對電力的傳輸方式的探討

摘要：本文綜述了電力的產(chǎn)生與輸送，并且從傳輸電壓的探討、頻率與線路回路兩個方面介紹了電力的傳輸電壓及從交流輸電方式、直流輸電方式等兩個方面闡述了電力的傳輸方式。

關(guān)鍵詞：電力；產(chǎn)生與輸送；傳輸電壓；傳輸方式

引言

能源可以說與糧食和水一樣，是支撐現(xiàn)代社會文明的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。人類通過消耗能量而生活，進行社會活動。地球上可以利用的能源（能量資源）有化石能源、自然能源及核能源。電能是通過這些能源的變換而生產(chǎn)出來的。

1 電力的產(chǎn)生與輸送

電能具有能量變換的多樣性，可瞬間傳輸及快速反應(yīng)，可以有其他能源沒有的及其優(yōu)良的特征，因此在許多方面得到廣泛應(yīng)用?？梢灶A(yù)期，電力在全消耗能源中所占的比例今后會越來越大。從這十幾年家庭生活來看，使用電力的家電產(chǎn)品的數(shù)量及其種類增加之快令人吃驚。但是，電力作為電氣的本質(zhì)是，在電力從生產(chǎn)到使用的過程中要讓它暫停及貯藏是非常困難的，因此電力具有生產(chǎn)和消費都必須是同時進行的特征。這樣，作為電力使用的一個原則，是對應(yīng)隨時隨刻需要的變化，在保持其質(zhì)量穩(wěn)定的同時，要求沒有障礙的保證提供需要量。

另一方面，由于電力應(yīng)用的擴展和增大，伴隨著電力供給源的大型化，要求一次能源大容量化和多樣化，而且由于受到種種社會的、地理條件的限制，電源地點和用戶所在地距離越來越遠，關(guān)系越來越復(fù)雜。高質(zhì)量且穩(wěn)定的電力供應(yīng)是維持現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和高度信息化社會的基本條件。在妥善解決地球環(huán)境問題及資源枯竭問題的同時，維持穩(wěn)定的電力供應(yīng)，是21世紀的一個重大課題。

在這種情況下，由送電線、配電線及變電所、換流站所構(gòu)成的電力傳輸設(shè)備，在電力生產(chǎn)與用戶之間起到傳送優(yōu)質(zhì)電力的作用。電力從發(fā)電廠發(fā)出后傳輸?shù)焦S、大樓以及我們家庭的傳輸過程的概念。電力從距離遙遠的發(fā)電廠到用戶用高壓電源送電系統(tǒng)傳輸，即從發(fā)電廠到變電所，從變電所到變電所由干線傳輸；而到個別的用戶處，則通過配電線來傳輸。這種電力傳輸設(shè)備又稱電力流通設(shè)備；電力供應(yīng)的可靠性與設(shè)備可靠而穩(wěn)定的運行有密切關(guān)系。也就是說，對于流通設(shè)備，必須同時考慮到它足夠的傳輸能力及其性能的穩(wěn)定。

最近，為了能夠遠距離、大容量送電，在送變電設(shè)備送電電壓上升的同時，導(dǎo)體、支撐物、開關(guān)電源已逐步大型化。另一方面，由于城市的現(xiàn)代化，空間狹小，因而地下設(shè)備及小型化設(shè)備也不斷發(fā)展。配電線方面也同樣為適應(yīng)負荷密度的增加、環(huán)境的保護，要求有相適應(yīng)的性能、結(jié)構(gòu)及外觀。另外在傳輸方式上，與傳統(tǒng)的交流方式相比，直流輸電方式也逐步發(fā)展，在城市的地下送電、橫渡海峽的海底送電、遠距離架空送電等處使用，還與交流方式并用。另外，對于今后高密度的用戶地區(qū)的電力傳輸。

