第五接-电能的输送

三峡水电站新西兰地热发电站大亚湾核电站秦山核电站奥克兰拉斯维加斯尼加拉瀑布匹茨堡电站站址用户(负载)远距离能源丰富有利开发能源缺乏用电量大怎样才能更好的把发电站发的电输送到用电区高压输电为什么要高压输电？而不用低压输电呢？一、基本要求1.可靠:保证供电线路可靠工作,少有故障2.保质:保证电能的质量,即电压和频率稳定3.经济:输电线路建造和运行的费用低,电能损耗小第5节电能的输送如何才能做到电能损耗小呢？二、功率损失1.减小R线:2.减小I：SLR升压降流二、功率损失:一、基本要求第5节电能的输送可靠、保质、经济R用R线P损=I2R线I12UUn1n2UI2思考与讨论：P出=UIU、I都减小了，P出也减小了而我们往往要求输送一定功率的电能UR用IR线由公式I=可知：降低发电厂电压U，电流I减小，P损=I2R线，这样损失的功率才能减小。这种说法是否正确？RU例1:输送10kw的电功率，采用400V的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求(1)输电线中的电流?输电线中损失的电压?用户得到的电压?(2)输电线损失的功率?用户得到的功率?(3)如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率?用户得到的功率?(1)25A250V150V(2)6250W3750W(3)62.5W9937.5W111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111R用R线一、降低输电损耗的两个途径1.输送电能的基本要求第5节电能的输送电压频率电能2.降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失：ΔP＝_________，I为输电电流，r为输电线的电阻。(2)降低输电损耗的两个途径①减小输电线的______：在输电距离一定的情况下，为了减小______，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的____________。②减小输电导线中的______：为减小输电______，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电______。I2r电阻电阻横截面积电流电流电压思考判断(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比。()(2)由P＝U2r可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小。()(3)由P＝I2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失。()(4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的。()√×√√交流高压输电的基本环节发电站升压变压器降压变压器用户发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位高压线输电远距离输电示意图二、电网供电1.远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器降到所需的电压。2.电网：通过网状的输电线、___________，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______。3.电网输电的优点①降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。②减小______的风险，调节不同地区电力供求的平衡，保障供电的质量。③合理调度电力，使______的供应更加可靠，质量更高。降压变电站网络断电电力思考判断(1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。()(2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。()(3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多。()(4)远距离输电时，输送电压越高越好。()√×××三、远距离输电规律R线R用n1n2n3n4I1U1U4U2U损升压变压器降压变压器1.功率关系：EI2I3I4U3U1I1=U2I2U3I3=U4I4U2I2=I22R线+U3I32.电压关系：+U3U损U2=U4U3=n2n1U1U2=n4n3U2:输送电压U4:用户电压3.电流关系：=I线I3I2=I4I3n1n2I1I2n3n4I线:输送电流用户决定：①电流②功率③U3、U4发电厂决定：U1、U2思考与讨论：由P=U2/R，可知输送电压越高，损失的功率越多，这种说法是否正确？R线R用n1n2n3n4I1U1U4U2U损升压变压器降压变压器EI2I3I4U3是不是输电电压越高越好?电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。我国常用的远距离输电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV的超高压，西北电网达到750kV。思考输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。降低输电损耗的两个途径1.输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝Ir＝PUr。2.输电线上的功率损失(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流。(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝（ΔU）2r，其中ΔU为输电线上的电压损失。[要点归纳]3.减少电压损失和功率损失的方法(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρLS，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。(2)减小输电电流I，根据I＝PU，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的1n，输电线上的功率损耗将降为原来的1n2。易错提醒(1)输电电压是指加在高压输电线起始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝Ir。(2)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率，损失功率是输电线上消耗的功率。(3)无论从减少输电线路上的功率损失，还是减小电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流。[精典示例][例1]中国已投产运行的1000kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则()A.输电电流变为原来的2倍B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍C.输电线上降落的电压将变为原来的12D.输电线上损耗的电功率将变为原来的12C[针对训练1](多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是()A.U21R线B.（U1－U2）2R线C.I2R线D.I(U1－U2)BCD远距离输电[要点归纳]1.输电过程示意图2.高压输电过程的几个电压的区别(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。(3)损失电压①表示形式：输电线始端电压与末端电压的差值即ΔU＝U2－U3＝I2R。②形成原因：输电线上的电压损失原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低。3.输电过程的几个基本关系(1)功率关系：P1＝P2，P2＝P线＋P3，P3＝P4。(2)电压关系：U1U2＝n1n2，U2＝U线＋U3，I2＝I3＝I线，U3U4＝n3n4。(3)电流关系：I1I2＝n2n1，I2＝I线＝I3，I3I4＝n4n3。(4)输电电流：I线＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R线。(5)输电导线上损耗的电功率：P线＝I线U线＝I2线R线＝P2U22R线。高压输电过程示意图[精典示例][例2]发电机两端的电压为220V，输出功率44kW，输电导线的总电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户。(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(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。(2)219.6V4.392×104W(3)180V3.6×104W[针对训练2](多选)如图1所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程，下列说法正确的是()A.输电线上的损失功率为300WB.升压变压器的匝数比为1∶100C.降压变压器的输入电压为4970VD.降压变压器的匝数比为100∶1AC1.(输电线上的电能损失)在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是()A.使输电线粗一些B.减小输电线长度C.减少通电时间D.采用高压输电D2.(输电线上功率损失的计算)采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kVC3.(远距离输电)(多选)如图2为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3。当用户用电器的总电阻减小时()图2A.U1∶U2＝U4∶U3B.用户的电压U4增加C.输电线上的损失功率增大D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率AC4.(远距离输电)如图3甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则()图3A.发电机产生的交流电的频率是100HzB.降压变压器输出的电压有效值是340VC.输电线的电流仅由输送功率决定D.仅增加升压变压器的副线圈匝数，其他条件不变，输电线损失的功率减小D基础过关1.输电导线的电阻为R，输送电功率为P。现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为()A.U1∶U2B.U21∶U22C.U22∶U21D.U2∶U1C2.(多选)陕西神木750kV输变电工程投入运行后，对同一输电线路，相比原来的250kV输电，下列说法正确的是()A.输电线上的电流频率将变为原来的13B.输电线上的电流将变为原来的13C.输电线上损失的电功率将变为原来的13D.输电线上损失的电功率将变为原来的19BD3.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图1所示。发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω，安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时()图1型号AED6500S输出电压范围220～300V最大输出功率60kWA.输电线路中的电流为20AB.发电机的实际输出电压为300VC.在输电线路上损失的电功率为8kWD.如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300VC4.(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的功率为ΔP，用户得到的功率为P′，则下列关系式正确的是()A.ΔP＝U2SρlB.ΔP＝P2ρlU2SC.P′＝P－U2SρlD.P′＝P1－PρlU2SBD5.用U1和U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，在输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线截面积之比S1∶S2为()A.U2U1B.U1U2C.U2U12D.U1U22C6.(2018·江苏单科，2)采用220kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为()A.55kVB.110kVC.440kVD.880kVC7.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器