天天用电,电是怎么一步步到你家的?

作者:枫子来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-09-05

不是简单的一句“走电线呗”!

  指头一掰开关,家里便一片通明,正是由于电的存在,一切电气设备的运行才那么顺理成章。你可知,开关闭合那一刹那,电便从千里之外诞生后,瞬间到达你家?而就这一瞬间,电经历了发电—变电(升压)—输电—变电(降压)—配电—用电这一波三折的过程。

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图1 从发电到用电的过程

发电

  电诞生于荒山野岭的发电站,发电站家族成员众多,包括火电、水电、核电、风电等,但它们万变不离其宗,都是将其它能(核能、生物质能、潮汐能等)转化成电能。当然,不同发电站的电压不一样,有11kV的,也有6kV的。电诞生后,大部分将直接接入输电网,输送到千里之外,少部分过剩的电能被储存起来。比如说抽水蓄能,就是电动机将水抽到高水坝,想释放这部分电能时,直接用水坝的水发电即可。

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图2核电厂

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图3风电厂

         那么,电是怎么被送到千里之外的呢?

输电和变电

         该轮到输电出场了,电是经由孤立在野外的高压电缆,传输到用电端的,不得不说,输电和变电是一对“难兄难弟”,因为输电的前后伴随着变电。由于各个发电厂的电压大小不同,虽然大多数电厂电压高达数千伏,但不足以满足远距离传输电流注[1]的要求,因此,根据不同输电线路的要求,发电端的电由变电站将电压升高到相应的高压(从10kV到330kV不等,不同规格的输电线路,电压不同)后,经输电线路传输到用电地区,电开始了漫漫长征之路,直至到达用电地区的降压变电站后,进行逐级降压,最终降至用电端的需求电压大小。

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图4高压输电电塔和电缆

 

配电和用电

         万众期待,电终于完成万里长征,到了大展身手的时刻了。不幸的是,用户的需求却是多种多样的。用户中不但有普通家庭,还有工厂、商场等,例如,普通家庭用电的电压为220V,而工业用电却是380V,所以只能按需分配,将家庭、工厂、商业用电分开处理,这一重任当然由配电厂承担了。配电厂负责某块区域得所有用电分配,变电所将高压电降至低压电后,接入配电厂,配电厂进行个性化电压处理,分成220V、380V等线路,分别接往居民区、工业区等,最终为我们所用。

  全国的用电量无时无刻不在变化着,发电厂怎么知道该发多少电呢?别担心,有个机构叫电力调度中心,专门负责监控各地区的实时用电量,进行电量的调配,所以发电站发的电基本实现实时供需平衡,即使需电量有波动,也在可控的有效范围内。

  当然,发电量大于用电量时,电压会升高;当用电量大于发电量时,电压会降低。电压的波动幅度较小,因此我们一般感觉不到。但在某些不发达地区,由于电力调度不灵活,每到用电高峰期,用电量骤增,家里的电器电压不够,造成部分电器低负荷工作,例如灯管较暗,甚至不工作。

  电从发电站到用户这一“历险过程”,你是否觉得复杂而漫长?别惊讶,这只是一瞬间的事,电流的传输速度约为光速,每秒可绕地球7.5圈。所以电从发电站伊始,即使要传输到世界的另一端,也只是一瞬间的事。

 

附注:

[1]远距离传输电流:采用特高压传输,原因是输电线路的电阻消耗电能,电能等于电流的平方乘以电阻,所以电流越小,消耗的电能越小。功率是固定的,等于电压乘以电流,所以电压越大,电流则越小,传输过程中的电能损耗则越小。这是采用特高压输电的原因。

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