กริดแบบทั่วไปใช้เส้น 110..500 กิโลโวลต์เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยซึ่งลดลงเหลือ 6..20 กิโลโวลต์จากนั้นสายที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าจะไปถึงผู้บริโภคที่ยังไม่มีสถานีย่อยอื่น แรงดันไฟฟ้า (100 หรือ 230 โวลต์หรืออะไรก็ตามที่เป็นมาตรฐานในท้องถิ่น)

เส้น 110..500 กิโลโวลต์เหล่านี้มักจะผ่านพื้นที่ที่ผู้บริโภคตั้งอยู่ ผู้บริโภคสามารถเชื่อมต่อกับสายเหล่านั้นผ่านหม้อแปลงที่รับ 110 กิโลโวลต์และส่งออกแรงดันไฟฟ้าของผู้บริโภค แต่สายเหล่านั้นวิ่งไปไกลมากที่ไหนสักแห่งแล้วสายไฟอื่นวิ่งกลับมาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและผู้บริโภคก็ติดอยู่ที่หลัง นั่นคือการเดินสายพิเศษมากมาย

อะไรคือสาเหตุของการออกแบบนี้ ทำไมไม่เชื่อมต่อผู้บริโภคกับสายไฟฟ้าที่ใกล้ที่สุด?

HV (66kV - 500kV) นั้นยากที่จะจัดการ

ฉันจะปลุกเหตุผลที่ฉันนึกถึงจากส่วนบนของหัว

ตัวเลขทั้งหมดที่ตามมา (น้ำหนักดอลลาร์) คือการคาดเดาตามลำดับความสำคัญ

ฝึกปรือ

ลองใช้ 220kV เป็นตัวอย่าง มาตรฐานสถานีย่อย HV ออสเตรเลีย AS 2067 เสนอช่องว่างดังต่อไปนี้ที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ 220kV:

• เฟสสู่ดิน - 2100 มม. นั่นคือไม่มีตัวนำไฟฟ้าขนาด 220kV อาจอยู่ในระยะ 2 เมตรของตัวนำบนดินใด ๆ (เช่นถังหม้อแปลงหรือเสาเหล็ก) แก้ไข: ที่จริงแล้วฉันควรจะยกระดับระยะทางแบบไม่ส่องประกาย (N) ที่นี่
• ระยะการกวาดล้างเฟส - 2,415 มม. นั่นคือตัวนำทางอากาศ 220kV ต้องอยู่ห่างกันอย่างน้อย 2.4 เมตรตลอดเวลา
• ความปลอดภัยแนวนอน - 4,125 มม. ชิ้นส่วนที่มีชีวิตทั้งหมดจะต้องอยู่เหนือพื้นผิวอย่างน้อย 4,125 มม. ที่ผู้คนสามารถยืนได้
• ความปลอดภัยแนวตั้ง - 3,565 มม.

ซึ่งจะบอกว่าไม่มีสิ่งเช่นสถานี 220kV 'กะทัดรัด' (ดีมี; สถานีย่อยที่มีสวิตช์เกียร์แบบหุ้มฉนวนก๊าซมีขนาดเล็กมาก แต่คุณไม่ต้องการรู้ว่ามีค่าใช้จ่ายเท่าไร)

ขนาดขั้นต่ำสำหรับสถานีย่อย 220kV ที่มีอุปกรณ์ที่จำเป็นและการบำรุงรักษาพื้นที่เหล่านี้อย่างน้อยต้องมีพื้นที่อย่างน้อย 20 ตารางเมตร× 20 เมตรนั่นคือขนาดของพื้นที่นอกเมือง

มันจะต้องมีโครงสร้างที่สูงอย่างน้อย 4 เมตรซึ่งยากที่จะกลมกลืนกับภูมิทัศน์ชานเมือง

นอกเหนือจากการฝึกปรือข้างต้นที่จำเป็นเพื่อป้องกันไม่ให้คนที่ถูกไฟฟ้าดูดโดยตรงคุณต้องต่อสู้กับ

