【吴穷的回答(38票)】:
在现有技术条件下,高压直流输电无法取代特高压交流输电。这里从高压直流输电的角度说明,特高压交流不是很了解。
一、首先我们来看高压直流输电的特点:
换流器控制复杂,造价高;
直流输电线路造价低,输电距离越远越经济;
没有交流输电系统的功角稳定问题,适合远距离输电;
适合海底电缆(海岛供电、海上风电)和城市地下电缆输电;
能够非同步(同频不同相位,或不同频)连接两个交流电网,且不增加短路容量;
传输功率的可控性强,控制速度快,可有效支援交流系统;
换流器大量消耗无功(注意这是对LCC-HVDC而言,VSC-HCDC整流侧和逆变侧均可独立灵活控制无功,两种系统差别下文将单独说明。),且产生谐波;
双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题(地电流危害);
不能向无源系统供电(依然是对LCC-HVDC系统而言),构成多端直流系统困难(由于直流没有过零点,难以熄弧,所以现在缺少大容量直流断路器,无法切除输电线路的短路故障,从而限制了多端直流输电的发展。最近ABB貌似把这个东西搞出来了,不明觉厉。)。
二、经济问题:
高压直流输电主要是两头换流站贵,线路便宜。所以相较于交流输电,距离越远越经济。
架空线路等价距离约在640~960km
地下电缆线路的等价距离为56~90km
海底电缆线路的等价距离为24~48km
*交流输电时电缆线路会与周边介质(海水、土壤)形成一个较大的电容,影响电网的经济稳定,直流输电不存在这个问题。
三、电能质量:
直流输电系统的主要缺点是存在谐波,特别是低次谐波(主要是LCC-HVDC,而VSC-HVDC最低次谐波频率较高,滤波器可以有效消除这种高次谐波)。另一个不太突出的缺点是地电流。
谐波的危害:
对铁磁设备的影响。谐波造成额外的铁耗导致发热、振动和噪声,降低了设备出力、效率及寿命;
对旋转电机的影响:谐波造成转矩脉动,转速不稳;
对电力电容器的影响:谐波可能引起谐振过电压;
对电力系统测控的影响:谐波使测量误差增加,可能导致控制失灵,保护误动;
三次谐波电流过大可能使中性线过流;
谐波叠加在基波上,使电气应力增加,对各种电气设备尤其是电容器的绝缘造成威胁;
谐波对通信线路造成干扰。
HVDC引起的变压器直流偏磁(地电流) :
现象:直流输电系统接地极流过较大电流时(如单极大地运行)会导致中性点接地变压器产生直流偏磁现象。
后果:导致铁芯饱和,产生谐波,引起振动和噪声,引起发热,严重时损坏变压器,引起保护误动等。
四、电网安全:
直流输电对电网稳定的贡献:
紧急功率支援:如交流电网出现大幅度功率缺额(联络线跳开、某些大电厂跳开等),HVDC 可以快速增加输送功率或者快速潮流反转。HVDC快速有效的潮流控制能力对于所连交流系统的稳定控制,交流系统正常运行过程中应对负荷随机波动的频率控制及故障状态下的频率变动控制都能发挥重要作用。
直流输电对电网的不利影响:
1.LCC-HVDC换相失败:
概念:当逆变器两个阀进行换相时,因换相过程未能进行完毕,或者预计关断的阀关断后,在反向电压期间未能恢复阻断能力,当加在该阀上的电压为正时,立即重新导通,则发生了倒换相,使预计开通的阀重新关断,这种现象称之为换相失败。
危害:
a) 换相失败引起输送功率中断威胁系统安全稳定;
b) 交流系统短路时,电压跌落可能引起多个换流站同时发生换相失败,导致多回直流线路功率中断,引起系统潮流大范围转移和重新分布;
c) 影响故障切除后受端系统电压恢复,进而影响故障切除后直流功率快速恢复,可能会威胁交流系统暂态稳定性。 2.谐波不稳定性:
概念:HVDC 引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时,谐波振荡不易衰减甚至放大的现象,表现为交流母线电压严重畸变。
危害:电流谐波放大几倍甚至几十倍;电压严重畸变会导致换相失败并使系统运行困难。
3.不对称运行:在单极大地回线运行方式或者双极两端接地不对称运行方式下,会有较大电(甚至为额定运行电流)经接地极流经大地。持续、长时间的大电流流过接地极会表现出三类效应:电磁效应、热力效应、电化效应。
(1) 电磁效应:
a) 现象:直流电流注入大地,在极址土壤中形成恒定直流电流场,导致出现大地电位升高、跨步电压、接触电势等。
b) 影响:影响依靠大地磁场工作的设施;对金属管道、铠装电缆、具有接地 系统电气设备产生负面影响;跨步电压和接触电势影响人畜安全;电磁干扰。
(2) 热力效应:
a) 直流电流作用下电极温度升高,可能蒸发土壤水分,导电性能变差,电极将出现热不稳定,严重时会使土壤烧结成几乎不导电的玻璃状,电极将丧失运行能力。
b) 影响电极温升土壤参数:电阻率、热导率、热容率、湿度。
(3) 电化效应:
a) 大地中水与盐类物质相当于电解液,当直流电流经大地返回时,在阳极上会产生氧化反应,使得电极及附近金属发生电腐蚀;也会导致附近土壤中盐类物质被电解。
