直流输电与交流输电比较,主要特点有什么?
直流输电和交流输电的优缺点主要体现在如下几方面:
输送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流输电的2/3~l/2。
直流输电采用两线制,以大地或海水作回线,与采用三线制三相交流输电相比,在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下,即使不考虑趋肤效应,也可以输送相同的电功率,而输电线和绝缘材料可节约1/3。
如果考虑到趋肤效应和各种损耗(绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等),输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍。因此,直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半,同时,直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单,线路走廊占地面积也少。
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。在一些特殊场合,必须用电缆输电。例如高压输电线经过大城市时,采用地下电缆;输电线经过海峡时,要用海底电缆。由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器,在交流高压输线路中,空载电容电流极为可观。
一条200kV的电缆,每千米的电容约为0.2μF,每千米需供给充电功率约3×103kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电2.6×107kw?h.而在直流输电中,由于电压波动很小,基本上没有电容电流加在电缆上。
直流输电时,其两侧交流系统不需同步运行,而交流输电必须同步运行。
交流远距离输电时,电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差;并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ,但实际上常产生波动。这两种因素引起交流系统不能同步运行,需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整,否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备,或造成不同步运行的停电事故。
在技术不发达的国家里,交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时,它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行,不需进行同步调整。
直流输电发生故障的损失比交流输电小。
两个交流系统若用交流线路互连,则当一侧系统发生短路时,另一侧要向故障一侧输送短路电流。因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁,需要更换开关。
而直流输电中,由于采用可控硅装置,电路功率能迅速、方便地进行调节,直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样,因此不必更换两侧原有开关及载流设备。
在直流输电线路中,各级是独立调节和工作的,彼此没有影响。所以,当一极发生故障时,只需停运故障极,另一极仍可输送不少于一半功率的电能,但在交流输电线路中,任一相发生永久性故障,必须全线停电。
扩展资料:
输电
电能的传输,是电力系统整体功能的重要组成环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂,通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心,使电能的开发和利用超越地域的限制。
与其他能源输送方式相比较,输电具有损耗小、效益高、灵活方便、易于调节控制、减少环境污染等优点。
按照输送电流的性质,输电分为交流输电和直流输电。
19世纪80年代首先成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高,以致输电能力和效益受到限制。
19世纪末,直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功,迎来了20世纪电气化社会的新时代。
目前广泛应用三相交流输电,频率为50Hz(或60Hz)。20世纪60年代以来直流输电又有新发展,与交流输电相配合,组成交直流混合的电力系统。
参考资料:百度百科-输电
直流输电
主要由换流站(整流站和逆变站)、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成(见图直流输电系统的基本构成)。其中换流站是直流输电系统的核心,它完成交流和直流之间的变换。
优点
①当输送相同功率时,直流线路造价低,架空线路杆塔结构较简单,线路走廊窄,同绝缘水平的电缆可以运行于较高的电压;
②直流输电的功率和能量损耗小;
③对通信干扰小;
④线路稳态运行时没有电容电流,没有电抗压降,沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿;
⑤直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运行,因此可用以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系;
⑥直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问题,输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳定性的限制;
⑦由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路容量不会因互联而显著增大;
⑧直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易并且迅速,可以实现各种调节、控制。如果交、直流并列运行,有助于提高交流系统的稳定性和改善整个系统的运行特性。
缺点
直流输电的发展也受到一些因素的限制。首先,直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高;其次,换流装置(整流和逆变)运行中需要大量的无功补偿,正常运行时可达直流输送功率的40~60%;换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波,要装设滤波器;直流输电以大地或海水作回路时,会引起沿途金属构件的腐蚀,需要防护措施。要发展多端直流输电,需研制高压直流断路器。
交流输电
交流输电是以交流电流传输电能。交流输电技术的发展是以增加输送容量、扩大输送距离和提高输电线路电压等级为标志的。
