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远距离输电

理论上，根据能量守恒定律，在忽略变压器损耗的情况下，变压器的输入功率 $P_1$应等于它的输出功率 $P_2$ 。设变压器的输入、输出电流分别为 $I_1 、 I_2$ ，因为

$$
\begin{gathered}
P_1=P_2 \\
I_1 U_1=I_2 U_2, \quad \frac{I_2}{I_1}=\frac{U_1}{U_2}
\end{gathered}
$$

所以
可见，升压变压器的输出电流小于输入电流，而降压变压器的输出电流大于输入电流。

## 电能的输送
为了便于利用天然的能源，发电厂往往建在水力资源或燃料资源丰富的地方，如水电站建在水库大坝旁，火电站建在煤矿附近等。这些发电厂往往离开大城市较远。工商业发达、人口众多的大城市需要大量的电能，这些电能除由附近的发电厂提供外，往往还需要由远处的发电厂供给。远处发电厂输出的电能只要通过输电导线就能够在两地间输送和分配，这么便捷的能量输送形式成为电能的突出优点之一，但输电过程会产生电能的损耗。

## 远距离高压输电
电流通过具有电阻的输电线时要产生焦耳热。设输电线的电阻为 $R$ ，通过输电线的电流为 $I$ ，则输电线的焦耳热功率 $P_{\text {热 }}=I^2 R$ 。根据电阻定律 $R=\rho \frac{l}{S}$ ，即输电线的焦耳热功率

$$
P_{\text {热 }}=I^2 \cdot \rho \frac{l}{S}
$$

显然，输电线的长度 $l$ 是不能改变的，为了减小焦耳热损失，应该选择电阻率 $\rho$ 较小的材料制造输电线并加大导线的截面积 $S$ 。通常，选用导电本领很好的铜式铝为材料制造输电线，但增大导线的截面积并不现实：这不仅增加材料成本，还会给架设线路带来很大困难。

由于焦耳热功率是与电流的二次方成正比，减小焦耳热损失的最好办法就是减小输电线中的电流。鉴于输送的电功率 $P=U I$ 是一定的，要减小输电电流 $I$ ，就必须升高输电电压 $U$ ，即

$$
P_{\text {热 }}=I^2 R=\left(\frac{P}{U}\right)^2 R
$$

显然，只要 10 倍提升输电电压就能 100 倍降低焦耳热功率。

大型交流发电机的输出电压有 10.5 kV、13.8 kV、15.75 kV 和 18.0 kV 等几种不同等级。这些输出电压都太低，不符合远距离输电的高电压要求。这时变压器就发挥重要的作用，在发电厂内用升压变压器升压后再向远方输送电能。为了减少输送电路上的电能损耗，需要高压输电。尤其在输送电能功率较大和输送距离较远的情况下，高压输电尤为重要。输送相同的电功率时，提高输电电压，输电电流减小，输电线路功率损耗也就相应减小。

我国远距离输电一般将 35 ~ 220 kV 的输电电压叫做高压输电，330 ~ 765 kV 的输电电压叫做超高压输电，1 000 kV 以上的输电电压叫做特高压输电。

高压电输送到用电地区后，先在一次高压变电所降到 110 kV，再由二次高压变电所降到 10 kV，其中一部分直接送往需要高电压的用户，另一部分送到低压变电所降到 220 V 或 380 V 送给一般用户。如图 7–31 所示是从发电厂到用户的输电线路示意图，如图 7–32 所示是远距离输电原理图。

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