【每日一YY】该淘汰交流电网了

   在一百多年前,电网将要普及时候,发生过一场交流电和直流电标准之争。最终交流电由于带有更多功能而胜出,被全球广泛采用。 在当年有限的条件下,交流电的独特功能,确实难以用较廉价手段在直流电上实现。
    但是当年的人无法想象半导体技术带来的天翻地覆变化,也不可能想象到20世纪到60年代后,半导体的普及,逆转了直流电的种种劣势。 最先在高压远程输电领域,直流电网得到了更多的应用。  90年代开始,民用开关电源也逐渐取代了交流变压器。 随着半导体技术越发普及,直流电网的优势变得十分明显,下面列举几条:

1 电网使用直流电传输,避免了电容辐射,电感辐射的损耗,提高传输效率。
2 电网使用半导体直流变电,淘汰了昂贵笨重的交流变压器,效率更高,更节省材料
3 直流电无峰值电压,而交流电压有1.4倍的峰值高压,在大规模使用上,能大量降低设备耐压等级要求。
4 民用设备普及的开关电源,适合直流引入,可以简化开关电源设计,淘汰掉巨大的滤波电容。减小体积,降低成本,提高可靠性。
5 直流电网干扰少,滤波器的效果更好,抗闪电等涌浪干扰性好。
6 直流电机越发成熟,在体积,用料,成本等方面,已经远远超过大多数工频交流电机。直流电网有助于直流电机普及。
7 直流电网参数简单,很容易稳定,没有无功功率等复杂情况。

   除了直流入户,也可以考虑低压入户。半导体技术更适合低压,各种安全性也更好。唯一缺点是金属消耗多一些,不过现在铝等金属成本下降,普及并没有太大难度。
   我是个外行,了解不多,而且是临时想起来,思绪还比较混乱。  欢迎各位进行指正。

[修改于 6 年前 - 2015-09-15 02:12:56]

来自:电子与无线电 / 电子技术
虎哥
6年2个月前
1楼
330V直流,安全性已经远好于220V交流了,所以没有必要降低配电电压等级。50Hz这个频率,几乎是最容易让心脏转入室颤的频率,大大提高了交流电的危险性。

不过目前开关换流器的可靠性、寿命、短期抗过载能力等还很难与普通变压器相提并论,在绝缘和故障灭弧方面其实比交流电更复杂,如果要相提并论,成本其实是高于普通变压器的。
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张静茹
6年2个月前
2楼
目前好像有超高压直流输电线路了
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csaaa
6年2个月前
3楼
如果直流300v进家庭的话,目前可以使用的电器有:电视,机顶盒,电脑,电磁炉,电子镇流器的日光灯,普通白炽灯,DVD,数字功放,
不能直接使用的电器有:冰箱,洗衣机,空调,电风扇,油烟机,热水器,排风扇,使用环牛的功放和各种输出+-电源的功放,这些电器前面需要接个50hz的变频器。
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BG8KIH
6年2个月前
4楼
貌似直流输电技术爱迪生先生是有专利的,要收费哦[s::)]
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rudolf
6年2个月前
5楼
引用 gb505329191:
貌似直流输电技术爱迪生先生是有专利的,要收费哦
过期了
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rudolf
6年2个月前
6楼
即使以后开关电源技术和成本低于变压器了,直流入户也很难迅速普及,家庭要重新布线,重新购买电器,这些花销会非常巨大,比较可能的是新建楼房首先使用直流入户,购买使用直流的家电有政府补贴,用几十年的时间慢慢完成更新换代。
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metellan
6年2个月前
7楼
若实现,对变频器行业是巨大利好。
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Johnny-Wei
6年2个月前
8楼
除非电网重建,不然整体改造成本太大
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xczsl
6年2个月前
9楼
直流负荷开关比交流负荷开关复杂的多。
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口贝
6年2个月前
10楼
整个电网的改造又可以拉动经济增长了,不过这个资金的消耗还有更新中的双网并存咋处理
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format0789
6年2个月前
11楼
直流超高压转换电压现在是怎么实现的?成本和可靠性怎样?
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虎哥
6年2个月前
12楼
工业改造的驱动力主要还是利益因素,如果交流配电网已经不如直流配电网赚钱了,就会有实际行动。这个改造的投资是十万亿到百万亿级别的。
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3DA502
6年2个月前
13楼
如果使用220V低压直流,今后因电弧燃烧造成的火灾会直线上升,直流电气很难制造,超高压接触器中国造不出来,成本不低