4.短时过电压:
(1) 现象:超过正常电压范围,持续相对较长时间的不衰减或衰减慢的过电压。(Temporary Overvoltage,TOV)
(2) 原因:造成换流站短时过电压的根本原因是换流站安装的大量无功补偿电容器和滤波器;额定工况下,无功容量为额定输送功率的 40%-60%, 甩负荷时引起无功消耗大幅下降甚至为零,剩余的无功补偿容量就会导致过电压。
5.HVDC 引起的次同步振荡(Subsynchronous Oscillation (SSO)):
(1) 概念:汽轮发电机轴系会与电力系统功率控制设备,如高压直流输电系统,静止无功补偿系统等,发生相互作用,产生的低于同步频率的振荡。
(2) 现象:在直流输电整流站附近的汽轮发电机组,如果大部分功率通过直流输电来输送,且与交流大系统之间的联系又比较薄弱,容易引起次同 步振荡(SSO)。
(3) 后果:导致机组大轴疲劳甚至断裂,导致系统振荡失稳。写了这么多不利影响,有点耸人听闻的感觉。其实这些危害大都有解决方案,就是要多花点钱。总的来说就是让系统变得更加复杂昂贵了。
五、介绍一下VSC-HVDC:
1.同LCC-HVDC比较:
2. VSC-HVDC的特点及应用场合:
(1) 优点:
a) 结构紧凑占地小;
b) 无源系统供电/黑启动;
c) 可联络弱交流系统;
d) 独立的有功和无功控制;
e) 站间不用通讯;
f ) 无换相失败问题;
g) 谐波小;
h) 易于实现多端直流。
(2) 缺点:
a) 系统损耗较大,每端1.6%(常规 0.8%);
b) 无法控制直流侧故障电流(直流侧故障只能跳交流侧断路器,也就是没断路器用,这个问题ABB似乎解决了);
c) 运行经验尚不足,系统稳定性、可靠性仍有待检验。
d) 全控器件容量普遍做不大。
六、总结:
由于是和特高压交流输电比较,窃以为VSC-HVDC不在考虑之列,故主要考查当下主流的采用半控型器件的LCC-HVDC的特性。
高压直流输电虽然输送容量大且可以非同步并网,但由于其换流站成本高昂,控制复杂并不适合构成电力系统的骨架。高压直流输电更适用于不同区域网架之间的连接,以及远距离大容量的电力输送。而特高压交流系统则适合作为大区域中枢,担当网架的主干。两者优势互补,各有分工。
事实上,在我国特高压电网建设中,将以 1000kV 交流特高压输电为主形成特高压电网骨干网架,实现各大区电网的同步互联;± 800kV 特高压直流输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。
参考文献:
机械工业出版社《高压直流输电原理与运行》第2版 ——韩民晓、文俊、徐永海
“内参”《高压直流输电总结》——陈伟彪(某学长留下的神总结,本文大量引用,感谢学神拯救我的直流输电考试)
【李跃竟的回答(27票)】:
它们是不同方向的输电技术,没有可比性。打个外行人能听得懂的比方,客运方面,综合时间成本与金钱成本,汽车在200kM内的运输最有优势,火车在500kM内的运输最有优势,飞机在800kM以上最有优势,轮船速度最慢,但是在有些条件下,你又不得不用它。它们共同构成了客运体系,不存在谁取代谁的问题。
高压直流输电的优点在于不消耗无功功率,降低了输电的线损,同时使海底远距离电缆的敷设成为可能,缺点同样明显:技术起步晚,不成熟,换流阀功耗也不低,最重要的,换流站的成本远远高于同等电压等级,同等输电容量的变电站。
也就是说,在直流输电线路上节省下来的电费,又花到换流站里去了……
所以,只有当输电距离超过800KM时,直流输电才有优势,才能比交流省钱。所以,直流输电有个严重的缺陷:只能点对点传输电能,对线路经过的地方提供不了电能——因为换流站太贵了……他主要的应用场景是大型水电站将电力输送到远方电网中去、海底电缆以及比较特殊的背靠背工程。前两方面南网都涉及到了,一方面是云南电网近年来建设的大型水电站送电至广东电网工程,另一方面是海南电网与南网的并网工程。
交流的缺点是长距离输电会额外提供我们不需要的无功功率,这种容升效应会将电路末端电压升高,需要并联高压电抗器来消耗无功功率,将电压降到额定值,这一来一去不仅增加了变电站的建设成本,也大大增加了线损。在海底电缆中,交流还会和海水(导体)进行无功交换,导致交流无法再通过海底电缆将电能输送到对岸。
交流的优点是技术成熟度高,可靠,还能接入当地电网,所以当要建设高压电网时,不可能绕开交流。
所以,直流主要负责大型电源与远方电网点对点、海底电网的连接以及大电网之间的联接及隔绝,交流负责高压电网这个面的建设,它们不存在竞争取代关系。
如果题注感兴趣的话,可以关注一下介于直流和交流之间的柔性输电技术。
【fuli的回答(4票)】:
第一次被邀请,谢邀,沐浴更衣后回答~
