劉家彬

【摘 要】電能被極其廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)貿(mào)易、通信以及人們的日常生活中。電能不能存儲(chǔ)，電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的。電力系統(tǒng)中，按照能量守恒定律，發(fā)電廠在任何時(shí)刻發(fā)出的功率必須等于該時(shí)刻用電設(shè)備消耗的功率和輸送分配環(huán)節(jié)中的功率損失之和。

【關(guān)鍵詞】電能輸送；線損；超高壓輸電

前言

電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、也是最方便的能源。它可以方便的轉(zhuǎn)化為其它形式的能，例如，機(jī)械能、熱能、光能、化學(xué)能等；它的輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)；它的應(yīng)用模式也很靈活。因此，以電作為動(dòng)力，可以大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和用電設(shè)備連接起來組成一個(gè)整體，稱之為電力系統(tǒng)。

1.對(duì)電能的基本要求

電能的基本要求：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。

可靠：是指保證供電線路可靠地工作，故障和停電的幾率較小。

保質(zhì)：是指保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。

經(jīng)濟(jì)：是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用要低，電能損耗要小。

2.線損與輸送電壓的關(guān)系

電能的輸送是一個(gè)理論性和技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。電能的用戶端絕大多數(shù)都與發(fā)電廠有較遠(yuǎn)距離，通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將發(fā)電端和受電端連接起來，形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)電機(jī)發(fā)出電后，就地用升壓變壓器升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離高壓輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到用戶所需的電壓等級(jí)。

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電站提供的輸出功率都是一定的，也就是說P是常量。因?yàn)槿魏螌?dǎo)線都有電阻，遠(yuǎn)距離輸電線很長(zhǎng)，電流通過導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生熱，在輸電過程中勢(shì)必會(huì)造成“線損”，從而導(dǎo)致了功率的損失。

由于P損=I2R線路

由上式推導(dǎo)得出：在輸送功率（P）和線路長(zhǎng)度（R）一定時(shí)，線路損失的功率與輸電電壓的二次方成反比。設(shè)I-輸電線電流，R-輸電線電阻。

3.減少輸電線路功率損失的方法

由上述結(jié)論可以假設(shè)，如果U取無窮大大話，那么P損也應(yīng)趨近于0，此時(shí)P損可以忽略不計(jì)，但是實(shí)際應(yīng)用中，受很多技術(shù)原因和材料原因的困擾，U是不可能趨近無窮大的。由上述公式推得，減小功率損失的方法有三種：

3.1減小導(dǎo)線的電阻R線路

由電阻定律知：

①減小材料的電阻率ρ，銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線。②小輸電線的長(zhǎng)度L，這種方法是不可行的，因?yàn)橐ＷC輸電距離。③增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積，太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。用增大輸電導(dǎo)線的截面積來減小電阻對(duì)低壓照明電路有效，對(duì)高壓輸電線路效果不佳。

3.2減小輸送功率P

在實(shí)際中不能以用戶少用或不用電來達(dá)到達(dá)到減少損耗的目的。

3.3提高輸電電壓U

在輸送功率P一定，輸電線電阻R一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸電線上的功率損耗將降為原來的 。

減小導(dǎo)線電阻的方法因?yàn)椴荒芎芎玫貙?shí)現(xiàn)而放棄，所以只好采用第三種用提高輸電電壓的方法來減小線損。

輸電電壓一般分高壓、超高壓和特高壓。一般稱220千伏以下的輸電電壓叫做高壓輸電，330到765千伏的輸電電壓叫做超高壓輸電，1000千伏以上的輸電電壓叫做特高壓輸電。在遠(yuǎn)距離輸電中現(xiàn)在普遍采用的是高壓輸電技術(shù)和超高壓輸電技術(shù)，目前我國(guó)正在大力發(fā)展特高壓輸電技術(shù)。

4.我國(guó)特高壓技術(shù)的發(fā)展

特高壓輸送容量大、距離遠(yuǎn)、能耗低、占地省、經(jīng)濟(jì)好，與輸煤相比，輸電在效率、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。從2004年底我國(guó)提出發(fā)展特高壓以來，我國(guó)用4年多的時(shí)間，建成了目前世界上輸送能力最大、代表國(guó)際輸變電技術(shù)最高水平的特高壓交流輸變電工程，這在我國(guó)乃至世界電力發(fā)展史上都具有里程碑意義。

目前，我國(guó)已經(jīng)形成6個(gè)跨省的大型區(qū)域電網(wǎng)，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)基本形成。國(guó)家電網(wǎng)公司已累計(jì)建成“三交四直”的特高壓工程網(wǎng)絡(luò)。

“十三五”期間，我國(guó)將加快同步電網(wǎng)優(yōu)化升級(jí)整合，2017年全面將建成納入國(guó)家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的“四交四直”和酒泉—湖南特高壓直流工程，2020年形成東部、西部特高壓交流主網(wǎng)架。國(guó)家電網(wǎng)預(yù)計(jì)到2025年，建設(shè)東部、西部電網(wǎng)同步聯(lián)網(wǎng)工程。

5.結(jié)束語

這些年來，特高壓電網(wǎng)已經(jīng)在我國(guó)的版圖上不斷延伸，以特高壓為基礎(chǔ)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)具備投產(chǎn)條件。要實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，必須構(gòu)建全球能源優(yōu)化配置平臺(tái)，即全球能源互聯(lián)網(wǎng)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是“特高壓電網(wǎng)+智能電網(wǎng)+清潔能源”。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高中物理新課標(biāo)教材·選修1-1

[2]高中物理新課標(biāo)教材·選修3-1

[3]高中物理新課標(biāo)教材·選修3-2

[4]國(guó)家電網(wǎng)“十三五”發(fā)展規(guī)劃報(bào)告