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直流输电与交流输电的发展

日期:2020-05-06    来源:宁哥讲物理

国际电力网

2020
05/06
09:03
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关键词: 直流输电 输电工程 额定电压

“输电”是“发电”和“用电”的中间环节。现代输电工程中并存着两种输电方式:高压交流输电和高压直流输电。两种方式各有自己的长处和不足,同时使用它们,可以取得更大的经济效益。

输电方式的变化

人类输送电力,已有一百多年的历史。输电方式是从直流输电开始的。1874年,在俄国彼得堡第一次实现了直流输电,当时输电电压仅100V。随着直流发电机制造技术的提高,到1885年,直流输电电压已提高到6000V。但要进一步提高大功率直流发电机的额定电压,存在着绝缘等一系列技术困难。由于不能直接给直流电升压,使得输电距离受到极大的限制,不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。

19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器。1891年,世界上第一个三相交流发电站在德国劳风竣工,以3×10^4V高压向法兰克福输电。此后,交流输电就普遍地代替了直流输电。但是随着电力系统的迅速扩大,输电功率和输电距离进一步增加,交流电遇到了一系列不可克服的技术困难。大功率换流器(整流和逆变)的研究成功,为高压直流输电突破了技术上的障碍,因此直流输电重新受到人们的重视。1933年,美国通用电气公司为布尔德坝枢纽工程设计出高压直流输电装置;1954年在瑞典,从本土到果特兰岛,建起了世界上第一条远距离高压直流输电工程。

直流输电系统简介

在直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍是交流电。在输电线路的始端,发电系统的交流电经换流变压器升压后,送到整流器中去。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀,它的功能是将高压交流电变为高压直流电后,送入输电线路。直流电通过输电线路送到逆变器。逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反,它把高压直流电变为高压交流电。再经过换流变压器降压,交流系统的电能就实现了输送。

交流电和直流电的优缺点比较

高压直流输电方式与高压交流输电方式相比,有明显的优越性。历史上仅仅由于技术的原因,才使得交流输电代替了直流输电。直流电的优点主要在输电方面:

输送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流电的2/3~1/2在电缆输电线路中,直流输电没有电容电流产生,而交流输电线路存在电容电流,引起损耗直流输电时,其两侧交流系统不需同步运行,而交流电必须同步运行。直流输电发生故障的损失比交流输电小我国直流输电现状及发展前景

我国在1977年就建成了第一条31kV直流输电工业性实验电路。我国超高压直流输电工程,有从葛洲坝-上海的500kV线路和青海龙羊峡-背景的输电工程。

直流输电在我国有广阔的发展前景,主要体现在如下方面:

我国能源与负荷分布不均,需要大容量远距离输电。目前,我国的主要能源主要集中在西南、中南、西北及华北地区,而负荷则主要集中在京津地区、东北及华东、华南地区。所以不可避免要进行大容量远距离输电。用直流线路联络两个交流系统,以取得较大的经济效益。用海底电缆跨海送电。我国沿海岛屿众多,许多岛屿需要由大陆送电或互联并网。用直流通过电缆向大城市中心供电,以解决大城市电能日益增长的迫切需要。


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