秒速赛车:为什么我们要采用交流电?这个问

  北极星输配电网讯:稍微懂些电工基础的朋友都知道,我国使用的是交流电,一般频率是50Hz。我们常见的电灯、电动机等使用的都是交流电。

  说起为什么要采用交流电?大家的回答无非是:在以往的技术条件下,交流电比直流电更有效率。但真的只有这么简单吗?其实,交流电与直流电一直在PK,这还真不是一两句就能解释的!

  一项发明,在历史长河中是否具有生命力,取决于它的实用价值。例如拉链,被誉为最伟大的发明,其道理也基于此。

  在发电和输送电的过程中,有一个关键的设备,就是变压器。为何要用变压器来改变电压?

  我们知道,电能的传输导线是具有电阻的,传输导线所消耗的电能功率Pline为:

  可见,为了减小线路损耗,就要减小电流。事实上,输送电消耗掉的电能,秒速赛车:为什么我们要采用交流电?这个问题你未必明白!占总发电电能的比例不可小觑。减小输送电的线路损耗,有很大的意义。

  要减小电流,最方便的就是利用变压器。如果我们忽略掉变压器的各种损耗,例如铁损、铜损等等,则变压器两侧的功率基本相等。把变压器某侧的电压升高,该侧的电流自然就减小了。

  在这里,U1和I1是变压器一次侧的电压和电流,U2和I2是变压器二次侧的电压和电流,K是变比。

  我们看到,只要把U2提高,则I2自然就小了,于是在输配电线路的起始端,我们把电压给升高,在输配电线路的末端,我们再把电压给降下来。这样就减小了线路损耗。交流传输线上的高压电和超高压电其用途就在于此。

  但直流电可以升压吗?当然可以,但相对交流升压来说,要麻烦很多,且成本要高很多。除非是长距离输送电,否则不上算。

  不过,也不是说直流就没有优势。交流线路电阻与直流相比,还多了趋肤效应和邻近效应,因此同样的导线,交流线路电阻大于直流线路电阻。换句话说,交流的线路损耗大于直流的线路损耗。也因此,采用直流长距离输送电,也是人们追求的目标之一。

  我国在这方面走在世界前列,我国的世界首条±800kV的直流输电线路正在平稳高效安全地运行中。

  在输送电的末端,需要分配电能,这就需要使用配电电器。配电电器的主要元件是各类隔离开关和断路器。

  对于开关电器来说,灭弧是个大问题。电弧会烧蚀触头,产生巨大的热冲击,严重影响到开关设备的稳定工作。

  交流电和直流电相比,每个周波有两次过零,而过零时,电弧也自动熄灭,所以交流电器的灭弧能力强于直流电器。

  有一个参数,它描述的是电弧熄灭后电弧介质气体的恢复过程和恢复强度,用Ujf来表达;另外一个参数,它描述的是电弧熄灭后,电压上升过程和强度,用Uhf来表达。

  所谓介质气体的恢复,指的是气体从电弧的等离子状态恢复为正常气体状态,显然,它与时间有关,也与气体性质有关。

  上图中,在时刻0,交流电弧过零熄灭。但过零后,Ujf2小于Uhf,所以交流电弧重燃;Ujf1Uhf,所以交流电弧不再重燃,并且彻底地熄灭。

  上图是GIS复合开关,一般用于高压配电网。GIS看起来象一只只的锅炉,大筒子里就是开关,开关周围充满了六氟化硫气体。六氟化硫气体的特点是分子量大,非常稳定,绝缘性能特别好,所以用来在高压电器中加强灭弧,提高Ujf。

  不过,六氟化硫是温室气体。因此人们期望能找到一种气体替代它。真空就是一种好办法。

  在这方面,直流电比交流电要逊色多了。因此,同样的开关电器,用在直流就必须降容。

  为了改善直流开关电器的灭弧能力,人们在电弧烧蚀的材料中镀上一层特种膜,在高温烧烤下,能释放出类似六氟化硫的气。

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