【科普】電是如何傳輸的？

電力江湖行

隨著電氣化的程序不斷推進，人們對電的需求嚴格到了穩定的發電裝置和資源、安全高效的輸電網以及規範的用電標準，現在小編將和大家聊聊電能是如何輸送的。

由於最早發明的發電機所產生的是直流電，所以最早的電能輸送也是直流電的形式。但是這種直流電有一個很大的弊端：無法升高電壓來進行長距離的電能輸送。如果無法升高電壓，一旦輸電線路上的距離過長，線路上的電壓損耗就會非常高，輸電的效率也會大打折扣。直到後來交流電的產生才使得高壓輸電成為了可能，變電技術也得到了飛速的發展，現在的輸電網已經全部都採用高壓輸電的形式了。（當然，隨著技術的發展和可再生能源的推廣，直流輸電也開始體現出一些優勢。）

關於到底用直流輸電還是交流輸電，歷史上有著一個非常有意思的故事：當年愛迪生的公司在大肆宣揚直流輸電的必然性，試圖把直流輸電作為行業標準。而他當年的手下特斯拉（是的，現在那個電動車就是致敬此君）卻持有不同的觀點，認為交流輸電更加高效。兩人因此而最終分道揚鑣。

愛迪生為了證明交流電的害處，甚至提議用電椅來處理死刑犯，目的就是讓人們對交流電敬而遠之。

而事實上愛迪生固執地反對交流電是因為他的數學不好，他的發明全是由於他的勤奮和經驗。而交流電是需要很好的數學基礎才能完全理解它的原理，以至於他終其一生都不知道交流電到底好在哪裡。但天資聰明的特斯拉在這一方面簡直就是個天才，所以兩人自然水火不容。

不過愛迪生還是擋不住歷史的滾滾車輪，後來連他自己的公司也改用了交流電，同時改名成為了現在著名的通用公司（GE）。特斯拉後來跟西屋（Westinghouse）去搞了西屋公司。西屋公司後來又被GE的最大競爭對手西門子併購。所以特斯拉與愛迪生的恩怨，一定程度上也延續至今。

小科普：為什麼需要高壓輸電？

當發電廠供電時，供電線上的功率是由終端使用者來決定的，即我們在分析輸電損耗時可以將線路上的功率看作是恆定的，如果提高電壓，線路上的電流就會減小，損耗的功率Q=I2R也會相應地減少。

一組很直觀的數字：我國的居民用電標準是220V，現在的高壓輸電都是在110kV以上。假設末端居民的總用電功率P為220kW、輸電線的電阻R為1Ω，如果只採用220V來輸電，線路上的電流達到了1000A，耗損功率為驚人的Q=I2R=1000kW；而採用110kV輸電時，電流降為了2A，耗損功率只有Q=I2R=4W，兩者相差了

25萬倍

！

目前中國的高壓輸電等級主要分為三種：高壓輸電網（110kV-220kV）、超高壓輸電網（330kV-750kV）和特高壓輸電網（1000kV及以上）。距離越長，所需的電壓也就越高，目前我國最長的西電東輸線路採用的便是1000kV的特高壓輸電。

發電廠發出來的電大約在2。3kV到30kV之間（目前主流的發電機是10kV），發出來的電可以直接供給附近居民使用，也可以經過變電站之後加壓來進行長距離的電能傳輸。到達送電區域之後，再經過變電站、配電站將電壓降至使用者所需電壓。

以家庭和普通商業用電為例，供給到使用者的電壓標準為220V/380V。由於線路上的損耗，電力調控人員要想保證線路上所有的使用者入線電壓均達到220V/380V的標準，就必須在配電室對相應配電線路的電壓進行調整。比如某個小區的配電室要給整個小區供電，如果要保證最後一個家庭達到220V的標準，前面的家庭的電壓就會高於220V。

小科普：220V/380V到底分別是什麼電壓？

通俗意義來講，220V是我們常說的單相電（家庭用電居多），380V是我們常說的三相電（商業、工業用電居多）。我國目前的發電形式都是三相交流電，也就是說有三根火線，一根零線。火線與火線之間的電壓稱為相電壓（380V），火線與零線之間的電壓稱為線電壓（220V），所以380V和220V實際上是一個標準，只是不同的描述而已。

據不完全統計，在沒有專門配電間（比如學校、醫院、大型商場等）的家庭和普通商業用電環境下，入戶電壓在230V/400V以上的使用者高達80%以上，最高的甚至能達到440V以上。