相比之下,直流电的优势主要有以下方面:
1.线路造价低:对于架空线路,交流输电通常采用3根导线,而直流单极只需1根,双极只需两根,更为经济,因此采用直流电缆的大城市越来越多。
2.损耗小:直流线路没有无功损耗。而且直流架空线路没有“趋肤效应”(交变电流通过导体时,电流集中在导体表面流过的效应),其电晕损耗(由气体介质造成的损耗)和无线电干扰,均比交流架空线路要小。
3.电网运行更稳定:直流本身带有调制功能,可根据系统的要求作出反应,运行更稳定。
目前直流输电仍存在成本过高的问题。现代的直流输电,只在输电这个环节是直流,发电仍是交流,可以说,直流电仍是交流电的“替补”。在输电线路的起端有换流设备将交流变换为直流,到线路末端再将直流变回交流。目前这种换流设备存在制造难、价格高等问题,有待研究解决。另外,直流输电还存在如直流断路器复杂、庞大等的技术问题。未来随着这些问题的解决,直流输电的地位有望进一步提高。
一、高压直流输电与交流输电相比有以下优点:
(1) 输送相同功率时,线路造价低:
交流输电架空线路通常采用3根导线,而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此,直流输电可节省大量输电材料,同时也可减少大量的运输、安装费。
(2) 线路有功损耗小:
由于直流架空线路仅使用1根或2根导线,所以有功损耗较小,并且具有"空间电荷"效应,其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。
(3) 适宜于海下输电:
在有色金属和绝缘材料相同的条件下,直流时的允许工作电压比在交流下约高3倍。2根心线的直流电缆线路输送的功率比3根心线的交流电缆线路输送的功率大得多。
运行中,没有磁感应损耗,用于直流时,则基本上只有心线的电阻损耗,而且绝缘的老化也慢得多,使用寿命相应也较长。
(4) 系统的稳定性问题:
在交流输电系统中,所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行。如果采用直流线路连接两个交流系统,由于直流线路没有电抗,所以不存在上述的稳定问题,也就是说直流输电不受输电距离的限制。
(5) 能限制系统的短路电流:
用交流输电线路连接两个交流系统时,由于系统容量增加,将使短路电流增大,有可能超过原有断路器的遮断容量,这就要求更换大量设备,增加大量的投资。直流输电时,就不存在上述问题。
(6) 调节速度快,运行可靠:
直流输电通过晶闸管换流器能够方便、快速地调节有功功率。
如果采用双极线路,当一极故障,另一极仍可以大地或水作为回路,继续输送一半的功率,这也提高了运行的可靠性。
二、直流输电适用于以下场合:
远距离大功率输电;海底电缆送电;不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络;用地下电缆向大城市供电;交流系统互联或配电网增容时,作为限制短路电流的措施之一;配合新能源的输电。
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答:因此,直流输电可节省大量输电材料,同时也可减少大量的运输、安装费。(2)线路有功损耗小:由于直流架空线路仅使用1根或2根导线,所以有功损耗较小,并且具有"空间电荷"效应,其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。(3)适宜于海下输电:在有色金属和绝缘材料相同的条件下,直流时的允许工作电压...
答:相比之下,直流电的优势主要有以下方面:1.线路造价低:对于架空线路,交流输电通常采用3根导线,而直流单极只需1根,双极只需两根,更为经济,因此采用直流电缆的大城市越来越多。2.损耗小:直流线路没有无功损耗。而且直流架空线路没有“趋肤效应”(交变电流通过导体时,电流集中在导体表面流过的效...
答:①输送容量大。②送电距离远。③输送功率的大小和方向可以快速控制和调节。 ④直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量,也不受系统稳定极限的限制。⑤直流输电可以充分利用线路走廊资源,其线路走廊宽度约为交流输电线路的一半,且送电容量大。 ⑥直流输电工程的一个极发生故障时,另一个极...
答:输送容量大、送电距离远,线路损耗小;不存在交流输电的稳定问题;对通信干扰小;能够充分利用线路走廊资源,适宜于海下输电;能够限制系统的短路电流;调节速度快,运行可靠;能够实现交流系统的异步连接,方便的进行分期建设和增容建设,利于发挥投资效益与交流输电相比较。直流线路在遇到线路故障或隐患时(比如冰...
答:(1)直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高。(2)换流装置(整流和逆变)运行中需要大量的无功补偿。(3)正常运行时可达直流输送功率的40~60%。二、交流输电 1、优点 (1)交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比,造价大为低廉。(2)交流电可以方便...
答:⑥调节速度快,运行可靠;⑦能够实现交流系统的异步连接;⑧可方便的进行分期建设和增容建设,利于发挥投资效益与交流输电相比较。直流输电具有如下缺点:①换流站设备较昂贵;②换流装置要消耗大量的无功功率;③换流器的过载能力较小,对直流运行不利;④无适用的直流断路器;⑤利用大地为回路带来一些技术...
答:直流输电与交流输电相比有以下优点:①当输送相同功率时,直流线路造价低,架空线路杆塔结构较简单,线路走廊窄,同绝缘水平的电缆可以运行于较高的电压。②直流输电的功率和能量损耗小。③对通信干扰小。④线路稳态运行时没有电容电流,没有电抗压降,沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿。
答:1、交流电是大小和方向都随时间做周期性变化的。直流电则方向不变。2、交流电没有正负极,直流电正负极不能互换。深度比较:1、直流输电时,其两侧交流系统不需同步运行,而交流输电必须同步运行.交流远距离输电时,电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差。2、直流输电发生故障的损失比交流...
答:一、高压直流输电与交流输电相比有以下优点:(1) 输送相同功率时,线路造价低:交流输电架空线路通常采用3根导线,而直流只需1根(单极)或2根(双极)导线。因此,直流输电可节省大量输电材料,同时也可减少大量的运输、安装费。(2) 线路有功损耗小:由于直流架空线路仅使用1根或2根导线,所以有功损耗...
答: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。在一些特殊场合,必须用电缆输电。例如高压输电线经过大城市时,采用地下电缆;输电线经过海峡时,要用海底电缆。由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器,在交流高压输线路中,空载电容电流极为可观。一条200kV的电缆...