远距离输电会导致能量损失,主要是由于电线电阻和电流的热损耗引起的。具体损失取决于输电距离、电线材料和直流或交流输电等因素。一般来说,远距离输电的能量损失在5%至10%之间,但随着技术的进步和输电线路的优化,这个损失可以降低到更低的水平。
P
远距离输电损耗的电功率P=输电电压的平方除以线路的电阻
在输电导线上,由于电流的热效应,必然有一部分电能转化成热而损失掉,导线越长,损失越多。
怎样才能减少输电导线上的能量损失呢?
根据焦耳定律Q=I2Rt,可以有两种方法来减少送电中的电能损失。一种方法是减小输电线的电阻,另一种方法是减小输送的电流。
由R=PlS可知,在输电线长度l已定的情况下,为了减小输电线的电阻,应当选用电阻率小、横截面积大的导线,目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料。但是,要增大导线的横截面积,就要多耗费金属材料,会使输电线太重,在输电线短的情况下(例如在电解车间里),所用金属总量不多,架线问题又容易解决,可以采用增大横截面积的办法来减小电阻。但是在输电线很长(例如几百千米)的情况下,增大导线横截面积耗费金属太多,导线又太重,给架线带来很大的困难。
由于导线不可能太粗,远距离送电,靠减小电阻的办法所能减少的能量损失是很有限的。
另一种方法是减小导线中的电流。由于转化为热的能量跟电流的二次方成正比,所以在导线电阻不变的条件下,电流如果减小到原来的百分之一,能量损失就减少到原来的万分之一。
由于P=UI,要保证输出的电功率不变,在减小电流的同时,就必须提高输电的电压,也就是采用高压输电。
目前我国远距离送电采用的电压有110千伏、220千伏和330千伏,在少数地区已开始采用500千伏的超高压送电。目前世界上正在试验的最高输电电压是1150千伏。
大型发电机发出的电压,等级有10.5千伏、13.8千伏、15.75千伏、18.0千伏,都不符合远距离送电的要求。因此,要在发电站内用升压变压器升压后再向远距离送电.如果输电电压是220千伏或330千伏,到了用电区,先在一次高压变电所降到110千伏,再由二次高压变电所降到10千伏,其中一部分送往需要高电压的工厂,另一部分送到低压变电所降到220/380伏,送给一般用户。