• รัศมีความปลอดภัยจากอัคคีภัยในกรณีที่หม้อแปลงไฟฟ้าลดลง 10,000 ลิตรของน้ำมันฉนวนและจับไฟ จากหน่วยความจำอย่างน้อย 10 เมตร
• รัศมีในกรณีไฟฟ้าระเบิด รัศมีธรณีประตูทั่วไปสำหรับการรับการเผาไหม้ระดับที่ 'เอาตัวรอด' ได้เกิน 10 เมตรสำหรับความผิดปกติบางประเภทที่มีพลัง ไม่อนุญาตให้มีที่อยู่อาศัยพลเรือนในรัศมีนี้อย่างแน่นอน

การป้องกัน

ความผิดปกติในเครือข่าย 220kV จะต้องถูกล้างอย่างรวดเร็วหรือจะทำให้ทั้งกริดเข้าสู่สถานะที่ไม่เสถียร (เช่นไฟดับ) เวลา 'การล้างข้อผิดพลาดที่สำคัญ' เพื่อหลีกเลี่ยงความมืดมนมักจะน้อยกว่า 1 วินาที

แผนการป้องกันราคาแพงมาก (ส่วนต่างของสายกับนักบินใยแก้วนำแสง, การป้องกันระยะทาง) ถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าการป้องกันความเร็วสูงนี้ รูปแบบการป้องกันเหล่านี้จะต้องติดตั้งที่ทุกสถานีของสาย 220kV

เมื่อเราบัญชีสำหรับค่าใช้จ่ายของ -

• เบรกเกอร์วงจร 220kV - ประมาณ $ 200,000 แต่ละอย่างน้อยสามที่ต้องการต่อสถานีย่อย - สองสำหรับวงจรขาเข้า / ขาออกดำเนินการต่อผ่านสถานีย่อยและหนึ่งสำหรับ T-off = $ 600,000
• สองชุดของการป้องกันกระแสสามเฟสหม้อแปลงกระแส 220kV และ "พอ" แอมป์ต่อเนื่อง - ประมาณ $ 50,000 ต่อชุด (ballpark) = $ 100,000
• รีเลย์ป้องกันสองชุด - แต่ละชุดมีชุดสำรองซ้ำซ้อน - ประมาณ 20,000 ดอลลาร์ต่อชุด = 80,000 ดอลลาร์ (หมายเหตุ: การป้องกัน "X" และ "Y" ซ้ำกันเป็นมาตรฐานสำหรับสถานีย่อย HV)

... เรามีเงินมากถึงประมาณ 780,000 เหรียญสหรัฐในอุปกรณ์ป้องกันต่อสถานีย่อย และเรายังไม่ได้เริ่มซื้อฮาร์ดแวร์การเลิกจ้างสายส่ง, ไดเวอร์เตอร์ไฟกระชาก, บัสบาร์, โครงสร้างสนับสนุน, กำแพงดิน, ฟันดาบ, คอนกรีต, PLC ควบคุม, ระบบควบคุม ...

(เปรียบเทียบการป้องกันหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย 22kV ซึ่งโดยปกติจะเป็นเพียงชุดฟิวส์แบบสามเฟสแบบเลื่อนออกค่าใช้จ่ายทั้งหมดอาจเท่ากับ 2,000 เหรียญสหรัฐ)

หม้อแปลง

หม้อแปลง 220kV มีขนาดใหญ่โดยอาศัยฉนวนทั้งหมดที่จำเป็นภายในเพื่อป้องกันไม่ให้วาบไฟตามผิว ไม่มีเช่น 220kV หม้อแปลง "เล็ก" - เล็กที่สุดที่ฉันได้เห็นคือ 60 MVA และมีน้ำหนักประมาณ 10 ตัน

ความคมชัดทั่วไปของเสาบนเสา 22 / 0.415kV ซึ่งจัดอันดับ 500kVA หรือน้อยกว่า น้ำหนักมีความสำคัญเนื่องจากมีขีด จำกัด สูงสุดสำหรับสิ่งที่คุณมีอยู่บนเสาไม้ ฉันไม่ใช่วิศวกรโครงสร้าง แต่แน่นอนว่าคุณไม่ต้องการที่จะติดตั้งอะไรมากไปกว่าตัน

