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為什么要用高壓線遠距離輸送電力?

在每部反映我國發展的紀錄片里,幾乎都會有高壓輸電出現,2019年準東-皖南(新疆昌吉—安徽宣城)±1100千伏特高壓直流輸電已經正式投入使用,這是目前世界上電壓等級更高、輸送容量更大、輸送距離最遠、技術水平更先進的特高壓輸電工程。我們平常使用的電壓是220伏,為什么在送電的高壓電線上的電壓能達到幾千伏?首先我們先了解一...

2021.01.25

在每部反映我國發展的紀錄片里,幾乎都會有高壓輸電出現,2019年準東-皖南(新疆昌吉—安徽宣城)±1100千伏特高壓直流輸電已經正式投入使用,這是目前世界上電壓等級更高、輸送容量更大、輸送距離最遠、技術水平更先進的特高壓輸電工程。我們平常使用的電壓是220伏,為什么在送電的高壓電線上的電壓能達到幾千伏?

首先我們先了解一下電壓的分類,我國的一些設計、制造和安裝規程通常以1000 V為界來劃分電壓高低,即低壓指額定電壓在1000 V及1000 V以下者;高壓指額定電壓在1000 V以上者。即安全電壓不超過交流36V,直流50V;低壓電為220V和380V;高壓為1kV(不含)以上;超高壓為330kV~750kV;特高壓為交流 1000 千伏及以上和直流±800 千伏及以上。我們日常生活中大多使用220V交流電,部分工業用電采用380V電壓供電,這兩種電壓都屬于低壓電,我們在野外看到的有幾十米高的輸電線上就是高壓電了,為什么要用高壓電進行遠距離送電?

在中學物理中,我們一定學過功率計算公式P=UI,其中P為功率,U為電壓,I為電流,在功率一定時,電壓越大,電流越小。電線中是存在電阻的,電線直徑越大電阻越小,但是并不能無限增加電線直徑,而且距離越遠,電線中電阻越大,在電能輸送過程中,會有一部分變成熱量消耗掉,根據焦耳定律Q=IRt(Q為消耗電能產生的熱量,R為電線電阻,t為時間),輸電線上的功率損耗正比于電流的平方,所以在遠距離輸電時就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流,使導線減小發熱,能有效地減少電能在輸電線路上的損失。

那這樣說來是不是送電電壓越高越好呢?并不是,電壓越高,電線的材料及架空高度就越嚴格,造價就越高。從我國的電力情況來看,50萬伏超高壓輸電線路的經濟輸送距離一般為600~800公里,而100萬伏特高壓輸電線路因為電壓提高了,線路損耗減少了,它的經濟輸送距離也就加大了,能達到1000~1500公里甚至更長,其他的例如送電距離在200~300公里時采用220千伏的電壓輸電;在100公里左右時采用110千伏;50公里左右采用35千伏或者66千伏;在15公里~20公里時采用10千伏、12千伏,有的則用6300伏。


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