1. 欧姆定律与输电损耗

根据欧姆定律：

$$P_{\text{loss}} = I^2 R$$Ploss=I2R

其中：

• $P_{\text{loss}}$Ploss 为线路损耗功率；

• $I$I 为输电电流；

• $R$R 为输电线路的电阻。

从公式可以看出，在相同的电功率传输下，若要减少损耗，应尽可能减小电流。因为功率$P = UI$P=UI，如果要在固定功率下减小$I$I，就必须提高电压$U$U。

2. 电压与电流的关系

在输电系统中，电功率$P$P 是一定的。提高电压的同时电流会相应减小，从而减小电阻损耗。这就是高压输电的基本原理。

例如，将220kV的线路提升至500kV，在同等功率下，电流将大幅减少，损耗降为原来的1/5甚至更少。

三、高压传输的类型

1. 高压交流输电（HVAC）

HVAC 是目前全球最常用的高压输电方式，其主要特点如下：

• 技术成熟：已有超过百年应用历史；

• 变压方便：利用变压器容易升降压；

• 适合中短距离输电：但在远距离传输中存在较大的电容效应，导致无功功率增加。

常见电压等级有110kV、220kV、500kV等。

2. 高压直流输电（HVDC）

随着技术发展，HVDC成为远距离、大容量输电的理想选择：

• 损耗低：直流线路无感抗、电容效应小；

• 适合远距离输电：特别适用于跨省、跨国、海底输电等；

• 建设成本高：换流站投资较大，适合大功率场景。

我国的“西电东送”工程即大量采用了±500kV至±1100kV的直流输电方式。

四、高压传输的关键设备与技术

1. 变压器

变压器在高压传输中承担着“升压”和“降压”的关键任务。输电端将电压升高以减少电流，降低损耗；用户侧则将高压降为用户使用的电压。

2. 绝缘与防护设备

高压输电系统必须配备高等级的绝缘材料，如油浸纸绝缘、电缆绝缘、气体绝缘等。同时还要有避雷器、防雷针等保护装置，确保系统安全运行。

3. 输电导线

常用导线材料包括铝、铝包钢和钢芯铝绞线，具有重量轻、导电性好、抗拉强度高等特点。

五、高压输电的优点

1. 提高传输效率

提高电压后，电流降低，电阻损耗大幅减少，提高了系统的整体输电效率。

2. 降低线路投资

高压传输减少了单位功率所需的导线截面积，从而减少了导线数量和铁塔数量，降低了输电通道的建设成本。

3. 扩大供电范围

高压输电可以支持更长距离的电力输送，有利于实现区域电力调配，优化资源配置。