電力輸送為什麼用交流電？

06-03

電力輸送為什麼用交流電?

答：目前我國電力輸送有二種，超高壓直流、超高壓交流。它們屬國家電網系統類別一個學科，技術含量高，普通百姓根本弄不明白，也沒有必要搞懂。

輸電按所送電流性質可分為直流輸電和交流輸電。19世紀80年代首先成功地實現了直流輸電，後因受電壓提不高的限制(輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例)19世紀末為交流輸電所取代。交流輸電的成功，迎來了20世紀電氣化時代。20世紀60年代以來，由於電力電子技術的發展，直流輸電又有新發展，與交流輸電相配合，形成交直流混合的電力系統。

電力輸送指由發電廠或電源由某處輸送到另一處的一種方式。交流傳輸用變壓器有很多優勢，變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。減少了電力輸送中的損耗，提高了速度和傳輸距離。

電力的輸送方式電力的傳輸原理和過程

一、電力傳輸

電力的傳輸，它和變電、配電、用電一起，構成電力系統的整體功能。通過輸電，把相距甚遠的(可達數千千米)發電廠和負荷中心聯繫起來，使電能的開發和利用超越地域的限制。和其他能源的傳輸(如輸煤、輸油等)相比，輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易於調控、環境污染少;輸電還可以將不同地點的發電廠連接起來，實行峰谷調節。輸電是電能利用優越性的重要體現，在現代化社會中，它是重要的能源大動脈。

輸電線路按結構形式可分為架空輸電線路和地下輸電線路。前者由線路桿塔、導線、絕緣子等構成，架設在地面上;後者主要用電纜，敷設在地下(或水下)。

輸電電壓的高低是輸電技術發展水平的主要標誌。到20世紀90年代，世界各國常用輸電電壓有220千伏及以上的高壓輸電330～765千伏的超高壓輸電，1000千伏及以上的特高壓輸電。

二.變電

電力系統中，發電廠將天然的一次能源轉變成電能，向遠方的電力用戶送電，為了減小輸電線路上的電能損耗及線路阻抗壓降，需要將電壓升高;為了滿足電力用戶安全的需要，又要將電壓降低，並分配給各個用戶，這就需要能升高和降低電壓，並能分配電能的變電所。所以變電所是電力系統中通過其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置，它是聯繫發電廠和電力用戶的中間環節，同時通過變電所將各電壓等級的電網聯繫起來，變電所的作用是變換電壓，傳輸和分配電能。變電所由電力變壓器、配電裝置、二次系統及必要的附屬設備組成。

變壓器是變電所的中心設備，變壓器利用的是電磁感應原理。直流電是不能通過鐵芯產生感應電動勢的，它必須通過電子逆變技術來完成電能的轉換。

知足常樂2017.12.7上海

電力輸送為什麼用交流電？

答：使用的電分交流電和直流電兩種，遠距離輸送電能一般都採用高壓交流電而不選擇直流電，有幾方面的原因：

1、長途輸送電能線路上的損耗

交流電我國最高輸送電壓有1000KV，這也是目前世界上運行最高的電壓，輸送電能P=UI，在輸送相同功率的情況下電壓越高意味著電流就越低，在輸送中線路上的損耗Q=IR2也就越低。

直流電我國最高輸送電壓在±500KV，如果正常投入使用，長途輸送線路上面的損耗就會降低50%。

2、交流電升壓比較簡單，交流電升壓或降壓利用電磁感應原理，直接通過升壓變壓器就可以完成。

直流電升壓就比較麻煩了，直流電不能通過變壓器直接變換，需要間接的升降直流電，在升壓過程中需要將直流電通過高頻開關IGBT轉換成交流電，再由升壓變壓器來完成升壓，升壓完成後再由SCR橋式整流器來完成整流。說起來倒是幾句話的事情，但這其中的難度是難以想像的。

3、高壓直流輸送相比困難來講它的優點更多，在輸送相同功率時，直流線路的工程造價更低，線纜的安全距離相比交流電窄，絕緣等級要求也更低。不會存在磁滯損耗，輸送相同功率的情況下能量損耗更少。

對通信干擾小，線路穩態運行時沒有電容電流（交流電兩根線路之間可以形成電容電流），沒有電抗壓降，線路本身不會存在無功補償。

輸送距離更加遠，不會受到電力系統同步運行穩定的限制。

現在長途輸送比較常見的是交流電的難題來源於技術和材料的限制，我們已經建立了多個高壓直流輸送示範基地，最高能達到500KV的直流輸送，相信不遠的將來長途輸送會由直流來替代掉交流電。

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這個話題先從輸電說起。因為各種原因(燃料產地，核電安全考量，環境要求等)使得發電廠與用電地區相距很遠，少則幾十公里多則上千公里，那麼電力輸送技術就應運而生，其技術宗旨就是怎樣用更少的金屬材料更低的損耗更高的安全係數來輸送更多的電能，這勢必要求輸送電壓越高越好。

不想知道原理的可忽略這段：電線電能損耗P＇=I(電流)^2*R(電線電阻)，這個公式告訴我們要想輸電損耗更小就要求輸電電流越小越好，而電能輸送P(功率)=I(電流)*U(電壓) 告訴我們在更小電流前提下就要把電壓升得越高越好。

所以在發電廠把電壓升得很高(可達到百萬千伏)再輸送遠方，送到用電當地再把電壓降下來，電壓升降過程就需要變壓器設備，而這個設備只能對交流電變壓，對直流電卻無計可施，所以輸送電力為什麼用交流電就是這個道理。

但是隨著電壓升高卻發現一個問題，就是交流電電壓越高輸電線電容效應損耗越大，也就是說提高電壓是有限度的。隨著電力半導體技術發展這個問題得到解決，方法是通過電子技術改為高壓直流電輸送，這方面技術我國已經走世界前面，並且採納中國標準為國際標準，目前應用可達到800萬千伏特高壓直流輸電，尤其在遠距離輸送上經濟效益更為突出。

在遠距離輸電，通常採取升壓降流的方式來減少輸電損耗，提升輸電距離。交流變壓器的製造難度和成本遠低於直流變壓器，在經濟效益上有明顯優勢。此外，相對於交流電，直流電不存在自然過零現象，在開斷電流時熄弧困難，所以直流開關的製造難度也更高。在形成配電網路方面，交流電也具有優勢，直流電一般用於超遠距離點對點傳輸。對於電力用戶中廣泛存在的電機，三相交流電在運行穩定性上有優勢，同時也不存在正反接導致方向改變的問題。

如果沒有交流電，現代大樓的電纜怕是有水桶粗，交流可以更方便的降壓升壓……我國也建設的有800kv特高壓直流輸電線路新疆至鄭州的，直流避免了線路電容性，線損較小，，，發電量的15%都損耗在了線路輸送中，

在長距離輸電時，需要把電壓升高輸送出去，到達目的地再降下來，這樣能減少線路上的損耗電。交流電可以直接變壓，比較方便，直流電變壓更複雜，損耗大。其次是交流電機價格低廉，運行穩定，直流電機結構複雜，維護成本也較高。