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电力系统的电压等级


2017-04-28 10:30   点击:48
                        

  电力系统由多个层次的电压等级组成,这些不同的电压级是由国家规定的标准电压,又称额定电压。在电力系统中,各部分电压等级之所以不同,是因为三相功率正比于线电压及线电流(S= UI)。当输送功率一定时,输电电压愈高,则输送电流愈小,因而所用导线截面积愈小,从而线路投资愈小;但电压愈高对绝缘的要求愈高,杆塔、变压器、断路器的绝缘投资也愈大。综合考虑这些因素,对于一定的输送功率和输送距离应有一最合理的线路电压,但从设备制造角度考虑,为保证生产的系列性,又不应任意确定线路电压。另外,规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。我国国家标准规定的高压交流送电电压为6、10、35、(60)、110、(154)、220、330、500kV(其中60kV和154kV为历史上遗留下的将被限制发展的电压等级)和750kV,如表1所示。因而,选择电力线路电压时,只能选用国家规定的电压等级。
  现将表1中用电设备、线路、发电机与变压器的额定电压之间的关系说明如下。
  经线路输送功率时,沿线路的电压分布往往是始端高于末端。例如,如图所示,沿线段ab的电压分布可能如直线Ua-Ub所示。从而,图中用电设备1~7的端电压将各不相同。所谓线路的额定电压UN实际就是线路的平均电压(Ua+Ub)/2,而各用电设备的额定电压则取与线路额定电压相等,使所有用电设备能在接近它们的额定电压下运行。
         表1   额定电压等级   单位:kV

用电设备额定线电压
/kV

交流发电机线电压
/kV

变压器线电压/kV

一次绕组

二次绕组

3

3.15

3及3.15

3.15及3.3

6

6.3

6及6.3

6.3及6.6

10

10.5

10及10.5

10.5及11.0

 

15.75

15.75

 

 

23.0

23.0

 

35

 

35

38.5

110

 

110

121

220

 

220

242

330

 

33

345及363

500

 

500

525及550

750

 

752

788及825


 
                图1 电力网中的电压分布
  由于用电设备的容许电压偏移一般为±5%,而沿线路的电压降落一般为10%,这就要求线路始端电压为额定值的105%,以使其末端电压不低于额定值的95%。发电机往往接在线路始端,因此,发电机的额定电压为线路额定电压的105%。
  变压器一次侧接电源,相当于用电设备,二次侧向负荷供电,又相当于发电机。因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电压(直接和发电机相联的变压器一次侧电压应等于发电机额定电压),二次侧电压应较线路额定电压高5%。但又因变压器二次侧电压规定为空载时的电压,而额定负荷下变压器内部的电压降落约为5%,为使正常运行时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%,变压器二次侧额定电压应较线路额定电压高10%。只有漏抗很小的,二次侧直接与用电设备相联的和电压特别高的变压器,其 二次侧额定电压才可能较线路额定电压仅高5%。
  某一实例网络图如图2所示,各母线及变压器原幅边电压标于图中。
 
              图2 电力系统中各元件额定电压

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