電是如何傳輸?shù)模?0%的人不知道

隨著電氣化的進程不斷推進，人們對電的需求嚴(yán)格到了穩(wěn)定的發(fā)電裝置和資源、安全高效的輸電網(wǎng)以及規(guī)范的用電標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在小編將和大家聊聊電能是如何輸送的。

由于最早發(fā)明的發(fā)電機所產(chǎn)生的是直流電，所以最早的電能輸送也是直流電的形式。但是這種直流電有一個很大的弊端：無法升高電壓來進行長距離的電能輸送。如果無法升高電壓，一旦輸電線路上的距離過長，線路上的電壓損耗就會非常高，輸電的效率也會大打折扣。直到后來交流電的產(chǎn)生才使得高壓輸電成為了可能，變電技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在的輸電網(wǎng)已經(jīng)全部都采用高壓輸電的形式了。（當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展和可再生能源的推廣，直流輸電也開始體現(xiàn)出一些優(yōu)勢。）

關(guān)于到底用直流輸電還是交流輸電，歷史上有著一個非常有意思的故事：當(dāng)年愛迪生的公司在大肆宣揚直流輸電的必然性，試圖把直流輸電作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而他當(dāng)年的手下特斯拉（是的，現(xiàn)在那個電動車就是致敬此君）卻持有不同的觀點，認(rèn)為交流輸電更加高效。兩人因此而最終分道揚鑣。

愛迪生為了證明交流電的害處，甚至提議用電椅來處理死刑犯，目的就是讓人們對交流電敬而遠(yuǎn)之。

而事實上愛迪生固執(zhí)地反對交流電是因為他的數(shù)學(xué)不好，他的發(fā)明全是由于他的勤奮和經(jīng)驗。而交流電是需要很好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)才能完全理解它的原理，以至于他終其一生都不知道交流電到底好在哪里。但天資聰明的特斯拉在這一方面簡直就是個天才，所以兩人自然水火不容。

不過愛迪生還是擋不住歷史的滾滾車輪，后來連他自己的公司也改用了交流電，同時改名成為了現(xiàn)在著名的通用公司（GE）。特斯拉后來跟西屋（Westinghouse）去搞了西屋公司。西屋公司后來又被GE的最大競爭對手西門子并購。所以特斯拉與愛迪生的恩怨，一定程度上也延續(xù)至今。

小科普：為什么需要高壓輸電？

當(dāng)發(fā)電廠供電時，供電線上的功率是由終端用戶來決定的，即我們在分析輸電損耗時可以將線路上的功率看作是恒定的，如果提高電壓，線路上的電流就會減小，損耗的功率Q=I²R也會相應(yīng)地減少。

一組很直觀的數(shù)字：我國的居民用電標(biāo)準(zhǔn)是220V，現(xiàn)在的高壓輸電都是在110kV以上。假設(shè)末端居民的總用電功率P為220kW、輸電線的電阻R為1Ω，如果只采用220V來輸電，線路上的電流達到了1000A，耗損功率為驚人的Q=I²R=1000kW；而采用110kV輸電時，電流降為了2A，耗損功率只有Q=I²R=4W，兩者相差了25萬倍！

輸電 電壓	末端 功率	線路電流 I=P/U	線路損耗 Q=I2R
220V	220kW	1000A	1000kW
110kV	220kW	2A	4W

目前中國的高壓輸電等級主要分為三種：高壓輸電網(wǎng)（110kV-220kV）、超高壓輸電網(wǎng)（330kV-750kV）和特高壓輸電網(wǎng)（1000kV及以上）。距離越長，所需的電壓也就越高，目前我國最長的西電東輸線路采用的便是1000kV的特高壓輸電。

發(fā)電廠發(fā)出來的電大約在2.3kV到30kV之間（目前主流的發(fā)電機是10kV），發(fā)出來的電可以直接供給附近居民使用，也可以經(jīng)過變電站之后加壓來進行長距離的電能傳輸。到達送電區(qū)域之后，再經(jīng)過變電站、配電站將電壓降至用戶所需電壓。

以家庭和普通商業(yè)用電為例，供給到用戶的電壓標(biāo)準(zhǔn)為220V/380V。由于線路上的損耗，電力調(diào)控人員要想保證線路上所有的用戶入線電壓均達到220V/380V的標(biāo)準(zhǔn)，就必須在配電室對相應(yīng)配電線路的電壓進行調(diào)整。比如某個小區(qū)的配電室要給整個小區(qū)供電，如果要保證最后一個家庭達到220V的標(biāo)準(zhǔn)，前面的家庭的電壓就會高于220V。

小科普：220V/380V到底分別是什么電壓？

通俗意義來講，220V是我們常說的單相電（家庭用電居多），380V是我們常說的三相電（商業(yè)、工業(yè)用電居多）。我國目前的發(fā)電形式都是三相交流電，也就是說有三根火線，一根零線?；鹁€與火線之間的電壓稱為相電壓（380V），火線與零線之間的電壓稱為線電壓（220V），所以380V和220V實際上是一個標(biāo)準(zhǔn)，只是不同的描述而已。

據(jù)不完全統(tǒng)計，在沒有專門配電間（比如學(xué)校、醫(yī)院、大型商場等）的家庭和普通商業(yè)用電環(huán)境下，入戶電壓在230V/400V以上的用戶高達80%以上，最高的甚至能達到440V以上。

解決入戶電壓偏高的手段有兩種：一種是安裝新型的節(jié)電保護裝置，還有一種便是分布式發(fā)電，即民眾自主的發(fā)電形式（如太陽能發(fā)電、燃料電池項目等）。第一種方法的制作工藝和技術(shù)壁壘較低，推廣起來也比較容易；而第二種方案則需要大量的資金和技術(shù)的投入，但是一旦形成了產(chǎn)業(yè)化以后，將會是一個新的能源時代的開啟。

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