일반적인 그리드는 110..500 킬로 볼트 라인을 사용하여 전기를 변전소에 공급하여 6..20 킬로 볼트로 낮추고, 그보다 낮은 전압을 가진 라인은 소비자에게 도달합니다. 전압 (100 또는 230 볼트 또는 현지 표준이 무엇이든).

110..500 킬로 볼트 라인은 종종 해당 소비자가 위치한 지역을 통과합니다. 소비자는 110 킬로 볼트를 수용하고 소비자 전압을 출력하는 변압기를 통해 이러한 라인에 연결될 수 있습니다. 대신 이러한 라인은 어딘가로 먼 곳으로 갔다가 다른 전력선이 약간 더 낮은 전압으로 돌아가고 소비자는 후자가된다. 추가 배선이 많이 있습니다.

이 디자인의 이유는 무엇입니까? 소비자를 가장 가까운 전력선에 연결하는 것이 어떻습니까?

HV (66kV-500kV)는 다루기가 어렵습니다.

나는 머리 꼭대기에서 생각할 수있는 이유를 따끔 거릴 것이다.

다음에 나오는 모든 수치 (무게, 달러)는 크기 순서로 추정됩니다.

정리

220kV를 예로 들어 봅시다. 호주 HV 변전소 표준 AS 2067은 220kV 장비에 필요한 다음 공차를 지정합니다.

• 지구상-2100mm. 즉, 220kV 도체는 접지 된 도체 (변압기 탱크 또는 강철 극)에서 2 미터 이내에있을 수 없습니다. 편집 : 실제로 여기에서 비 섬광 거리 (N)를 인용해야합니다.
• 위상 간 클리어런스-2,415mm. 즉, 220kV 공중 도체는 항상 최소 2.4m 떨어져 있어야합니다.
• 수평 안전 거리-4,125mm. 모든 라이브 부품은 사람이 서있을 수있는 모든 표면 위로 4,125mm 이상 떨어져 있어야합니다.
• 수직 안전 거리-3,565 mm.

즉, '소형'220kV 변전소와 같은 것은 없습니다. 가스 절연 개폐 장치를 기반으로 한 변전소는 매우 컴팩트 할 수 있지만 비용이 얼마인지 알고 싶지 않습니다.

필요한 장비를 포함하고 이러한 모든 여유 공간을 유지하는 220kV 변전소의 최소 크기는 최소 20m × 20m 사각형, 즉 교외 토지 블록 크기입니다.

또한 최소한 4 미터 높이의 구조물을 가져야하는데, 이는 교외 경관과 잘 어울리지 않습니다.

사람들이 직접 감전되는 것을 방지하기 위해 필요한 위의 여유 공간 외에도-

• 변압기가 10,000 리터의 절연유를 떨어 뜨려 화재를 잡을 경우의 화재 안전 반경. 메모리에서 최소 10 미터.
• 전기 폭발의 경우 반경. '생존 가능한'2도 화상을 받기위한 일반적인 임계 반경은 일부 에너지 장애의 경우 10 미터를 초과 할 수 있습니다. 이 반경 안에는 민간인 주택이 허용되지 않습니다.

보호

220kV 네트워크의 오류는 신속하게 해결해야합니다. 그렇지 않으면 전체 그리드가 불안정한 상태 (예 : 정전)로 전환됩니다.

이 고속 보호를 위해 매우 비싼 보호 체계 (광섬유 파일럿과의 라인 차동, 거리 보호)가 사용됩니다. 이러한 보호 체계는 220kV 라인의 모든 터미널에 설치해야합니다.

일단 우리가 비용을 설명하면-

• 220kV 회로 차단기-각 변전소 당 약 $ 200,000, 변전소 당 최소 3 개 필요-변전소를지나 계속 들어오고 나가는 회로에 2 개, T-off에 1 개 = $ 600,000
• 220kV 정격의 2 상 3 상 보호 변류기 및 "충분한"연속 증폭기 – 약 $ 50,000 세트 (볼 파크) = $ 100,000
• 2 개의 보호 릴레이 세트 (각각 중복 복제본 포함)-약 $ 20,000 각 = $ 80,000. (참고 : 중복 "X"및 "Y"보호는 HV 변전소의 표준입니다.

... 우리는 변전소 당 보호 장비만으로 최대 $ 780,000입니다. 그리고 우리는 송전선 종단 하드웨어, 서지 전환기, 버스 바,지지 구조물, 토공사, 펜싱, 콘크리트, 제어 PLC, 제어 오두막을 구입하기 시작하지 않았습니다 ...

(일반적으로 3 상 추방 드롭 아웃 퓨즈 세트 인 22kV 배전 변압기 보호를 비교하면 총 비용은 $ 2,000 일 수 있습니다.)

변압기

220kV 변압기는 플래시 오버를 방지하기 위해 내부에 필요한 모든 절연재가 없기 때문에 크기가 큽니다. "작은"220kV 변압기와 같은 것은 없습니다. 제가 본 가장 작은 것은 60 MVA이며 무게는 약 10 톤입니다.

정격 500kVA 이하인 일반적인 폴탑 변압기 22 / 0.415kV를 대조하십시오. 나무 기둥 위에 가질 수있는 것에 대한 최대 제한이 있기 때문에 무게는 중요합니다. 나는 구조 엔지니어가 아니지만 톤보다 더 많은 것을 폴 마운트하고 싶지는 않을 것입니다.

충분한 이유입니까?

주된 이유는이 회선이 장거리 전송 및 대형 그리드를 상호 연결하기위한 것입니다.

