来源:北方周末

中国,这个拥有广袤国土和庞大人口的国家,能源分布不均的问题较为突出。

我国东部沿海地区经济繁荣,GDP 数值颇高,但能源产出相对匮乏;而西南地区水电资源丰富,西北地区则在光伏发电方面具有优势。这种能源分布的不平衡状况,使得将西部丰富的电力资源输送到东部沿海地区成为当务之急。为实现这一目标,西电东送工程应运而生。该工程规模宏大,连接了众多省区,线路长度令人瞩目。

它是全球范围内电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的高压输电工程,其技术的先进性在世界电力传输领域占据领先地位。依托西电东送工程,诸如新疆至安徽、青海至河南等一条条电力输送通道得以成功构建,有力地缓解了东部地区的能源短缺问题。

特高压技术在西电东送工程中扮演着至关重要的角色。我国的“西电东送”工程输电线路漫长,哪怕是细微的损耗率,累积起来也会造成巨大的能源浪费。

因此,降低电力损耗是特高压技术的核心任务之一。特高压是指电压等级在1000千伏以上的交流电,或±800千伏及以上的直流输电技术。

相较于普通的220千伏和超高压的500千伏,特高压输电线路的电压显著提高。从物理学角度来看,根据损耗功率P = I²·R(电流与电阻的乘积)的公式,损耗功率与电流的平方成正比,电流越大,损耗功率也就越大。而功率P又可以表示为P = V·I(电压与电流的乘积),所以在一定功率下,提高电压、降低电流,能够有效减少线路的损耗。

我国的输电线路在承载大量电量时,工作温度通常维持在20℃左右,特高压技术的应用显著降低了电力损耗。

特高压输电分为特高压直流输电和特高压交流输电两种形式。直流电的电流单向且稳定,适合进行长距离输送;交流电的电流方向受波形影响,更适用于短距离运输。

基于这一原理,中国的特高压输电在3000公里至5000公里的范围内,损耗程度仅为1.5%,这一成绩在国际上处于领先水平。

然而,特高压技术的发展并非坦途,其中存在着诸多难题。当电压升高到一定程度时,原本具有绝缘性的材料可能会失去绝缘性能,转变为导体。

以空气为例,在特殊情况下如闪电时,原本绝缘的空气会变为导体。即使是绝缘性能较好的陶瓷,其所能承受的电压也是有限的,一般不超过5万伏。

因此,如何解决特高压变压器内部的绝缘问题,成为了技术攻克的关键和难点。在全球范围内,特高压技术的发展状况各异。美国、苏联、日本和意大利等国家都曾对特高压技术进行过研究,但都遭遇了不同程度的困境和挑战。

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