直流高压输电优势是2跟线,不用交流电的6根线,可以省很多线,另外并网也简单
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myname_360
6年2个月前
14楼
直流电目前的技术来说,高压传输还是可以的,但是直流入户这问题还是比较麻烦的,很多直流的危险因素还没有解决,安全这一关是过不了的,还是想办法直接无线传电吧。
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iamusb
6年2个月前
15楼
呵,直流电好处是在特高压上面
家的级别的,还是交流电好。
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1qazxsw2
6年2个月前
16楼
好死日本人,我国半导体功率器件为零,半导体工业50年停耻不前,大规模集成电路更伤心
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分立元件
6年2个月前
17楼
说起来直流电的优点还挺多的,但是故障率和维护成本就高了,大量的交流电机被淘汰,大量的电器使用变频器,正负极接反大量电器不能工作,有可能被烧毁
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分立元件
6年2个月前
18楼
引用 csaaa:
如果直流300v进家庭的话,目前可以使用的电器有:电视,机顶盒,电脑,电磁炉,电子镇流器的日光灯,普通白炽灯,DVD,数字功放,
不能直接使用的电器有:冰箱,洗衣机,空调,电风扇,油烟机,热水器,排风扇,使用环牛的功放和各种输出+-电源的功...
你说的这些电器,其实要转直流也不是很难,变频空调基本要直流化了,热水器也可以,除了冰箱和风扇比较难改外,其它的很容易改
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celeron533
6年2个月前
19楼
记得日本关东关西由于频率不同,很早就开始研究高压直流
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hetyinput
6年2个月前
20楼
应该取消输电,每户住房配套经济高效独立的发电供电系统。这是必然趋势。
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Robot_V1
6年2个月前
21楼
引用 张静茹:
目前好像有超高压直流输电线路了
有,比如西电东送的1MV直流输电
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Robot_V1
6年2个月前
22楼
引用 分立元件:
说起来直流电的优点还挺多的,但是故障率和维护成本就高了,大量的交流电机被淘汰,大量的电器使用变频器,正负极接反大量电器不能工作,有可能被烧毁
你需要3孔插座[s:" src="http://bbs.kechuang.org/res/images/emotion/default/XXXXXXf">
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Robot_V1
6年2个月前
23楼
引用 分立元件:
你说的这些电器,其实要转直流也不是很难,变频空调基本要直流化了,热水器也可以,除了冰箱和风扇比较难改外,其它的很容易改
你需要直流电机
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金坷居士
6年2个月前
24楼
窝来概括下 这个问题其实窝严肃思考过
直流电方面,现在开关电源在家电领域已经很广泛了,基本很难见到铁芯的变压器出现在家电产品中,就连新的微波炉也都丢弃了沉重的高压变压器改用高频逆变器,空调洗衣机也都有了变频器,因此直接接入310V直流完全没有问题。少数电器比如老式风扇可以加个逆变器解决,现在在技术和生产上都没问题
直流电木有PF矫正的问题,因此可以省下PFC和由无功电流导致的损耗
直流电更兼容新能源,因为新能源(包括风能,太阳能,燃料电池)都是产生直流电的
直流并网更加容易,因为不需要考虑相位问题(两个交错180度的交流发电机并联起来直接爆炸)
直流电网能降低背景的50/60Hz工频噪声
传输直流电只需要2跟线甚至1根线

