由灯泡亮度不同谈降低输电损耗

○张龙芳 刘彦军 李树兵

【发现问题】爱好物理的小明发现一个有趣的问题：同样的小灯泡接在相同的电源上亮度不一样。这是为什么呢？

【理论分析】当导线材料、粗细都相同时，导线越长，电阻就越大；导线与小灯泡是串联的，导线电阻越大，小灯泡分到的电压就越小，电功率也就越小，小灯泡就不够亮了。怎样才能让远处的灯泡也具有相同的亮度呢？

【进行实验】

【实验结论】通过加粗导线能减小导线电阻，使远处的灯泡更亮。

【总结与反思】从发电厂到千家万户是不是也能通过加粗导线来实现电阻减小呢？理论上是可以的，但是现实生活中我们既要考虑成本，还要考虑架设难度，这样做显然是不合适的。那现实中我们是怎样减小远距离输电损耗的呢？

【查阅资料】现实生活中我们远距离输电一般是采用交流输电方式，通过升高电压来实现，但我国一直在积极发展的特高压直流输电技术在远距离输电降低损耗方面更有优势。

1.高压输电的优点。

假设要把功率为10 000 kW 的电能传输到某地，传输导线的电阻为1 Ω。当使用10 kV 的电压传输时：传输电流＝10 000 kW÷10 kV＝1000 A，传输导线消耗的功率＝1 000 A×1 000 A×1 Ω＝1 000 kW。当使用110 kV 的电压传输时：传输电流＝10 000 kW÷110 kV≈91 A，传输导线消耗的功率＝91 A×91 A×1 Ω＝8.281 kW。高压输电可以大大降低电能损耗。

2.直流输电的优点。

直流输电线路造价低于交流输电线路，但换流站造价却比交流变电站高得多。一般认为架空线路超过600～800 km、电缆线路超过40～60 km 时，直流输电较交流输电经济。但随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低，直流输电近年来发展较快。我国葛洲坝至上海南桥1 100 km、±500 kV 直流输电工程，已经完成了从全进口到全国产的改造，并投入运行。全长超过2 000 km 的向家坝至上海直流输电工程是我国自主研发、建设的，于2010 年7 月8 日投入运行，该线路是当时世界上距离最长的高压直流输电项目。