浅谈电能的输送

刘家彬

【摘 要】电能被极其广泛的应用于农业、交通运输业、商业贸易、通信以及人们的日常生活中。电能不能存储，电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时进行的。电力系统中，按照能量守恒定律，发电厂在任何时刻发出的功率必须等于该时刻用电设备消耗的功率和输送分配环节中的功率损失之和。

【关键词】电能输送；线损；超高压输电

前言

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。它可以方便的转化为其它形式的能，例如，机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用模式也很灵活。因此，以电作为动力，可以大幅度提高劳动生产率。

发电厂、输电网、配电网和用电设备连接起来组成一个整体，称之为电力系统。

1.对电能的基本要求

电能的基本要求：可靠、保质、经济。

可靠：是指保证供电线路可靠地工作，故障和停电的几率较小。

保质：是指保证电能的质量，即电压和频率稳定。

经济：是指输电线路建造和运行的费用要低，电能损耗要小。

2.线损与输送电压的关系

电能的输送是一个理论性和技术性很强的系统工程。电能的用户端绝大多数都与发电厂有较远距离，通过网状的输电线、变电站，将发电端和受电端连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。在发电机发出电后，就地用升压变压器升压，然后进行远距离高压输电，在用电区域通过降压变压器降到用户所需的电压等级。

在电力系统中，发电站提供的输出功率都是一定的，也就是说P是常量。因为任何导线都有电阻，远距离输电线很长，电流通过导线会产生热，在输电过程中势必会造成“线损”，从而导致了功率的损失。

由于P损=I2R线路

由上式推导得出：在输送功率（P）和线路长度（R）一定时，线路损失的功率与输电电压的二次方成反比。设I-输电线电流，R-输电线电阻。

3.减少输电线路功率损失的方法

由上述结论可以假设，如果U取无穷大大话，那么P损也应趋近于0，此时P损可以忽略不计，但是实际应用中，受很多技术原因和材料原因的困扰，U是不可能趋近无穷大的。由上述公式推得，减小功率损失的方法有三种：

3.1减小导线的电阻R线路

由电阻定律知：

①减小材料的电阻率ρ，银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。②小输电线的长度L，这种方法是不可行的，因为要保证输电距离。③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积，太粗不可能，既不经济又架设困难。用增大输电导线的截面积来减小电阻对低压照明电路有效，对高压输电线路效果不佳。

3.2减小输送功率P

在实际中不能以用户少用或不用电来达到达到减少损耗的目的。

3.3提高输电电压U

在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损耗将降为原来的 。

减小导线电阻的方法因为不能很好地实现而放弃，所以只好采用第三种用提高输电电压的方法来减小线损。

输电电压一般分高压、超高压和特高压。一般称220千伏以下的输电电压叫做高压输电，330到765千伏的输电电压叫做超高压输电，1000千伏以上的输电电压叫做特高压输电。在远距离输电中现在普遍采用的是高压输电技术和超高压输电技术，目前我国正在大力发展特高压输电技术。

4.我国特高压技术的发展

特高压输送容量大、距离远、能耗低、占地省、经济好，与输煤相比，输电在效率、环保和经济性等方面具有明显优势。从2004年底我国提出发展特高压以来，我国用4年多的时间，建成了目前世界上输送能力最大、代表国际输变电技术最高水平的特高压交流输变电工程，这在我国乃至世界电力发展史上都具有里程碑意义。

目前，我国已经形成6个跨省的大型区域电网，全国联网基本形成。国家电网公司已累计建成“三交四直”的特高压工程网络。

“十三五”期间，我国将加快同步电网优化升级整合，2017年全面将建成纳入国家大气污染防治行动计划的“四交四直”和酒泉—湖南特高压直流工程，2020年形成东部、西部特高压交流主网架。国家电网预计到2025年，建设东部、西部电网同步联网工程。

5.结束语

这些年来，特高压电网已经在我国的版图上不断延伸，以特高压为基础的全球能源互联网已经具备投产条件。要实现清洁能源大规模开发利用，必须构建全球能源优化配置平台，即全球能源互联网。全球能源互联网的实质就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。

【参考文献】

[1]高中物理新课标教材·选修1-1

[2]高中物理新课标教材·选修3-1

[3]高中物理新课标教材·选修3-2

[4]国家电网“十三五”发展规划报告