簡單來說,交流電比直流電更容易管理。
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電的使用和發(fā)展可以分為三個階段:
2 y4 Y$ G. J- t i+ a& @2 g9 B1、 直流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為直流電 3 f$ g& y' `& B0 u, d' [6 b
主張采用直流輸電 :愛迪生、開爾文 7 v( p9 k- {6 C* k5 Q
主張采用交流輸電 :威斯汀豪斯、費朗蒂
) Y% j/ ?% i) g, ?2 ~' V1882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)。 * R: T8 k9 l9 R1 d& Y: P
. c5 y* }+ E2 Q4 Q! {" ?2、交流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為交流電 ( ~4 S! N/ K5 a, M+ k* ~
原因:遠距離送電→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。
7 x' w* f- x6 s0 T [4 f, g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。 8 P, }% R3 W# u
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。
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+ P- f3 _9 p* m* L" S" N$ x3、交直流輸電并存階段 :發(fā)電和用電為交流電輸電為直流 3 N( J# ?4 V) e6 T
并不是簡單地恢復(fù)到愛迪生時代的那種直流輸電。
0 j( |8 h) y# ~/ L2 Y發(fā)電站發(fā)出的電和用戶用的電仍然是交流電,只是在遠距離輸電中,采用換流設(shè)備,把交流高壓變成直流高壓。
# U) ?$ { Y) J% ^' y: q% J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。 + \6 A8 M7 Y0 x0 X) X) U4 g
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: m+ `+ ?& H% |4 S* Q A- {我國直流輸電現(xiàn)狀:
9 S. w4 [7 Q; q( u' m* j" p① 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。 & P5 F. o1 {* G6 w
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。 9 _5 A/ E6 \' N7 \ ]- m
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。 " W+ d) B/ u, c, X4 Z6 @7 j' C
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。 * H( \7 P! U! E' E3 k% B
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)。 / ?3 @6 e4 i, Q: d) E! j1 e1 q
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。 7 `3 j' v C: D6 o" }) v. S& p
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 。
( Y: V. @# [; D/ [⑥ “十五”期間安排了7項直流輸電工程。 ) u' V9 a! T6 q# ^* r) u( y
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;
& s# ` {1 w. K稍后開工的還有三峽至上海練塘±500kV工程; + B% Z' B0 i4 R6 B+ f! @# G0 D
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。 % B/ |( q$ Z+ O# _2 z* i: a
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。
' D" c# `! O/ k" S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。
5 v4 x8 x" ^ |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。 5 ?& x8 c+ ?; e$ \3 R
我國采用的直流輸電類型:
& v! H! ~$ S) w①超過30km左右的水下電纜。 4 [1 T& }/ ~+ D* z& P1 w0 g2 R0 o
②兩個交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接。
" x, j/ J1 W Z8 h3 r' {& u9 }' U③大容量遠距離架空線輸電。
6 o* S6 h+ T/ r: L高壓直流輸電運行特性及其與交流輸電的比較:
9 o+ |1 u" Z) y) k, `$ i+ w/ r! |① 功率傳輸特性:交流輸電考慮穩(wěn)定問題;
8 M1 R) Z7 L& u4 T% s! [' X' B' j8 r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。
9 ~5 `8 O, s a8 }$ n1 t② 線路故障時的自防護能力: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。
& G% g2 \- S7 @. d! N' a③ 過負(fù)荷能力。 e3 }. x0 E# [' G0 N. G H. [- R' Z
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。 ; _. ?, Z% u# {& e" H
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。
" \/ }" l) |4 p& I$ u⑤ 潮流和功率控制。
" s1 U& U6 r. v& M( s S; T⑥ 短路容量。
5 a6 q8 R8 |( m9 `! S _⑦ 調(diào)度管理。 / x8 k) ^3 O: I& ~) ?
⑧ 線路走廊。
$ I$ q- A5 [. ~- {! C9 p2 H- b直流輸電的不足:
2 B5 T8 b1 j& R! L# n* c+ G①直流斷路器的費用高;
1 X- J: O& z% n% L②不能用變壓器來改變電壓等級; . ?! X! G* l+ f0 e: b" l& r: h
③換流設(shè)備的費用高; 1 M) u0 C+ ?+ |8 a% C
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; 9 S2 o8 n/ l) f( q1 t( G
⑤控制復(fù)雜。
6 b! ~( Q" @) b- T7 u. [交直流輸電的經(jīng)濟性比較: ! z$ K( N9 N0 u2 _+ b& ~
Ø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)。
) l! p& ^" ~8 \6 l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;
/ C. b# f$ e( I) cØ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; 5 A8 l) l5 v: N8 X- F6 F4 a4 b4 k
Ø直流輸電功率損失比交流輸電小得多; 6 ~! e- j' ^; J. h! ~3 n
Ø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)。 / d6 v8 r) ]. I8 s
直流換流站的造價遠高于交流輸電的,而直流輸電線路的造價則明顯低于交流輸電線路的。 1 ]; ?0 u b) e$ D
同時,直流輸電的網(wǎng)損又比交流的小得多。 4 b1 G" D6 [ y# k( w( u
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。
# n$ Y. }8 E. I- e在某一輸電距離下,兩者總費用相等,達一距離稱為等價距離。 ( y6 q' ~- e* h! P, X0 J
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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