电力输电线路毕业论文

电力输电线路

电力从发电厂到消费者

电的性质

电必须是使用它才生成的。不像其他的商品，很少有能力存储电。由于电力系统的瞬时性质，常数必须进行调整，以保证发电与电力消费。我们的电气系统生长靠的是非常复杂的而且是动态的过程，需要不断调整以满足不断变化的需求。

能量在任何时候对任何电力线的数量都取决于发电的生产和调度、客户使用、其他线路的现状及其相关的设备，甚至是天气。传动系统必须适应不断变化的电力供应和需求状况，比如：意外中断，计划停机维修，发电机或传输设备的极端天气，燃料短缺，和其他的挑战。

传输网

电气传动系统比其他的实用系统更加复杂和动态的，如水或天然气。发电厂的电，通过变压器和输电线路，变电站，配电线路，最后对电力消费。图1描述了一个非常简化的的电气系统图。在现实中，电力系统是高度关联的。

该系统的相互关联性是指输电网的功能为一个实体。动力进入系统以及所有可用的路径流动，无论服务区，县，州边界，甚至多个国家。

目前的传输网不仅包括传输线从发电厂运行中心在电力的使用，也包括传输线的传输线中提供冗余系统，这有助于保证电力畅通。如果传输线采取的服务的一部分电网，电力路由通过其他电源线继续提供动力的客户。

从本质上说，从许多电厂的电力中的传输系统中，每个“汇集”配电系统吸引了来自该电力池。这个网络系统有助于实现高的可靠性和可用性，因为任何一个电厂的电力输送只占电力之中的一小部分由电力网输送到满足瞬时需求的要求。这种能量集中也意味着权力是从各种来源的多样性，包括煤炭提供，核，天然气，油，或其它可再生能源，如水电，生物质能，风能，太阳能，或电源。

传输中断

传输线中断的行为像一个大坝，迫使电力堵塞到其他线。如果相邻传输线无法处理额外的功率电流，安全装置可以切换他们去防止损坏。严重过载导致级联中断和全系统的故障，即停电。这是一个的输电网的互通性的缺点。在一个多重故障位置可以很快影响到整个系

统，产生大面积停电。但这不经常发生。可靠的电力传输，一个区域需要足够的容量备用线路。由于东北地区2003年停电，联邦能源监管委员会（FERC）2005年通过导致一系列新的任务，包括以下方面的要求可靠性和严格的ROW维护。

传输系统的组成

发电厂产生的三相交流电（AC）。这意味着传输线由三条线构成，每一个相一条线。

在传输结构中，三个大的电线被称为导体和携带的电功率。他们通常为约一至两英寸的直径。还有一个较小的金属丝，在该结构的顶部，为所谓的屏蔽线。屏蔽线的目的是保护免受雷击的电源线外，还可以包括光纤通信电缆。电力线与两套三个导体被称为双短路结构。有时一个配电线在传输线下串成。

电网分为两个独立的基础设施：高电压传输系统和低压配电系统。在威斯康星州的范围从69到345伏（kV）和传输线用于减少电力损耗在数百英里。高电压线路，如500 kV或765 kV线路至今未建立在威斯康星州，但在使用其他中西部州使用。低电压配电系统将电力从传输线和分布它对个人客户。分布范围从4至35 kV线路。连接到你的房子的电压更低，在120或240伏特。一千伏特等于1千伏。

输电线路和配电系统的变电站之间的接口不同。变电站用变压器来“下台”从更高的传输电压，电压较低的配电系统电压，位于沿配电线路变压器进一步降低供家庭使用的线电压。

输电线路设计

产生最符合公众利益的电线通常是高压输电线路。这些都是规模最大，最明显的电线。多数大城市需要可靠的若干输电线路电力服务。图2显示了两个345千伏双接传输结构共用一个例子同样的通行权的方式（ROW）。

输电线路比常见的配电线路更长，沿着乡村公路和城市街道。输电线路杆塔结构通常在60和140英尺高。配电线路结构是大约40到60英尺高。

有几种不同的传输结构。传输结构可以由金属或木头。他们可以是单极化或多极化。他们可以携带一套单接，传输线或两套线双回路。图3显示了一个单柱，双回路输电结构。图4显示了不同类型的传动结构。

不同的传输结构有不同的材料和施工费用，并要求不同的权利结构方式的宽度，之间的距离（跨度）和杆塔高度。施工要求及成本也随不同大小的电压。在过去，传输线多采用门型木结构和金属的晶格

结构。新的线路是最经常采用单杆结构由于路权宽度的限制和环境因素。目前的方法对不同宽度的80到150英尺。一个典型的方式是图表5。

杆塔高度和承载能力的限制确定极点（跨度）之间的距离，无论是在基础的离地间隙，或支持大风和冰荷载能力。的区域中的单极结构是首选，无力或潮湿的土壤可能需要支持混凝土基础。凡传输线必须跨越街道或略微改变方向，较大的角度的结构（图6和7）或牵索可能需要。磁极与牵索影响更大的区域。角结构通常超过其他钢柱直径的两倍。它们是由钢制成的，通常是五到六英尺直径，并具有大的混凝土基座。所述碱可以被埋入10或更多英尺以下的地面表面。杆塔和所述深度基部埋设的直径依赖于土壤的条件和线的电压。

威斯康星州的传输系统

大约有12000英里长的输电线路在威斯康星州。高压输电线路一个区域的基础上提供大量的电力。电压越高，功率越线进行相同尺寸的导体。威斯康星州的传输系统已经从一个总电流量西北向东南通过国家。威斯康星州西部是由高压线连接（161和345 kV）主要来自明尼苏达。美国威斯康星州东南部连接到北伊利诺斯345 kV高压线。威斯康星州的传输系统可以成为拥挤下正常流动条件下的。此外，还有在威斯康星州的许多传输线，用到60年，需要升级或更换。自2005以来，已经有联邦强制性可靠性标准的输电系统规划和运行需要升级维护在中西部地区电力市场相同的性能水平。可再生能源这样的介绍在威斯康星州，风力发电和其他中西部州都需要新的高压在可靠和经济的能源输送线路。

重组电力行业和威斯康星州的传输

直到1999年，威斯康星公用事业进行垂直整合。换句话说，该实用程序所拥有的所有从发电厂，变电站和传输线的电气设施，以运载线电力，个人住宅。 1999年以后，电力行业在国家的东部部分是重组按照联邦能源监管委员会（FERC）的订单。所有权传输线被传输到美国的传输公司有限责任公司（ATC）。 ATC开始运作，在2001年1月ATC拥有的上半岛传输设备密歇根州，以及威斯康星州。在该州的西部部分输电线路是由Xcel公司拥有能源服务公司（Xcel公司或北方国电威斯康星州）和Dairyland电力合作组织（DPC）。图8显示了拥有和经营传输三家公司的大致地区设施在威斯康星州。在威斯康星州，并在这两个Xcel公司和DPC的输电和发电设施其他州。

威斯康星州的传输需求

新的传输建设有专门要求：