为何用电频率是50Hz？恐怕不是国家电网说了算！

:交流电网的频率，是电能质量的重要标志之一，直接关系许多电能驱动设备的产品质量，如纺织业、电子业、航空航天业等;也是电网调度赖以控制电力系统运行的核心参数，比如调峰调频和互联网的区域控制误差(ACE)。

供电系统有史以来究竟出现多少种频率恐怕难以说清。据有限的文献记载，除航空器外，历史上出现过的交流电网频率高的有1331/3Hz(双极8000转)，低的有161/3Hz(双极1000转)，千差万别。

交流电网频率从凌乱到趋同，是电力工业发展历程的重要一章。最后选取50 Hz(或60 Hz)作为频率标准是受到多种因素影响，有技术层面的，更有商业竞争上的原因。这些还必须放到当时的历史背景下展开讨论。

1诸多技术元素左右着频率的选择

影响交流电网频率选择的因素复杂化是根本，但主要集中在用电设施、输变电设施和原动机方面。

决定因素1：负荷特性

以供照明负荷为主的电网趋于选择较高的频率，白炽灯在40 Hz下就存在明显的闪烁。以供感应电机负荷为主的电网趋于选择较低的频率(目前有些电力机车供电系统还采用25 Hz，通过换流器与大电网连接)。

在19世纪末20世纪初的制造条件下，可以生产在50Hz系统能够运转良好的电机，却难以造出在1331/3Hz系统运行的感应电机。因此，对于兼有多种负荷的系统，折中不失为现实方案。比如，建于1895年的英国考文垂的单相电力系统的频率就选取87 Hz，一直沿用至1906年。

决定因素2：输变电设施

从变电设施的角度趋于选择较高的频率，有利于减少变压器的体积和材料，这也是为什么飞机现在依然普遍采用400 Hz供电系统的主要原因，减轻重量是飞行器制造的首选目标。

但从输电的角度，尤其是长距离输电，则倾向于选择较低的频率，频率越低，线路的阻抗也越低，输电损耗就越少，仅此而言，直流输电有其优越性，兼顾两方面的特性，也需要寻求平衡。

决定因素3：原动机和驱动系统

在当时的机械制造水平，变速系统成本高昂。因此，原动机的转速直接成为发电机的转速。发电机的极数受制于材料，对频率的提高有诸多的限制。

西屋公司首建于1895年的尼加拉瓜瀑布水电站，选用的频率就是25 Hz(12极250RPM)，主要因为水轮机的转速是限定的。由于该电站的重要性和西屋公司的统治地位，25 Hz也一度成为北美低频交流的频率标准(美国北部、加拿大渥太华、魁北克地区的一些配电系统一直沿用到20世纪50年代)。

其他技术上的影响因素

当然，技术上的影响因素还有很多。比如，由于频率低的系统同步并网的难度较小，在早期电网运行水平落后的情况下，容易受到运行者青睐。

另外，还有同步电钟的问题，60进制有其优越性。当然后来也有交流噪音等问题。

2 最终标准(50Hz/60Hz)并非技术上的最有频率

技术分析表明，根据20世纪上半叶的实践情况，40 Hz可能是最好的选择，也确实有很多系统采用了40 Hz。

˙ 德国早期的劳芬--法兰克福联网系统采用的是40 Hz(1891年，输电距离长达175公里)

˙ 英格兰东北部电网在20世纪20年代成立英国国家电网之前也一直使用40 Hz

˙ 意大利也是使用40 Hz系列(42 Hz)

˙ 匈牙利也是接近使用40 Hz(412/3 Hz)

但该频率最终没能成为标准，显然技术不是唯一的原因。回溯交流电网频率的统一过程，不纯粹是技术之争，其中也可窥见权力角逐。设备制造商和电网经营者起到了决定性的的作用。

欧洲历时40余年推行50 Hz标准

德国电机和变压器生产商VDE公司推荐25 Hz和50 Hz两项标准，到1914年放弃了25Hz，全力推动50 Hz。

同时，爱迪生德国公司设立的AEG公司19世纪末首次建造德国的发电设施，采用50Hz，之后依托其垂直垄断力，携手在欧洲推行50 Hz标准，历时40余年，直到二战之后才真正形成。

美国西屋公司强推60 Hz标准

兼有制造和运行交流供电技术优势的西屋公司，在1890年后力推60 Hz的较高频率的标准(相对25 Hz低频交流的频率标准)，在美国系统沿用至今。

1893年，美国GE公司曾计划按照其爱迪生系的频率标准在加州部分供电系统采用50 Hz。但迫于竞争压力，最终(1948)屈从于西屋的60 Hz标准。

殖民地国家主要依附宗主国或制造商的选择

以巴西为例，该国一开始兼有50 Hz和60 Hz。1938年，巴西试图通过立法，用8年时间将频率统一到50 Hz。

但这项计划最后没有成功，因为多数发达地区都采用60 Hz。20世纪60年代，巴西重新启用60 Hz的频率标准。

350Hz OR 60Hz，对于日常生活影响并不大

50 Hz与60 Hz，成就了现有交流电的基本格局。

对于平常百姓，频率标准是否统一其实并不重要，甚至看似无关紧要。一般而言，110V供电系统采用60 Hz标准，220V供电系统采用50 Hz标准。50 Hz与60 Hz，技术上难分伯仲，大多数家用电器也能混用。

由于电力系统的地域性，似乎也没有统一成一种标准的动力，而且要从一种标准变更到另一种标准，其难度是难以想象的。

但是，对于电力行业自身，频率的重要性便是不言自明的。因为，将电能转变成动能的设备，它的输出功率是与频率的高低正相关的(因种类不同从1次幂到4次幂不等)。

我国60~70年代，汽轮机叶片断裂的事是经常发生的，其罪魁祸首就是频率偏差。当时由于电力严重短缺，电网长时间低频率运行(经常低到48 Hz)，汽轮机的转速、振动都是按照50 Hz设计的。长时间偏差运行，除降低效率，还带来加速疲劳等问题，造成叶片断裂。对电力系统运行而言，最严重的事故莫过于频率崩溃，瞬时就会让世界跌入黑暗。

因此了解频率，历史地观察频率，不无补益。脱离当时的技术条件讨论标准形成的对与错显然是有失公允的，漠视旧标准对新技术发展的障碍也并非科学精神。回溯频率标准的演进，是否还觉得理所当然，在制造技术、控制技术、信息技术日新月异的今天，变频技术的节能效果、双频技术对影像效果的改良，新能源发电技术的发展，频率的现行标准还会不会一成不变，试问谁来续写频率的明天。