但是直流电网也有很多问题:
直流断路器生产困难,相比交流电更难灭弧
直流插座需要特殊设计 要不大电流拉弧
直流电在某些情况下有电解的问题
超高压大功率的半导体器件还不成熟
工业上大规模依赖的大功率交流感应电机暂时无法被直流电机替代(电刷有寿命问题,无刷又需要大功率的驱动器,可靠性和成本都not very very good)

还有就是,更新电网需要巨大的投资,难以想象的,而且如何在两种电网之间过度吔屎问题
窝个人觉得交流电网在相当长一段时间内会继续主导地球的电网
如果未来有月球基地的话或许直流电网是首选
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20!Dopaminor
6年2个月前
25楼
引用 金坷居士:
窝来概括下 这个问题其实窝严肃思考过
直流电方面,现在开关电源在家电领域已经很广泛了,基本很难见到铁芯的变压器出现在家电产品中,就连新的微波炉也都丢弃了沉重的高压变压器改用高频逆变器,空调洗衣机也都有了变频器,因此直接接入310V直流完全没...
大魔法师六花。    
直流的话,很多电线接头电阻太大,到处起火。除非都焊上
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立棍作者
6年2个月前
26楼
引用 20!不曾存在:
大魔法师六花。    
直流的话,很多电线接头电阻太大,到处起火。除非都焊上
汽车上300A低压直流电路, 主要都是压接。
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gi0001tw
6年2个月前
27楼
交流電是可以淘汰的,首先所有效率差的電器要先找出取代方案,接著發展出高效率的充放電技術,就行了!
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雪原
6年1个月前
28楼
引用 gb505329191:
貌似直流输电技术爱迪生先生是有专利的,要收费哦
没记错话,爱迪生是反对用交流的倡导人。
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雪原
6年1个月前
29楼
中国现在有世界直流电压最高的直流输电电网,可以百度一下。直流输电电路也不是想像中的那么理想,电网输入、输出端的配电设备庞大复杂,线路供电时的电流变化也存在电感电容因素的干扰。但就超高压电容可以想像要有多大,要有多少个串着用。每个电源入户端都要配备一个大功率的电源适配器,如果全部家电计算进去功率有可能平均每户在10KW左右,还有可能需要一定功率余量。这样大的功率电磁泄漏量一定是个不小值。如果给单个电器配备电源适配器,复杂程度可想而知。直流电源直接入户的情况大概在国际上也不会有那个国家使用。
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shsyfsh
6年1个月前
30楼
今天 新来的,也来 说两句。直流 高压输电己经开始在用了。好还是 不好,离 我太远,插不上嘴。
但 我有理由支持直流进户。
现在 只说 难点。  最后一公里的情况最为复杂,分散,是最难把握的。

1 机械开关 触点断开时会 拉弧。  曾经做过实验了,将220伏 交 流电全桥整流滤波后,只接了一只一百瓦的烙铁 ,断开时,就可以刻意 拉出电弧,并维持约1.5公分距离。  产生电弧的难易程度取决于断点的初始温度。
解决办法,在触点旁加个磁铁,就可以轻松 快速的 推开并熄灭电弧 。
这种开关本身成本不会高,关键在于磁铁失效时要有警报或自动断开上—级。

2  绝缘不好处理。后果其实也是电弧放电,但是轻微的。
这个问题好象比较棘手,是不是可以用固定分布的N个接收器来监测微电弧。侦探到有维持相当时间的异常信号,就报警,或自动采取相应措施。这个成本也不会高。

