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目前中国的最高交流输电线路电压是100万伏的特高压,也是全世界最高电压等级的输电线路。不存在几千万伏的电压等级。

我们的电力来自哪里?

我们用的电,最初是来自发电厂的发电机,发电厂的发电机根据机组的容量不同,发出的电压也不同,小到6000伏,大到24000伏,机组容量越大,发出的电压越高。不过一般普通机组大多都是在10000伏。

这10000伏的电压,通过升压、输送、数次降压,最后以220/380伏的电压送到用户。这些升压和降压的过程,都是通过变电站的变压器完成的。那么,变压器“变压”的原理是什么呢?,下面我们就通俗地解释一下变压器的工作原理。

变压器的工作原理

在一个铁芯上绕上线圈,在这个线圈没有通电的时候,铁芯没有磁性。但是,当我们把绕在铁芯上的线圈通上电压,铁芯就具有磁力了。我们常用的电铃,就是利用这个原理发出“叮铃铃”的声音的。

反过来,在一个有磁性的铁芯上绕上线圈,这个线圈就会产生电压。

好了,下面我们把一个没有磁性的铁芯,绕上两组线圈,把其中的一组线圈通上电压,我们把这一组线圈叫作“初级线圈”,也可以叫作“一次线圈”。这时候,原本没有磁性的铁芯产生了磁性,在铁芯上缠绕的另一组线圈,我们把它叫作“次级线圈”,也可以叫作“二次线圈”,在磁力线的作用下,居然也产生了电压。

人们经过实验发现,当初级线圈和次级线圈绕组的匝数相同,次级线圈产生的电压,和初级线圈输入的电压是相同的。改变次级线圈的匝数,其产生的电压也会改变。次级线圈电压的变化,是其匝数与初级线圈的匝数的倍数成正比例。比如,我们将绕有50圈的初级线圈输入10伏的交流电,如果次级线圈也是绕有50圈,那么这个次级线圈就会产生10伏的交流电。如果次级线圈是绕有100圈,那么次级线圈就会产生20伏的交流电。以此类推。

懂得了这个原理,我们再回到发电厂,发电机发出的10000伏电压,还不足以输送到全国各地,因为这个等级的电压,在长距离输送的过程中,损耗太大,等到了“遥远”的用户那边,就所剩无几了。因此,长距离输送电力,就需要更高等级的电压。

输送相同的功率,电压越高,其电流越小,反过来,相同电流的输送,电压越高,输送的功率也就越大。综合起来,输送电压越高,线路损耗就越小,经济效益就越高。因此,发电机发出的电压,需要经过升压到一定的高度才可以向外输送。

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目前,我国的超高压输电线路一般是220千伏或者330千伏,特高压输电线路,都是500千伏或者800千伏,最高输送电压是1000千伏。电厂发电的总功率越大,就需要更加强大的输送能力,因此,从发电厂向外输送的电压也就越高。

目前大型发电厂都是几百万千瓦的发电能力,三峡水电站目前的总功率是近2300万千瓦,想把这么强大的电能送出去,至少也需要500千伏以上的特高压输电线路。因此,发电机发出的1万的伏电压,就要通过巨大的变压器,升高到50万伏或者是80万伏。这就是发电厂的第一次变压,800千伏的升压变电站。这个变电站所用的变压器,次级线圈的匝数就是初级线圈的80倍。

一般来说,这种大型变压器输出的电压,并非就是800千伏这么一组,还会输出66千伏和1万伏的电压。这两组相对电压等级较小,主要是为了变电所自用电。因为大型变电所电动设备众多,再加上变电所也需要照明,用电量也非常大,因此,变电所需要的电能,就直接取自大型变压器。在变电所内经过二次变压,为所内提供操作和照明电源。

而变压器发出的800千伏特高压,就通过800千伏的特高压线路,送到“遥远”的降压变电所。这是800千伏电压的第一次降压,我们把这个变电所也叫作“一次变电所”。

800千伏经过一次变电所的降压,送出110千伏或者66千伏,还有10千伏的电压。不过,大多数的这种变电所送出的电压,都是66千伏和10千伏。66千伏,输送给几十公里以内的地区,而10千伏,则是变电所自用电。

66千伏的电压,需要再次降压到10千伏才能进入市区的配电网络, 这也是从800千伏变电所出来后的第二降压,因此,我们也把这样的变电所叫作“二次变电所”。二次变电所接受的是66千伏,或者是110千伏,而送出来的是10千伏的电压,进入配电网络。

这种配电网络,就是我们在市区常见的12米–15米水泥杆上的三根线(单回路)或者是6根线(双回路)的线路。但是,10千伏的电压,我们还不能使用,还需要最后一次降压,这就是市区常见的安装在10千伏线路上的变压器,或者是小区内部的箱式变电站,这也叫作“用户变压器”。从用户变压器出来的电压,才是我们常用的220/380伏的电压。

发电厂生产的电力,就这样通过升压→输送→一次变电所→再输送→二次变电所→用户变压器,直到用户。这就是电力生产到用户使用的简单过程。

但是,也有很多大型用户,比如钢铁厂、大型化工企业,用电量巨大, 这类厂矿,往往厂内就建有一次变电所,超高压或者是特高压直接进入厂内的变电所。这个一次变电所专门为该厂供电。由厂内变电所降压到几个电压等级,供厂内使用。这种情况,基本上都是极其重要的用户,所以也是双回路供电,以防止意外事故停电。

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