電力工業(yè)的建立至今已有一個多世紀(jì)的歷史。今天,，電與人們的生產(chǎn),、生活、科學(xué)技術(shù)研究和社會文明建設(shè)息息相關(guān),，對現(xiàn)代社會的各個方面已產(chǎn)生直接或間接的巨大作用和影響,，已成為現(xiàn)代文明社會的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

一,、電的產(chǎn)生

1．公元前的琥珀和磁石

希臘七賢中有一位名叫泰勒斯的哲學(xué)家,。公元前 600 年前后，泰勒斯看到當(dāng)明的希臘人通過摩擦琥珀吸引羽毛,， 用磁錢礦石吸引鐵片的現(xiàn)象,， 曾對其原因進(jìn)行過一番思考。 據(jù)說他的解釋是：“萬物皆有靈,。磁吸鐵,，故磁有靈,?！边@里所說的“磁”就是磁鐵礦石,。

磁鐵礦石

希臘人把琥珀叫做“ elektron ”（與英文“電”同音）。他們從波羅的海沿岸進(jìn)口琥珀,，用來制作手鐲和首飾,。 當(dāng)時的寶石商們也知道摩擦琥珀能吸引羽毛， 不過他們認(rèn)為那是神靈或者魔力的作用,。在東方,，中國人民早在公元前 2500 年前后就已經(jīng)具有天然的磁石知識。

琥珀

據(jù)《呂氏春秋》一書記載,，中國在公元前 1000 年前后就已經(jīng)有了指南針,，他們在古代就已經(jīng)用磁針來辨別方向了。

2．磁,，靜電

通常所說的摩擦起電,，在公元前人們只知道它是一種現(xiàn)象。很長時間里,，關(guān)于這一種現(xiàn)象的認(rèn)識并沒有進(jìn)展,。而羅盤則在 13 世經(jīng)就已經(jīng)在航海中得到了應(yīng)用。那時的羅盤是把加工成針形的磁鐵礦石放在秸稈里,，使之能浮在水面上,。到了 14 世紀(jì)初，又制成了用繩子把磁針吊起來的航海羅盤,。 這種羅盤在 1492 年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸以及 1519 年麥哲倫發(fā)現(xiàn)環(huán)繞地球一周的航線時發(fā)揮了重要的作用 ,。

（1）磁，靜電與吉爾伯特

英國人吉爾伯特是伊麗莎白女王的御醫(yī),，他在當(dāng)醫(yī)生的同時,，也對磁進(jìn)行了研究。他

總結(jié)了多年來關(guān)于磁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,，于 1600 年出了一本取名為《論磁學(xué)》的書,。書中指出地

球本身就是一塊大磁石，并且闡述了羅盤的磁傾角問題,。

吉爾伯特還研究了摩擦琥珀吸引羽毛的現(xiàn)象,，指出這種現(xiàn)象不僅存在于琥珀上，而且存

在于硫磺,，毛皮,，陶瓷，火漆,，紙,，絲綢，金屬,，橡膠等是摩擦起電物質(zhì)系列,。把這個系列

中的兩種物質(zhì)相互摩擦,，系列中排在前面的物質(zhì)將帶正電，排在后面的物質(zhì)將帶負(fù)電,。

那時候,， 主要的研究方法就是思考， 而他主張真正的研究應(yīng)該以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),， 他提出這

種主張并付諸實(shí)踐,，在這點(diǎn)上，可以說吉爾伯特是近代科學(xué)研究方法的開創(chuàng)者,。

摩擦起電

（2）雷和靜電

在公元前的中國,，打雷被認(rèn)為是神的行為。說是有五位司雷電的神仙,，其長者稱為雷祖,，雷祖之下是雷公和電母。 打雷就是雷公在天上敲大鼓,， 閃電就是電母用兩面鏡子把光射向下界,。到了亞里斯多德時代就已經(jīng)比較科學(xué)了。 認(rèn)為雷的發(fā)生是由于大地上的水蒸氣上升,，形成雷雨云,， 雷雨云遇到冷空氣凝縮而變成雷雨， 同時伴隨出現(xiàn)強(qiáng)光,。 認(rèn)為雷是靜電而產(chǎn)生的是英國人沃爾,，那是 1708 年的事。

1748 年,，富蘭克林基于同樣的認(rèn)識設(shè)計了避雷針,。能不能用什么辦法把這種靜電收集起來？這個問題很多科學(xué)家都考慮過,。

1746 年,，萊頓大學(xué)教授繆森布魯克發(fā)明了一種存貯靜電的瓶子，這就是后來很有名的“萊頓瓶”,?？娚剪斂吮緛硐胂裢孔永镅b水那樣把電裝進(jìn)瓶子里， 他首先在瓶子里灌上水,， 然后用一根金屬絲把摩擦玻璃棒扔到水里,。 就在他的手接觸到瓶子和棒的一瞬間， 他被重重地 “電擊”了一下,。據(jù)說他曾這樣說過： “就算是國王命令,，我也不想再做這種可怕的實(shí)驗(yàn)了 ”。

