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由于采用了分层结构,一个供电系统可以将几个不同电压等级的设备很方便地连接在一起。每个电压等级都由许多基本相似的设备组成,这些设备都做相同的工作,只是位于系统中的不同位置。例如,所有配电站都以同样的方法规划和设计,并做相同的工作;同样,所有配电线路的型号、布置和任务也都基本一致,所有配电变压器的基本任务一样,规划目标和设计标准相同。
这样,可以形象地理解为电能逐层从发电厂“流向”用户。在这一过程中,电能首先通过输电层从发电厂层流向高压配电层,然后,到达变电站层,再通过中压馈线层流向低压配电层,最终到达用户端。
系统的每一层级都是从上一层级接受电能,然后,再将电能传输到下一层级。虽然每一层级的设备型式、特性、任务及设计和规划方式不同,但都具有以下几个共同特点:
(1)每一层级都由上一层级提供电能,也就是说,上一层级在电气距离上总是比下一层级更接近于电源。
(2)随着电能从发电机传输到用户,电压等级和设备平均容量逐层降低。输电线路的运行电压在69kV~1100kV,容量在50MW~2000MW;相对而言,配电线路的运行电压在2.2kV~34.5kV,容量只有2MW~35MW。
(3)每一层级的设备数量总是比上一层级的设备数量多得多。以一个拥有几十万用户的输配电系统为例,它可能有50条输电线路、100座变电站、600条配电线路和40,000台配电变压器。
(4)随着电能流向用户,每一层级的净容量(设备数量乘以平均容量)也逐渐增加。一个电力系统中可能拥有变电容量4500MVA,但馈电容量为6200MVA,而安装的配变容量则高达9000MVA。
(5)离用户越近,供电可靠性越低。大多数的停电事故都是由距用户较近的变压器、连接设备或导线故障(如设备老化或恶劣天气等因素造成的)引起的。
系统中每一层级的设备容量和数量变化直接导致了该层级的总容量比上一层级大。在任何一个电力系统中,配电变压器的容量(设备数量乘以平均容量)都远远大于馈线系统或变电站系统的容量。越靠近用户,设备总容量越大,其原因在于峰荷的非同时性和供电可靠性的要求。
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