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高压直流与交流电缆优势对比

发布时间:2022-04-20   点击次数:108次

直流输电技术的优点:

  经济方面:

  (1)线路造价低。对于架空输电线,交流用三根导线,而直流一般用两根,采用大地或海 水作回路时只要一根,能节省大量的线路建设费用。对于电缆,由于绝缘介质的直流强度远 高于交流强度,如通常的油浸纸电缆,直流的允许工作电压约为交流的3倍,直流电缆的投 资少得多。

  (2)年电能损失小。直流架空输电线只用两根,导线电阻损耗比交流输电小;没有感抗和容 抗的无功损耗;没有集肤效应, 导线的截面利用充分。 另外, 直流架空线路的“空间电荷效应" 使其电晕损耗和无线电干扰都比交流线路小。 所以,直流架空输电线路在线路建设初投资和年运行费用上均较交流经济。

  技术方面:

  (1)不存在系统稳定问题,可实现电网的非同期互联,而交流电力系统中所有的同步发电 机都保持同步运行。由此可见,在一定输电电压下,交流输电容许输送功率和距离受到网络 结构和参数的限制,还须采取提高稳定性的措施,增加了费用。而用直流输电系统连接两个 交流系统,由于直流线路没有电抗,不存在上述稳定问题。因此,直流输电的输送容量和距 离不受同步运行稳定性的限制.还可连接两个不同频率的系统,实现非同期联网,提高系统 的稳定性。

  (2)限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统,短路容量增大,甚至需要更换断 路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统,直流系统的“定电流控制’, 将快速把短路电流限制在额定功率附近,短路容量不因互联而增大。

  (3)调节快速,运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率,实现“潮流翻 转"(功率流动方向的改变) ,在正常时能保证稳定输出,在事故情况下,可实现健全系统对 故障系统的紧急支援,也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时, 如果交流线路发生短路, 可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速, 提高系统的可靠 性。

  (4)没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流,沿线电压分布平稳,无空、轻载时 交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象,也不需要并联电抗补偿。

  (5)节省线路走廊。按同电压500 kV 考虑,一条直流输电线路的走廊~40 m,一条交流 线路走廊~50 m,而前者输送容量约为后者2倍,即直流传输效率约为交流2倍。

  直流输电技术的不足:

  (1)换流装置较昂贵。这是限制直流输电应用的最主要原因。在输送相同容量时,直流线 路单位长度的造价比交流低;而直流输电两端换流设备造价比交流变电站贵很多。这就引起 了所谓的“等价距离"问题。

  (2)消耗无功功率多。一般每端换流站消耗无功功率约为输送功率的40%~60%,需要无 功补偿。

  (3)产生谐波影响。换流器在交流和直流侧都产生谐波电压和谐波电流,使电容器和发电 机过热、换流器的控制不稳定,对通信系统产生干扰。

  (4)就技术和设备而言,直流波形无过零点,灭弧困难。目前缺乏直流开关而是通过闭锁 换流器的控制脉冲信号实现开关功能。 若多条直流线路汇集一个地区, 一次故障也可能造成 多个逆变站闭锁, 而且在多端供电方式中无法单独地切断事故线路而需切断全部线路, 从而会对系统造成重大冲击。

  (5)从运行维护来说,直流线路积污速度快、污闪电压低,污秽问题较交流线路更为严重。 与西方发达国家相比, 目前我国大气环境相对较差, 这使直流线路的清扫及防污闪更为困难。 设备故障及污秽严重等原因使直流线路的污闪率明显高于交流线路。

  (6)不能用变压器来改变电压等级。直流输电主要用于长距离大容量输电、交流系统之间 异步互联和海底电缆送电等。与直流输电比较,现有的交流500kV 输电(经济输送容量为1 000 kW,输送距离为300~500 km)已不能满足需要,只有提高电压等级,采用特高压输电 方式,才能获得较高的经济效益。

  特高压交流输电的主要优点:

(1)提高传输容量和传输距离。随着电网区域的扩大,电能的传输容量和传输距离也不断 增大。所需电网电压等级越高,紧凑型输电的效果越好。

(2)提高电能传输的经济性.输电电压越高输送单位容量的价格越低。

(3)节省线路走廊和变电站占地面积。一般来说,一回1150 kV 输电线路可代替6回500 kV 线路。采用特高压输电提高了走廊利用率。

(4) 减少线路的功率损耗, 就我国而言, 电压每提高1 % , 每年就相当于新增加500万 kW 的电力, 500 kV 输电比1200 kV 的线损大5倍以上。

(5)有利于连网,简化网络结构,减少故障率。

    特高压输电的主要缺点:

    特高压输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。 自1965-1984年世界上 共发生了6次交流大电网瓦解事故,其中4次发生在美国,2次在欧洲。这些严重的大电网瓦 解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、 事故连锁反应及大面积停电等难以解决 的问题。特别是在特高压线路出现初期,不能形成主网架,线路负载能力较低,电源的集中 送出带来了较大的稳定性问题。 下级电网不能解环运行, 导致不能有效降低受端电网短路电 流,这些都威胁着电网的安全运行。另外,特高压交流输电对环境影响较大。

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