电力的传输

在 19 世纪 80 年代到 90 年代，电力技术在通信、照明、运输、动力等方面得到了广泛的应用，社会对电力需求开始急剧增大。由于当时的电力都是直流电，因此输送不远，限制了电力的应用。

早期的工程师们都致力于研究直流电，发电站供电范围有限，这实质上还是蒸汽时代一个工厂安一台蒸汽机思想的继续。

用直流输电，由于用户的电压不能太高，因此输送较远的距离要加大电流；而电流愈大，输电线路发热就愈严重，损失的功率就愈多，结果将降低用户电压。离发电站愈远的用户，所得到的电压也就越低。为了减少输送线路中的损失，只能采用高压。如果在发电站能将电压升高，到用户再降下来， 就能解决低损耗远距离输电的问题。能够适应这种输电方式的唯有交流电。

关于电能的输送方式，即采用直流电还是交流电的问题，曾引起很大争论。爱迪生和英国物理学家开尔芬（即 W.汤姆生）都极力主张采用直流电， 而美国发明家威斯汀豪斯（G.Westinghouse l846—1914）和英国物理学家费郎蒂（S.Z.Ferrandi 1864—1930）则主张采用交流电。

伦敦和纽约的中央电站建立后，白炽灯很快压过了煤气灯和弧光灯。但

爱迪生的技术系统是以直流为出发点的，他创建的电站由于受输电距离所限，也只是些小型直流电站。爱迪生没有受过学校正规教育，因此虽具发明家、企业家的气质，但由于交流电涉及到复杂的理论计算，阻碍了他对交流电的理解，使他在这场供电方式的论争中，成为保守势力的代表人物。

当时，电力的应用从照明向动力方面扩展，加之大型电站的建立，迫切需要解决低损耗远距离输电的问题。许多科研工作者投入了大量精力进行这方面的理论和实验研究。费郎蒂用实验证明，采用交流高压输电方式是可以达到这一目的的。1888 年，由费郎蒂设计的伦敦泰晤士河畔的交流电站开始使用。他用钢皮铜心电缆将 1 万伏的交流电，送往相距七英里的市区变电站，

在这里又将电压降为 2500 伏，再分送各街区的二级变压器降为 100 伏供用户照明。但这还不是三相交流电，输送距离也不算远。

有关三相交流输电的理论，以出生于俄国奥德萨的工程师多利沃-多布罗沃尔斯基（Dolivo-Dobrowolskyl862—1919）为中心，做了大量研究。他于1889 年最先制作出功率为 100 瓦的三相交流异步电机，1890 年研究了三相四线式配电方式。1891 年，德国的通用电气公司在他的指导下，架设了 178 公里的远距离输电线路。这条线路采用三相制，用 15～30 千伏高压，将内卡河用水轮发电机发出的电能输送到法兰克福世界博览会会场，然后由变压器降到 120 伏和 400 伏，分别供照明和带动一台 300 马力的电动机用，输电效率达 70％～80％，由此向全世界证实了三相高压交流输电方式的可行性。美国威斯汀豪斯的西屋电器公司，对交流电和变压器作了大量研究工作，该公司为推广高压交流输电方式，以击败爱迪生并取得对美国电力的垄断权，在不到一年的时间内设计制造了包括 12 部 3 相发电机在内的全套交流输电设备，

并于 1893 年在哥伦比亚的世界博览会上，又一次成功地证实了高压交流输电方式的优越性。当时美国正在尼亚加拉建设水电站，但采用哪种供电方式尚未决定，由于威斯汀豪斯的胜利，该电站决定采用三相交流供电制，并决定使用西屋公司生产的发电供电设备。该电站于 1896 年投入运行，总容量达

10 万千瓦，在电站将发电机发出的 5 千伏电压升到 1 万 1 千伏，输送到 40 公里的巴伐罗市，由此击败了以爱迪生为代表的直流供电方式，使高压交流输电方式在全世界范围内迅速推广开来。

由于电灯只在每天的一部分时间内用电，因此早期的电站的平均负荷只是其峰值的 10％左右。1910 年随着电力牵引的动力用电增加，使这些不规律的用电趋于平衡，从而使电站开始有规律地运行。进入 20 世纪后，在全世界形成了电气化高潮。由于输电电压愈高，电能损失就愈少，因此输电电压在不断增高。1923 年，美国建成了世界上最早的 22 万伏交流输电线路， 1935

年采用 33 万伏，60 年代出现了 40 万伏供电线路。电力价格在 30 年间（1905～ 1935）下降了 90％，发电量、电力网的长度都已成为衡量一个国家工业化的重要指标。