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2.1交流电现代应用5
2.2本章小结7
第3章交流输电的应用状况8
3.1国外交流输电的应用8
3.2我国交流输电的应用8
3.3我国具体对交流输电的基本措施和实行9
3.4本章小结9
第4章交流输电进步的应用前景10
4.1远距离输电和联网中的应用优势将会进一步扩大10
4.2交流输电的应用范围进一步拓展11
4.3交流电将更符合电力市场化运作的要求11
4.4本章小结12
总结13
参考文献14
致谢15
摘要
[摘要]随着电力需求的不断增大和电力电子技术的发展,其固有的一些缺点也逐渐显现出来例如交流远距离的稳定性及安全问题等。
例如远距离输电大系统非同步互联等。
因此交流输电作为输电系统的重要组成部分。
已经在快速的发展之中。
输电技术是指采用全控制型功率半导体器件的电压源换流器的交流输电技术。
上个世纪90年代以来采用VSC的新型交流输电技术得到了迅速发展,已有实际两端系统投入商业运行。
电网面临空前发展的局面.由于交流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点,因此在运、在建及规划建设中的交流输电工程已经和即将在西电东送、南北互供中承担主要送电任务,在未来全国联网中发挥重要作用。
做好交流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国交流输电技术发展的重要任务。
[关键词]交流电输电技术电力技术
第1章绪论
1.1课题来源及研究的目的和意义
目的:
电能是最方便和最清洁的终端能源,是现代人类社会对能源最主要的利用方式。
大规模的电能从生产到使用要经过发电、输电、配电和用电四个环节,这四个环节组成了电力系统。
所以说,电力系统就是由分布在辽阔地域的发电厂、变电站、输配电线路、用电设备等组成的大型互联系统,也是最大的人造能量传送系统。
现代电力系统具有规模巨大、结构复杂、运行方式多变、非线性因素众多、扰动随机性强等基本特征。
由于电力系统中缺乏大容量的快速储能设备,所以电能的生产和使用在任意时刻都必须保持基本平衡。
20世纪以来,电能的消耗量稳步上升,每10年约增长1倍。
随着我国用电负荷的强劲增长以及输电容量和规模的日益扩大,我国电网的发展趋势将可能在跨省(区)超高压电网之上逐步形成以实现远距离、大规模、低损耗输电
意义:
配电是在消费电能的地区接受输电网受端的电力,然后进行再分配,输送到城市、郊区、乡镇和农村,并进一步分配和供给工业、农业、商业、居民以及特殊需要的用电部门。
与输电网类似,配电网主要由电压相对较低的配电线路、开关设备、互感器和配电变压器等构成。
配电网几乎都是采用三相交流配电网
1.2国内外技术现状及发展趋势
2004年起,国家电网公司开始酝酿和论证特高压项目。
2006年8月,中国首个特高压交流输变电工程——晋东南-河南南阳-湖北荆门1000千伏特高压交流试验示范工程,经国家发改委核准后开工建设,2008年12月30日建成投入试运行,2009年1月6日正式投运。
目前,该工程已经安全运行近一年,系统运行稳定,设备状态正常,累计送电80亿千瓦小时,相当于输送煤炭约350万吨。
晋东南至荆门特高压交流试验示范工程是目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、中国具有完全自主知识产权的交流输变电工程。
该工程全长约640公里,工程动态投资57.36亿元,其中设备投资约占一半,设备国产化率达到90%。
以特高压交流试验示范工程为起点,国家电网公司正“整体、快速”推进特高压电网建设。
计划在2020年前后,基本形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压电网,实现“西电东送,南北互供”。