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首先摆结论,国网公司不想,本人想
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首先,前面回答问题的都没有看懂题目,题主问的是取代“特高压交流输电”。目前全国已建成的特高压交流输电(交流1000kV)的只有两条,在建的有两三条,所以其实并不存在历史遗留问题,更不和用电设备设备有关,因为那涉及到配网。
其次,摆直流优缺点。
优点:
1、直流输电技术特别适合大功率、远距离输电,对于输电距离超过1000km,输送容量达1亿的西电东送工程,采用直流输电是最经济合理的方案。根据国外资料提供的数据,目前直流输电的等价距离在600-900km之间。错略的说,当输电距离超过等价距离后,采用直流输电比采用交流输电经济;
2、直流联网后,不会对被连交流系统的短路电流水平产生影响;
3、采用直流联网就从网络结构上根除了产生低频震荡的可能;
4、可在网络结构上隔断交流故障的传递,避免发生连锁反应,是在网络结构上预防发生大面积停电事故的有效措施。
缺点:太贵,运行维护复杂,经验少。
再次,摆交流优缺点
优点:交流联网构成大电网,作为一个同步电网,抗击风险的能力更强
缺点:容易发生更大范围的电网事故,难以调度,同时设备同样昂贵,运行维护经验同样少。
最后,对比
1、原理机制:交流联网是同步联网,当做是同一个网,对事故容忍阈度高,但更容易发生更大事故;
直流是异步联网,是两张网,可以隔离故障,而且因为调节速度快,更容易降低事故影响;
2、电能质量:电压,频率,波形三方面。特交流线路,无功变化大,更难控制电压,频率无影响,直流谐波多。
3、电网安全,是否方便调度:特高压交流对小事故容忍度高,但容易有大事故。特高压直流方便调度,因为分开两张网,独立调度,这也是很多专家反对特高压交流的原因之一。
4、综合经济:直流优点已阐述。
5、政治因素:国网想通过交流全国联网,获得更大的调度权和管理权,避免被拆分(直流联网属于异步联网),这也是很多专家反对特高压交流,不反对特高压直流的原因之一。
【张弛的回答(2票)】:
谢邀。
简单的来说应该是不会取代的,各有利弊。交流技术成熟,联网更方便,更加经济。直流技术适合远距离、大容量输电,但是换流站噪音很大,且只能点对点输电。
更加详细的问题可以参考@严同老师的答案。http://www.zhihu.com/question/20737584/answer/33670284
【林颠趴的回答(2票)】:
在可预见的未来不会,再远的未来就很难说清楚了。目前两者各有专长,就像WIFI和移动网络一样,离开谁都过不好。
让我们来复习一下文俊老师的《高压直流输电》吧。
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一、HVDC与UHVAC优缺点对比:
1.技术层面上
HVDC与交流系统联网后,有利于改善交流系统的稳定性,但其换流器产生大量谐波。谐波治理是关键。
2.可靠性
通过强迫停运率、电能不可用率等可靠性指标的对比,HVDC与UHVAC的可靠性相当。
3.经济性
建设成本:这里就想起了文老师说过的等价距离的概念,HVDC与HVAC总投资费用相等时,输电线路的长度,也就是以下:
运行成本:HVDC运行损耗小,但换流器无功消耗量大。
二、HVDC的适用场合:二、HVDC的适用场合:
高电压、远距离、大容量输电;
跨海送电;
不同额定频率电网的联网或相同额定频率电网的非同步联网(输电);
由地下电缆向大城市供电;
交流系统互联或者配电网增容时,作为限制短路容量的措施之一;
配合新能源输电。
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所以,目前来看高压直流输电在可预见的未来会不会取代特高压交流输电。
参考:
文俊老师的《高压直流输电》PPT
韩民晓,文俊等编著.高压直流输电原理与运行.北京:机械工业出版社,2009
【乌黑黑的回答(3票)】:
高电压课本。。高电压课本。。
【鹏鹏的回答(0票)】:
第二次泻药啦~又开心了!我专业都快忘完了,不从数学上分析了,就浅显的聊聊吧,大家就当休闲~不专业,业余,夜娱!
交流输电提高了电压,电流就小了,这样输电线路的导线就可以细啦,而且路上的电阻损失的电能也少了,特高压超高压输电简直好极了!可是问题在于电压提高了,那么对材料的耐压就有很高的要求,包括防雷,检修等等,要求相当高!
直流电当年处于下风就是因为无法长距离输电!导线长距离输送直流电,导线和地面相当于一个大大的电容!而且当时可控硅技术也不发达,直流电的电压变换比较困难!交流电就方便多了,两个不同的线圈往硅钢片上一套,电压随便调!
现在可控硅技术非常好了,你看看你的手机充电器就知道了,从前大块头的充电器,现在可以做成麻将牌大小!而且直流电不用调相调频等等那么烦人!
