素材-全国-2017_高中物理 第3章 交变电流 第2节 交变电流是怎样产生的 交直流输电优缺点对比素材 鲁科版选修3-2.doc

4交直流输电优缺点对比随着电力系统的扩大，输电功率的增加，输电距离增长，交流输电遇到了一些技术困难，现在直流输电作为解决输电技术困难的方向之一。交流输电遇到了什么困难，直流输电又有什么优点呢？导线不但有电阻，还有电感。较细的导线，电阻的作用超过电感.在输电功率大，输电导线横截面积大的情况下，对交流来说，感抗会超过电阻，但对稳定的支流则只有电阻，没有感抗。输电线一般是架空线，但跨过海峡给海岛输电时要用水下电缆，穿过人口密集的城市输电时要用地下电缆，电缆在金属芯线的外面包着一层绝缘皮，水和大地都是导体，被绝缘皮隔开的金属芯线和水（或大地）构成了电容器。在交流输电的情况下，这个电容对输电线路的末端（受电端）起旁路电容的作用，并且随着电缆增长而增大，旁路电容会增大到交流几乎送不出去的程度。这时交流输电已无实际意义，只能用直流输电，因为电容对稳定的直流不起作用。设想有甲、乙两台交流发电机给同一条电路供电，假如甲的是正的最大值时，乙恰好是负的最大值，它们发的电在电路里恰好互相抵消，电路无法工作。所以要电路正常工作，给同一条电路供电的所有发电机都必须同步运行，即同时达到正的最大值，同时达到负的最大值。现代的供电系统是把许多电站连成一个电力网，要使电力网内许多发电机同步运行，技术上是很困难的。直流输电就不存在同步问题。现代的直流输电，只是输电这个环节是直流，发电仍是交流。在输电线路的起端有专用的换流设备将交流变换为直流，在输电线路的末端也有专用换流设备将直流换为交流。目前换流设备存在着制造难、价格高等困难，有待研究解决。高压直流输电主要用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步运行的交流系统之间的连络等方面。随着大型水电站的开发和坑口电站的建设，以及大电网的互相连接，远距离大功率的直流输电必将在我国得到发展。高压直流输电与高压交流输电相比，有下列优点：l)直流输电只要求2根导线，而交流输电要3根；2)无感抗、容抗、相位移和电压波动问题；3)由于没有感抗，在相同的送端电压情况下，传输相同的负荷到同一地点，直流输电线的电压降比交流输电的小，因此直流输电线路的电压调节特性要优于交流输电；4)直流系统中，导线的整个横截面都可以被利用；5)在相同的工作电压情况下，直流电网中的绝缘子上所承受的静电强度比交流电网中的小，因此直流线路的绝缘要求低；6)由于直流线路的电晕损失小，因此对通信线路的干扰较小；7)高压直流输电没有介质损耗，特别是在电缆情况下；8)由直流相联的2个电网之间不存在稳定和同步困难等问题。有交流也有直流,但以交流为主。交流和直流输电线路的区别在于导线的根数。不计上面的避雷线，交流输电线路由于是三相传输，必定是3根或3的倍数根（同塔多回线路）。而直流输电线路是一根或两根。直流输电线路多为长距离,超高压线路，数量较少。如三峡至上海、三峡至广东、贵州至广东等500KV直流输电线路。实际上直流输电线路首先必须在一端将交流电转换为直流电后经线路传输到另一端，再将直流电转换为交流电。转换的场所称为换流站。在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在