目前,我国已掌握特高压交流输电核心技术,并建立了完整的技术标准体系,为推广应用特高压交流输电技术奠定了基础。
1、确定了特高压交流输电标准电压。
创新形成了稳态电压控制技术、瞬态过电压抑制和潜供电弧抑制技术。
在国际上首次实现了特高压系统电压优化控制。
2、揭示了复杂环境下特高压系统外绝缘非线性放电特性,研发了空气间隙、绝缘子配置和雷电防护技术。
特高压交流试验示范工程安全稳定运行四年多。
在世界上首次实现了复杂环境下特高压系统外绝缘优化配置。
3、形成了特高压输变电设备设计、制造和试验关键技术,建立了完整的技术产业体系。
自主研制成功代表国际最高水平的全套特高压交流输变电设备,改变了中国在电气设备制造领域长期从发达国家“引进技术,消化吸收”的发展模式,首次实现了中国制造。
4、实现了特高压工程环境友好目标,特高压交流试验示范工程电磁环境实测满足国家环保要求。
5、提出了特高压输变电工程整套设计和施工方法、设备现场试验方案,研制出线路带电作业工器具和试验装备等。
特高压交流试验示范工程成为世界上电压等级最高、输电能力最强的交流输电工程。
6、提出了综合模拟高海拔、重覆冰、重污秽等环境条件的高压试验方法等,形成了国际上可试参数最高的高电压、强电流试验检测能力,建立了完整的特高压试验研究体系
1.3主要研究内容、研究方法及思路
(1)提高额定电压等级和额定输送容量。
目前,高压输电工程的电压等级除伊泰普工程外,多为±
500kV,对于送电1000km左右,送电容量不超过300万kW的交流工程来说这个电压等级基本合适。
但当送电容量超过300万kW,送电距离接近或超过1500km时,则有必要将电压等级提高到±
600kV或以上,输送容量提高到400万kW左右,以充分利用线路走廊资源,减少输电回路数,降低输电损耗。
(2)提高交流输电的可靠性和可用率。
交流输电工程在投运初期往往可靠性偏低、单极故障率偏高,甚至会出现双极故障,往往需要经过1~2年才能稳定到保证指标。
像广东电网中有七八回交流输电馈入,即使按设计故障率指标计算,单极故障每年每极为5次,一年就将有70~80次单极故障,甚至更多,这将给电网带来太频繁的冲击,因此必须有力的提高交流输电的可靠性和可用率。
(3)要进一步优化控制,减少换相失败概率,提高换相失败后的恢复速度。
优化控制方式和控制策略可提高交流系统的稳态和动态性能,更好地发挥交流的调制作用;
能对与其连接的交流电网提供有效的阻尼和支援,提高联合系统的稳定水平。
(4)要减少交流系统对交流系统的影响,极大地减少交流谐波的注入;
严格限制交流系统配制的无功在各种工况下对交流系统的不利影响。
(5)要认真研究交交流并联运行系统的问题。
现在,南方电网是我国第一个交交流并联运行的电网,已经积累一些运行经验。
随着交流输电项目的增多,在我国将会形成新的交交流并联运行系统,而且交交流并联运行系统的结构将会更加复杂。
因此,我们必须认真研究这种电网结构的安全稳定运行方案,以提高交交流并联系统的运行水平。
(6)要认真研究同起点多回交流送出和同落点多回交流馈入的问题。
同落点多回交流馈入的情况已在南方电网的广东电网中出现。
同起点多回交流送出将在向家坝、溪落渡电站送出中出现。
对这种交流输电送出和馈入的研究有很强的针对性,要在工程建设阶段将有关问题解决好,为今后电网的安全稳定运行打下基础。
1.4本章小结
本章介绍了课题的研究的来源和意思,分析当前国内外现代家庭电路的实际状况和应用范畴,针对电的特点内容和基本研究方法展开了讨论和研究,为本论文做出了开门见山的作用,展开论文的内容。
第2章交流电应用
2.1交流电现代应用
中国通常使用的交流电,一般频率是50Hz。
我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。
在实用中,交流电用符号"
~"
表示。
电流随时间的变化规律,由此看出:
正弦交流电三个要素:
最大值(峰值)、周期(频率或角频率)和相位(初相位)。
