分裂导线的方法(分裂导线还有其他作用 , 例如减小电抗 , 降低电晕损耗 , 提高可靠性等) , 也增加了工艺的复杂程度 。
集肤效应:图中颜色代表沿导线方向电流密度 , 左图为直流 , 电流密度均匀分布 , 右图为交流 , 电流主要集中在导线外围区域 。
图片来源:原创
另外 , 与交流输电相比 , 直流输电还有限制系统的短路电流、调节速度快等优点 。
爱迪生被冤枉了吗?
说了这么多好处 , 那前面爱迪生的直流系统被淘汰了 , 难道是被冤枉了?并不是 。
我们说的这些优势 , 都是建立在当代高压直流系统(例如特高压直流≥±800kV)与同等级交流系统的比较上的 。 爱迪生那个时代 , 直流电仅仅只有110V , 线路损耗上 , 根本不能跟当时已经达到4000V的交流输电系统相提并论 。
那现代的直流电又是怎么达到这么高的电压呢?难道有了直流变压器?当然没有这种变压器 , 今天也没人能给直流电升压!但人们发明了直流交流转换的方法 , 先给交流电升压 , 然后通过换流阀将交流电转变为直流电(整流) 。 如果要降压 , 也先要把直流电转变为交流电(逆变) 。
如果说交流电的普及离不开变压器 , 直流电的普及就离不开完成整流逆变过程的换流阀 。 这些器件的可靠性和价格是限制直流电力系统最主要的因素 。
高压时代 , 交流电就此没落了吗?
那么 , 直流电崛起 , 是否标志着交流电要没落了呢?
我想不会 。
首先 , 毕竟直流电要改变电压 , 还是要先转换成交流电 。 而且前面所说的优点 , 都是直流系统在输电过程中体现出来的 。 我们说过电力系统还包括发电和用电等部分 , 在这些地方交流还是有着不可取代的优势 。
例如发电方面 , 现代电力系统常用的汽轮发电机 , 其装机容量一般在300MW-1000MW之间 , 输出电流可达上万安培 , 如果采用直流发电机 , 电刷上是无法承受如此大电流的 。 且一旦发生故障 , 如此高的直流电流也很难切断 , 但交流电则可以在电流过零时较轻松地将之切断 。
用电方面 , 交流电动机结构简单、成本低的优势仍然是直流电机无法取代的 , 尤其是在大功率电机方面 。
最后让我们再来回顾这一过程 , 最初直流电力系统的独领风骚 , 是因为交流电力设备的落后造成 。 一旦技术条件成熟 , 交流电便因长距离输电优势而取代了直流电力系统 , 而直流电则苦于无法升压而被淘汰 。
事实上 , 高压直流系统比高压交流系统在长距离输电上的成本更低 , 当今 , 随着电力电子技术的成熟 , 直流输电再次崛起 , 与交流输电共同构成了高效经济的电网系统 。
百年前 , 爱迪生和特斯拉为了不同的理念而争斗 , 百年间 , 两种电力系统相继崛起 。 今天 , 这一争斗早已画上句号 , 但并未以任意一方的胜利而告终 。 随着技术的发展 , 交流直流已经融为一体 , 共同为人类的电力事业服务 , 不知二位泉下有知 , 作何感想 。
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