電流流過電阻時,電阻兩端會產生電壓降,對于輸出端而言,輸出電壓就變小了,這就是損耗。導線的電阻取決于長度和橫截面積,如果進行遠距離輸電的話,那么線阻上所產生的電壓降是非常大的。為了降低電壓損耗,通常的做法是高壓輸電。下面詳細解釋這個問題。
1 電線為什么會產生電壓降
電流流過電阻就會產生電壓降。對于電線而言,其線阻主要由電線長度和電線粗細來決定,公式為:
R=ρ×L/S。其中ρ為導線的電阻率,這是一個常數,導線材料確定了,那么這個數值就是確定的;L為導線的長度,導線越長,那么線阻也就越大;S為橫截面積,導線越細,那么線阻也就越大。
通過以上分析,可知在遠距離輸電的時候,導線和距離確定之后,線阻的大小就主要由橫截面積,也就是粗細來決定。導線越粗,產生的成本、維護成本也就越高,增加電線的直徑不合適。那就只能通過提高電壓等級來降低電壓降。
2 提高電壓等級,為什么可以減小電壓降
電阻兩端所產生的電壓降U=I×R,是由流過的電流和線阻共同決定的,在線阻確定的情況下,如果減小流過電阻的電流,就可以減小電壓降。發電端的功率P=U×I,在功率一定的情況下,想要電流減小,那么就需要提高電壓。所以,在遠距離輸電的時候,就可以提高輸電的電壓等級,減小電流,從而使電線產生的電壓降降低。
3 我國輸電的高電壓等級
輸配電有著嚴格的國家標準,主要執行的標準有《GB/T156-2017標準電壓》,標準規定了輸配電的電壓等級和輸送距離,在執行時需要按照國家標準進行。
先說電力最先有交直流之爭,就是用交流電還是用直流電,后來交流電贏了,因為直流電不好變化電壓。
交流電因為是一直變化的,所以可以通過線圈產生變化的磁場,再感應出其他的電壓等級電,可以用變壓器直接變壓所以最后被大量應用。
但是交流輸電既然能感應變壓器也能相間感應,也能對地感應,所以傳輸過程中導線會產生電感。
導線的電感遠大于電阻,所以交流輸電就是比只考慮電阻的直流輸電耗電多。
最近十幾年開始大量長距離直流輸電,這一點中國各種第一,外國根本沒法比,他們玩不過我們基建狂魔,當然技術也就牛逼了。
再說交流輸電,線路上通過的電功率是電壓乘以電流,損耗的能量是電流的平方,怎么減少損失?提高電壓啊!電壓高了同功率電流就小了,損耗就按平方倍的較小。
一般我都華北地區用500,220,110,35,10kV的電。西北和東北有別的電壓。
一個市一般有十幾個220變電站,所以一個縣就1、2個(這個和經濟發展有關),110的就多了大概平均2,3個鎮一個。還有部分35的,然后再從這些站里出10kV的電,到個個小區和村,就像葡萄一樣每條線路給好多變壓器供電。
這樣每一種的電壓等級的供電距離你大概就明白了吧。
一般電線桿上變壓器,和小區里面配電箱都是10kV變380/220的就是入戶的電壓了。
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