电能的输送
从发电站发出的电能,要经过输电线送到用电的地力图12-6是用能输送的示意图。从发电站发出的电能,先经过变压器把电压升高,用高压电输送到远方的用户附近,再经过变压器把电压降低,供给用户使用为什么远距离输电要用高电压呢?
我们知道,导线是有电阻的。实验室里的实验电路,以至家庭电路,导线不长,电阻很小,横截面积1毫米2的铝导线,1米长,电阻只有0.027欧。导线的电阻比用电器的电阻小得多,可以略去不计。可是实际的输电线很长。例如河南平顶山至湖北武昌的高压输电线路长。600多千米,一条长600干米、横截面积1厘米3的铝导线,电阻约为160欧。这么长的输电线,它的电阻就不能不考虑了,就是因为输电线有电阻,才产生了高压输电的问题。
从焦耳定律知道,电流通过导线要发热,长600千米、横截面积1厘米2的铝导线,即使通过10安的电流。每年产生的热量也达5x1011焦。这么多热量散失到大气中,白白损失了,怎么办呢?按照需且定律,产生的热量与电流的平方成正比。如果把电流域小到原来的1/2,损失的电能就降为原来的1/4;把电流减小到原来的1/3,损失的电能就降为原来的1/9。可见,减小输电电流是减小电能损失的有效办法。
可是,要用这个办法减小电能损失,就要提高输电的电压。为什么呢?比如我们用10千伏的电压输电,输电电流是100安。输送的功率就是1000千瓦。如果输电电压不变,电流域小到原来的1/2,输送的功率也要相应地减小为原来的1/2,即500千瓦。输送功率过小,就没有实际意义了。既要减小电能在输电线上的损失,又要不减小输送功率,那就只能提高输电电压了,把输电用压提高一倍,即用20千伏的电压输电,同时把电流域小到原来的1/2,即50安,那么,输送功率仍为1000千瓦,而电能损失却减小为原来的1/4。这就是为什么要用高压输电的道理。
输送电能要升高电压,而用户却不适宜用高压电,因为高压电太危险,而且制造适于高电压的用电器又很困难,因此到用户处要把电压降下来,如给家庭电路供电要降到220伏,变压器(图12-7)就是能把交流电的电压升高或者降低的装置。
我国远距离输电的电压有110千伏、220千伏、330千伏,近年还建成了500千伏的超高压输电线路。国外还建有1150千伏的试验性超高压输电线路。
输电是输送能量的一种方式。如果我们把输电利运煤比较一下,就可以看出输电的优越性。我国山西大同到北京的500千伏超高压输电线路,输送功率约为200万千瓦。按燃烧值为2.93x107焦/千克的标准煤来折合,这相当于每天运输5900吨煤。一节火车货车60吨煤,每天要用99节货车才行。
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