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為什么我們用的是交流電,不是直流電?

字體:[ ] 瀏覽次數(shù):867次 發(fā)布時間:2016-12-26 關(guān)閉

簡單來說,交流電比直流電更容易管理。


電的使用和發(fā)展可以分為三個階段:


1、 直流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為直流電


主張采用直流輸電 :愛迪生、開爾文


主張采用交流輸電 :威斯汀豪斯、費朗蒂


1882年在德國建成的57km向慕尼黑國際展覽會送電的是直流輸電線路(2kV,1.5kW)。


2、交流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為交流電


原因:遠(yuǎn)距離送電→減少輸電線路中電能的損失→改變電壓→交流輸電 1888年,由費朗蒂設(shè)計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。


隨著三相交流發(fā)電機,感應(yīng)電動機和變壓器的迅速發(fā)展,發(fā)電和用電領(lǐng)域很快被交流電所取代。


同時變壓器又可方便地改變交流電壓,從而使交流輸電和交流電網(wǎng)得到迅速的發(fā)展,并很快占據(jù)了統(tǒng)治地位。


3、交直流輸電并存階段 :發(fā)電和用電為交流電輸電為直流


并不是簡單地恢復(fù)到愛迪生時代的那種直流輸電。


發(fā)電站發(fā)出的電和用戶用的電仍然是交流電,只是在遠(yuǎn)距離輸電中,采用換流設(shè)備,把交流高壓變成直流高壓。


目的:為了解決交流輸電存在的問題,尋求更合理的輸電方式。


我國直流輸電現(xiàn)狀:


① 早在50年代初,派人去學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的高壓汞弧閥設(shè)計制造。


1978年上海投運一條31kV、150A、送電電纜長9km的直流輸電試驗線,累計運行2300h。 


② 舟山直流輸電工程 ,1989年9月1日通過了國家鑒定,并正式投入運行。 


③ 1984年10月國家批準(zhǔn)建設(shè)葛洲壩至上海直流輸電工程,于1989年投入運行。 


④ 天廣500kV直流輸電工程,2000年12月底單極投產(chǎn),2001年6月26日雙極投產(chǎn)。


⑤ 三峽至常州±500kV直流輸電工程西起宜昌龍泉,東至常州政平,全長890km,2002年單極投運,2003年雙極投運。


線路采用ASCR-720/50四分裂導(dǎo)線,是我國采用截面最大的導(dǎo)線。隨線架設(shè)OPGW復(fù)合地線光纜一條 。 


⑥ “十五”期間安排了7項直流輸電工程。


除三峽至常州外,荊州至惠州博羅響水鎮(zhèn)、安順至肇慶±500kV直流輸電工程將于2005年投運;


稍后開工的還有三峽至上海練塘±500kV工程;


作為大區(qū)互聯(lián)的直流背靠背工程,將有陜西至河南靈寶、邯鄲至新鄉(xiāng)、東北至華北項目。


⑦ 國家電力公司部署了“西電東送、南北互聯(lián)、全國聯(lián)網(wǎng)”的方針。


全國互聯(lián)電網(wǎng)的基本格局是:以三峽輸電系統(tǒng)為主體,向東西南北方向輻射,形成以北、中、南送電通道為主體,南北電網(wǎng)間多點互聯(lián),縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國互聯(lián)電網(wǎng)格局。


北、中、南三大片電網(wǎng)之間原則上采用直流背靠背或常規(guī)直流隔開,以控制交流同步電網(wǎng)的規(guī)模。隨著西部開發(fā)號角的吹響,預(yù)計今后十幾年內(nèi)直流輸電項目不少。



我國采用的直流輸電類型:


①超過30km左右的水下電纜。 


②兩個交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接。 


③大容量遠(yuǎn)距離架空線輸電。


高壓直流輸電運行特性及其與交流輸電的比較:


① 功率傳輸特性:交流輸電考慮穩(wěn)定問題;


直流輸電沒有相位和功角,當(dāng)然也就不存在穩(wěn)定問題,這是直流輸電的重要特點,也是它的一大優(yōu)勢。


② 線路故障時的自防護(hù)能力:對于占線路故障80%~90%的單相(或單極)瞬時接地而言,直流比之交流具有響應(yīng)塊、恢復(fù)時間短、不受穩(wěn)定制約、可多次再啟動和降壓運行來創(chuàng)造消除故障恢復(fù)正常運行條件等多方面優(yōu)點。


③ 過負(fù)荷能力。


總的來說,就過負(fù)荷能力而言,交流有更大的靈活性,直流如果需要具有更大的過負(fù)荷能力,則必須在設(shè)備選型時要預(yù)先考慮,此時需要增加投資。


④ 利用直流輸電調(diào)節(jié)作用能提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


⑤ 潮流和功率控制。


⑥ 短路容量。


⑦ 調(diào)度管理。


⑧ 線路走廊。


直流輸電的不足: 


①直流斷路器的費用高;


②不能用變壓器來改變電壓等級; 


③換流設(shè)備的費用高; 


④由于產(chǎn)生諧波,需要交流和直流濾波器,從而增加了換流站的費用; 


⑤控制復(fù)雜。


交直流輸電的經(jīng)濟(jì)性比較:


?輸送容量確定后,直流換流站的規(guī)模隨之確定,其投資也即固定下來,距離的增加,只與線路造價有關(guān)。


對于交流輸電方式,輸電距離不單影響線路投資,同時也影響變電部分投資; 


?就變電和線路兩部分看,直流輸電換流站投資占比重很大,而交流輸電的輸電線路投資占主要成分; 


?直流輸電功率損失比交流輸電小得多; 


?當(dāng)輸送功率增大時,直流輸電可以采取提高電壓、加大導(dǎo)線截面的辦法,交流輸電則往往只好增加回路數(shù)。


直流換流站的造價遠(yuǎn)高于交流輸電的,而直流輸電線路的造價則明顯低于交流輸電線路的。


同時,直流輸電的網(wǎng)損又比交流的小得多。


因此,隨著輸電距離的改變,交、直流兩種輸電方式的造價和總費用將相應(yīng)作增減變化。


在某一輸電距離下,兩者總費用相等,達(dá)一距離稱為等價距離。


這是一個重要的工程初估數(shù)據(jù)。超過這一距離時,采用直流有利;小于這一距離時,采用交流有利。


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