直流電和交流電有什么區(qū)別?
直流電源和交流電源的區(qū)別?高壓直流輸電方式與高壓交流輸電方式相比,有明顯的優(yōu)越性.歷史上僅僅由于技術(shù)的原因,才使得交流輸電代替了直流輸電.下面先就交流電和直流電的主要優(yōu)缺點(diǎn)作了比較,從而說明它們各自在應(yīng)用中的價值.
交流電的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在發(fā)電和配電方面:
(1) 利用建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的交流發(fā)電機(jī)可以很經(jīng)濟(jì)方便地把機(jī)械能(水流能、風(fēng)能…)、化學(xué)能(石油、天然氣…)等其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能;838電子
(2) 交流電源和交流變電站與同功率的直流電源和直流換流站相比,造價大為低廉;
(3) 交流電可以方便地通過變壓器升壓和降壓,這給配送電能帶來極大的方便.這是交流電與直流電相比所具有的獨(dú)特優(yōu)勢.
直流電的優(yōu)點(diǎn)主要在輸電方面:
①輸送相同功率時,直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3~l/2
直流輸電采用兩線制,以大地或海水作回線,與采用三線制三相交流輸電相比,在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下,即使不考慮趨膚效應(yīng)(skin depth effect),也可以輸送相同的電功率,而輸電線和絕緣材料可節(jié)約1/3.
如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗(絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的電暈損耗等),輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍.因此,直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半.同時,直流輸電桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單,線路走廊占地面積也少. 838電子
②在電纜輸電線路中,直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生,而交流輸電線路存在電容電流,引起損耗.
在一些特殊場合,必須用電纜輸電.例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時,采用地下電纜;輸電線經(jīng)過海峽時,要用海底電纜.由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器,在交流高壓輸線路中,空載電容電流極為可觀.一條200kV的電纜,每千米的電容約為0.2μF,每千米需供給充電功率約3×103kw,在每千米輸電線路上,每年就要耗電2.6×107kw•h.而在直流輸電中,由于電壓波動很小,基本上沒有電容電流加在電纜上.
③直流輸電時,其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行,而交流輸電必須同步運(yùn)行:交流遠(yuǎn)距離輸電時,電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會產(chǎn)生顯著的相位差;并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ,但實(shí)際上常產(chǎn)生波動.這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運(yùn)行,需要用復(fù)雜龐大的補(bǔ)償系統(tǒng)和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)加以調(diào)整,否則就可能在設(shè)備中形成強(qiáng)大的循環(huán)電流損壞設(shè)備,或造成不同步運(yùn)行的停電事故.在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國家里,交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時,它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運(yùn)行,不需進(jìn)行同步調(diào)整.
④直流輸電發(fā)生故障的損失比交流輸電小:兩個交流系統(tǒng)若用交流線路互連,則當(dāng)一側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時,另一側(cè)要向故障一側(cè)輸送短路電流.因此使兩側(cè)系統(tǒng)原有開關(guān)切斷短路電流的能力受到威脅,需要更換開關(guān).而直流輸電中,由于采用可控硅裝置,電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié),直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送短路電流,故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時一樣.因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)備.
在直流輸電線路中,各級是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的,彼此沒有影響.所以,當(dāng)一極發(fā)生故障時,只需停運(yùn)故障極,另一極仍可輸送不少于一半功率的電能.但在交流輸電線路中,任一相發(fā)生永久性故障,必須全線停電。
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