簡單來說,交流電比直流電更容易管理。' U4 `* k- L+ _3 a
+ _+ f! v: y# `, ]# ? I電的使用和發(fā)展可以分為三個階段: ' Z2 J6 n- m5 ~- g2 D
1、 直流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為直流電 : c+ M5 p' e0 o' B
主張采用直流輸電 :愛迪生、開爾文
8 F; T/ ^0 @' V; H$ {; X2 `0 N主張采用交流輸電 :威斯汀豪斯、費朗蒂 . t% z2 Q0 |" i; W. h1 ~; a& V
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)。 ) _$ O. Z+ p5 k+ {, J2 s r
: V j: m+ L6 S2 O2 U- Y2、交流輸電階段 :發(fā)電、輸電和用電均為交流電 0 k& E6 |) ^% `2 T+ n7 |% i& s
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。 7 P5 s% G, k1 v! }, g; \* V1 ?
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。
3 X1 `- E# }2 ^. T7 A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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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
! t# U- h- A" g u/ A2 u并不是簡單地恢復(fù)到愛迪生時代的那種直流輸電。 ( W r; ^4 P4 m6 S
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。
/ p+ X/ M' ~3 v) ~/ e7 c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。 ' x$ w7 T' T+ N" b
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! u7 D3 u7 l2 V- p, W我國直流輸電現(xiàn)狀:
" }. h: `! O3 U+ [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。 . {, N8 D3 [4 C" s$ u
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。 4 Y f' W; n+ F) M4 ]1 Z
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。
" k1 H h- @! \' N③ 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% X8 f! G, l4 Y1 t% J6 r
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)。 0 d/ K& |/ B1 g% ~0 o* a! ^' H7 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890km,2002年單極投運,2003年雙極投運。 : E# R( Z1 H- N2 ?2 q: n" t
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 。 7 W. u! W. \2 f8 K/ Y1 L- ?: u
⑥ “十五”期間安排了7項直流輸電工程。
& G% z. N# y, O0 N7 `: s! o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;
5 B" O# {8 Z8 @) A9 Y! I) ~3 |稍后開工的還有三峽至上海練塘±500kV工程;
0 Y+ T I( @# e& _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。
/ `6 h) y7 U: R- k⑦ 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。 2 |4 e; E7 ?9 u, m$ r: c* ?
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。
, \& n2 r: `+ w0 Y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。 4 D8 O x6 X$ S `1 v& `
我國采用的直流輸電類型:
5 k; I% C: l8 t+ S①超過30km左右的水下電纜。 ( r/ r' W ?# z
②兩個交流系統(tǒng)之間的異步聯(lián)接。
4 S2 ~ D, i, b7 l8 u! F) ~③大容量遠(yuǎn)距離架空線輸電。
6 W! L- g% A' Q高壓直流輸電運行特性及其與交流輸電的比較:
0 d1 S" x1 F ? i; x① 功率傳輸特性:交流輸電考慮穩(wěn)定問題; , D! L1 u B0 j9 F" Q8 }3 Y
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。
- e6 h9 I2 j, Z& K7 U6 H5 N( M② 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。
. I, C' a9 h+ u# I7 g/ E/ H8 M3 ]8 H③ 過負(fù)荷能力。
; O; J C( u* h+ ?& `- m N. I; ~# L8 s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。 : l4 y4 a& ^, d4 W, P$ k" N/ I+ t+ C
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。
4 n+ A5 o$ P' p" p) T+ M" h' \⑤ 潮流和功率控制。 : ]% j' k' r, k' ^6 ^
⑥ 短路容量。 ) p/ Y9 b8 Q6 n( p# U" ?
⑦ 調(diào)度管理。 2 A! M# W) I( n
⑧ 線路走廊。
7 D" u( s/ L/ S直流輸電的不足: & g& z1 ^ T$ ~8 x5 ~% c. Y( j# {1 @
①直流斷路器的費用高;
# D E' u3 p w; K②不能用變壓器來改變電壓等級; # a/ \4 p/ n, m! p# t
③換流設(shè)備的費用高;
8 t2 x7 r7 h' m. ]- T3 b2 b1 l6 j$ _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; $ v. h, c- C: t% Y
⑤控制復(fù)雜。
9 D1 L) u% U: _/ s. d z交直流輸電的經(jīng)濟(jì)性比較:
N8 r0 Y3 `: T# s- A: z0 ~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)。 ; G4 W- O3 p6 X% Y
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;
9 i: u' C* g0 K! |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; ! I$ F& E0 f$ g9 j- b8 l
Ø直流輸電功率損失比交流輸電小得多; 1 K4 t) J# ~! m' `$ T# f
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)。 + a! U" w2 h- A) n" G; d
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。
# g! Z( V' j: Z+ K) K同時,直流輸電的網(wǎng)損又比交流的小得多。 $ |- }+ t! P) B, }4 J
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。 / ~6 A" h- m- ^3 n0 Y- ~5 @
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。 ! [) Z& ~7 J# L' j; u! ~
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。 % J6 b0 N$ m% m( B
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