Несмотря на то, что дома в розетках у нас напряжение 220 вольт и простому человеку больше и не надо, все вы наверное знаете, что существует и более высокое напряжение. Например в городских электросетях широко используются ЛЭП 6-10 киловольт, а кое-где прямо в городе можно увидеть линии и 35 и 110 киловольт.
Зачем же используется такое высокое напряжение? Ведь это даже куда менее безопасно, чем сеть 220/380 вольт.
Давайте разберёмся с точки зрения физики и основ электротехники.
Мощность в цепи переменного тока рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ (в данном случае я взял только активную мощность P, чтобы было проще и понятнее). Здесь U это напряжение, а I это ток, cosφ показывает соотношение между активной и реактивной нагрузкой, при полностью активной нагрузке он будет равен единице, так что его можно будет не учитывать, погоды он в любом случае не делает.
Итак, мощность прямо пропорциональна току и напряжению. То есть при постоянной мощности (допустим вам по линии нужно передать 50 Мегаватт) чем выше будет у вас напряжение, тем ниже ток. И наоборот, чем ниже напряжение, тем выше ток.
Так вот, напряжение в ЛЭП для того и поднимают, чтобы снизить ток. Всё дело в том, что чем выше ток, тем больше у вас будут потери в линии.
Тепло, которое выделяется при нагреве проводника рассчитывается по формуле: Q=I*I*R*t (I*I это I в квадрате, то есть ток в квадрате, R - сопротивление, t - время). То есть теплоотдача пропорциональна квадрату тока и сопротивлению. Чтобы провода не начали плавиться от нагрева вам придётся либо кардинально снижать сопротивление линии, либо снижать ток (а снизить вы его не можете, так как мощность и напряжение у вас уже заданы). Чтобы снизить сопротивление линии вам придётся повышать её сечение (R= ρ*l/S, ρ - удельное сопротивление проводника,l - длина,S - сечение), так как длину линии вы тоже снизить не можете и удельное сопротивление материала тоже не поменяете. Получается, что при большой передаваемой мощности на напряжении 380 вольт вам потребуются супертолстые провода. А это огромный расход материалов. Плюс раз провода будут тяжёлыми, то и опоры должны быть соответствующие и крепёжная арматура тоже. В общем сплошные затраты.
Получается, что для передачи больших мощностей на большие расстояния выход только один - снижать ток, то есть кардинально повышать напряжение. Бесконечно его повысить вам тоже не удастся (при высоком напряжении тоже есть свои технические сложности), поэтому были приняты определённые стандарты:
ЛЭП 6-10 киловольт это практически все внутригородские сети,
ЛЭП 35 киловольт - это питание не очень крупных подстанций, чаще всего в небольших посёлках и на крупных промпредприятиях,
ЛЭП 110 киловольт - это питание крупных подстанций на городском уровне и связь между ними в пределах области
ЛЭП 220 киловольт - это уже узловые подстанции на уровне регионов и связь между ними на межрегиональном уровне. Если ЛЭП 110 кВ обслуживают МРСК (межрегиональные сетевые компании), то 220 кВ и выше это уже уровень ФСК ЕЭС (федеральной сетевой компании).
ЛЭП 500 киловольт это уже связь между энергосистемами,
Есть ещё ЛЭП 750 кВ и даже одна ЛЭП 1150 кВ (правда она на таком напряжении так и не работает, раньше стояла заброшенная, а теперь стоит под напряжением 500 кВ (эксплуатируется или нет не знаю, может просто чтоб не разворовали)).
Надеюсь было познавательно и интересно.