萊頓瓶

富蘭克林聯(lián)想到往萊頓瓶里蓄電的事,，于 1752 年 6 月做了一個把風(fēng)箏放到雷雨云里去的實(shí)驗(yàn),。其結(jié)果,，發(fā)現(xiàn)了雷雨云有時帶正電有時帶負(fù)電的現(xiàn)象。這個風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)很有名,， 許多科學(xué)家都很感興趣，也跟著做,。

富蘭克林放風(fēng)箏

1753 年 7 月,，俄羅斯科學(xué)家利赫曼在實(shí)驗(yàn)中不幸遭電擊身亡。通過用各種金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn),， 意大利帕維亞大學(xué)教授伏打證明了鋅,， 鉛，錫,，鐵,，銅銀，金,，石墨是個金屬電壓系列,， 當(dāng)這個系列中的兩種金屬相互接觸時， 系列中排在前面的金屬帶正電,， 排在后面的金屬帶負(fù)電,。 他把銅和鋅做為兩個電極置于稀硫酸中， 從而發(fā)明了伏打電池,。電壓的單位 “伏特 ”就是以他的名字命名的,。

19 世紀(jì)初，正是法國大革命后進(jìn)入拿破侖時代,。拿破侖從意大利歸來,，在 1801 年把伏打召

到巴黎，讓他做電實(shí)驗(yàn),，伏打也因此獲得了拿破侖授予的金質(zhì)獎?wù)潞腿R吉諾 -多諾爾勛章

（3）伏打電池的利用與電磁學(xué)的發(fā)展

伏打電池發(fā)明之后,，各國利用這種電池進(jìn)行了各種各樣的實(shí)驗(yàn)和研究。德國進(jìn)行了電解

水的研究,，英國化學(xué)家戴維把 2000 個伏打電池連在一起,，進(jìn)行了電弧放電實(shí)驗(yàn)。戴維的實(shí)

驗(yàn)是在正負(fù)電極上安裝木炭,， 通過調(diào)整電極間距離使之產(chǎn)生放電而發(fā)出強(qiáng)光,， 這就是電用于

照明的開始。

1820 年,，丹麥哥本哈根大學(xué)教授奧斯特在一篇論文中公布了他的一個發(fā)現(xiàn)：在與伏打

電池連接了的導(dǎo)線旁邊放一個磁針,，磁針馬上就發(fā)生偏轉(zhuǎn)。俄羅斯的西林格讀了這篇論文,，

他把線圈和磁針組合在一起,，發(fā)明了電報機(jī)（ 1831 年）,，這可說是電報的開始。其后,，法

國的安培發(fā)現(xiàn)了關(guān)于電流周圍產(chǎn)生的磁場方向問題的安培定律（ 1820 年）,，法拉第發(fā)現(xiàn)了

劃時代的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（ 1831 年），電磁學(xué)得到了飛速發(fā)展,。

二,、電力設(shè)備的產(chǎn)生

可以說， 1820 年奧斯特所發(fā)現(xiàn)的電磁作用就是電動機(jī)的起源,。 而 1831 年法拉第所發(fā)現(xiàn)

的電磁感應(yīng)就是發(fā)電機(jī)的變壓器的起源,。

（1）發(fā)電機(jī)

1832 年，法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī),，其原理是通過轉(zhuǎn)動永磁體使磁通發(fā)

生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,，并把這種電動勢以直流電壓形式輸出。

1866 年,，德國的西門子發(fā)明了自勵式直流發(fā)電機(jī),。

1869 年，比利時的格拉姆制成了環(huán)形電樞,，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī),。這種發(fā)電機(jī)是用水力來轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，經(jīng)過反復(fù)改進(jìn),，于 1847 年得到了 32KW的輸出功率,。

1882 年，美國的戈登制造出了輸出功率 447KW,，高 3 米,，重 22 噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。

美國的特斯拉在愛迪生公司的時候就決心開發(fā)交流電機(jī),， 但由于愛迪生堅持只搞直流方

式,，因此他就把兩相交流發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的專利權(quán)賣給了西屋公司。

1896 年,，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動營運(yùn),， 3750KW，5000V 的交

流電一直送到 40 公里外的布法羅市,。

1889 年,，西屋公司在俄勒岡州建設(shè)了發(fā)電廠， 1892 年成功地將 15000 伏電壓送到了皮

茨菲爾德,。

（2）電動機(jī)

