电能的远距离传输

1、第4章第3讲电能的远距离传输 一、为什么要采用高压输电一、为什么要采用高压输电1.1.电功率损失电功率损失(1)(1)损失的电功率损失的电功率P P，即在输电线上因发热而损耗的，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比. .(2)(2)在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取 导线中电流的方法导线中电流的方法. .I I2 2R R减小减小2.2.电压损失：电压损失：在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取能采取

2、输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法. .3.3.高压输电：高压输电：由由P PUIUI知，在保证知，在保证P P不变的情况下，必须不变的情况下，必须输输送电压送电压U U，才能减小电流，才能减小电流I I. .减小减小提高提高二、高压交流输电二、高压交流输电1.1.远距离输电的基本思路远距离输电的基本思路. .如图所示如图所示. .在发电站内用在发电站内用变压器升高电压变压器升高电压. .然后进行远距离输电，在然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压用电区域通过降压变压器降压. .升压升压2.2.电网电网通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广

3、大用户连接起来，通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络形成全国性或地区性的输电网络. .3.3.电网送电的优点电网送电的优点(1)(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益. .(2)(2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高. .三、高压直流输电三、高压直流输电直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交流；输电过程中只用两根导线流；输电过程中只用两根导线. . 和和可以实可以实现

4、交流电和直流电的转换现交流电和直流电的转换. .整流器整流器 逆变器逆变器一、降低输电损耗的两个途径一、降低输电损耗的两个途径1.1.输电导线上的功率损失输电导线上的功率损失(1)(1)损失功率计算：设输电电流为损失功率计算：设输电电流为I I，输电线电阻为，输电线电阻为R R线线，则输电线，则输电线上的功率损失为上的功率损失为P PI I2 2R R线线. .(2)(2)减少输电线上电压损失的方法：减少输电线上电压损失的方法：减小输电线的电阻减小输电线的电阻. .提高输送电压提高输送电压. .例例1 1远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压

5、升高为原来的的n n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是( (不考虑电不考虑电抗产生的损失抗产生的损失)()() )答案BC答案BC针对训练发电厂发电机的输出电压为针对训练发电厂发电机的输出电压为U U1 1，发电厂至学校的输电，发电厂至学校的输电线总电阻为线总电阻为R R线线，通过导线的电流为，通过导线的电流为I I，学校输入电压为，学校输入电压为U U2 2，下列，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是计算输电线功率损耗的式子中，正确的是( () )答案BCD答案BCD二、远距离输电及基本关系二、远距离输电及基本关系1.1.输电线路的构

6、成输电线路的构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成. .2.2.远距离输电的基本关系远距离输电的基本关系( (如图所示如图所示) ) 3. 3.特别强调特别强调(1)(1)升压变压器副线圈的电压U U2 2不等于降压变压器原线圈的电压U U3 3，输电线上的电压损失U UI I线R R线，输电线上的功率损耗P P(2)(2)计算输电线的电阻时，应注意输电线长度为距离的两倍. .(3)(3)处理远距离输电问题处理远距离输电问题. .首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的首先要画出输电线路示意图，并将已知量

7、和待求量写在电路图的相应位置；相应位置；其次解题时要抓其次解题时要抓“两头两头”电源、用电器电源、用电器. .要注意要注意“中间两条线中间两条线”输电线，以输电线，以变压器变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的为界将整个输电电路划分为三个独立的回路回路. .以变压器为联系的纽带将以变压器为联系的纽带将“两头两头”与中间与中间“输电线输电线”联系起联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算. .例例2 2发电机两端电压为发电机两端电压为220 V220 V，输出功率，输出功率44 kW44 kW，输电导线的总，输电导线的总电阻

8、为电阻为0.2 0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为，如果用原、副线圈匝数之比为1 11010的升压变压的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10101 1的降压变的降压变压器降压供给用户压器降压供给用户. .(1)(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；解析解析示意图如图所示示意图如图所示. .(2)(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率. .输电线上的功率损失和电压损失分别为U损UI2R线200

9、.2 V4 V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U3U2U损2 200 V4 V2 196 V，I3I220 A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为用户得到的功率为P4U4I4219.6200 W4.392104 W.(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的电压和功率.输电线路上的电压损失UIR线2000.2 V40 V.所以用户得到的电压U2U1U220 V40 V180 V，用户得到的功率为PU2I180200 W3.6104 W.输电线上损耗的问题输电线上损耗的问题答案ACB、D选项中的U2应为损失的电压，所以选项B、D是错误的.答案AC2.某水电站，用总电阻为2.5 的输电

10、线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A.输电线上输送的电流大小为2105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWD.输电线上损失的功率为P ，U为输电电压，R为输电线的电阻答案B输电线上损失的电压为U损IR61032.5 V1.5104 V15 kV，B项正确；当用5 kV电压输电时，输电线上损失的功率若超过3106 kW，与实际情况相矛盾，故C项错误；答案B远距离高压输电的应用3.某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输

11、电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案AD考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也正确.答案AD4.4.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失. .有有一个电站，输送的电功率为一个电站，输送的电功率为P P500 kW500 kW，当使用，当使用U U5 kV5 kV的电的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差一昼夜示数相差4 8004 800度度. .求：求：(1)(1)这时的输电效率这时的输电效率和输电线的总电阻