是交流电传输损耗大,还是直流电损耗大?

admin 职场 2020-10-17 13:28:05 269 直流电 交流电 传输 损耗

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谁的损耗大

当然是交流电损耗大。

由于电线有电阻所以直流电在传输的过程中电线电阻会以发热的形式消耗一部分电能。交流电在传输的过程中,除了电线电阻发热需要消耗一部分电能以外。另外交流电在传输过程中会存在电抗、容抗及与大地形成的分布电容,所以也需要消耗一部分电能。由于容抗、阻抗、分布电容等作用消耗的电能,远比导线自身电阻消耗的电能要多的多。

据相关资料统计,线路损耗功率大概占总功率的6%左右。所以单从输电的角度来讲,交流的比直流电损耗更大!

生活中为什么采用交流电

既然交流输电损耗比直流多,而且除少数设备能直接使用交流电以外,大部分电子设备都使用直流电。那我们生活中大部分电为什么还是采用交流电呢?

首先,交流发电机结构简单、成本低、效率高。直流发电机相比交流发电机而言,结构更复杂、成本高、效率低。

其次,交流电可以轻松通过变压器把电压升高和降低,而直流电升压比较复杂、成本高、技术不够成熟、效率低等。要想把直流电压升高,直接通过变压器是行不通的;一般都是先把直流变成高频交流电,然后通过变压器升压,最后再整流输出直流电。整个过程电能损耗更多。

总结

直流输电虽然线路损耗比交流输电低,但是在升压降压环节效率不如交流电、成本更高。所以我们目前生活用的都是交流电。但是随着技术的发展,技术越来越成熟,相信将来某一天直流输电会普及。


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交流电和直流电在远距离传输过程中肯定是交流损耗大,交流电在传输过程中不只有线材的电阻损耗,还有一定的容抗及感抗造成的无功功率引起的损耗,而直流电传输中除了线材电阻损耗外,不存在其它电抗损耗,所以在远距离传输中直流电的传输损耗要比交流小。

交、直流电的传输损耗

在只讨论传输损耗的情况下,那么肯定是直流电损耗小。因为在交流电的传输过程中,既有线路电阻所造成的电压损耗,也有感抗和容抗造成的电压损失。


输电线路中存有电感成分,当交流电通过线路时,自感电动势会阻碍电流的变化产生无功功率,无功功率本身是没有损耗的,但无功电流流过线路时却会产生电阻损耗,这样就增加了交流电的传输损耗,另外交流电产生的交变磁场也会产生电磁波向周围辐射,这无疑又增加了一项损耗而对于直流来说这些损耗都不存在,因为直流电传输没有电抗,也不会产生电磁波。

另外输电线路和大地作为导体,中间的空气作为绝缘介质,这就相当于在输电线路上增加了一个电容,而交流电会通过电容的,所以这无疑又增加了一项损耗。

综上所述,直流电在传输过程中只有线材的电阻损耗,所以要比交流电传输损耗小。

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是交流电传输损耗大,还是直流电损耗大?

再看这个问题之前,我们先看看什么是损耗

损耗,举个栗子:

我们要运100公斤苹果去外地,到达目的地后,发现苹果在运输过程中坏了1公斤。那么这一次运输的损耗就是这1公斤苹果。

而对于电传输来说,变压器的铁损、铜损、线路的损耗都是损耗。这里既然是考虑传输,并且直流电系统没有变压器什么事,那么我们就只说说线路损耗的问题?

对于线路损耗,我们可以将输电线的阻抗值看成与负载串联,毕竟电缆等都是有电阻值的,而我们知道串联分压,线路的阻抗越大,就代表其线路的损耗越大。

那么?是交流电传输损耗大,还是直流电损耗大?


那我们就看一看交流的线路与直流的线路的阻抗是什么情况?

直流,我们知道在直流的世界里没有电容和电感,也就不存在无功功率,而我们知道阻抗Z= R i( ωL–1/(ωC)),而直流系统中ωL–1/(ωC)=0,所以直流中Z=R。

交流,因为有电容和电感在系统中产生了无功功率,虽然无功功率不消耗能量,但是无功电流通过电阻是会产生损耗,所以交流系统的阻抗为Z= R i( ωL–1/(ωC))。

交流系统除了上述损耗,还有电容效应带来的损耗,以及交流电路无时无刻不在像外部发射电磁波,这些也是损耗。

那么很明显直流的阻抗小于交流的阻抗,所以直流的损耗小于交流的损耗。


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答案五花八门,各论部分理由。

单论电能传输过程中的损耗,交流电大。比较的条件是交流有效值与直流电电压相同,无需讨论高电压小电流传输损耗小的缘由。

1.导线电阻上的有功损耗,交直流是一样的。这也是交流电有效值的定义和来历。

2.交流电频率为50或60赫兹正弦波,导线有集肤效应,同材质相同截面积等效电阻大,电能损失和电压损失都大一些。

3.交流电的负载大多不是纯阻性,容性或感性负载都需要电源提供无功功率才能工作。无功电流的存在会在导线或传输设备上引起额外损耗。我国现阶段感性负载容量占比约为78%。