1834 年,，俄羅斯的雅可比試制出了由電磁鐵構(gòu)成的直流電動機(jī)。 1838 年，這種電動機(jī)

開動了一艘船,， 電動機(jī)電源用了 320 個電池,。 此外， 美國的文波特和英國的戴比德遜也造出了直流電動機(jī)（ 1836 年）,，用作印刷機(jī)的動力設(shè)備,。由于這些電動機(jī)都以電池作為電源，

所以未能廣泛普及,。

1887 年,，前面所講過的特斯拉兩相電動機(jī)作為實(shí)用化感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)展計劃開始啟動。

1897 年,，西屋公司制成了感應(yīng)電動機(jī),，設(shè)立專業(yè)公司致力于電動機(jī)的普及,。

（3）變壓器

發(fā)電端在向外輸送交流電的時候,，要先把交流電壓升高，到了用電端,，又得把送來的交

流電壓降低,。因此，變壓器是必不可少的,。

1831 年,，法拉第發(fā)現(xiàn)磁可以感應(yīng)生成電，這就是變壓器誕生的基礎(chǔ),。

1882 年,，英國的吉布斯獲得了“照明與動力用配電方式”專利，其內(nèi)容就是將變壓器

用于配電,，當(dāng)時所用的變壓器是磁路開放式變壓器,。

西屋引進(jìn)了吉布斯的變壓器，經(jīng)過研究,，于 1885 年開發(fā)出了實(shí)用的變壓器,。此外，在

此前一年的 1884 年,，英國的霍普金森制成了閉合磁路式變壓器,。

三、電力工業(yè)興起

電力工業(yè)就是將一次能源如煤炭,、石油,、天然氣、核燃料,、水能,、風(fēng)能、太陽能等經(jīng)

發(fā)電設(shè)施轉(zhuǎn)換成電能，再通過輸電,、變電與配電系統(tǒng)供給用戶作能源的工業(yè)部門,。

1850 年，馬克思在看到一臺電力機(jī)車模型后,，就曾預(yù)言：“蒸汽大王在前一個世紀(jì)中翻轉(zhuǎn)了整個世界,， 現(xiàn)在它的統(tǒng)治已到末日， 另外一個更大得無比的革命力量──電力將取而代之,?！?100 多年來的歷史充分證實(shí)了馬克思預(yù)言的正確。

1875 年,，巴黎北火車站建成世界上第一座火電廠 , 安裝經(jīng)過改裝的格拉姆直流發(fā)電機(jī) ,

為附近照明供電 ,。

1879 年，美國舊金山實(shí)驗(yàn)電廠開始發(fā)電,，這是世界上最早出售電力的電廠,。

1882 年，美國建成紐約珍珠街電廠 , 裝有 6 臺直流發(fā)電機(jī) , 總?cè)萘?900 馬力（約 670 千

瓦）,，以 110 伏直流電供電燈照明,。這是世界上第一座較正規(guī)的電廠。

在此前后,， 世界各國陸續(xù)建成幾座容量為千千瓦級的電廠,。

1881 年在英國的戈德爾明建成世界上第一座水電站。

曾世界上第一座水電站

1882 年,，美國在威斯康星州的?？怂购由辖ǔ傻诙娬荆?水頭 3 米, 裝機(jī)容量 10.5千瓦,。

進(jìn)入 90 年代,，水電站的規(guī)模發(fā)展到萬千瓦級以至十萬千瓦級。如美國尼亞加拉水電站（1895）,，設(shè)計容量 14.7 萬千瓦,，這是商業(yè)性水電站的發(fā)端。

20 世紀(jì)巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站 (如下圖）,，中國的三峽電站沒有建的時候這