如果直流输电线路也建成了,太阳能发电成本会不会更低了?因为不用做交直变换啦!
我记得咱们国家不是上马了一个直流输电项目么?
三十年河东三十年河西,谁知道呢,万一超导体常温实现了,用一节南孚电池送电给你听收音机也不是没有可能,看技术发展方向吧!
胡说八道的,望海涵,望再邀!
【韩培良的回答(0票)】:
谢邀。绝对不会。
我从应用的方面来解释吧。不管是高压直流还是高压交流,最重要的是用电设备。需求决定的传输方式的。所以咱们就拿最常用的电机说说吧。首先,直流电机需要硬件换向器,所以存在天然的劣势,生产也困难。但是直流电机也有优势,就是控制简单。咱们再来说说交流电机,虽然控制复杂,但是生产简单。而且交流电机已经能够实现精确的控制。所以,直流电机只能使用在某些特定的场合,但是交流电机却是越来越重要。很多其他设备,对电流流向的没有必要的要求,哪有何必非得换成直流输电呢?从用电设备上考虑,直流输电不会取代交流输电。
【张晗的回答(0票)】:
我不能肯定许多年后直流能不能彻底代替交流,但技术的革新就是要把不可能变为可能。但目前直流输电对于短距离来说成本还是偏高的,主要考虑一个等价距离的问题。就目前的情况来说交流和直流共存的局面将会是一个长期的现状,二者相辅相成,互有优缺点,目前还没有谁取代谁的趋势。其实说到底还是看政策啊,政策支持谁,谁就能取代谁,有点混乱了,如今不看技术是否成熟,而是看liyi相关者是谁,我是不是要被那个了…
【徐jay的回答(0票)】:
谢谢邀请
个人不喜欢百度贴数据、贴文章,手敲简洁一点的话尽量说清楚。
首先很同意
@潘鲁渝 @李跃竟
两位的说法。
其中,潘鲁渝已经分条把交直流特高压的基本对比说的很清楚了~
目前几位同志主要在对比交直流特高压作为输电通道的意义。
稍微需要补充的是,交流特高压有一个先天性的特点,可以作为主网络构架存在!
这个非常重要,且不论现在是否需要,但这个先天性的属性,决定了其未来发展的可能性。
展开说
回顾7、80年代,地区电网以220kV为主构架。500kV作为输电通道存在。
随着工业和城市发展,220kV主网架不在满足需要,短路电流超标、网架容量不够。
500kV开始逐步提上议程。
而现在基本都是500kV作为地区电网主网架。
同样也出现了一些当年220kV的问题。
那么就出现了1个可能性:未来1000kV交流作为主网架。
这里不去分析可能性是多大,目前的性价比如何。
这些在未来的发展道路上会越来越清晰。
大胆预计,未来国内可能会产生数个大区域的1000kV主网架。
±800kV 直流,±1100kV直流作为输电大通道,以及网架不同步联网手段。
目前华东地区,皖电东送南半环已经建成,浙福工程接近尾声,淮南-南京-上海北半环已经核准。
1000kV主网架环网已经逐步建立起来。
华北地区(不是狭义的华北,这里包括了内蒙、陕西)(目前获批 锡盟-山东1000kV交流。可能在今年或者明年获批,蒙西-天津南,榆横-潍坊,2条1000kV大通道。形成2纵1横的交叉1000kV网架。国网公司也在进一步试图将该网架填实。
预测在华东环网构成之后,将是华北片区大网、以及可能的华中地区目字型网络。
说了很多废话,简单的说就是:
交直流特高压在输电上各有优劣
交流特高压存在成为区域主网架的可能性
不会谁取代谁,而是协同发展
【知乎用户的回答(0票)】:
不会替代。
简单说,800公里内,直流没有优势。直流是为避免系统事故和超远距离输电的有效补充。
其实我更乐于看到无线输电的突破性创新。
【陈翔宇的回答(0票)】:
谢邀
你可以看看我的这个问题,直流组网难点在哪里?
你把这个问题的答案变化着看一下,就能解决你的疑问了……
【王爸爸的回答(0票)】:
从取代来说。我任认为不可能。首先直流电的确产生的阻尼小。可以节省很多电能。但是高压输电使用交流电更加容易操控,更加稳定。直流电不容易操控。而且使用的上许多都是交流电的电器!
