手指一按下开关,房子就亮了。正是因为电的存在,所有电气设备的运行才如此自然。你知道当开关闭合时,电会从几千英里外到达你的家吗?此时,电力经历了发电-改造(升压)-输电-改造(降压)-配电-利用的三重过程。

图1从发电到用电的过程

发电

电力诞生于荒山野岭的一个发电站。发电站家族有许多成员,包括火力发电、水力发电、核能发电、风力发电等。然而,它们总是一样的。它们都转换其他能源(核能、生物质能、潮汐能等)。)转化为电能。当然,不同的发电站有不同的电压,从11kV到6kV不等。电力产生后,大部分将直接连接到传输网络,并输送到数千英里以外,而剩余电力的一小部分将被储存起来。例如,抽水蓄能意味着电动机将水抽到高坝。当它想释放这部分电能时,它可以直接利用大坝的水来发电。

图2核电厂

图3风力发电站

那么,电是如何被送到千里之外的呢?

传输和转换

该是电力传输出来的时候了。电力通过隔离在野外的高压电缆传输到电源端。必须说,输电和变电是一对“他是我的兄弟”,因为输电是伴随着输电前后的改造。由于每个发电厂的电压水平不同,虽然大多数发电厂的电压高达几千伏,但不足以进行电流注入的长距离传输。

图4高压输电塔和电缆

电力的分配和利用

经过一番期待,电力终于完成了长征,现在是它全力以赴的时候了。不幸的是,用户的需求各不相同。用户不仅包括普通家庭,还包括工厂和商场。例如,普通家庭用电电压为220伏,工业用电电压为380伏,因此只能按需分配用电,家庭用电、工厂用电和商业用电可以分开处理。当然,配电厂承担着沉重的责任。配电发电厂负责某一地区的所有配电。在变电站将高电压降低到低电压之后,它被连接到配电发电厂。配电发电厂进行个性化电压处理,分为220伏、380伏等线路,分别接入居民区和工业区,最终由我们使用。

这个国家的用电量一直在变化。发电厂如何知道要发电多少?别担心,有一个叫电力调度中心的组织,负责监控各地区的实时用电量和分配电力。因此,电站发电基本实现了实时供需平衡,即使电力需求波动,也在可控有效范围内。

当然,当发电量大于耗电量时,电压会上升。当功耗大于发电量时,电压将降低。电压的波动范围很小,所以我们一般感觉不到。然而,在一些欠发达地区,由于电力调度不灵活,用电高峰时段用电量急剧增加,家用电器电压不足,导致一些电器低负荷运行,如调光灯甚至不运行。

你认为从发电站到用户的“冒险过程”复杂而漫长吗?别惊讶,这只是一瞬间的事。电流以大约光速传播,每秒钟能绕地球7.5圈。因此,即使电力从发电站开始传输到世界的另一端,也只是一瞬间的事。

注意:

[1]长距离电流传输:采用UHV传输是因为传输线的电阻消耗电能,等于电流乘以电阻的平方,所以电流越小,消耗的电能越少。功率是固定的,等于电压乘以电流,因此电压越大,电流越小,传输过程中的功率损耗越小。这就是采用UHV传输的原因。