PW-C3 · 输配电·标幺值

电压降·功率损耗: 升高电压,损耗下降

电流流过线路阻抗时，受端电压降低，线路电阻以热的形式损失功率。但输送同样功率时，提高电压，电流就按反比减小，电压降按 1/V、损耗按 1/V² 迅速减小。本课亲手拖动电压，看损耗为什么下降得这么陡。

拖动输电电压，看损耗

用同一条线路输送同样的功率。拖动手柄提高输电电压，电流条形按 1/V 缩短，损耗条形却按 1/V² 缩得陡得多；电压提高到 2 倍，电流减半，损耗变为 1/4。

左右拖动手柄，在基准的 0.5 ~ 4 倍之间改变输电电压。基准电压下损耗取 10%，所以电压提高到 2 倍时降到 2.5%，4 倍时降到 0.6% 多一点。

电流与损耗(对比基准电压 = 1)

P_loss ≈ 10.0%   η ≈ 90.9%

V × 1.0   I × 1.00   (P_loss × 1/V²)

电流流过,电压下降

电流流过线路 Z = R + jX 时，受端电压低于送端。每相的近似电压降为 e ≈ I(R cosφ + X sinφ)，不仅取决于电流，还取决于负载的功率因数；高压线 X 大，在滞后功率因数下 X sinφ 项会加大电压降。受端电压降得太多，设备就不能正常运行，所以电压降是输电中时刻监视的量。

损耗按电流平方

线路电阻消耗的功率损耗，在三相中为 P_loss = 3 I²R。关键在于与电流的平方成正比：电流稍有减小，损耗就按平方大幅减小；电流一增大，损耗就陡然上升。所以远距离输电时，降低损耗的办法首先是减小电流本身。

观察P_loss = 3 I² R

三相线路损耗是 3 I²R，即电流平方乘电阻。

选择P_loss → 1 / ?

同样功率下损耗与电压平方成反比。

填空e ≈ I(R cosφ + X ?)

电压降的无功项是X乘sinφ。

自己来V × 2 → P_loss × ?

电压 2 倍，损耗变为 1/4。

升高电压,电流减小

输送同样功率 P = √3 V_L I_L cosφ 时，电流 I = P/(√3 V cosφ)，与电压成反比。所以提高电压，电压降按 1/V 减小，损耗与电流平方成正比，按 1/V² 减小，电压提高到 2 倍，损耗变为 1/4。按相对于送端电压的比例来算，电压降百分比也按 1/V² 减小。发电厂向远处送电时要升到超高压，原因正在于此；功率因数改善(B2)在同样功率下也减小电流，因而一同降低损耗。

回到第一屏

把电压往上拉时，电流条形按 1/V 缩短，损耗条形却按 1/V² 陡然塌下。输送同样功率而只减小电流，损耗就按平方跟着减小；电压降也随电流成比例变小。把输电电压升到几十万伏的超高压，或改善功率因数减少无功电流，归根结底是同一件事：减小线路中的电流来压住损耗。

电压降与功率损耗：电流流过线路 Z = R + jX 时，受端电压降低。近似 电压降 e ≈ I(R cosφ + X sinφ)，线路 损耗 P_loss = 3 I²R。同样功率下电流 I = P/(√3 V cosφ)，所以提高电压，电压降按 1/V、损耗按 1/V² 迅速减小(电压 2 倍 → 损耗 1/4)。超高压输电和功率因数改善，都是通过减小电流来压住损耗。

下一步

电压降随负载变化而起伏。深夜轻载时受端电压高，白天重载时则大幅下降，所以下一单元(PW-C4)研究 电压调整：通过切换变压器分接头，或用电容器、电抗器之类的无功补偿设备调节无功功率，使受端电压不论负载怎样变化都保持在规定范围内。