【林木的回答(0票)】:
大胆预计,未来国内可能会产生数个大区域的1000kV主网架。
±800kV 直流,±1100kV直流作为输电大通道,以及网架不同步联网手段。
【lingdakong的回答(0票)】:
特高压交流和特高压直流就像男人和女人,谁也离不开谁。
建设以特高压为主干网络的坚强智能电网。
【李呢的回答(0票)】:
这里不去分析可能性是多大,目前的性价比如何。
这些在未来的发展道路上会越来越清晰
【韩歌的回答(0票)】:
目前华东地区,皖电东送南半环已经建成,浙福工程接近尾声,淮南-南京-上海北半环已经核准。
1000kV主网架环网已经逐步建立起来。
原文地址:知乎
【吴穷的回答(38票)】:
在现有技术条件下,高压直流输电无法取代特高压交流输电。这里从高压直流输电的角度说明,特高压交流不是很了解。
一、首先我们来看高压直流输电的特点:
换流器控制复杂,造价高;
直流输电线路造价低,输电距离越远越经济;
没有交流输电系统的功角稳定问题,适合远距离输电;
适合海底电缆(海岛供电、海上风电)和城市地下电缆输电;
能够非同步(同频不同相位,或不同频)连接两个交流电网,且不增加短路容量;
传输功率的可控性强,控制速度快,可有效支援交流系统;
换流器大量消耗无功(注意这是对LCC-HVDC而言,VSC-HCDC整流侧和逆变侧均可独立灵活控制无功,两种系统差别下文将单独说明。),且产生谐波;
双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题(地电流危害);
不能向无源系统供电(依然是对LCC-HVDC系统而言),构成多端直流系统困难(由于直流没有过零点,难以熄弧,所以现在缺少大容量直流断路器,无法切除输电线路的短路故障,从而限制了多端直流输电的发展。最近ABB貌似把这个东西搞出来了,不明觉厉。)。
二、经济问题:
高压直流输电主要是两头换流站贵,线路便宜。所以相较于交流输电,距离越远越经济。
架空线路等价距离约在640~960km
地下电缆线路的等价距离为56~90km
海底电缆线路的等价距离为24~48km
*交流输电时电缆线路会与周边介质(海水、土壤)形成一个较大的电容,影响电网的经济稳定,直流输电不存在这个问题。
三、电能质量:
直流输电系统的主要缺点是存在谐波,特别是低次谐波(主要是LCC-HVDC,而VSC-HVDC最低次谐波频率较高,滤波器可以有效消除这种高次谐波)。另一个不太突出的缺点是地电流。
谐波的危害:
对铁磁设备的影响。谐波造成额外的铁耗导致发热、振动和噪声,降低了设备出力、效率及寿命;
对旋转电机的影响:谐波造成转矩脉动,转速不稳;
对电力电容器的影响:谐波可能引起谐振过电压;
对电力系统测控的影响:谐波使测量误差增加,可能导致控制失灵,保护误动;
三次谐波电流过大可能使中性线过流;
谐波叠加在基波上,使电气应力增加,对各种电气设备尤其是电容器的绝缘造成威胁;
谐波对通信线路造成干扰。
HVDC引起的变压器直流偏磁(地电流) :
现象:直流输电系统接地极流过较大电流时(如单极大地运行)会导致中性点接地变压器产生直流偏磁现象。
后果:导致铁芯饱和,产生谐波,引起振动和噪声,引起发热,严重时损坏变压器,引起保护误动等。
四、电网安全:
直流输电对电网稳定的贡献:
紧急功率支援:如交流电网出现大幅度功率缺额(联络线跳开、某些大电厂跳开等),HVDC 可以快速增加输送功率或者快速潮流反转。HVDC快速有效的潮流控制能力对于所连交流系统的稳定控制,交流系统正常运行过程中应对负荷随机波动的频率控制及故障状态下的频率变动控制都能发挥重要作用。
直流输电对电网的不利影响:
1.LCC-HVDC换相失败:
概念:当逆变器两个阀进行换相时,因换相过程未能进行完毕,或者预计关断的阀关断后,在反向电压期间未能恢复阻断能力,当加在该阀上的电压为正时,立即重新导通,则发生了倒换相,使预计开通的阀重新关断,这种现象称之为换相失败。
危害:
a) 换相失败引起输送功率中断威胁系统安全稳定;
b) 交流系统短路时,电压跌落可能引起多个换流站同时发生换相失败,导致多回直流线路功率中断,引起系统潮流大范围转移和重新分布;
c) 影响故障切除后受端系统电压恢复,进而影响故障切除后直流功率快速恢复,可能会威胁交流系统暂态稳定性。 2.谐波不稳定性:
概念:HVDC 引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时,谐波振荡不易衰减甚至放大的现象,表现为交流母线电压严重畸变。
危害:电流谐波放大几倍甚至几十倍;电压严重畸变会导致换相失败并使系统运行困难。
3.不对称运行:在单极大地回线运行方式或者双极两端接地不对称运行方式下,会有较大电(甚至为额定运行电流)经接地极流经大地。持续、长时间的大电流流过接地极会表现出三类效应:电磁效应、热力效应、电化效应。
(1) 电磁效应:
a) 现象:直流电流注入大地,在极址土壤中形成恒定直流电流场,导致出现大地电位升高、跨步电压、接触电势等。
b) 影响:影响依靠大地磁场工作的设施;对金属管道、铠装电缆、具有接地 系统电气设备产生负面影响;跨步电压和接触电势影响人畜安全;电磁干扰。
