智能電網(wǎng)與電纜的關(guān)系區(qū)別解析
國家能源委員會(huì)的成立,標(biāo)志著國家對“能源問題”提升到十分重要的地位。我國已經(jīng)成為世界上能源消耗第二位的國家,但按人口計(jì)算,平均每人用電量仍然較低。智能電網(wǎng)可非常有效的提高能源合理分配和使用效應(yīng)。
智能電網(wǎng)與電力電纜
智能電網(wǎng)另一個(gè)大型工程,就是加大城市配電網(wǎng)、農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)和改造力度,特別是加大中低壓配電網(wǎng)投資比例,解決供電和卡脖子等突出問題。由此可見,中低壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜將分得較大的市場份額。10kV和35kV移動(dòng)型乙丙橡膠絕緣軟電力電纜的需求也會(huì)上升。110kV和220kV交聯(lián)電力電纜年需求量也將逐年增加,500kV交聯(lián)電力電纜,若干年后,也會(huì)逐步走向國產(chǎn)化。另外,海上大型風(fēng)力發(fā)電建設(shè)和并網(wǎng),需要35kV淺海電力電纜的支持,數(shù)量也很可觀。
智能電網(wǎng)與超導(dǎo)電纜
美國超導(dǎo)電纜技術(shù)基本成熟,但是傳輸參數(shù)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng),目前尚未達(dá)到大量推向商業(yè)化的程度,因此超導(dǎo)電纜能真正地在智能電網(wǎng)種應(yīng)用,還存在較長的時(shí)期。
1. 超導(dǎo)電纜聯(lián)網(wǎng)
美國打算在智能電網(wǎng)中推廣應(yīng)用超導(dǎo)電纜,而并非超高壓輸電技術(shù),目標(biāo)是超越四個(gè)時(shí)區(qū)將全國主要電網(wǎng)連接起來,以提高電網(wǎng)的安全性和電力調(diào)配能力。由于超導(dǎo)輸電電壓相對較低,與超高壓線路相比,可減少輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至最低,代表了世界先進(jìn)的技術(shù)方向。美國紐約長島電力局(LIPA)與美國超導(dǎo)公司更聯(lián)合建設(shè)的世界上第一條高溫超導(dǎo)(HTS)電纜已于2008年4月22日投入商業(yè)運(yùn)行。這一超導(dǎo)輸電系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠滿足30萬戶家庭的用電需求,僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細(xì)的銅導(dǎo)線,他們的輸電能力高達(dá)150 倍。盡管這一工程造價(jià)昂貴,但是新型超導(dǎo)電纜的造價(jià)將降低五分之四,輸電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種電纜能夠防止由電網(wǎng)短路造成的故障電流。超導(dǎo)體有一種天生的電流限制能力,一旦電流增強(qiáng)到一定程度,它們就會(huì)失去超導(dǎo)性而變得像普通導(dǎo)體一樣有電阻,使電流衰減。因此,該技術(shù)也得到美國國土安全部的支持。
2.熱核聚變應(yīng)用
超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置(所謂“人造太陽”),也就是國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃(ITER)建設(shè)工程。
作為當(dāng)今世界迄今為止最大的熱核聚變實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,改項(xiàng)目所需要的高溫環(huán)境必須由超導(dǎo)磁體提供的巨大磁性容器所提供,因此,超導(dǎo)電纜屬于核心部件,“人造太陽”需要大量的超導(dǎo)電纜,這項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)可能超前于電網(wǎng)連接超導(dǎo)的應(yīng)用。
3. 近期應(yīng)用領(lǐng)域
比較近期的高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)用,可能包括以下領(lǐng)域:城市密集居住區(qū)、摩天大廈等;金屬冶煉設(shè)備等大電流、短距離、小空間的應(yīng)用中;電站和變電站內(nèi)大電流傳輸母線等。國內(nèi)曾有人提出,超導(dǎo)電纜有望取代八成城市地下電纜的觀點(diǎn)。
