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
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
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(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。
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??偟膩碚f,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(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)。
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。