(2) 热力效应:
a) 直流电流作用下电极温度升高,可能蒸发土壤水分,导电性能变差,电极将出现热不稳定,严重时会使土壤烧结成几乎不导电的玻璃状,电极将丧失运行能力。
b) 影响电极温升土壤参数:电阻率、热导率、热容率、湿度。
(3) 电化效应:
a) 大地中水与盐类物质相当于电解液,当直流电流经大地返回时,在阳极上会产生氧化反应,使得电极及附近金属发生电腐蚀;也会导致附近土壤中盐类物质被电解。
4.短时过电压:
(1) 现象:超过正常电压范围,持续相对较长时间的不衰减或衰减慢的过电压。(Temporary Overvoltage,TOV)
(2) 原因:造成换流站短时过电压的根本原因是换流站安装的大量无功补偿电容器和滤波器;额定工况下,无功容量为额定输送功率的 40%-60%, 甩负荷时引起无功消耗大幅下降甚至为零,剩余的无功补偿容量就会导致过电压。
5.HVDC 引起的次同步振荡(Subsynchronous Oscillation (SSO)):
(1) 概念:汽轮发电机轴系会与电力系统功率控制设备,如高压直流输电系统,静止无功补偿系统等,发生相互作用,产生的低于同步频率的振荡。
(2) 现象:在直流输电整流站附近的汽轮发电机组,如果大部分功率通过直流输电来输送,且与交流大系统之间的联系又比较薄弱,容易引起次同 步振荡(SSO)。
(3) 后果:导致机组大轴疲劳甚至断裂,导致系统振荡失稳。写了这么多不利影响,有点耸人听闻的感觉。其实这些危害大都有解决方案,就是要多花点钱。总的来说就是让系统变得更加复杂昂贵了。
五、介绍一下VSC-HVDC:
1.同LCC-HVDC比较:
2. VSC-HVDC的特点及应用场合:
(1) 优点:
a) 结构紧凑占地小;
b) 无源系统供电/黑启动;
c) 可联络弱交流系统;
d) 独立的有功和无功控制;
e) 站间不用通讯;
f ) 无换相失败问题;
g) 谐波小;
h) 易于实现多端直流。
(2) 缺点:
a) 系统损耗较大,每端1.6%(常规 0.8%);
b) 无法控制直流侧故障电流(直流侧故障只能跳交流侧断路器,也就是没断路器用,这个问题ABB似乎解决了);
c) 运行经验尚不足,系统稳定性、可靠性仍有待检验。
d) 全控器件容量普遍做不大。
六、总结:
由于是和特高压交流输电比较,窃以为VSC-HVDC不在考虑之列,故主要考查当下主流的采用半控型器件的LCC-HVDC的特性。
高压直流输电虽然输送容量大且可以非同步并网,但由于其换流站成本高昂,控制复杂并不适合构成电力系统的骨架。高压直流输电更适用于不同区域网架之间的连接,以及远距离大容量的电力输送。而特高压交流系统则适合作为大区域中枢,担当网架的主干。两者优势互补,各有分工。
事实上,在我国特高压电网建设中,将以 1000kV 交流特高压输电为主形成特高压电网骨干网架,实现各大区电网的同步互联;± 800kV 特高压直流输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。
参考文献:
机械工业出版社《高压直流输电原理与运行》第2版 ——韩民晓、文俊、徐永海
“内参”《高压直流输电总结》——陈伟彪(某学长留下的神总结,本文大量引用,感谢学神拯救我的直流输电考试)
【李跃竟的回答(27票)】:
它们是不同方向的输电技术,没有可比性。打个外行人能听得懂的比方,客运方面,综合时间成本与金钱成本,汽车在200kM内的运输最有优势,火车在500kM内的运输最有优势,飞机在800kM以上最有优势,轮船速度最慢,但是在有些条件下,你又不得不用它。它们共同构成了客运体系,不存在谁取代谁的问题。
高压直流输电的优点在于不消耗无功功率,降低了输电的线损,同时使海底远距离电缆的敷设成为可能,缺点同样明显:技术起步晚,不成熟,换流阀功耗也不低,最重要的,换流站的成本远远高于同等电压等级,同等输电容量的变电站。
也就是说,在直流输电线路上节省下来的电费,又花到换流站里去了……
所以,只有当输电距离超过800KM时,直流输电才有优势,才能比交流省钱。所以,直流输电有个严重的缺陷:只能点对点传输电能,对线路经过的地方提供不了电能——因为换流站太贵了……他主要的应用场景是大型水电站将电力输送到远方电网中去、海底电缆以及比较特殊的背靠背工程。前两方面南网都涉及到了,一方面是云南电网近年来建设的大型水电站送电至广东电网工程,另一方面是海南电网与南网的并网工程。
交流的缺点是长距离输电会额外提供我们不需要的无功功率,这种容升效应会将电路末端电压升高,需要并联高压电抗器来消耗无功功率,将电压降到额定值,这一来一去不仅增加了变电站的建设成本,也大大增加了线损。在海底电缆中,交流还会和海水(导体)进行无功交换,导致交流无法再通过海底电缆将电能输送到对岸。
交流的优点是技术成熟度高,可靠,还能接入当地电网,所以当要建设高压电网时,不可能绕开交流。
所以,直流主要负责大型电源与远方电网点对点、海底电网的连接以及大电网之间的联接及隔绝,交流负责高压电网这个面的建设,它们不存在竞争取代关系。
