1、 http:/ K12 教学同步资源/人教高三物理课标 /资源版主/ 赵海波人教版新课标高三物理 http:/ Email: 1高三物理第一轮复习交流输电与直流输电 输电是发电和用电的中间环节，关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，两种方式各有自己的优点和不足。 现代输电工程中两种输电方式：高压交流输电和高压直流输电，但由于历史的原因，交流输电是各国目前采用的主要方式。 一、直流输电简介：在直流输电中，只有输电环节是直流电， 发电系 统和用电系统仍然是交流电。在输电线路的始端，发电系统的交流电经换流变压器升压后，送到整流器中去。整流器的主要部件是可控硅变流器和进行交直流变换的整流阀，
2、它的功能是将高压交流电变为高压直流电后，送入输电线路。直流电通过输电线路送到逆变器中，逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反，它把高压直流电变为高压交流电，再经过换流变压器降压，交流系 统的电能就输送到了交流系统中。二、交流电和直流电的优缺点比较：高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优越性。历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电。1交流电的优点主要表现在发电、配 电和用电方面：交流电的生 产方便，交流发电机不需要换向器，采用旋转磁极式发电，可以制成大功率的发电机，而直流发电机由于有换向器，由于换向器的电刷、滑 环之间不可避免的出现打火与磨损现象，我们就不能制成大功率
3、并且耐用的发电机。交流电的输 送方便，我们知道输电线上有能量损失，在导线电阻一定的情况下，输电线路中电流越小 损失功率越小，要想不减小输送功率， 还要减小电流，据 P=UI 可知，只能提高送 电的电压。交流 电源和交流 变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价 较为低廉；用现在的高效的交流变压器，可以较为容易的升高或降低输电电压。http:/ K12 教学同步资源/人教高三物理课标 /资源版主/ 赵海波人教版新课标高三物理 http:/ Email: 2交流电的使用方便：在电热器中，交流 电与直流电使用没有什么不同之处，但如果把电能转化为机械能，交流电动机就有一些优于直流电动机之处，交流
4、只须把线圈绕在外皮中的硅钢片内，内部用铝条镶嵌即可制成，线圈不用绕在转子内，也不用换向器和电刷，结构简单，价格便宜，由于没有 电刷，工作相当稳定又不易损坏；而直流电动机结构较复杂，有换向器，寿命较短。交流电可以容易的 变成直流 电：只用一个二极管就可以把交流 电变成脉动直流电，有四个二极管组成的桥式整流电路可以高效的把交流电变成直流电；但是，如果把直流电变成交流电就难了，特别是要求较大功率的转变，需要较为复杂的可控硅电路，并且还会有很大的能量损失。2直流电的优点主要在输电方面：输送相同功率 时，直流输电所用线材仅为交流 输电的二分之一到三分之二。直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三
5、线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同的条件下，输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约一半。同时直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少。在电缆输电线 路中，直流输电没有电容电流 产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗。在一些特殊场合，必须用电缆输电 。例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆。由于 电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中，空 载电容电流极为可观。一条200kV 的电缆，每千米的电容约为 0.2F，每千米需供给充电功率约 3103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电 2.6107kwh而在直流输
6、电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上。直流输电时 ，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行。交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为 50HZ，但实际上常产生波动。这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技http:/ K12 教学同步资源/人教高三物理课标 /资源版主/ 赵海波人教版新课标高三物理 http:/ Email: 3术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故。在技术不发达的国家里，交流 输电距离一般不超过 300
7、km。而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整。直流输电发 生故障的 损失比交流输电小。两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧输送短路电流。因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关。而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样。因此不必更换两侧原有开关及载流设备在直流输电线路中，各级是独立调节和工作的，彼此没有影响。所以，当一极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可输送不少于一半功
8、率的电能。但在交流输电线路中，任一相发生永久性故障，必须全线停电。三、我国直流输电现状及发展前景：我国自 20 世纪 50 年代末就开始直流输电技术的研究，60 年代在电科院建立起汞弧阀模拟装置。70 年代在上海，完全依靠国内技术力量，利用 报废的交流电缆线路，建立起 31kV 直流 试验线路，开始了直流 输电 技术在我国的运用。直流输电在我国有广阔的发展前景，主要体现在如下方面： 我国能源与负荷分布不均，需要大容量远距离输电。目前，我国是的主要能源（水力资源和煤炭资源）主要集中在西南、中南、西北及华北地区，而负荷则主要集中在京津地区、东北及华东、 华南地区，所以不可避免要进行大容量远距离输电。用直流线路 联络两个交流系 统，以取得 较大的经济效益。如葛洲坝上海直流输电工程。用海底 电缆跨海送 电。我国沿海 岛屿众多， 许多岛屿（如舟山群岛、海南岛、崇明岛、台湾等）需要由大陆送电或互联并网。如舟山直流输电工程。用直流通 过电缆向大城市中心供 电，以解决大城市电能日益增长的迫切需要。在英国，已由金斯诺思用直流输电向伦敦供电。我国上海、北京等大城市不久也将会实现。