นั่นเป็นเหตุผลเพียงพอหรือไม่

เหตุผลสำคัญคือเส้นเหล่านี้ใช้สำหรับการส่งสัญญาณทางไกลและเชื่อมต่อกับโครงข่ายขนาดใหญ่

ลองนึกภาพทางหลวง ส่วนใหญ่พวกเขาออกจากทุก ๆ ไมล์ในพื้นที่ที่สร้างขึ้นและบางครั้งบ่อยกว่าหนึ่งไมล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่แปลก แต่สำหรับจุดที่พวกเขาตั้งใจจะให้เดินทางเร็วและมีประสิทธิภาพจากระยะไกล ในขณะที่มีบ้านและธุรกิจอยู่ใกล้กับทางหลวงอย่างชัดเจนหากแต่ละคนมี onramp และ offramp ของตัวเองไม่เพียง แต่ทรัพยากรโครงสร้างพื้นฐานจะมีความสำคัญ แต่ทุกครั้งที่คุณมีปัญหากับ onramp หรือ offramp ที่จบลงด้วยการปิดส่วนหรือเลน ของทางด่วนในช่วงระยะเวลาหนึ่งที่คุณส่งผลกระทบต่อผู้คนมากมายและอีกมากมาย

หากคุณเริ่มสร้างสถานีย่อยมากขึ้นคุณจะเพิ่มความเสี่ยงของการหยุดทำงานของสายส่งเนื่องจากปัญหาของสถานีย่อย

ยิ่งไปกว่านั้นกริดขนาดเล็กนั้นเชื่อมต่อกับกริดที่ใหญ่กว่าด้วยสวิตช์ซึ่งบางครั้งก็เชื่อมต่อกับสายส่งมากกว่าหนึ่งสายพร้อมสวิตช์ สิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหากับเส้นหรือกริดที่กำหนดใด ๆ ที่จะถูกกำหนดเส้นทางและผลลัพธ์ในการสูญเสียพลังงานที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นของปัญหา สายส่งนั้นยากกว่าและแพงกว่าในการทำงานและซ่อมแซมและเป็นโครงสร้างพื้นฐานกระดูกสันหลังที่สำคัญสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าแห่งชาติ เมื่อโรงไฟฟ้าออฟไลน์ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดโรงไฟฟ้าที่อยู่ห่างออกไปมากก็สามารถรับภาระได้เนื่องจากสายเหล่านี้

ประการสุดท้ายคือความสมดุลทางไฟฟ้าเพื่อการส่งกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แต่ละสถานีย่อยและกริดได้รับการออกแบบเพื่อให้ปัจจัยอำนาจใกล้เคียงกับ 1 มากที่สุด ปัจจัยด้านพลังงานที่ต่ำกว่าส่งผลให้สูญเสียพลังงานในสายและหม้อแปลง เส้นเหล่านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับโหลด AC ที่มีคุณภาพต่ำ ลูกค้าอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าแรงสูงมักต้องแก้ไขตัวประกอบกำลังหากโรงงานของพวกเขาไม่สมดุล การเชื่อมต่อบ้านหรือพื้นที่ใกล้เคียงกับสายส่งโดยตรงจะต้องมีการลงทุนมากขึ้นในสถานีย่อยที่จำเป็นในการให้บริการดังนั้นสายส่งจึงไม่ได้รับผลกระทบ สายไฟฟ้าแรงสูงอื่น ๆ รวมลูกค้าจำนวนมากด้วยปัจจัยพลังงานที่ไม่ดี แต่โดยการผสมผู้ใช้อุตสาหกรรมขนาดเล็ก (มอเตอร์จำนวนมาก) กับผู้ใช้ตามบ้าน (อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจำนวนมาก) .

