なぜ電圧を高くすると長距離の送電が行われるのか
今日、電気エネルギーの長距離伝送は常に、数十キロボルト、数百キロボルトの単位で測定される増加した電圧で行われます。世界中で、さまざまなタイプの発電所がギガワットの電力を生成しています。この電気は、例えば高速道路や鉄道で見られる電線を使用して都市や村に配電されており、電線は常に長い絶縁体を備えた高い柱に固定されています。しかし、なぜ送電は常に高電圧なのでしょうか?それについては後で話します。
少なくとも 1000 ワットの電線を介して 10 キロメートルの距離にわたって電気エネルギーを伝送する必要があることを想像してください。 交流の形で 最小限の電力損失で、強力なキロワットの投光器を実現します。何をする？明らかに、何らかの方法で電圧を変換、低減、または増加する必要があります。 変圧器を使って.
電源 (小型ガソリン発電機) が 220 ボルトの電圧を生成し、各芯の断面積が 35 平方 mm の 2 芯銅ケーブルを自由に使えるとします。 10 キロメートルの場合、このようなケーブルのアクティブ抵抗は約 10 オームになります。
1 kW の負荷の抵抗は約 50 オームです。そして、送信電圧が 220 ボルトのままだとどうなるでしょうか?これは、送電線の電圧が 6 分の 1 (降下)、約 36 ボルトになることを意味します。つまり、途中で約 130 W が失われ、送信ワイヤが暖まっただけです。そして、投光器では220ボルトではなく、183ボルトが得られます。伝送効率は 87% であることが判明しましたが、これはまだ伝送線の誘導抵抗を無視しています。
実際、送電線のアクティブ損失は常に電流の二乗に正比例します（「 オームの法則）。したがって、同じ電力の伝送がより高い電圧で実行される場合、ワイヤ上の電圧降下はそれほど有害な要因にはなりません。
ここで、別の状況を想定してみましょう。 220 ボルトを生成する同じガソリン発電機、10 オームのアクティブ抵抗を持つ同じ 10 キロメートルの電線、そして同じ 1 kW の投光器がありますが、その上にまだ 2 キロワットの変圧器があり、最初の変圧器は 220 ～ 22000 を増幅します。ボルト。発電機の近くに配置され、低電圧コイルと送電線に接続された高電圧コイルを介して発電機に接続されます。そして、10キロメートルの距離にある2番目の変圧器は、投光器が接続されている低電圧コイルに接続される22000〜220ボルトの降圧変圧器であり、高電圧コイルは送電線によって給電されます。
したがって、22000ボルトの電圧で1000ワットの負荷電力の場合、送電線の電流（ここでは無効成分を考慮せずに行うことができます）はわずか45mAになります。これは、36ボルトがかからないことを意味します（変圧器がなかったので）しかし、わずか0.45ボルトです！損失は 130 W ではなくなり、わずか 20 mW になります。電圧を高めた場合のこのような伝送効率は 99.99% になります。これがサージの方が効果的である理由です。
この例では、状況は大まかに考慮されており、このような単純な家庭用の目的で高価な変圧器を使用することは、確かに不適切な解決策となるでしょう。しかし、国や地域の規模で言えば、数百キロメートルの距離と巨大な送電電力となると、失われる可能性のある電気のコストは変圧器の全コストの千倍になります。そのため、電気を長距離送電する際には、送電中の電力損失を減らすために、数百キロボルト単位で測定される増加した電圧が常に適用されます。
電力消費量の継続的な増加、発電所への生産能力の集中、無料エリアの縮小、環境保護要件の強化、インフレと地価の上昇、およびその他の多くの要因により、電力消費量の増加が強く左右されます。送電線の送電容量のこと。
ここでは、さまざまな電力線の設計をレビューします。 異なる電圧の異なる電力線のデバイス
エネルギー システムの相互接続、発電所およびシステム全体の容量の増加には、送電線に沿って伝送されるエネルギーの距離と流量の増加が伴います。強力な高圧送電線がなければ、現代の大規模発電所からエネルギーを供給することは不可能です。
統合エネルギーシステム 修理作業や緊急事態に関連して、予備電力を必要なエリアに確実に移送することができ、ベルトの変更により、余剰電力を西から東へ、またはその逆に移送することが可能になります。間に合うように。
長距離伝送のおかげで、超高出力の発電所を建設し、そのエネルギーを最大限に活用することが可能になりました。
電圧 500 kV で一定の距離にわたって 1 kW の電力を送電するための投資は、電圧 220 kV の場合より 3.5 倍低く、電圧 330 ～ 400 kV の場合よりも 30 ～ 40% 低くなります。
電圧 500 kV で 1 kW • 時間のエネルギーを伝送するコストは、電圧 220 kV の場合より 2 倍低く、電圧 330 または 400 kV の場合よりも 33 ～ 40% 低くなります。 500 kV の技術力（自然電力、送電距離）は 330 kV の 2 ～ 2.5 倍、400 kV の 1.5 倍です。
220 kV 線路は 200 ～ 250 km の距離で 200 ～ 250 MW の電力を伝送できます。330 kV 線路 - 500 km の距離で 400 ～ 500 MW の電力を伝送できます。400 kV 線路 - 600 の電力を伝送できます。 — 最大 900 km の距離で 700 MW。 500 kV の電圧により、1 回線を通じて最大 1000 ～ 1200 km の距離で 750 ～ 1000 MW の送電が可能です。