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为了能最好地满足上述要求和“准则”,供电系统的总体布置方式为多电压等级的分层结构。在将电能从发电厂(大容量电源)输送到用户端(小需求的用户)的过程中,首先要以高电压等级输送大量电能——这样做非常重要,因为大型发电厂往往有大量的电力需要送出。在将电能分散输送到用户的过程中,逐渐降低电压等级,此间,输电线路的条数逐渐增多,送电量不断减小,设备的容量也越来越小,直到符合用户需要的电能到达用户端为止。
在过去的一百多年中,这种多电压等级的系统结构已经被证明是卓有成效的,它可有效地将电能从若干大容量发电厂输送并分配到广大用户端。尽管不同企业在电力系统结构设计和运行实践中会稍微变化,但所有电力系统的结构都与此类似。这一结构的关键点是“降压和分流”,在这一过程中,降压和分流是同步进行的,一般情况下,电能在从发电机输出端到用户端的传输过程中要经过三到五次的降压和分流。
因此,对于某一具体用户——居住在某大城市橡树大街412号的瓦特太太一家,她家3kW的用电可能是由北部300英里以外的一座装机容量为800MW的发电厂提供的。发电厂发出的750MW电能(其中,包含瓦特太太家的3kW负荷)由一条345kV的输电线经过一座超高压变电站输送到瓦特太太所在的城市。在该变电站内,输送来的电能经过一台345/138kV变压器降压,电压降低到138kV。紧接着,经该变电站的母线分为5回出线送出,每回出线的输电容量为150MW。
瓦特太太家的3kW电量就由其中一条138kV的输电线提供,该输电线从城市的北部迂回20英里,最后到达城市南部的另一座变电站。这条138kV输电线路沿途为多座配电站供电, 其中,40MW电能进入瓦特太太家附近的一座变电站,为瓦特太太家及其周围的用户提供供电服务。在这里,经过一台138kV/12.47kV配电变压器,40MW电能在变压器的低压侧(12.47kV,称为中压配电电压)分为6份,每份约为7MVA,经由不同的中压配电馈线送出。这样,包括瓦特太太家3kW电能的其中一条中压配电线路经过大约2英里后到达距瓦特太太家几百英尺的地方。在这里,进一步细分为更小的容量,50kVA(也许可满足十户家庭用电)的电能,并分配到分布在这条线路的数百台配电变压器上。
配电变压器将瓦特太太家及其周围的用户使用的电能降为120/240V(相电压为208V)的用电电压。通过配电变压器,瓦特太太家使用的电能进入了电压等级为120/240V的低压配电系统(欧洲和许多其他国家采用250V/416V)。在这里,低压配电系统将这50kVA电能进一步细分成更多的小份,每份约为5kVA,其中一份通过接户线直接输送到瓦特太太家。
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