2 電力的傳輸電壓

2.1 傳輸電壓的探討

電力傳輸時，有電壓與電流兩個方面，還伴隨著必然的損失。因此為提高送電效率，電壓越高越好。但是，電壓過度升高，增加了輸電線和變壓器等電力設(shè)備的絕緣要求而成本提高，因此也不能無限制地升高電壓?，F(xiàn)在，代表性的電壓是：從發(fā)電廠送出的主干系統(tǒng)的送電電壓為500kV或275kV；到用戶附近地區(qū)，降低到154kV、66kV、22kV；對于大容量用戶，就用這種電壓直接供電；在配電系統(tǒng)中用高壓6.6kV或100kV供應(yīng)給一般用戶。另外，為適應(yīng)電力需要量的增加，近年也開始向1000kV送電的實用化進展。如果送電電壓自由取值，那么在兩條以上送電線路相互連接時或在電力設(shè)備制造上都會不合適，所以規(guī)定了標準電壓。在根據(jù)標準電壓選擇送電電壓時，要考慮到送電功率，送電距離和已有電力設(shè)備的關(guān)系及將來的設(shè)備規(guī)劃等，進行綜合考慮。

2.2 頻率與線路回路

交流方式的頻率影響到電源設(shè)備、使用電器的結(jié)構(gòu)與規(guī)格，它又使傳輸線路的電抗、電納變化，引起系統(tǒng)的無功功率、電壓調(diào)整率和送電的穩(wěn)定極限功率等的變動。另外，在頻率特別低時產(chǎn)生照明電燈的閃爍，使電動機不到額定的轉(zhuǎn)速等。因而，必須選擇合理的頻率。現(xiàn)在世界上主要使用的頻率為50kV、60Hz二種。50Hz以歐洲為中心普及，60Hz以美國為主逐步發(fā)展。受到歐洲與美國的影響，在日本交流頻率以富士河為界，包含有東側(cè)的靜岡、山梨，各縣的關(guān)東以北的地區(qū)為50Hz，而其西側(cè)的地區(qū)為60Hz。這是由于在電力事業(yè)開始之時，進口的發(fā)電機在東京及其周圍是德國的為50Hz，大阪地區(qū)是美國的為60Hz。因此使全國的系統(tǒng)聯(lián)系產(chǎn)生麻煩，這對于電源和用戶設(shè)備的制造和操作兩方面均帶來不便。

3 電力的傳輸方式

3.1 交流輸電方式

交流方式由于通過變壓器很容易地進行有效的升壓降壓，現(xiàn)在廣泛地應(yīng)用于電力傳輸中。在交流方式中有單相2線制、單相3線制、三相3線制、三相4線制等。這些方式各有特征。一般，對于電燈或家用電器等小功率電器，應(yīng)用單相2線制，單相3線制，而對于電動機等達到某種程度的負荷或者更大一些負荷，則應(yīng)用三相3線制或三相4線制。其中三相3線制被最廣泛地利用，有以下幾個優(yōu)點：容易產(chǎn)生動力源（交流電動機）的重要旋轉(zhuǎn)磁場；在相同的電壓、電力、損耗、距離時所需要的電線重量為單相2線制的四分之三；可以從三相交流電中得到單相交流電；在相同電壓、功率時，1條電線所送出的功率是電相2線制的1.15倍。由于以上優(yōu)點，作為送電方式，廣泛應(yīng)用三相3線制。而在配電線路放面，在高壓線及動力用的低壓線中，也應(yīng)用這種方式。

3.2 直流輸電方式

除了電壓的升降不容易實現(xiàn)外，直流輸電更適合于電力的輸送，即：在相同的有效電壓時，與交流相比振幅小，有利于絕緣；不存在無功率，損耗?。辉谒碗姸伺c受電端之間不存在交流輸電時的相位差，輸電的穩(wěn)定性高，穩(wěn)定輸電的容量不受限制；沒有電容電流，不產(chǎn)生介質(zhì)損耗，有利于用電纜送電。由于以上所說優(yōu)點，在一定程度的距離上直流輸電較為有利，其距離一般認為：架空線路在500-700km以上時，電纜送電在30-40km以上時。

4 結(jié)論

電力傳輸?shù)乃?、配電線路以及變電所、換流站設(shè)備是電力供應(yīng)不可缺少的重要設(shè)備。在對這些設(shè)備做計劃與應(yīng)用時，對每個設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特性以及由這些設(shè)備所組成的電力系統(tǒng)的作用與所要求的各種功能必須有充分的了解及研究。

參考文獻

[1] 燕峰.中國電力產(chǎn)業(yè)的改革與發(fā)展[J].理論學(xué)刊，2004，121(03):46-48.