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『联盟·玩科技摘要_直流电|中国为什么要大力发展特高压直流输电?』监制:中国科学院计算机网络信息中心2005年,三峡工程输变电线路的建设,使中国一跃成为世界第一的高压直流输电国家。△三峡电站图片来源:国家电网报看过上一篇的读者一定还记...


按关键词阅读: 科技 能源 直流电 交流电压

出品:科普中国
制作:蓝巾(科学有段子)
监制:中国科学院计算机网络信息中心
2005年 , 三峡工程输变电线路的建设 , 使中国一跃成为世界第一的高压直流输电国家 。

△三峡电站
图片来源:国家电网报
看过上一篇的读者一定还记得 , 因为长途输电中损耗过大 , 直流输电在美国败给了交流输电 。 那么 , 既然交流输电更有优势 , 为什么当今我们国家要大力发展特高压直流输电 , 还不小心成了世界第一?
还是那个老问题:输电过程中的损耗 。 不过 , 这次却成了交流电的劣势 。
东山再起的直流输电系统
上一篇我们说到直流的损耗比交流大 , 因此才会被淘汰 。 但需要注意的是 , 前面比较的是低电压的直流(例如110v)和高电压的交流(例如4000v)在输送相同功率时的损耗 。 但是 , 当直流和交流(有效值)电压相同时 , 直流输电系统的损耗会小于交流 。 这是为什么呢?
通过交流系统输送电能时 , 因为电容和电感的存在 , 会使电压和电流的相位(可以理解为正弦波到达波峰时的时间)有一些差异 , 这就使传输的功率包含了两个部分——有功功率和无功功率 。
其中有功功率可以用来做功 , 例如点亮灯泡、驱动电机 。 但是 , 为了传输和直流系统一样的有功功率 , 交流系统还需要额外传输一定比例的无功功率 , 这就造成了交流线路上的电流要比直流线路大 。 而交流线路因电阻发热造成的损耗自然也就更多了 。
其实 , 直流的优势还不止这个 , 还有系统扩容的难度更低等 。 电力系统是要不断发展 , 如果想扩大容量 , 就需要在系统中加入更多的发电机 , 或者将几个系统并联起来 。 要做到这一点 , 首先需要两个系统的电压是一样的 , 下面 , 我们可以看看直流和交流系统分别需要满足什么条件 。
对于交流电 , 电压至少满足三个参数 , 才能并联:幅值——电压的大小 , 频率——电压的周期 , 相位——电压是否在同一时刻达到最大值 。
这还只是单相交流电 。 我们目前使用的三相交流电系统 , 还存在相序问题 , 就是各相电压达到最大值的先后顺序 。 再涉及到电压与电流的相位关系 , 还有更复杂的功角平衡问题 , 一个比一个令人头大 。 这一系列限制条件一旦有一项不符合 , 就可能造成系统的波动 , 严重的会导致整个系统崩溃——也就是停电 。

△三相交流电的相位关系
图片来源:原创



    来源:(中国科普博览)

    【联盟·玩科技】网址:http://game.easyfang.com/news/11205002r020.html

    原题:直流电|中国为什么要大力发展特高压直流输电?


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