6、电力系统与通信网络知识解析

电力系统与通信网络知识解析

1. 电力传输与分配系统

在电力传输中，交流传输时，输电线路输入（Vin）和输出（Vout）电压通常不同相。输电线路传输的最大功率会随着线路感抗的减小而增加。理论上，若采用直流输电而非交流输电，输电线路传输的功率仅受电源容量（即电源产生的最大功率）和线路电阻的限制。而且，直流输电时线路电流无需支持无功功率，与交流输电相比，降低了电流值，进而减少了线路功率损耗。

不过，部署高压直流（HVDC）输电线路时，必须考虑线路输入端的交流转直流以及输出端的直流转交流的成本和复杂性。目前，大型发电厂多产生交流电，多数用电设备也需要交流电。尽管直流输电并不常见，但全球已有数百个HVDC项目（通常电压为400 kV及以上），大多用于长距离输电（数百公里）。例如，巴西的600 kV里约马代拉HVDC系统，全长2375公里，总容量7100 MW。

HVDC在架空输电不可行的水下输电场景中极具吸引力。水下交流输电时，由于水作为电介质，导线与地面间电容增大，容抗减小，线路电流增大以支持更高的电容和相应的无功功率，导致功率损耗增加（IL²R损耗）。而直流输电时，电容的存在不会增加电流，与交流输电相比，功率损耗更低。

配电系统负责将输电线路传来的电力分配给特定区域的用户。配电变电站的降压变压器通过馈线（配电线路）连接住宅、商业和工业用户。一个公用事业公司可能支持多种馈线（中压）电压，如20 kV和12 kV。

馈线可以是三相的，也可分为三个单相馈线。多数情况下，每个馈线会部署多个降压配电变压器，每个变压器的二次侧连接一个或多个低压用户。用户连接方式可以是三相或单相，一般住宅和小型商业用户需要单相电源。不同国家的标称低压单相电压有所不同，多数国