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电是如何传输的?90%的人不知道

2023年05月26日 10:33:39      来源:武汉德试电气有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:11

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随着电气化的进程不断推进,人们对电的需求严格到了稳定的发电装置和资源、安全高效的输电网以及规范的用电标准,现在小编将和大家聊聊电能是如何输送的。



由于发明的发电机所产生的是直流电,所以的电能输送也是直流电的形式。但是这种直流电有一个很大的弊端:无法升高电压来进行长距离的电能输送。如果无法升高电压,一旦输电线路上的距离过长,线路上的电压损耗就会非常高,输电的效率也会大打折扣。直到后来交流电的产生才使得高压输电成为了可能,变电技术也得到了飞速的发展,现在的输电网已经全部都采用高压输电的形式了。(当然,随着技术的发展和可再生能源的推广,直流输电也开始体现出一些优势。)



关于到底用直流输电还是交流输电,历有着一个非常有意思的故事:当年爱迪生的公司在大肆宣扬直流输电的必然性,试图把直流输电作为行业标准。而他当年的手下特斯拉(是的,现在那个电动车就是致敬此君)却持有不同的观点,认为交流输电更加高效。两人因此而最终分道扬镳。



爱迪生为了证明交流电的害处,甚至提议用电椅来处理死刑犯,目的就是让人们对交流电敬而远之。



而事实上爱迪生固执地反对交流电是因为他的数学不好,他的发明全是由于他的勤奋和经验。而交流电是需要很好的数学基础才能理解它的原理,以至于他终其一生都不知道交流电到底好在哪里。但天资聪明的特斯拉在这一方面简直就是个天才,所以两人自然水火不容。



不过爱迪生还是挡不住历史的滚滚车轮,后来连他自己的公司也改用了交流电,同时改名成为了现在的通用公司(GE)。特斯拉后来跟西屋(Westinghouse)去搞了西屋公司。西屋公司后来又被GE的竞争对手西门子并购。所以特斯拉与爱迪生的恩怨,一定程度上也延续至今。


小科普:为什么需要高压输电?

当发电厂供电时,供电线上的功率是由终端用户来决定的,即我们在分析输电损耗时可以将线路上的功率看作是恒定的,如果提高电压,线路上的电流就会减小,损耗的功率Q=I2R也会相应地减少。


一组很直观的数字:我国的居民用电标准是220V,现在的高压输电都是在110kV以上。假设末端居民的总用电功率P为220kW、输电线的电阻R为1Ω,如果只采用220V来输电,线路上的电流达到了1000A,耗损功率为惊人的Q=I2R=1000kW;而采用110kV输电时,电流降为了2A,耗损功率只有Q=I2R=4W,两者相差了25万倍

输电

电压

末端

功率

线路电流

I=P/U

线路损耗

Q=I2R

220V

220kW

1000A

1000kW

110kV

220kW

2A

4W


目前中国的高压输电等级主要分为三种:高压输电网(110kV-220kV)、超高压输电网(330kV-750kV)和特高压输电网(1000kV及以上)。距离越长,所需的电压也就越高,目前我国最长的西电东输线路采用的便是1000kV的特高压输电。


电压等级

(kV)

送电距离

(km)

送电功率

(MW)

110

50-150

10-50

220

100-300

100-500

330

200-600

200-800

500

150-850

1000-1500

750

500-1000

2000-2500

1000

1000以上

3000以上


发电厂发出来的电大约在2.3kV到30kV之间(目前主流的发电机是10kV),发出来的电可以直接供给附近居民使用,也可以经过变电站之后加压来进行长距离的电能传输。到达送电区域之后,再经过变电站、配电站将电压降至用户所需电压。



以家庭和普通商业用电为例,供给到用户的电压标准为220V/380V。由于线路上的损耗,电力调控人员要想保证线路上所有的用户入线电压均达到220V/380V的标准,就必须在配电室对相应配电线路的电压进行调整。比如某个小区的配电室要给整个小区供电,如果要保证个家庭达到220V的标准,前面的家庭的电压就会高于220V。


小科普:220V/380V到底分别是什么电压?

通俗意义来讲,220V是我们常说的单相电(家庭用电居多),380V是我们常说的三相电(商业、工业用电居多)。我国目前的发电形式都是三相交流电,也就是说有三根火线,一根零线。火线与火线之间的电压称为相电压(380V),火线与零线之间的电压称为线电压(220V),所以380V和220V实际上是一个标准,只是不同的描述而已。


据不统计,在没有专门配电间(比如学校、医院、大型商场等)的家庭和普通商业用电环境下,入户电压在230V/400V以上的用户高达80%以上,的甚至能达到440V以上。



解决入户电压偏高的手段有两种:一种是安装新型的节电保护装置,还有一种便是分布式发电,即民众自主的发电形式(如太阳能发电、燃料电池项目等)。种方法的制作工艺和技术壁垒较低,推广起来也比较容易;而第二种方案则需要大量的资金和技术的投入,但是一旦形成了产业化以后,将会是一个新的能源时代的开启。




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