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直流和交流系中国巴西两洋铁路,巴西两洋铁路

日期:2022/09/23 08:06

中国巴西两洋铁路,巴西两洋铁路,巴西 秘鲁两洋铁路地图看过上一篇文章的读者一定记得中国高压直流输电工程,在美国,直流输电输给交流输电是因为远距离输电损耗过大。那么,既然交流输电更有优势,为什么我国现在大力发展特高压直流输电,一不小心成为了世界第一?

同样的老问题:传输过程中的损失。然而这一次却成了AC的劣势。

复兴的直流输电系统

中国巴西两洋铁路,巴西两洋铁路,巴西 秘鲁两洋铁路地图在上一篇文章中,我们说直流的损耗比交流的大,所以会被淘汰。但需要注意的是中国高压直流输电工程,前面的比较是低压直流(如110V)和高压交流(如4000V)在输送相同功率时的损耗。但是,当直流和交流(rms)电压相同时,直流输电系统中的损耗将小于交流。这是为什么呢?

通过交流系统传输电能时,由于电容和电感的存在,电压和电流的相位(可以理解为正弦波达到峰值的时间)会有一些差异,这使得传输的功率包括有功功率和无功功率两部分。

有功功率可用于做功中国高压直流输电工程,例如点亮灯泡或驱动电机。但是,为了传输与直流系统相同的有功功率,交流系统也需要传输一定比例的无功功率,这导致交流线路上的电流大于直流线路的电流。而交流线路的电阻发热带来的损耗自然就更多了。

中国巴西两洋铁路,巴西两洋铁路,巴西 秘鲁两洋铁路地图其实DC的优点还不止这些中国高压直流输电工程,而且系统扩展的难度更低。电力系统在不断演进,如果想要扩大容量,就需要在系统中增加更多的发电机,或者并联多个系统。为此,两个系统的电压首先需要相同。接下来,我们可以看看直流和交流系统需要满足哪些条件。

对于交流电,电压至少要满足三个参数才可以并联:幅值——电压的大小,频率——电压的周期,相位——电压是否达到最大值同一时间。

这只是单相交流电。我们目前使用的三相交流系统还是存在相序问题,即各相电压达到最大值的顺序。当涉及到电压和电流的相位关系时,还有更复杂的功角平衡问题,一个比一个大。一旦其中一个限制不满足,就有可能引起系统的波动,严重的会导致整个系统的崩溃——也就是停电。

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三相交流电的相位关系

对于直流电,只有一个参数:幅值,即电压的值。这个参数是一样的,两个系统可以并排。因此,直流系统也可以作为交流系统的粘合剂。两套因系统稳定性不适合组网或因参数不同而无法并网的交流系统,可通过直流高压实现异步组网(背靠背)。如果有一天,中国(频率50Hz)和美国(频率60Hz)的电网连接,必须通过直流连接。

此外,直流传输更具成本效益。为了提供相同的功率,我们使用的三相交流系统需要三根线,而直流只需要两根(正极和负极)。这样可以节省大量空间并简化塔架结构。需要了解输电走廊的宽度和铁塔的成本,这在电力线路成本中占很大比例。

交流电有一个直流电没有的坏脾气——集肤效应。一根电线上的交流电流密度总是表现为外大中小,也就是说电线的中部被浪费了。为了解决这个问题,人们采用了分线的方法(分线还具有其他功能,如降低电抗、减少电晕损耗、提高可靠性等),这也增加了工艺的复杂性。

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趋肤效应:图中的颜色代表沿导线的电流密度。左图为直流,电流密度分布均匀,右图为交流,电流主要集中在导线的外围区域。

此外,与交流输电相比,直流输电还具有限制系统短路电流、调整速度快等优点。

爱迪生错了吗?

说了这么多好处,爱迪生的直流系统被淘汰了,是不是冤枉了?不是真的。

我们提到的优势是基于当代高压直流系统(如特高压直流≥±800kV)与同级别交流系统的比较。在爱迪生时代中国高压直流输电工程,直流电源只有110V,线损与当时已经达到4000V的交流输电系统无法相比。

现代直流电如何达到如此高的电压?有直流变压器吗?当然没有这样的变压器,今天没有人可以升压直流!但人们发明了DC-AC转换的方法,先将交流电升压,再通过换流阀将交流电转换为直流电(整流)。要想降低电压,必须先将直流电转换成交流电(逆变)。

如果说交流电的普及离不开变压器,那么直流电的普及离不开完成整流逆变过程的换流阀。这些设备的可靠性和价格是直流电源系统的最大限制因素。

在高压时代,交流电下降了吗?

那么,直流电的上升是否预示着交流电的下降?

我不这么认为。

首先,毕竟要改变直流电的电压,还是需要转换成交流电的。而且,上述优点都体现在直流系统在输电过程中。我们说过,电力系统还包括发电和用电等部分,在这些地方的通信仍然具有不可替代的优势。

例如在发电方面,现代电力系统常用的汽轮发电机装机容量在300MW到1000MW之间,输出电流可达数万安培。如果使用直流发电机,电刷无法承受如此大的功率。当前的。并且在发生故障时,很难切断这么大的直流电流,但当电流过零时,交流电更容易切断。

在用电方面,交流电机结构简单、成本低的优势仍然是直流电机无法替代的,尤其是在大功率电机方面。

最后,让我们再次回顾一下这个过程。最初,直流电源系统的主导地位是由于交流电源设备的落后造成的。一旦技术条件成熟,交流电因其远距离传输的优势将取代直流电力系统,而直流电将因无法升压而被淘汰。

事实上,用于长距离电力传输的 HVDC 系统比 HVAC 系统更便宜。在电力电子技术成熟的今天,直流输电再次兴起,与交流输电一起构成了高效、经济的电网系统。

中国巴西两洋铁路,巴西两洋铁路,巴西 秘鲁两洋铁路地图一百年前,爱迪生和特斯拉就不同的想法进行了斗争。百年来,先后出现了两种电力系统。今天,这场战斗已经结束,但并没有以双方的胜利而告终。随着科技的发展,交直流一体化,共同服务于人类的电力事业。返回搜狐,查看更多