交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率(或能量)的分配问题。
由于交流电具有随时间变化的特点,因此产生了一系列区别于直流电路的特性。
在交流电路中使用的元件不仅有电阻,而且有电容元件和电感元件,使用的元件多了,现象和规律就复杂了。
但基本遵循安培定律等基本法则。
是高中电学的的考点和难点。
根据傅里叶级数的原理,周期函数都可以展开为以正弦函数、余弦函数组成的无穷级数,任何非简谐的交流电也可以分解为一系列简谐正余弦交流电的合成。
2.1.1频率
交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz),与周期成倒数关系。
日常生活中的交流电的频率一般为50Hz,而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大,达到千赫兹(KHz)甚至兆赫兹(MHz)的度量。
2.1.2频率有效值
正余弦交流电的峰值与振幅相对应,而有效值大小则由相同时间内产生相当焦耳热的直流电的大小来等效。
正余弦交流电峰值与有效值的关系为:
例如,城市生活用电220V表示的是有效值,而其峰值约为311V。
2.1.3电力传输
交流电被广泛运用于电力的传输,因为在以往的技术条件下交流输电比直流输电更有效率。
传输的电流在导线上的耗散功率可用P=I2R(功率=电流的平方×
电阻)求得,显然要降低能量损耗需要降低传输的电流或电线的电阻。
由于成本和技术所限,很难降低使用的输电线路(如铜线)的电阻,所以降低传输的电流是唯一而且有效的方法。
根据P=IU(功率=电流×
电压,实际上有效功率P=IUcosφ),提高电网的电压即可降低导线中的电流,以达到节约能源的目的。
而交流电升降压容易的特点正好适合实现高压输电。
使用结构简单的升压变压器即可将交流电升至几千至几十万伏特,从而使电线上的电力损失极少。
在城市内一般使用降压变压器将电压降至几万至几千伏以保证安全,在进户之前再次降低至市电电压(中国大陆及香港特别行政区220V)或者适用的电压供用电器使用。
一般使用的交流电为三相交流电,其电缆有三条火线和一条公共地线,三条火线上的正弦波各有120°
之相位差。
对于一般用户只使用其中的一或两条相线(一条时需要零线)。
直流变压及输电技术取得了长足的发展,而高压直流输电的浪费会比较小;
因此未来有望取代交流电以解决交流电的安全性和交直流转换问题。
2.1.4频率周期
频率是表示交流电随时间变化快慢的物理量。
即交流电每秒钟变化的次数叫频率,用符号f表示。
它的单位为周/秒,也称赫兹常用“Hz”表示,简称周或赫。
例如市电是50周的交流电,其频率即为f=50周/秒。
对较高的频率还可用千周(kC)和兆周(MC)作为频率的单位。
1千周(kC)=103周/秒,1兆周(MC)=103千周(kC)=106周/秒
例如,我国第一颗人造地球卫星发出的讯号频率是20.009兆周,亦即它发出的是每秒钟变化20.009×
106次的交变讯号。
交流电正弦电流的表示式中i=Asin(ωt+φ)中的ω称为角频率,它也是反映交流电随时间变化的快慢的物理量。
角频率和频率的关系为ω=2πf。
交流电随时间变化的快慢还可以用周期这个物理量来描述。
交流电变化一次所需要的时间叫周期,用符号T表示。
周期的单位是秒。
显然,周期和频率互为倒数,即
由此可见,交流电随时间变化越快,其频率f越高,周期T越短;
反之,频率f越低,周期T越长。
λ=c/f
2.2本章小结
本章主要针对交流电的基本构成和特点展开讨论,并对交流输电的技术和应用进行加深的了解和研究,确定一个交流输电的方向和条件,更具有针对性的对比和应用。
第3章交流输电的应用状况
3.1国外交流输电的应用
由于交流输电在技术社经济上的优势,目前其主要被应用于长距离大容量架空输电、长距离海底电缆输电、电网互联
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