簡(jiǎn)單來說,交流電比直流電更容易管理。' l! c6 U9 U; O2 s8 {8 A
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電的使用和發(fā)展可以分為三個(gè)階段: 0 h+ z$ g0 d* l9 j
1、 直流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為直流電
( ^8 P4 a: b- U5 d- a" H2 s! B主張采用直流輸電 :愛迪生、開爾文 . D* _) Z% ~, G5 ~
主張采用交流輸電 :威斯汀豪斯、費(fèi)朗蒂 % |5 G. G0 u( ~( N' F+ ?$ I
1882年在德國(guó)建成的57km向慕尼黑國(guó)際展覽會(huì)送電的是直流輸電線路(2kV,1.5kW)。 . v$ j# x$ O8 Z( o/ k
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2、交流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為交流電 , k: N& [" D1 ~4 C8 r
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(fèi)朗蒂設(shè)計(jì)的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。 " g1 s7 v* f2 F% \% T9 k1 t
隨著三相交流發(fā)電機(jī),感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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。
0 [: o/ ]7 P% X3 `* X0 a r同時(shí)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。 / g) c l/ f+ l4 R
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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 " G+ l2 y) c% S& |& @! H
并不是簡(jiǎn)單地恢復(fù)到愛迪生時(shí)代的那種直流輸電。
% V& v4 G k# R' B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。 t( c9 j) A+ K" m9 c5 [, d& Z
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。 $ b* ]. ^% \6 q
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我國(guó)直流輸電現(xiàn)狀: , A. h( ~/ K, Y
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(jì)制造。 ) ^6 m! M& m" M3 I# d( q, Q w- W3 c
1978年上海投運(yùn)一條31kV、150A、送電電纜長(zhǎng)9km的直流輸電試驗(yàn)線,累計(jì)運(yùn)行2300h。
5 i' _0 v( w0 y* C8 a2 |② 舟山直流輸電工程 ,1989年9月1日通過了國(guó)家鑒定,并正式投入運(yùn)行。
9 O1 O L, b& c③ 1984年10月國(guó)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(yùn)行。
) R8 ?0 x; C& ?. e" T④ 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)。
. F1 N( ^* C& p& ]: _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(zhǎng)890km,2002年單極投運(yùn),2003年雙極投運(yùn)。 . P# G) y, Y _6 d
線路采用ASCR-720/50四分裂導(dǎo)線,是我國(guó)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 。 4 o4 o6 a6 W, h: ?
⑥ “十五”期間安排了7項(xiàng)直流輸電工程。
9 q+ ?) X! C7 L, D* s+ D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(yùn); : O. S5 m* `) o9 R8 ~3 C# @
稍后開工的還有三峽至上海練塘±500kV工程; - z: w/ E/ v6 _
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(xiàng)目。
6 b5 `3 Y% a9 ^⑦ 國(guó)家電力公司部署了“西電東送、南北互聯(lián)、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”的方針。 # ]+ _& F6 e; @% A- W% a
全國(guó)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(diǎn)互聯(lián),縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)格局。
4 V% w8 R" M+ g6 Q- n8 \/ j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(hào)角的吹響,預(yù)計(jì)今后十幾年內(nèi)直流輸電項(xiàng)目不少。 , i& ~* I N& q& S: z3 }; M( N1 f, m
我國(guó)采用的直流輸電類型:
! R8 L! x% E. q, t* \①超過30km左右的水下電纜。 1 ?9 H: f7 v4 e5 J M8 [
②兩個(gè)交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接。
A0 U. m3 p$ v/ }1 b1 L③大容量遠(yuǎn)距離架空線輸電。
: {/ H. a9 A1 S3 P( `9 g Y高壓直流輸電運(yùn)行特性及其與交流輸電的比較:
* r+ K1 B- H6 o H① 功率傳輸特性:交流輸電考慮穩(wěn)定問題; " S/ c. v4 o! U$ {- o7 w7 H
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(diǎn),也是它的一大優(yōu)勢(shì)。
% q# ~1 J* T6 }) N/ d② 線路故障時(shí)的自防護(hù)能力:對(duì)于占線路故障80%~90%的單相(或單極)瞬時(shí)接地而言,直流比之交流具有響應(yīng)塊、恢復(fù)時(shí)間短、不受穩(wěn)定制約、可多次再啟動(dòng)和降壓運(yùn)行來創(chuàng)造消除故障恢復(fù)正常運(yùn)行條件等多方面優(yōu)點(diǎn)。 ; p2 `9 v% c; S7 y+ d! W
③ 過負(fù)荷能力。 y& y" }: O% h& c' ?' Y
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(shí)要預(yù)先考慮,此時(shí)需要增加投資。 , ?+ a; _0 h4 `2 r( A
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。 , a2 Y* i2 S- E, g4 a. H
⑤ 潮流和功率控制。
" t# R8 n' e$ k9 M! D⑥ 短路容量。
! g4 c7 D5 ]) J! _: X⑦ 調(diào)度管理。
( @2 ^: m+ S S8 u M; i3 e⑧ 線路走廊。
6 l% t1 d: k% ?% Q8 D直流輸電的不足: ' z! R( X& e# }2 @1 B$ A- [4 l& i
①直流斷路器的費(fèi)用高;
/ M/ Z0 G; L( v7 |②不能用變壓器來改變電壓等級(jí); : o7 [. B4 b ? U: l; D
③換流設(shè)備的費(fèi)用高;
! x- Q3 q* [3 i④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(fèi)用;
' }8 _/ r/ y* `9 ~: D5 ]⑤控制復(fù)雜。 8 m8 L4 X% `' ?, z; i
交直流輸電的經(jīng)濟(jì)性比較: 4 O, ^" s4 N4 ?4 P) u
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(jià)有關(guān)。 8 k# }% {% n5 ^' ?5 f+ Z/ y0 h
對(duì)于交流輸電方式,輸電距離不單影響線路投資,同時(shí)也影響變電部分投資;
7 n+ v: {" L4 ?5 } s! @Ø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; / m6 w5 ?7 b( Q8 Q7 F+ u6 w5 |
Ø直流輸電功率損失比交流輸電小得多;
! F# f+ }, s- q( G! IØ當(dāng)輸送功率增大時(shí),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)。
6 @4 m- d( f* o' _# R4 v/ w) J$ j直流換流站的造價(jià)遠(yuǎn)高于交流輸電的,而直流輸電線路的造價(jià)則明顯低于交流輸電線路的。
: _, R- z3 F4 U& M I' L同時(shí),直流輸電的網(wǎng)損又比交流的小得多。
1 B8 i5 U5 y0 I1 d' d9 m6 R因此,隨著輸電距離的改變,交、直流兩種輸電方式的造價(jià)和總費(fèi)用將相應(yīng)作增減變化。
+ |& v8 v7 \9 b6 Z6 x0 V在某一輸電距離下,兩者總費(fèi)用相等,達(dá)一距離稱為等價(jià)距離。 % d# w: h, g1 ?* B5 @- S% p
這是一個(gè)重要的工程初估數(shù)據(jù)。超過這一距離時(shí),采用直流有利;小于這一距離時(shí),采用交流有利。
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