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城市配电系统升级后的经验教训
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城市配电系统升级后的经验教训

February 18, 2016 • Columns, Transient Thoughts, 最近文章汇总

随着美国传统的4月1日愚人节过了中午截止时刻, 我回忆起过去的一次恶作 剧, 报纸房地产版面刊登的沿街一幢待售房屋被列为 “独一无二的待修房”, 意思是这是一幢可以被修葺为潜在结果非同一般的房屋。这幢有疑问砖墙 “房” 的特点是其山形的窗户, 后院令人印象深刻的比正常高一倍的车库激起 了一些买家的兴趣。然而, 警觉的买家很快就注意到前门贴出的标牌:高压 危险。任何人不得擅自入内。该房屋事实上是多伦多水电局其中的一个城 市变电站, “隐藏” 在一览无余中。 过去十年中, 多伦多的人口以每年几乎4万的速度增长, 达到了约280万, 成为 了北美排行第四的大城市。在对电力需求增长的情况下, 当地电力部门一直 在投资进行配电系统电压的升级, 该项工程目前已经到达了我居住的附近。 在我居住的30年间, 我家门前的水泥电杆已经退化, 水泥杆是冬季道路撒盐 的受害者。盐分扩散进水泥中, 加速腐蚀水泥内部的加固钢筋。再加上多次 冰雪融化循环, 最终导致水泥剥落并使生锈的钢筋暴露出来。因此在我家的 前院中, 架设起了木电杆, 还有一个新的高压单相电路的支线安装在树尖附近 的未接地的复合绝缘子上。旧水泥电杆悬挂着难看的有约10只绝缘子组成的 绝缘子串。更换的木电杆比水泥杆高, 有二级简化线路, 沿各个方向只有一个 单电缆。使用一辆大型湿真空卡车来挖掘旧水泥杆周围的土壤, 仅在大约十分 钟就将旧杆清除, 并且没有翻动新的木电杆基座上的砂石。
(图1A和1B) 明显磨损的旧水泥杆塔(左 边)。多伦多水电局配电系统电压升级后 更换的木质杆塔。 (图2) 今年3月3号多伦多50多基杆塔着 火中的其中一基。 (图3) 典型的“水电屋”实际上是多伦多 水电局位于Millwood路640号的变电站。 城市配电系统升级后的经验教训 城市配电系统升级后的经验教训 Screen Shot 2015 10 15 at 10

(图1A和1B) 明显磨损的旧水泥杆塔(左 边)。多伦多水电局配电系统电压升级后 更换的木质杆塔。 (图2) 今年3月3号多伦多50多基杆塔着 火中的其中一基。 (图3) 典型的“水电屋”实际上是多伦多 水电局位于Millwood路640号的变电站。

不足为奇, 基于我工作中对接地的研究, 通过应用电栅脉冲发生器的输出, 修 正为含火花间隙和避雷器的阶跃电流, 我很快验证了新杆塔的低冲击阻抗。我 使用电流传感器和示波器来测量附近各点电位的升高。使用这种测试方法, 我 在多年来对数以千计输电塔基的研究中得出了极好的结果。我很高兴地看到 使栽培花木很困难的粘土确保新杆塔满足了低阻抗和暂态接触电势的要求。 电压升级是电力部门减小中性点对地电压升高的重要方法, 有时称为 “杂散电 压” 或者 “激发电压”。将杂散电压和接触电压区分开来是很重要的, 正如接 近完成的IEEE标准P1695中所述。杂散电压是电力系统运行中的必然产物; 接触电压是由于故障造成。流入用户端的电流和有效接地是变压器匝数比的 函数。升高初级电压以同等系数自动减小杂散电流。杂散电压是杂散电流和 多个接地中性点的交流阻抗乘积的产物: 中性点阻抗越小, 杂散电压就越小。 我观察到新杆塔复合绝缘子的基座没有联接在接地棒上。尽管这导致了权衡 两种独立的风险, 但实际上是正常的做法。根据IEEE标准1410-2010, 木质杆 塔的未联接距离每米增加约210kV的雷电冲击强度。加上绝缘子固有的冲击 强度, 将会使我的电路几乎不受任何在线路附近终止的雷电冲击的影响, 或许 在其中的一棵高树上, 这棵高树屏蔽了新线路免遭直接闪络。然而, 没有连接 接地棒的绝缘子将客户置于杆塔起火的风险中。事实上, 相同的道路撒盐导 致了水泥杆塔退化, 加上刚过去的三月份的冻雨, 引发了多伦多全城50多起 杆塔同时起火, 且都在交通高峰期。导致这些问题的原因是绝缘子上泄漏电 流流过。这种情况下, 盘形和支柱瓷绝缘子通常比其替代品硅橡胶绝缘子的 泄漏电流更大。我依然计划每年冬天密切关注新杆塔, 监测如何结足够的冰 来桥接新绝缘子的伞盘。 顺便说一下, 在我居住的附近又有其中一幢多伦多水电局的 “房子” 近期被拆 除了, 拆除后留下的只有几桶变压器油, 这令我相当惊讶。我不得而知, 多伦 多水电局是否收到了他们无法拒绝的买家开出的购房报价。更有可能的是, 该 变电站的拆除与修建一条经由此地继续沿街延伸的新地铁线路有关。我对了 解电力公司如何用新的掩蔽的变电站来取代它很感兴趣。
Dr. William A. Chisholm

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