《远距离输电》知识清单

《远距离输电》知识清单一、远距离输电的需求1、当发电厂发电后，要把电能输送到很远的地方，这就需要远距离输电。2、举例来说，如果发电厂在山区，而用电的城市在几百千米外的平原，电能就需要长途跋涉到达城市。二、输电线上的功率损失1、功率损失的原因输电线上有电阻，当电流通过时会产生热量，根据焦耳定律，就会有电能转化为热能而损失掉。焦耳定律表达式为：＄Q＝I^｛2}Rt$，在这里就表示输电线上产生的热量（也就是电能的损失），＄I$是输电线上的电流，＄R$是输电线路的电阻，＄t$是时间。重点：输电线上的功率损失是我们要解决的关键问题，它和电流、电阻、时间都有关系，其中电流的影响很大，因为功率损失$P_{损}＝I^｛2}R$，电流越大，功率损失越大。2、减小功率损失的方法减小电流：根据$P＝UI$（这里$P$是输送的功率，＄U$是输电电压，＄I$是输电电流），在输送功率一定的情况下，要减小电流就得提高输电电压。这就好比要把一定量的水送到远处，水管细一点（电流小），但是压力大一点（电压高），也能送过去。减小电阻：可以通过选用电阻率小的材料做输电线，或者增大输电线的横截面积来减小电阻。不过增大横截面积成本会增加，所以提高电压是更常用的方法。三、远距离输电的基本原理1、发电站输出功率为$P$，电压为$U_{1}＄，通过升压变压器将电压升高到$U_{2}＄，根据变压器原理$＼frac{U_{1}｝｛U_{2}｝＝＼frac{n_{1}｝｛n_{2}｝＄（＄n_{1}＄和$n_{2}＄分别是变压器原副线圈的匝数），这样输电电流$I_{2}＝＼frac{P}｛U_{2}｝＄就会减小。2、输电线上有电阻$R$，功率损失$P_{损}＝I_{2}＾｛2}R$，到了用电端再通过降压变压器把电压降下来供用户使用，降压变压器的原理同样是$＼frac{U_{3}｝｛U_{4}｝＝＼frac{n_{3}｝｛n_{4}｝＄，把高电压$U_{3}＄降为适合用户使用的电压$U_{4}＄。四、实际远距离输电的线路结构1、从发电站开始，有升压变压器，然后是长长的输电线路，中间可能还有一些变电站进行电压的调整，最后是降压变压器到达用户端。2、就像一个接力赛，升压变压器先把电压升高，输电线路把电送出去，中间变电站接力保证电能的稳定传输，降压变压器最后把电压调整到合适大小给用户。五、习题1、某发电站输出功率为$100000$瓦，输电电压为$1000$伏特，输电线路电阻为$10$欧姆，求输电线上的功率损失是多少？＿___________2、已知发电站输出功率$P＝50000$瓦，若要使输电线上功率损失不超过输出功率的$5\％＄，输电电压至少为多少？假设输电线路电阻为$5$欧姆。＿___________答案：1、首先根据$P＝UI$求出输电电流$I=＼frac{P}｛U}＝＼frac{100000}｛1000}＝100$安，再根据$P_{损}＝I^｛2}R$，可得$P_{损}＝100^｛2}＼times10＝100000$瓦。2、设输电电压为$U$，输电电流$I=＼frac{P}｛U}＄，已知$P_{损}＼leq0.05P$，＄P_{损}＝I^｛2}R＝（＼frac{P}｛U}）＾｛2}R$，即$