고속도로를 상상해보십시오. 대부분은 건축 된 지역에서 몇 마일마다, 특히 이상한 경우에는 1 마일보다 더 자주 나옵니다. 그러나 대부분의 경우 장거리에서 빠르고 효율적으로 여행 할 수 있습니다. 고속도로 근처에 주택과 사업체가 명확하게 있지만, 각자 자체의 경사로와 잔디가있는 경우, 인프라 자원이 중요 할뿐만 아니라 구간이나 차선이 닫히는 기둥이나 경사에 문제가있을 때마다 한동안 고속도로의 많은 사람들에게 영향을 미칩니다.

더 많은 변전소를 건설하기 시작하면 변전소 문제로 인해 송전선의 다운 타임 위험이 높아집니다.

또한, 더 작은 그리드는 실제로 스위치를 통해 여러 개의 더 큰 그리드에 연결되며, 때로는 스위치를 사용하여 둘 이상의 전송 라인에 연결됩니다. 이를 통해 특정 라인 또는 그리드의 문제를 라우팅 할 수 있으며 문제에 국한된 전력 손실이 발생합니다. 송전선은 작업 및 수리가 더 어렵고 비용이 많이 들며 국가 전력망의 핵심 기반 인프라입니다. 발전소가 어떤 이유로 든 오프라인 상태가되면 훨씬 더 멀리 떨어져있는 발전소가 이러한 회선으로 인해 여유를 차지할 수 있습니다.

마지막으로 전기적으로 가장 효율적인 전기 전송을 위해 위상이 균형을 이룹니다. 개별 변전소 및 그리드는 역률을 갖도록 설계되었습니다.가능한 한 1에 가깝습니다. 역률이 낮 으면 라인과 변압기에서 에너지 손실이 발생하므로 더 많은 도체가 필요합니다. 이 라인은 일치하지 않는 AC 부하를위한 것이 아닙니다. 고전압 라인에 연결하는 산업 고객은 플랜트의 균형이 맞지 않으면 역률 보정을 추가해야하는 경우가 종종 있습니다. 송전선에 집이나 이웃을 더 직접 연결하려면 송전선에 영향을 미치지 않도록 송전선을 정비하는 데 필요한 변전소에 더 많은 투자가 필요합니다. 다른 고전압 라인은 역률이 좋지 않은 많은 고객을 통합하지만 소규모 산업 사용자 (많은 모터)와 가정 사용자 (스위칭 전원 공급 장치)를 혼합함으로써 변전소는 훨씬 낮은 비용과 더 작은 시설을 위해 역률의 균형을 맞출 수 있습니다 .

그들은 실제로 작은 소비자를 위해 설계되지 않았습니다.

실제로이 작업을 수행하고 전력선이 인근이나 나란히 연결되어 있고 모든 집이 변전소가 아닌이 전력선에 직접 연결되어 있다고 상상해보십시오.

나는 그것이 얼마나 어리석은지를 보여주기 위해 그림을 그렸다.

다행스럽게도 스웨덴 사람들은 내 드로잉 기술보다 훨씬 나은 것을 만들었습니다.

그것들은 전화선이며, 전선 (및 인근 사람들)에게 끔찍한 일이 발생하지 않고 다소 가까워 질 수 있습니다.

이제이 케이블들이 헤비 듀티 전력선 케이블이라고 상상해보십시오. 너무 조밀하게 포장 할 수없고 각 라인에 개별 간격을 두어야한다고 상상해보십시오. 타워 블록과 아파트 건물이 직접 가시선을 차단할 때 추가 케이블을 지원하기위한 추가 구조와 케이블을 제자리에 고정하는 데 필요한 무게와 장력을 상상해보십시오.

이 모든 고전압 케이블이 수신 및 무선 전송에 미치는 영향과 모든 집에 대한 수많은 마이크로 변전소를 상상해보십시오.

다른 그림을 그렸습니다. 전원 선이 인접한 작은 마을입니다.

우리는 전력선을 대부분 묻을 수는 있지만 꽤 위험한 전력선을 설치하기 위해 많은 것을 파고 있습니다. 모두 매우 비쌉니다.

간단한 해결책은 여러 인접 주택이 케이블과 변전소를 공유하는 것입니다. 충분한 크기의 스테이션은 전체 이웃을 지원할 수있을 정도로 저렴하며, 건축 비용을 절감하고 케이블 수를 줄입니다. 이것은 모두 친숙하게 들리기 시작합니다 ...

시스템 보호 때문이라고 생각합니다. 변속기를 분기하고 가정 전압으로 성공적으로 내려 가면, 해당 지역에서 고장이 발생하면 유틸리티 비용이 매우 비쌉니다.

또한 중앙 변압기와 중앙 전송 라인을 보호하는 중앙 시스템을 갖추는 것이 비용 효과적입니다. 또한 전송선 전압을 약 69Kv, 138Kv 등에서 120V로 낮추기위한 변압기 비용은 추구하기에 비용이 많이들 것이다.

따라서 현재와 같이 레이아웃을 갖추면 기술 및 경제적 이점이 있습니다.

고전압 라인의 주요 목표는 전송이기 때문이라고 생각합니다. 이는 고전압에서 I2R로 인한 전력 손실이 저전압을 사용하는 것보다 낮기 때문입니다 (동일한 전력 [W], 고전압 => 저 전류)

게다가 500 / 0.4kV의 변압기를 사용하면 고전압 라인에 연결할 수 있는데, 이는 용납 할 수 없을 정도로 비싸다.