如果题注感兴趣的话,可以关注一下介于直流和交流之间的柔性输电技术。
【fuli的回答(4票)】:
第一次被邀请,谢邀,沐浴更衣后回答~
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首先摆结论,国网公司不想,本人想
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首先,前面回答问题的都没有看懂题目,题主问的是取代“特高压交流输电”。目前全国已建成的特高压交流输电(交流1000kV)的只有两条,在建的有两三条,所以其实并不存在历史遗留问题,更不和用电设备设备有关,因为那涉及到配网。
其次,摆直流优缺点。
优点:
1、直流输电技术特别适合大功率、远距离输电,对于输电距离超过1000km,输送容量达1亿的西电东送工程,采用直流输电是最经济合理的方案。根据国外资料提供的数据,目前直流输电的等价距离在600-900km之间。错略的说,当输电距离超过等价距离后,采用直流输电比采用交流输电经济;
2、直流联网后,不会对被连交流系统的短路电流水平产生影响;
3、采用直流联网就从网络结构上根除了产生低频震荡的可能;
4、可在网络结构上隔断交流故障的传递,避免发生连锁反应,是在网络结构上预防发生大面积停电事故的有效措施。
缺点:太贵,运行维护复杂,经验少。
再次,摆交流优缺点
优点:交流联网构成大电网,作为一个同步电网,抗击风险的能力更强
缺点:容易发生更大范围的电网事故,难以调度,同时设备同样昂贵,运行维护经验同样少。
最后,对比
1、原理机制:交流联网是同步联网,当做是同一个网,对事故容忍阈度高,但更容易发生更大事故;
直流是异步联网,是两张网,可以隔离故障,而且因为调节速度快,更容易降低事故影响;
2、电能质量:电压,频率,波形三方面。特交流线路,无功变化大,更难控制电压,频率无影响,直流谐波多。
3、电网安全,是否方便调度:特高压交流对小事故容忍度高,但容易有大事故。特高压直流方便调度,因为分开两张网,独立调度,这也是很多专家反对特高压交流的原因之一。
4、综合经济:直流优点已阐述。
5、政治因素:国网想通过交流全国联网,获得更大的调度权和管理权,避免被拆分(直流联网属于异步联网),这也是很多专家反对特高压交流,不反对特高压直流的原因之一。
【张弛的回答(2票)】:
谢邀。
简单的来说应该是不会取代的,各有利弊。交流技术成熟,联网更方便,更加经济。直流技术适合远距离、大容量输电,但是换流站噪音很大,且只能点对点输电。
更加详细的问题可以参考@严同老师的答案。http://www.zhihu.com/question/20737584/answer/33670284
【林颠趴的回答(2票)】:
在可预见的未来不会,再远的未来就很难说清楚了。目前两者各有专长,就像WIFI和移动网络一样,离开谁都过不好。
让我们来复习一下文俊老师的《高压直流输电》吧。
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一、HVDC与UHVAC优缺点对比:
1.技术层面上
HVDC与交流系统联网后,有利于改善交流系统的稳定性,但其换流器产生大量谐波。谐波治理是关键。
2.可靠性
通过强迫停运率、电能不可用率等可靠性指标的对比,HVDC与UHVAC的可靠性相当。
3.经济性
建设成本:这里就想起了文老师说过的等价距离的概念,HVDC与HVAC总投资费用相等时,输电线路的长度,也就是以下:
运行成本:HVDC运行损耗小,但换流器无功消耗量大。
二、HVDC的适用场合:二、HVDC的适用场合:
高电压、远距离、大容量输电;
跨海送电;
不同额定频率电网的联网或相同额定频率电网的非同步联网(输电);
由地下电缆向大城市供电;
交流系统互联或者配电网增容时,作为限制短路容量的措施之一;
配合新能源输电。
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所以,目前来看高压直流输电在可预见的未来会不会取代特高压交流输电。
参考:
文俊老师的《高压直流输电》PPT
韩民晓,文俊等编著.高压直流输电原理与运行.北京:机械工业出版社,2009
【乌黑黑的回答(3票)】:
高电压课本。。高电压课本。。
【鹏鹏的回答(0票)】:
第二次泻药啦~又开心了!我专业都快忘完了,不从数学上分析了,就浅显的聊聊吧,大家就当休闲~不专业,业余,夜娱!
交流输电提高了电压,电流就小了,这样输电线路的导线就可以细啦,而且路上的电阻损失的电能也少了,特高压超高压输电简直好极了!可是问题在于电压提高了,那么对材料的耐压就有很高的要求,包括防雷,检修等等,要求相当高!
直流电当年处于下风就是因为无法长距离输电!导线长距离输送直流电,导线和地面相当于一个大大的电容!而且当时可控硅技术也不发达,直流电的电压变换比较困难!交流电就方便多了,两个不同的线圈往硅钢片上一套,电压随便调!
现在可控硅技术非常好了,你看看你的手机充电器就知道了,从前大块头的充电器,现在可以做成麻将牌大小!而且直流电不用调相调频等等那么烦人!
