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：

1.在一个局部地区的用电增长可能需要新的配电变电站和线路连接

到现有的传输系统，或提高现有的传输容量线。在过去的十年中，电力需求的增长在威斯康星州介于百分之0和2之间。然而目前，很少有在电力需求没有增长。

2.现有的传输系统必须升级或增强的新线路防止设备过载和低电压。

3.新的发电厂，需要新的传输线连接到现有的传输系统。当老的发电厂退休，一些新的线路可能需要提供本地传输网络支持。

4.新的传输线路来缓解交通拥堵，维护系统的可靠性。

5.新的区域输电线路需要搬迁清洁，可再生能源电能资源如风力发电场位于威斯康星州，爱荷华，和明尼苏达的负荷。

6.新的传输允许更经济的潮流。

威斯康星州公共服务委员会（PSCW）规定的选址和建设新输电线路在威斯康星州。输电线路工程的PSCW批准要求法规（Wis. Stat. §§ 196.49(3) and 196.491(3)(d)）都会与他们的利益成本的比重。他们必须满足公众有足够的电力能源供应的合理需要，并不得过度建设或设计超过可能的未来电动需求。

电力产业的规制

联邦能源监管委员会（FERC）是一个独立的监管机构，传输天然气，石油和电力。它的使命是帮助消费者获得可靠，以合理的成本通过适当的监管和市场效率和可持续能源服务意思。。其中FERC的任务是调节电力的传输和批发销售电子商务。

联邦能源管理委员会监督下，北美电力可靠公司（NERC）负责开发和实施的电力传输系统的规划和操作标准。它是一个可靠性组织，负责八个区域实体开展的方案，并努力确保一致性和公平性。威斯康星州是两区域实体部分，可靠性第一公司（RFC）和中西部的可靠性组织（MRO）。

在1996到2000年，联邦能源管理委员会要求公用事业公司提供其他能源供应商公平、开放的他们的传输线。联邦能源管理委员会创建的独立系统运营商负责国家电网的。这些系统运营商通常覆盖地区，可以多状态。威斯康星州的一部分独立系统运营商称为MISO（中部独立系统运营商）。

MISO是专门的结构是按照一个独立的组织，确保了FERC的概念电力在竞争激烈的批发市场顺利区域流动。 MISO还负责管理在它的服务区域使用的传输系统中的。它通过引导系统的物理操作个别业主的传输和当地运营商的产生。它的一个主要功能是传播规划的过程是

一个持续的全面扩张计划均在可靠性和经济性11个州和一个加拿大省份的需求。在2013年，MISO可靠性协调面积增加包括另外四个州南部的部分（见图9）

单个传输项目通常由业主提出的传输，必须经过在MISO传输规划的过程。MISO规划过程分析这些传输项目和可能的替代品。规划工作是一个协作MISO的规划人员和许多利益相关者，包括公用事业，独立电力生产商，纳税人的主张，与监管部门。规划过程是在许多不同的层次进行的，包括特殊任务组，工作组，委员会和规划咨询委员会。

输电费用分配

由于输电规划越来越区域和跨区域， MISO和所有的邻国系统运营商之间的协调出现了好转，提高跨境规划和成本分配。

前一个事物或业主提交申请到PSCW，MISO评论一般提出了一种输电工程的目的。这项审查记录在MISO传输扩张计划（mteps）在https://https://www.360docs.net/doc/e65741409.html, MISO网站公开下规划。MISO不批准一个项目的建设，而是通过MTEP过程决定项目是否会与现有的电力系统工作，并根据联邦关税，无论是项目成本应超出该地区共享。实际的项目建设、选址和需要确定仍然是一个州公共事业委员会的功能，这在威斯康星州被监管该PSCW。

确定哪些消费者支付的传输项目的成本取决于该本工程的功能。输电工程可以为四个主要目的：可靠性，经济，一代互连，或多用。

输电工程提出了可靠性问题是用来防止设备过载等线的条件下，年龄随着时间的推移，确保标准的一致性与可靠性。建筑成本保持可靠性工程费用由客户在当地业主的定价区该线建成。在威斯康星州，有四种输电定价的区域如图10所示。