3   经常性的通断,用电子开关就够了。

4  无论生产或生活中,还必须用交流电的,大都是低效的旧设备或电器,早点更新,省的电费都会很可观。

5  异步电机之类的,从小功率开始,早点更新。直流无刷电机真的很难很贵吗?是不是应该开发点取代常规异步电机的普及品种出来,不必用强磁,也不必太繁琐的驱动。

想到再继续。
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shsyfsh
6年1个月前
31楼
引用 20!不曾存在:
大魔法师六花。    
直流的话,很多电线接头电阻太大,到处起火。除非都焊上
对付接头电阻大,直流更有优势。    交流电有效值大,损耗发热更大。
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ks水雷
6年1个月前
32楼
除却技术原因外,交流网已形成的利益网不是那么容易改变的
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shsyfsh
6年1个月前 修改于 6年1个月前
33楼
利益网也不会是铁板一块,也会有不同诉求。

关键是绿色能源,分布式能源 的发展,会是新时期的新兴力量,对旧体制的冲击不可避免。
有人在说,第三次工业革命的主力,会是分布式可再生能源。
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log1
6年1个月前
34楼
直流入户,机械开关、插线板需要全面淘汰,目前较高电压的直流开关很贵。。。
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spade
6年0个月前
35楼
引用 金坷居士:
窝来概括下 这个问题其实窝严肃思考过
直流电方面,现在开关电源在家电领域已经很广泛了,基本很难见到铁芯的变压器出现在家电产品中,就连新的微波炉也都丢弃了沉重的高压变压器改用高频逆变器,空调洗衣机也都有了变频器,因此直接接入310V直流完全没...
工业上大规模依赖的大功率交流感应电机暂时无法被直流电机替代...这是最主要的原因。
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spade
6年0个月前
36楼
先从发电说,现在最大的交流发电机1300MW,直流发电机做不出来这个大的;  从变电说,交流电电压变换很容易,变压器就可以了 直流电却很麻烦; 从输电说,直流的优势是少了一根线,高压 特高压输电有优势,也存在换流站费用的问题;从配电上说,直流配电电压损失严重,不适合输送(近距离);从工业上来说,直流电机虽然有调速的优势,但是却没有三相异步电动机 结构简单、维修方便、皮实耐用的有点。综上,电网全部用直流代替交流,先在数 100年内 没有可能。
但是直流电有能存储的有点,电动汽车会用到的。
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oki
6年0个月前
37楼
这是我朋友拍的几张照片。是国内,也是世界最大,最先进的超高压直流输电站。把电流从葛洲坝输送到上海南桥站。这个站是我国直流输电的黄埔军校,培养了众多领导,专家。是试验田。是国内唯一一个具有抗震平台的电站。也是世界上唯一C1有立放的。
我朋友是国内某电容器厂的高工,经常往来与此电站和上海南桥站。直流输电站也是需要电容器的。

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电汪
5年11个月前
38楼
直流电只能通过逆变升压,传输也不便
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Discovery格兰特
5年11个月前
39楼
当初输给交流电不就是因为传输损耗大吗?
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心旅过客
5年9个月前
40楼
直流用大大电流时开关切换很危险,没法灭弧,交流电使电弧容意熄灭,除非电源开关全做成半导体的,但半导体复杂,可靠性差,直流也没法直接驱动交流电机,直流碳刷电机不可靠维护费时,
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解连环
5年9个月前
41楼
1:直流电弧很坑爹。大功率电器不能拔插头~~~~
2:电解效果明显(架空导线多用铝线,铜铝连接处~~~~
3:高压大功率电子设备故障率高,(可比较开关电源与变压器~~~~
4:现有民用电器标准需要大幅更改(插头要换,接触器要换,开关要换,电压/电流互感器,变压器~~~
5:国内没有较成熟的高压大电流电子元件技术(国内大批企业倒闭,严重的贸易逆差
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解连环
5年9个月前
42楼
引用 shsyfsh:
利益网也不会是铁板一块,也会有不同诉求。

关键是绿色能源,分布式能源 的发展,会是新时期的新兴力量,对旧体制的冲击不可避免。
有人在说,第三次工业革命的主力,会是分布式可再生能源。
直流逆变并网并不是特别高成本的技术,不会为了一个点改动全局~~
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