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发电、输电知多少

发电

目前常见的发电形式有水力发电、火力发电、风力发电、核能发电等。水力发电基本原理是利用水位落差,配合水轮发电机产生电能,国内有比较出名的有三峡水利电站,葛洲坝水电站等。火力发电一般是指利用石油、煤炭和天燃气等燃料产生的热能加热水,使水变成高温高压的水蒸气来推动发电机来发电。风力发电是将风能转化为电能的发电方式。核能发电是利用核裂变或核聚变反应所释放的巨大能量来产生电能,国内有大亚湾核电站,秦山核电站等。经过发电厂的发电过程,电就由其他类型的能量转换而来,我们要把发的电输送到需要用电的地方去。

输电

一般的输电过程,需要经过两个主要阶段:首先从发电厂出来的电先经过变电站将电压升高。根据要传输的距离不同,提升的电压等级也不一样,总体来说,需要传输的距离越远,需要将传输电压等级升得越高。第二阶段则是到达用电地区后,将电压降成为我们生活日常适用的220V交流电。

大家可能有疑问了:为什么要进行升压、降压这么麻烦,为什么不直接把发电厂发出的电,直接输送到目的地呢?因为这里涉及到一个损耗的问题:输电线路上的损耗正比于电流的平方,正比于线路的电阻(Q=I2Rt)。用户用电的地方距离发电厂越远,损耗就越大。要减少损耗,可以从三个因子入手:

  • 1、减小输电电流;
  • 2、减小输电线路电阻;
  • 3、减少输电时间。

在实际的使用中,减少输电时间相当于经常断电,这个是大家不愿意看到的。减少线路电阻,在长距离的输电过程中,电阻随着距离的增长会越来越大,只能尽可能的减少。剩下比较有效的方式就是减少输电电流了,为了保证总输电功率的不变,根据P=UI,我们可以通过提高输电电压来减小电流。因此,高压输电成了一个比较经济的选择,在到达用电地区后,降低电压,恢复到正常220V的供电电压。

要升压、降压,我们需要用到变电站。变电站中主要有变压器,互感器,开关设备,防雷设备等各种设备,根据需要将电压升高或者降低。随着数字化、智能化的发展趋势,变电站也在往数字化、智能化方向发展。

数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器,智能开关等)和网络化二次设备分层(过程层,间隔层,站控层)构建,建立在IEC61850标准和通信规范基础上,能够实现变电站内设备间信息共享和互操作的现代化变电站。

广州致远公司生产的DT6000系列智能变电站光数字分析仪就是基于IEC61850标准,广泛适用于110kV及以上电压等级的智能变电站手持式测试仪器,用于数字变电站中保护测控装置,智能终端,合并单元,互感器等设备的快捷测试,方便数字变电站的建立,维护,是数字变电站测试的瑞士军刀。图1为使用DT6000S进行测试。

图1 使用DT6000S进行测试
用电

经过长距离输电后,到用电地区,变电站将高压降低到们生活使用的220V交流电,我们的家用电器就可以工作了。