4. 經(jīng)濟(jì)和商業(yè)反應(yīng)
智能電網(wǎng)正成為拉動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)的下一個(gè)引擎,對中國而言,智能電網(wǎng)對投資的拉動(dòng)作用非常大。世界銀行也曾預(yù)測,2020年,高溫超導(dǎo)電纜將取代80%的城市傳統(tǒng)地下電纜,世界市場超導(dǎo)電纜銷售額將達(dá)300億美元。輿論驅(qū)動(dòng)了股市狂熱,一些打算投資超導(dǎo)的電纜企業(yè),已經(jīng)大肆宣傳其股份前途一片光明,甚至鼓吹“超導(dǎo)是新能源最后的處女地!”,超導(dǎo)作為大牛股的最低也得漲10倍!有許多股份從低部買入,翻番后仍然拿住的不多,能拿5倍以上的更是鳳毛麟角。但是也有人認(rèn)為,早期發(fā)現(xiàn)大牛股其實(shí)并不是問題的關(guān)鍵,關(guān)鍵的是在逆境中能否堅(jiān)持住。當(dāng)然這些只是不屬于技術(shù)的題外話。
中國超導(dǎo)電纜已經(jīng)研究了一段時(shí)期,實(shí)際上國內(nèi)有多個(gè)領(lǐng)域的研究項(xiàng)目,其中上海電纜研究所、上海交通大學(xué),上海工業(yè)大學(xué)和上海電纜廠協(xié)作的超導(dǎo)項(xiàng)目研究正在進(jìn)展之中。
智能電網(wǎng)與高壓輸配電架空導(dǎo)線
根據(jù)以華北、華中和華東為超高壓同步電網(wǎng)為受端,東北超高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端,電網(wǎng)需要大量高壓輸配電架空導(dǎo)線。
1. 擴(kuò)徑導(dǎo)線
擴(kuò)大導(dǎo)線直徑可減小表面電暈損耗,擴(kuò)大直徑方法之一,是在絞合導(dǎo)線的中間幾層,用稀疏單線絞合,型號為 LGJK,見圖2。擴(kuò)大直徑方法之二,是采用中心支撐構(gòu)件,如波紋鋁管、蛇皮管等,型號為LGKK,見圖3(中心黑圈為支撐構(gòu)件),擴(kuò)徑導(dǎo)線用于 750kV輸電線路。
2.自阻尼導(dǎo)線信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
架空導(dǎo)線在受力狀態(tài)下,因風(fēng)力激勵(lì)而可能產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng),導(dǎo)致發(fā)生導(dǎo)線斷股、斷線等嚴(yán)重事故。自阻尼導(dǎo)線采用型線絞合,但在鋁線和鋼芯之間留有0.6~1.0mm的間隙,鋼芯和鋁線層分別形成獨(dú)立部分,具有不同的自振頻率,在風(fēng)振狀態(tài)下造成二者振動(dòng)幅度不同,因而產(chǎn)生相互撞擊,自動(dòng)消耗風(fēng)力的激勵(lì)能量,從而減少微風(fēng)引起的振動(dòng),也不致產(chǎn)生大幅度舞動(dòng)而避免事故。
使用自阻尼導(dǎo)線,也可加大塔桿間距或降低塔桿度高,從而降低設(shè)計(jì)制造成本。自阻尼導(dǎo)線的絞合狀態(tài)見圖4。
3.防冰雪導(dǎo)線
輸電線路上如覆冰過重或積雪過多,就可能發(fā)生斷線或倒桿的重大事故,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在重冰區(qū)的輸電線路上最好采用防冰雪導(dǎo)線。研發(fā)的防冰雪導(dǎo)線有防雪環(huán)式、低居里合金式、和涂料防冰式等多種型式。防雪環(huán)由聚碳酸酯塑料制成,狀如指環(huán)。套裝在導(dǎo)線上,指環(huán)間距約為線股節(jié)距的兩倍。可使積雪在沿導(dǎo)線滑動(dòng)時(shí)受阻而脫落。低居里點(diǎn)合金是一種鎳-鉻 -硅-鐵四元合金,在溫度0~20℃時(shí)能產(chǎn)生磁性。將這種線嵌絞在導(dǎo)線中,在覆冰時(shí)能產(chǎn)生渦流發(fā)熱而融冰。涂料防冰式導(dǎo)線,是將憎冰性涂料涂在導(dǎo)線上,能減小冰對導(dǎo)線的附著力,使冰易于脫落。此外有一種帶翼式防冰雪導(dǎo)線,將兩根翼形導(dǎo)線對稱嵌絞在外層,它的防雪原理與防雪環(huán)基本相似。
責(zé)任編輯:電朵云
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