电力系统的接线方式对于保证安全、优质和经济地向用户供电具有非常重要的作用。电力系统的接线包括发电厂的主接线、变电所的主接线和电力网的接线。这里只对电力网的接线方式进行简略的介绍。
电力网的接线方式通常按供电可靠性分为无备用和有备用两类。在无备用接线的网络中,每一个负荷只能靠一条线路取得电能,放射式、干线式和树状网络即属于这一类(见图1-4)。这类接线的特点是简单、设备费用较少、运行方便;缺点是供电的可靠性比较低,任一段线路发生故障或检修时,都要中断部分用户的供电。在干线式和树状网络中,当线路较长时,线路末端的电压往往偏低。
图1-4 无备用网络
每一个负荷都只能沿唯一的路径取得电能的网络,称为开式网络。
在有备用的接线方式中,最简单的一类是在上述无备用网络的每一段线路上都采用双回路。这类接线同样具有简单和运行方便的特点,而且供电可靠性和电压质量都有明显的提高,其缺点是设备费用增加很多。
由一个或几个电源点和一个或几个负荷点通过线路连接而成的环形网络(见图1-5a和b)是一类最常见的有备用网络。一般来说,环形网络的供电可靠性是令人满意的,也比较经济;其缺点是运行调度比较复杂。在单电源环网(见图1-5a)中,当线路a1发生故障而开环时,正常线段可能过负荷,负荷节点1的电压也明显降低。
另一种常见的有备用接线方式是两端供电网络(见图1-5c),其供电可靠性相当于有两个电源的环形网络。
图1-5 几种常用的有备用网络
对于上述有备用网络,根据实际需要也可以在部分或全部线段采用双回路。在环形网络和两端供电网络中,每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能,具有这种接线特点的网络又统称为闭式网络。
电力系统中各部分电力网担负着不同的职能,因此对其接线方式的要求也不一样。电力网按其职能可以分为输电网络和配电网络。
输电网络的主要任务是将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中地区。输电网络通常由电力系统中电压等级最高的一级或两级电力线路组成。系统中的区域发电厂(经升压站)和枢纽变电所通过输电网络相互联接。对输电网络接线方式的要求主要是:应有足够的可靠性,要满足电力系统运行稳定性的要求,要有助于实现系统的经济调度,要具有对运行方式变更和系统发展的适应性等。
用于联接远离负荷中心地区的大型发电厂的输电干线和向缺乏电源的负荷集中地区供电的输电干线,常采用双回路或多回路。位于负荷中心地区的大型发电厂和枢纽变电所一般是通过环形网络互相联接。
输电网络的电压等级要与系统的规模(容量和供电范围)相适应。表1-2列出了各种电压等级的单回架空线路输送功率和输送距离的适直范围。
表1-2 各级电压单回架空线路的输送能力
配电网络的任务是分配电能。配电线路的额定电压一般为0.4~35kV,有些负荷密度较大的大城市也采用110kV,甚至220kV。配电网络的电源点是发电厂(或变电所)相应电压级的母线,负荷点则是低一级的变电所或者直接为用电设备。
配电网络采用哪一类接线,主要取决于负荷的性质。无备用接线只适用于向第三级负荷供电。对于第一级和第二级负荷占较大比重的用户,应由有备用网络供电。
实际电力系统的配电网络比较复杂,往往是由各种不同接线方式的网络组成的。在选择接线方式时,必须考虑的主要因素是:满足用户对供电可靠性和电压质量的要求,运行要灵活方便,要有好的经济指标等。一般都要对多种可能的接线方案进行技术经济比较后才能确定。