為什么我們用的是交流電，不是直流電？

2017-09-18 admin

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2 300h。

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。

③1984年10月國家批準建設(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大容量遠距離架空線輸電。

高壓直流輸電運行特性及其與交流輸電運行特性的比較：

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過負荷能力。總的來說，就過負荷能力而言，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)濟性比較：

①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；

②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；

③直流輸電功率損失比交流輸電小得多；

④當輸送功率增大時，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。