里是世界上最大的水電站 , 裝機(jī) 1260 萬千瓦 , 年發(fā)電量 710 千瓦時 ,。

伊泰普水電站

20 世紀(jì)初，為適應(yīng)電力工業(yè)發(fā)展的需要,，電工制造業(yè)生產(chǎn)出萬千瓦級的機(jī)組 ,如瑞士勃

朗－鮑威力有限公司生產(chǎn)的 1.5 萬千瓦機(jī)組 (1902),美國西屋電氣公司的 1 萬千瓦機(jī)組

到 1912 年,，汽輪發(fā)電機(jī)組的容量達(dá)到 2.5 萬千瓦。進(jìn)入 20 年代,，美國已制成 10 萬千

瓦的機(jī)組,。電力工業(yè)已從萌芽發(fā)展到初具規(guī)模,。

1913 年,全世界的年發(fā)電量已達(dá) 500 億千瓦時。電力工業(yè)已作為一個獨(dú)立的工業(yè)部門,，

進(jìn)入人類的生產(chǎn)活動領(lǐng)域,。

四、電力系統(tǒng)進(jìn)入迅速發(fā)展的時期

1916年,，美國建成第一條90km的132kV線路,。

1920年時世界裝機(jī)為3000萬kW，其中美國占2000萬kW,。

1922年,，在加州建成220kV線路。1923年投運(yùn),。

1929年,，美國制成第一臺20kW汽輪機(jī)組。

1932年,，蘇聯(lián)建成第聶伯水電站,，單機(jī)6.2萬kW。

1934年,，美國建成432km的287kV線路,。

二戰(zhàn)期間,，德國試驗(yàn)四分裂導(dǎo)線,，解決了380kV線路電暈問題，并制成440kV汞弧整流器,，建成從易伯(Elbe)至柏林的100km地下直流電纜,，大大促進(jìn)了超高壓交流輸電的發(fā)展，和直流輸電的振興,。

戰(zhàn)后,，美國于1955、1960,、1963,、1970和1973等年份分別制成并投運(yùn)30萬kW，50萬kW,，100萬kW,，115萬kW和130萬kW汽輪發(fā)電機(jī)組。

二戰(zhàn)期間開發(fā)的核技術(shù)還為電力提供了新能源,。1954年蘇聯(lián)制成功第一臺5000kw核電機(jī)組,。1973年法國試制成功120萬kW核反應(yīng)堆。

1954年,，瑞典首先建立了380kV線路,，采用2分裂導(dǎo)線，距離960km，將北極圈內(nèi)的哈斯普朗蓋特(Harspranget)水電站電力送至瑞典南部,。

1954年,，蘇聯(lián)在奧布寧斯克建成第一座核電站。

第一座核電站

1964年,，美國建成500kV交流輸電線路,。蘇聯(lián)也于同年完成了500kV輸電系統(tǒng)。

1965年,，加拿大建成765kV交流線路,。

1965年，蘇聯(lián)建成±400kV的470km高壓直流輸電線路,，送電75萬kW,。 1970年，美國建成±400kV的1330km高壓直流輸電線路,，送電144萬kW,。

1989年，蘇聯(lián)建成一條世界上最高電壓1150kV,、長1900k,。

從20世紀(jì)開始，高電壓與絕緣技術(shù)加強(qiáng)了與其他學(xué)科的相互滲透和聯(lián)系,，在不斷吸取其他科技領(lǐng)域的新成果,，促進(jìn)了自身的更新和發(fā)展的同時，也使高電壓與絕緣技術(shù)方面的新進(jìn)展,、新方法更廣泛地應(yīng)用到諸如大功率脈沖技術(shù),、激光等離子體、受控?zé)岷朔磻?yīng),、原子物理,、生態(tài)與環(huán)境保護(hù)、生物醫(yī)學(xué),、高壓靜電工業(yè)應(yīng)用等科技領(lǐng)域,，顯示出強(qiáng)大的生命力。

2009年,，世界首個特高壓直流輸電工程,，±800kV云南至廣東直流工程投運(yùn)！

2015年,，全球總發(fā)電量23.1萬億千瓦時,，2005-2015年年均增長2.9%。典型發(fā)達(dá)國家發(fā)電量71653億千瓦時,，2005-2015年年均增長-0.1%,，比全球年均增長低3.0個百分點(diǎn),。金磚國家發(fā)電量91418億千瓦時，2005-2015年年均增長6.6%,，比全球年均增長低3.7個百分點(diǎn),。 “一帶一路”典型國家發(fā)電量8179億千瓦時，2005-2015年年均增長5.9%,，比全球年均增長高3.0個百分點(diǎn),。

2005-2015年全球各類型國家發(fā)電量情況

根據(jù)《BP Statistical Review of World Energy June 2018》的報告，2017年電力產(chǎn)量僅比2016年增加2.8%,。中國是世界上電力生產(chǎn)最多的而且是增幅最大的國家,，發(fā)電量為6495.1 TWh，比2016年增加了6.2%,，占世界總量的25.4%;而美國經(jīng)濟(jì)不景氣,，2017年發(fā)電量為4281.8 TWh，比去年減低了1.3%,，占全球總量的16.8%

2013～2017年主要國家的電力生產(chǎn)量(單位：TWh)

總之,， 目前世界各國都在關(guān)注未來電力工業(yè)的發(fā)展。隨著計算機(jī),、微電子,、材料科學(xué)等新興學(xué)科的出現(xiàn),高電壓與絕緣技術(shù)這門學(xué)科的內(nèi)容也正日新月異地得到改造和更新。電壓等級也越來越高,。尤其是中國的特高壓,，引領(lǐng)了特高壓輸電的標(biāo)準(zhǔn)，中國將帶動其他國家,，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),。