如果直流输电线路也建成了,太阳能发电成本会不会更低了?因为不用做交直变换啦!
我记得咱们国家不是上马了一个直流输电项目么?
三十年河东三十年河西,谁知道呢,万一超导体常温实现了,用一节南孚电池送电给你听收音机也不是没有可能,看技术发展方向吧!
胡说八道的,望海涵,望再邀!
【韩培良的回答(0票)】:
谢邀。绝对不会。
我从应用的方面来解释吧。不管是高压直流还是高压交流,最重要的是用电设备。需求决定的传输方式的。所以咱们就拿最常用的电机说说吧。首先,直流电机需要硬件换向器,所以存在天然的劣势,生产也困难。但是直流电机也有优势,就是控制简单。咱们再来说说交流电机,虽然控制复杂,但是生产简单。而且交流电机已经能够实现精确的控制。所以,直流电机只能使用在某些特定的场合,但是交流电机却是越来越重要。很多其他设备,对电流流向的没有必要的要求,哪有何必非得换成直流输电呢?从用电设备上考虑,直流输电不会取代交流输电。
【张晗的回答(0票)】:
我不能肯定许多年后直流能不能彻底代替交流,但技术的革新就是要把不可能变为可能。但目前直流输电对于短距离来说成本还是偏高的,主要考虑一个等价距离的问题。就目前的情况来说交流和直流共存的局面将会是一个长期的现状,二者相辅相成,互有优缺点,目前还没有谁取代谁的趋势。其实说到底还是看政策啊,政策支持谁,谁就能取代谁,有点混乱了,如今不看技术是否成熟,而是看liyi相关者是谁,我是不是要被那个了…
【徐jay的回答(0票)】:
谢谢邀请
个人不喜欢百度贴数据、贴文章,手敲简洁一点的话尽量说清楚。
首先很同意
@潘鲁渝 @李跃竟
两位的说法。
其中,潘鲁渝已经分条把交直流特高压的基本对比说的很清楚了~
目前几位同志主要在对比交直流特高压作为输电通道的意义。
稍微需要补充的是,交流特高压有一个先天性的特点,可以作为主网络构架存在!
这个非常重要,且不论现在是否需要,但这个先天性的属性,决定了其未来发展的可能性。
展开说
回顾7、80年代,地区电网以220kV为主构架。500kV作为输电通道存在。
随着工业和城市发展,220kV主网架不在满足需要,短路电流超标、网架容量不够。
500kV开始逐步提上议程。
而现在基本都是500kV作为地区电网主网架。
同样也出现了一些当年220kV的问题。
那么就出现了1个可能性:未来1000kV交流作为主网架。
这里不去分析可能性是多大,目前的性价比如何。
这些在未来的发展道路上会越来越清晰。
大胆预计,未来国内可能会产生数个大区域的1000kV主网架。
±800kV 直流,±1100kV直流作为输电大通道,以及网架不同步联网手段。
目前华东地区,皖电东送南半环已经建成,浙福工程接近尾声,淮南-南京-上海北半环已经核准。
1000kV主网架环网已经逐步建立起来。
华北地区(不是狭义的华北,这里包括了内蒙、陕西)(目前获批 锡盟-山东1000kV交流。可能在今年或者明年获批,蒙西-天津南,榆横-潍坊,2条1000kV大通道。形成2纵1横的交叉1000kV网架。国网公司也在进一步试图将该网架填实。
预测在华东环网构成之后,将是华北片区大网、以及可能的华中地区目字型网络。
说了很多废话,简单的说就是:
交直流特高压在输电上各有优劣
交流特高压存在成为区域主网架的可能性
不会谁取代谁,而是协同发展
【知乎用户的回答(0票)】:
不会替代。
简单说,800公里内,直流没有优势。直流是为避免系统事故和超远距离输电的有效补充。
其实我更乐于看到无线输电的突破性创新。
【陈翔宇的回答(0票)】:
谢邀
你可以看看我的这个问题,直流组网难点在哪里?
你把这个问题的答案变化着看一下,就能解决你的疑问了……
【王爸爸的回答(0票)】:
从取代来说。我任认为不可能。首先直流电的确产生的阻尼小。可以节省很多电能。但是高压输电使用交流电更加容易操控,更加稳定。直流电不容易操控。而且使用的上许多都是交流电的电器!
【林木的回答(0票)】:
大胆预计,未来国内可能会产生数个大区域的1000kV主网架。
±800kV 直流,±1100kV直流作为输电大通道,以及网架不同步联网手段。
【lingdakong的回答(0票)】:
特高压交流和特高压直流就像男人和女人,谁也离不开谁。
建设以特高压为主干网络的坚强智能电网。
【李呢的回答(0票)】:
这里不去分析可能性是多大,目前的性价比如何。
这些在未来的发展道路上会越来越清晰
【韩歌的回答(0票)】:
目前华东地区,皖电东送南半环已经建成,浙福工程接近尾声,淮南-南京-上海北半环已经核准。
1000kV主网架环网已经逐步建立起来。
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