4.长距离传输时,三相线之间有电容存在,相线和大地之间也有电容存在,导线纵向存在等效电感,这些都会引起额外损耗。

5.交流高压或超高压输电导线周围有电晕现象,也有一定电能损失。

6.四分之一波长以上的导线有向空间发射电磁波的作用。50赫兹正弦波的波长是6000公里,超过1500公里的输电距离将引起空间发射电能损失。

7.随着工业的发展,大型用电设备不可避免会产生谐波,这将带来电能损失和电能质量下降。交流电谐波治理比直流电滤波难度大。

8.我国大区联网,部分用高压直流背靠背非同步换能,将区域电网传输距离限制在1500公里范围内。部分用超高压交流同步换能,如东北-华北500KV联络线。交直流混合输电系统是我国现阶段电网的基本特征。

9.长距离大容量特高压直流输电电能损失小,如西电东送工程西藏-青海、哈密-宝鸡和华中-华东等。

10.直流换流站的电能损失是直流输电特有的,也要计入传输过程电能损失。因此,短距离输电交流损失小。

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交流电在输送过程中,输送导线对电功率的消耗有电阻、电抗、容抗、阻抗、分布电容、分布漏电抗、集肤效应,这些综合参数存在的阻值,会把电网传输的有效功率变成热量白白蒸发浪费掉,输送导线阻值越高无功功率发热量的消耗越大,因此,交流电网输送功率的效率也就越低。如果电网采用直流电压输送电能,电网只存在导线电阻的功率损耗,直流传输损耗小于交流传输损耗。

结论:在同等功率的电网传输中,交流电的损耗远远大于直流电网损耗,但是,直流电传输效率高于交流电传输效率,并且,直流传输导线截面和线材比交流传输导线至少可节省15%以上。


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是交流电传输损耗大,还是直流电损耗大?

交流电损耗大,直流电不存在相位差之说,而交流电的电压及电流存在相位差,因此要考虑到功率因素。


假如在同等功率、导线材质、横截面积一样的电网传输中,若是直流电传输,损耗电能W1=(P/U)^2Rt计算,要是交流电传输,损耗电能W2=(P/U•cosΦ)^2Rt。因为直流电不存在电容、电抗、分布电容、集肤效应、分布漏电抗等消耗电能,只有电阻消耗电能,而交流电存在上述情况的电能消耗,需要考虑负载功率因素问题。

比如某电站22万伏特高压输给负载电力44万KW,假设线路电阻为10欧姆。

交流电在线路中,考虑负载功率因素,若为0.8,那么一年损耗的电能为W=(P/U•cosΦ)^2Rt=(44x10^3/22•0.8)^2x10x365x24=5.475x10^3亿W•h=5.475亿KW•h=5.475亿度,假设是直流电则损耗电能为W=3.5亿度,按照直流电计算就是相当于把交流电路中存在的功率因素看成1来计算,实际情况交流电存在功率因素不可能达到一的,因此为了减少交流电在线路中的损耗,可以采取补偿手段提高功率因素以及提高传输电压、增加导线的横截面积。

综上所述,交流电损耗大。通过简单的计算每年在传输线路中损耗的电能以0.588元/度来计算,带来的经济损更高。

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电压越高,电流越小,损耗越小。另外,交流电传输过程中对相位,谐波,频率稳定度都有要求,所以现在流行超高压直流输电。

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输电环节肯定是交流损耗大,因为线路电阻一定的前提下,电流和电压成反比,电流越大,线路热损耗越大,交流电是正弦波,所以就算万伏高压输电,也只是波峰能达到万伏,波谷甚至只有零伏,在正弦波的上升沿和下降沿,电压会降低,电流自然会增大,电压越低热损越大。

直流输电就不一样了,全程电压没有波动,一直都是高压传输,热损耗肯定比同电压的交流小。

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理论上直流的损耗小,高压输电中直流还省一根线。目前在长距离、超高压电能传输中直流的比例很高。但是受限于趋肤效应,直流导线需要更多分裂,否则,损耗也很大。

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直流、交流传输那个损耗大。只要比较一下就明白了。

1.釆用同样截面的导线,同样距离的传输,同样传输的电压(交流以有效值表示)。

2.由导线内电阻引起的线损交、直一样。

3.传输线存在感抗,交流电传输时,终端引成了电压损失,使得限制了传输距离,直流无此现象。

4源端升压、终端降压损耗相同。(直流传输过程,源端升压—-换流—-传输—-换流—-降压——终端)。其中直流多了两个换流器损耗并提高了成夲。

5.由于线路存在电感并对地存在电容,当两者参数形成的自振频率接近或等于交流传输频率时产生的共振频率对电网的损害极大,严重时将摧毁电网,增加了设计难度。直流无此问题。

6.电源传输质量交流优于直流,直流由于换流器的存在,使得正弦波形略有奇变。

7.从上述比较来看,首先超长距离输送交流实现不了,而直流可以实现,

8.总结:超长距离输送只能用直流(注:过去不用直流的原因是换流器件技术瓶颈尚未突破,釆用方法是用变压器分段增压接力方式,从而也增加了损耗和成夲)。

9:对于新电网的建设要结合实际情况综合考虑性价比后釆用那种方式,比如我国目前新的电网超长距离输送都用直流的方式。但不是超长距离的输送,仍会用交流的方式。

仅供参考、了解!

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