พวกเขาไม่ได้ออกแบบมาสำหรับผู้บริโภครายย่อย

ลองนึกภาพถ้าเราทำสิ่งนี้จริง ๆ และเรามีสายไฟวิ่งผ่านย่านใกล้เคียงหรือข้างเคียงและทุกบ้านเชื่อมต่อโดยตรงกับสายไฟเหล่านี้แทนที่จะเป็นสถานีย่อยมันจะค่อนข้างโง่

ฉันวาดรูปเพื่อแสดงให้เห็นว่ามันช่างไร้สาระ:

โชคดีที่ชาวสวีเดนสร้างสิ่งต่าง ๆ ได้ดีกว่าทักษะการวาดรูปของฉัน:

สายเหล่านี้เป็นสายโทรศัพท์พวกเขาสามารถเข้าใกล้ได้โดยไม่ต้องมีสิ่งที่น่ากลัวเกิดขึ้นกับสาย (และผู้คนใกล้เคียง)

ตอนนี้จินตนาการว่าสายเคเบิลเหล่านั้นเป็นสายไฟสำหรับงานหนัก ลองนึกภาพว่าคุณไม่สามารถบรรจุมันได้อย่างหนาแน่นและต้องทำการกวาดล้างแต่ละบรรทัด ลองนึกภาพการสนับสนุนเพิ่มเติมเมื่อตึกทาวเวอร์และอาคารอพาร์ตเมนต์ปิดกั้นสายตรงของสายตาโครงสร้างเพิ่มเติมตามทางเพื่อรองรับการเดินสายเพิ่มเติมและน้ำหนักและความตึงเครียดที่จำเป็นในการยึดไว้

ลองจินตนาการถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นกับสายไฟฟ้าแรงสูงที่หนักหน่วงเหล่านี้ที่มีต่อการรับสัญญาณและการส่งสัญญาณวิทยุ

ฉันวาดภาพอีกภาพมันเป็นหมู่บ้านเล็ก ๆ ที่มีสายไฟฟ้าติดกัน:

เราสามารถฝังสายไฟได้เกือบทุกวิธี แต่นั่นเป็นการขุดเพื่อวางสายไฟที่อันตรายมากซึ่งทั้งหมดจะมีราคาแพงมาก (ซึ่งเป็นอยู่แล้ว)

วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายสำหรับบ้านที่อยู่ติดกันหลายแห่งเพื่อแบ่งปันเคเบิลและสถานีย่อย สถานีที่มีขนาดเพียงพอจะราคาถูกพอที่จะรองรับพื้นที่ใกล้เคียงทั้งหมดในขณะที่ประหยัดต้นทุนการก่อสร้างและลดจำนวนสายเคเบิล นี่คือทั้งหมดที่เริ่มคุ้นเคยกับ ...

ฉันคิดมากขึ้นว่าเป็นเพราะการป้องกันระบบ หากคุณแตะการส่งสัญญาณและลดระดับแรงดันไฟฟ้าให้เป็นค่าคงที่ในบ้านของคุณสำเร็จแล้วมันจะแพงมากสำหรับยูทิลิตี้หากเกิดความผิดปกติที่ตำแหน่งของคุณ

นอกจากนี้ยังคุ้มค่าที่จะมีระบบกลางที่ป้องกันหม้อแปลงกลางและสายส่งหลัก นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของหม้อแปลงในการลดแรงดันไฟฟ้าของสายส่งจากประมาณ 69Kv, 138Kv และอื่น ๆ เป็น 120V จะแพงไปอย่างบ้าคลั่ง

ดังนั้นจึงมีประโยชน์ทั้งด้านเทคนิคและประหยัดเพื่อให้มีการจัดวางเหมือนที่เป็นอยู่

ฉันคิดว่าเป็นเพราะเป้าหมายหลักของสายไฟฟ้าแรงสูงคือการส่งสัญญาณ นี่เป็นเพราะที่แรงดันไฟฟ้าสูงพลังงานที่สูญเสียที่เกิดจาก I2R นั้นต่ำกว่าการใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า (สำหรับ Power [W] เดียวกัน, แรงดันสูงกว่า => กระแสต่ำกว่า)

นอกจากนั้นคุณสามารถเชื่อมต่อกับสายไฟฟ้าแรงสูงโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 500 / 0.4 kV ซึ่งอาจทำให้เกิดการระเบิดได้