搜索
五电能的输送为了合理地利用天然资源，水电站要建筑在河流上，火电站有时要建筑在煤矿附近．但是用电的地方却分布很广，有的地方离发电站很远，因此就需要把电能输送到远方．电能便于输送，用输电导线把电源和用电设备连起来，就可以输送电能了．这是电能的一个突出优点．输送电能的基本要求应当是：可靠、保质、经济．可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电．保质，就是保证电能的质量——电压和频率稳定．因为各种用电设备都是按着一定的工作电压(使用交流的用电器还按一定频率)设计、制造的，供电电压过低或过高，用电器都不能正常工作，甚至被损坏．经济，则是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少，电价低．输电导线上的功率损失任何输电线都具有电阻，因而输电过程中必然有一部分电能转化成热而损失掉．设输电电流为I，输电线的电阻为R，则功率损失为ΔP=I2R在输电线上的这种损失显然是一种浪费，我们要尽量减少它．一般要求这种损失不超过输送功率的10％．怎样才能减少输电中的功率损失呢?可以有两种方法．一种是减小输电线的电阻．由电阻定律R=可知，在输电线长度l一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小、横截面积大的导线．目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料．Sl但是，要增大导线的横截面积，就要多耗费金属材料，会使输电线太重，给架线带来很大困难．实际上，有时即使把横截面积增大到十分惊人甚至实际做不到的程度，也不能把功率损失降低到要求的范围以内．R=Sl计算一下就会知道，把功率为200kW的电能用铝导线输送到10km以外的地方，要使功率损失为输送功率的10％，用110V的电压输电，导线横截面积大约需要48000mm2!这显然太粗了．另一种方法是减小输电导线中的电流．在导线电阻不变的条件下，电流如果减小到原来的百分之一，功率损失△P=I2R就减小到原来的万分之一．输送功率的大小是由输电任务决定的，不能任意变动．要保证输送功率P不变，由P=UI知道，必须提高输电的电压U，才能减小电流I．这就是要采用高压输电的道理．在上面的例子中，如果其他条件不变，把输电电压提高100倍，即用11kV的电压输电，导线的横截面积大约只需4．8mm2．请你自己计算一下．输电线路上的电压损失输电导线有电阻，欧姆定律告诉我们，电流通过输电导线时，会在线路上产生电势降，致使输电线路末端(也就是用电设备两端)的电压U’比起始端电压U要低(如图)．这个差值△U＝U－U’称为输电线路上的电压损失．发电站输送功率：P=UI输电线上功率损失：△P=I2R输入给用电设备的功率：P’=U’I=（U－IR)I=UI－I2R=P－△P对交流输电线路来说，既有电阻造成的电压损失△U=IR，也有感抗和容抗(总称电抗)造成的电压损失．交流通过输电导线时，由于自感电动势阻碍电流的变化，会产生感抗．导线架在空中，和大地这一导体之间构成电容器；导线敷设在地下，需要用绝缘层和大地隔开，导线和大地也构成电容器．感抗和容抗会造成电压损失．当输电线路电压较高，导线截面积比较大时，电抗造成的电压损失常比电阻造成的还要大!线路上电压损失太大，送到用电设备的电压就会太低，这样可能达不到用电设备的额定电压，影响正常使用．比如电灯不亮，电动机运转不正常或转不动等等．这就造成电能质量不高，即使输送到用户，技术上也不能满足需要，无法使用．通常要求线路上的电压损失不超过正常输电电压的10％～15％．减小输电线路上的电压损失也有两种方法．一种是增大输电导线的截面积以减小电阻．但这种方法只在低压照明电路上才有效．在高压线路上，电抗造成的电压降常比电阻造成的还要大，而增大导线截面积对减小电抗不起多大作用．因此，这种办法效果不佳．另一种是减小输电电流．在输送电功率不变的前提下，必须提高输电电压．通过以上分析，我们看到，无论从减小输电中的功率损失，还是从减小电压损失方面看，都要求提高输电电压，减小输电电流．但也不是说输电电压越高越好，可以无限制提高电压．电压越高，对输电线路绝缘的要求越高，线路修建费用就会增多．输电电压越高，变压器上的电压也越高，制造变压器时在绝缘、结构等方面的要求也相应提高．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择适合的输电电压．如果输送功率比较大，输电距离比较远，就要采用较高的电压输电．电压低了，势必要加大导线的横截面积．如果输送功率不太大，距离也不太长，就不必用太高的电压输电．电压高了反而增加花在绝缘上的费用，而且导线因机械强度的限制又不能太细．例如，输送功率为100kW以下，距离为几百米以内，一般采用220V的电压送电．这就是通常用的低压线路．输送功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到上百千米，一般采用35kV或110kV的电压送电．这就是所谓高压输电．如果输送功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，就必须采用220kV甚至更高的电压送电．这就是所谓超高压输电．目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV和330kV，在少数地区已开始采用500kV的超高压送电．目前世界上正在试验的最高输电电压是1150kV．大型发电机发出的电压，等级有10．5kV、13．8kV、15．75kV、18．0kV，都不符合远距离送电的要求．因此，要在发电站内用升压变压器升压后再向远距离送电．如果输电电压是220kV或330kV，到了用电区，先在一次高压变电所降到110kV，再由二次高压变电所降到10kV，其中一部分送往需要高电压的工厂，另一部分送到低压变电所降到220／380V，送给一般用户．