其他两个主要类型的新的传输结构被称为市场效率的项目（MEP）多值项目（MVP）。欧洲议会是建立应对经济拥挤。拥塞发生时，没有足够的传输能力，移动最便宜的价格能有需求的地方。欧洲议会议员必须花费至少5000000美元，是345伏或更高，并提供多种类型的经济在多个区域价值定价。项目在威斯康星州的MEP，合格的成本百分之80项目将由客户根据项目的效益当地资源区每个区（见图11），剩下的百分之20是由客户支付的MISO网格足迹。威斯康星州是分为两个本地资源区。

MVP项目解决能源政策法规，如可再生能源组合标准，和/或提供广泛的在MISO足迹效益。这些项目必须满足一个或多个三目标：

?可靠和经济使区域公共政策的需要

?提供多种类型的区域经济价值

?提供结合区域的可靠性和经济价值

所有的MVP传输项目相关的成本费用由客户在MISO足迹。MVP

的范畴是第一次使用在2011。这些大项目的成本大大高于较小的可靠性工程是以更大的客户基础性降低任何个人纳税人的潜在成本

下面的图表总结了输电项目的主要类型，其驱动或引发因素项目需要，和指定的成本分配。

威斯康星州样品传输成本分配

PSCW和跨区域规划

MISO国家组织（OMS）是从事MISO规划工作。 OMS是一个非营利性的，自治组织的代表从每个州有超过实体法规管辖参与MISO。威斯康星州是OMS的一员。 OMS的目的是协调各州之间的监管，包括提供建议，MISO，的MISO董事会董事，联邦能源监管委员会（FERC），其他相关政府部门和国家委员会为合适。

OMS提供正式的输入中不同阶段的MTEP过程中的机会。OMS是依赖于国家工作人员，包括从PSCW人员，监督和积极参与MISO输电规划活动，以及其他MISO FERC的问题。通过这些过程的OMS委员们通报了输电规划过程有关的任何问题。PSCW密切关注和参与的个人传播的建议和可能影响其他问题威斯康星州的能量传递和定价.

社区规划

在之前的几十年，电力传输线是由A点到B点，以最直接的的方式可能限制社区，农作物，自然资源的关注，或私人产权问题。这些老线路需要改进，他们将被重新路由到共享走廊，道路和避免，在可行的情况下，社区和自然资源的影响。同时，在能源持续增长使用方法将需要新的变电站和输电线路将选址和建设。新的升级电力设施可能会影响许多社区和许多业主。

为了满足未来的增长，社区经常计划下水道，道路，开发区，但很少城市，乡镇，县，包括在他们的计划线路。输电线路建造昂贵而且很难建设。用以下方法可以帮助城市，乡镇，县减少土地使用冲突：

1、奉献的狭长地带以及未来潜在的通行权扩张现有的输

电走廊

2、确定未来潜在的输电走廊和变电站站址的新发展

3、规定挫折或许多大小属性相邻的输电线路,以便不限制

将来使用的优先权。

在决策过程的积极参与者将提高社区能力管理未来的发展和保

护自己的资源。

PSCW的作用

威斯康星州的事业的PSCW调节。一个三名成员组成的董事会（委员会）的任命州长基于分析的一系列技术人员的机构作出决定专业。

该工作人员分析PSCW确定传输线的应用是否需要，申请人的成本估算是合理的，并确定其潜在的社会和自然资源的影响。该项目的规模和复杂性决定了PSCW评论过程。供应和替代PSCW考虑其他位置或路线的来源，以及需要工程，经济，安全，可靠，个别困难的潜力，和环境因素考察输电工程。

申请人必须接受公众的便利和必要性证书（CPCN）从委员会输电线路工程是：

1、345伏或更大

2、小于345 kV但大于或等于100伏，在长度超过一英里，需要一些管道通过权。

CPCN审查过程包括在受影响的地区的项目听证会。

项目不到100千伏及/或不到一英里长必须得到委员会的证书颁发机构（CA），如果该项目的成本高于实用的年收入的一定比例。在CA检讨过程并不自动包括公开开庭审理。对于在听证会举行的情况

下，鼓励市民以证明他们的观点和担忧的项目。公开意见也征求了新的低电压输电工程，不需要公开开庭审理。

该委员会负责制定提出输电线路最终决定。委员会决定是否将建成，将是如何被设计的，以及它将被定为。如果有一个听证会，委员会审查从PSCW员工，所有听证申请人，威斯康人员，全方，和公众。三委员会定期在“公开会议”他们决定案件。公众可以观察到任何公开会议。在这些开放的会议，委员会批准，拒绝，或修改该项目。该委员会有权决定保护环境和缓解措施的建设情况。