一文了解电力系统组成及电压等级
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- 发布时间：2022-11-28
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电力如此重要
优质、可靠、不间断的电力供应，是人类经济与社会发展的必要保障。人类将煤炭、石油等分散燃用可能严重污染环境的矿石燃料等一次能源集中、高效、洁净地转换成电能，进而在工业、农业、商业、医疗、科研领域以及日常生活中广泛应用。即使是水能、太阳能、风能等清洁能源，通常也需转换成电能，才能进行便捷、有效、稳定的规模化应用。
1875年
在法国巴黎建成了世界上第一座火力发电站，标志着电气时代的到来。
1891年
在德国劳芬电站建成了世界上第一台三相交流发电机，并通过一条电压为13.8kV的输电线路将电力输送到远方的用电地区，使电力既用于照明又用于电力拖动，开创了大功率、远距离输电的历史。
2020年
今年疫情的发生，也凸显出电力的重要性。为了打赢武汉保卫战，必须确保电网安全可靠运行，确保重点保电对象用电，必须完成雷神山医院、火神山医院、方舱医院等配套电力工程，应急抢修因受大风降雪影响跳闸的10kV供电线路。
电这么重要，如果世界上没有了电，这个世界将变成什么样子呢？假如世界上没有电，我们将在一片黑暗中度过每一个夜晚，工厂里的所有机器都将停止生产，所有的用电器具也不会出现。没有电的生活简直难以想象！
电是如何送到千家万户的？
大规模电能从生产到使用要经过发电、输电、配电和用电四个环节，这四个环节组成了电力系统。
电力系统是由分布在辽阔地域的发电厂、变电站、输配电线路、用电设备等组成的大型互联系统，具有规模巨大、结构复杂、运行方式多变、非线性因素众多、扰动随机性强等基本特征。
发电环节在发电厂完成，目前大规模的发电方式还是以火力发电、水力发电和核能发电为主，此外还有风力发电、太阳能发电、磁流体发电、潮汐发电、地热发电、生物质能发电等多种发电方式。
输电环节输电系统将发电厂发出的电能通过高压输电线路输送到消费电能的地区，或进行相邻电网之间的电力互送，使其形成互联统一电网。输电方式主要有交流输电和直流输电两种。
配电环节配电系统接受来自输电系统的电力，然后进行再分配，输送到城市、郊区、乡镇和农村，并进一步分配和供给工业、农业、商业、居民以及特殊需要的用电部门。
用电环节通过安装在配电变压器，将配电系统上的电压进一步降低到380V线电压的三相电或220V相电压的单相电，然后经过用电设备将电能转换为其他形式的能量。
我国目前的电压等级有哪些？
在电力系统中，需要多次采用升压或降压变压器对电压进行变换，也就是说在电力系统中采用了很多不同的电压等级。
在同一个电网中采用了不同电压层次的电压等级，这些电压等级组成该电网的电压序列。在我国，西北电网的电压序列分别为750/330/110/35/10/0.38kV和220/110/35/10/0.38kV。除了西北电网外，大部分电网的电压序列是500/220/110/35/10/0.38kV。
为什么要采用这么多不同等级的电压？
也许有人会存在这样的疑问：既然我们的生活用电都是220V，那为什么要采用这么多不同等级的电压呢？
电网是一步一步发展起来的，有一个历史过程。在1949年之前，我国电力工业发展缓慢，输电线路建设迟缓。从1908年到1943年，先后建成了22kV、33kV、44kV、66kV、110kV和154kV等电压等级的输电线路。1949年建国以后，才开始按电网发展规划统一电压等级，逐渐形成了经济合理的电压等级序列。
学过物理的人都知道，对于一个电阻系统，其电功率P计算公式为P=U2/R。其中，U为施加电压，R为该电阻系统的等效电阻。可以看出，如果输电电压提高1倍，输送功率将提高4倍。电网的发展历史表明，各国在选择更高一个电压等级时，通常使相邻两个输电电压之比等于2，多数是大于2，这样可以使输送功率提高4倍以上。
一次能源分布和需求的不平衡情况，增加了远距离、大容量输电和电网互联的需求。提高电压等级不仅可以增大输电容量，而且降低成本、增加输电走廊利用率，但是相应的投资也随之增长。一般通过理论计算和一些经验数据来确定两者的最佳结合点，最终决定输电线路的输电电压等级、最大输送功率和输送距离。
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