致线路供电中断。
地下输电线路
由于经济成长,导致人口密集与都市化。因此传统的“架空输电线路”,在人口密集的地区并不合适。因此,具有美化市容、较安全、不受天气影响、使用年限较长等优点的“地下输电线路”因应而生。地下输电线路采用电力电缆,早期的电力电缆多采用充油电缆(Oil Filled Power Cable)现今在161kV以下之输电电缆多采用交连电缆(XLPE)。电力电缆之缺点为初期建置成本高(约为架空输电线路之10倍)、故障维修费用高、时间长。在供电安全和品质考量上,架空输电线路维修所需时间多半为数小时,电力电缆之维修所需时间多半为数日。
地下输电线路本身不受天气及雷电影响,但电网不是完全由地下电缆组成,因此供电也会受到天气影响,出现电压骤降。
海底电缆
跨越海域时使用。
由于电缆之间有寄生电容,长距离(超过30公里)的交流电地下或海底电缆并不可行。电容会令电压上升,最后绝缘层也无法承受而短路。因此,长距离海底电缆都是高压直流输电。架空电缆则是电感性,会令电压下降。
输电方式与技术
交流输电:广泛使用中
高压直流输电:一些长途输电使用
智慧电网
微波输电:一种研究中的方式,参见太阳能发电卫星
术语
备用容量(Reserve Margin) =系统规划净尖峰能力-系统尖峰负载以年度为单位
备转容量(Operating Reserve) =系统运转净尖峰能力-系统瞬时尖峰负载(瞬间值)以日为单位
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