高壓電力系統 High Voltage System

高壓電力系統

                                                                                            

        現今世界各地的發電系統一般來說都不會建設於工商業區，更不可能與民居為鄰。因此在傳輸時必須考慮成本效益的問題，高壓電力系統在長距離的傳輸時比較低壓電力系統有著低建設成本及低損耗的優點，然而低壓電力系統又比高壓電力系統有著較為安全及對從業員的技術要求較低的種種優點；因此電力由發電廠生產出來以後，在傳輸時便會不斷地經過變壓器的升壓和降壓，而三相供電系統當然亦比單相供電系統有更高效益，因此需要解決三相電路中的變壓問題。三相交流變壓器的接法有兩種：一種是用三台單相變壓器組成的三相變壓器組（3 Phase transformer）；另外一種是採用三相共有整體鐵芯的三相變壓器。
雖然英國工程師協會訂定高於1000V 交流電電壓便是高壓，但是同樣是高壓，對於不同電壓層級（11kV、33kV、66kV、132kV、275kV 與400kV，甚至中國大陸或外國才會使用的800kV）的電壓對絕緣要求和產品設計，都會出現明顯分別，這樣一來對於行業間有著明顯的不足之處，以致各地廠商會自行在不同的電壓分隔出不同的電壓組別；因此廠商間的對電壓的分級可能會有差距，參考明稱與電壓值如下：

高壓直流電換流變壓器
高壓直流電換流變壓器（HVDC Classic converter transformers）較為特殊。分為系統1 及2（System 1 & 2），它應用了不間斷電源供應器（UPS）的12 相整流技術及IGBT 逆流器在超高壓之上，電路示意圖。系統1 繞組方面由於配合12 相整流，因此亦與其他變壓器不一樣；220kV 的低壓端是以星形接駁並把中心點接地，高壓端則有兩個繞組分別以星形及角形接駁，用以提供反相及相角偏移電源，在升壓及整流過程提升為最高的800kV 直流電壓，再經架空電纜傳輸至系統2。系統2 方面由IGBT 逆流器把超高壓直流電震盪轉為交流電後，再傳回星形及角形接駁的兩個初級繞組，經星形接駁並把中心點接地的次級繞組降壓至220kV，因此系統1 及2 兩組高壓直流電換流變壓器盡管外觀相同，但功能上是完全不同的。目前掌握這個技術並實際應用於輸電系統中的就只有ABB、阿爾施通及西門子等企業。

高壓直流輸電優點：
1. 高壓直流輸電具有明顯的經濟性。輸送相同功率時，直流輸電線路所用線材僅為交流輸電的1/2～2/3；
2. 在電纜輸電線路中，高壓直流輸電線路不產生電容性電流，而交流輸電線路存在電容性電流，也會引起損耗，由於直流傳輸系統為純電阻電路，長距離傳輸時損耗比交流傳輸系統減少30~40%；
3. 採用直流輸電時，線路兩端交流系統不需同步運行，而交流輸電必須同步運行；
4. 高壓直流輸電控制方便、速度快，發生故障的損失比交流輸電的小；
5. 在高壓直流輸電工程中，各極是獨立調節和工作的，彼此沒有影響。

高壓直流輸電缺點︰
1. 直流換流站比交流變電站的設備多、結構復雜、造價高、損耗大、運行費用高 (相對交流系統而言；
2. 諧波較大；
3. 直流輸電工程在單極大地回路方式下運行時，入地電流會對附近的地下金屬體造成一定腐蝕，竄入交流變壓器的直流電流會使變壓器噪音增加；
4. 若要實現多端輸電，技術比較復雜。

整體而言在超高壓系統中，直流仍然具有優勢。

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注氣式絕緣系統 (GIS - Gas Insulation System)

在66kV以上的高壓電力系統中，在香港近乎全數轉為注氣式絕緣系統，它的成本比較油浸式高很多，而有著極穩定的安全系數，是最大優點。除非是出現氣體洩漏，否則故障也不會產生火花。

高壓電力用斷路器 (High Voltage Switchgear)

最小以兩個或以上的真空斷路器組成66kV或以下的高壓掣櫃來使用，在香港的高壓系統中，由於真空斷路器的製造技術已經非常成熟，以致使用絕緣油的設備會慢慢被完全取代。

環路開關 (RMU Ring Main Unit)

設計上可以兩入一出的供電方式或與其他地區的環路開關連接組成高壓的環形電路，模式跟低壓的13安培環形插座電路相類似。

高壓電力用熔絲 (High Voltage Fuse)

高壓電力用避雷器 (Surge arrestor)

避雷器與絕緣器最明顯不同的是 - 一端接帶電導體，而另一端接地，起作用時會把過高的電壓帶去接地系統。

絕緣子 (Bushing)

用來固定帶電部份的絕緣器，多以陶瓷或聚脂製成。

高壓電纜 ( High Voltage Cable)

高壓電纜與低壓電纜最大不同之處是在於絕緣層的厚度。

架空高壓電纜 (Over Head Line)

架空高壓電纜 與高壓電纜最大不同之處是在它多數是光身導體，而外層以鋁合金製成來導電，內層則以鋼纜製成來提高拉力。

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