关于远距离输电的几个问题

关于远距离输电的几个问题

一、远距离输电采用高压输电的原因：

当电流通过导线时，会有一部分电能变为热能而损耗掉。在输电的功率相同的情况下，高压输电的电流较小，而低压输电电流较大，因为功率 P = UI，P 一定，则 U 升高，I 就降低；U 降低，I 就升高。同时输电过程中，电流通过导线，而导线必然有电阻，于是就在电线上产生一定的压降，该压降的大小 U' = IR，R 为传输导线的电阻，I 即为上边提到的输电电流 I。由于这部分压降以及电线的电阻，就有一部分功率P' = U'I = I²R 消耗在传输导线上，而导线本身也是

电阻，所以这一部分功率转变成了热量散发到空气中，也就是说这一部分功率损失在导线上。由于导线的电阻 R 为一定值，输电电流 I 减小的话，则导线上损失的功率 P' 也会降低。输电线截面积S一定时，输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。在传输功率相同的情况下，为了减小在传输过程中损失的功率，提高输电电压，降低输电电流能有效降低在传输过程中的损失，电压越大损失越小。所以，从减少输电线路上的电功率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说，远距离输送电能要采用高电压或超高电压。但也不能盲目提高输电电压，同为输电电压愈高，输电架空线的建设，对所用各种材料的要求愈严格，线路的造价就愈高。所以，要从具体的实际情况出发，做到输电线路既能减少功率损耗，又能节约建设投资。

二、远距离输电解题关键：

一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n2、n3、n4，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是：P1=P2，

P3=P4，P2=P损+P3。电压之间的关系是：U1/U2=n1/n2 U3/U4=n3/n4 U2=U 损+U3 。电流之间的关系是：I1/I2=n2/n1 I3/I4=n4/n3 I2=I3=I线。可见其中电流之间的关系最简单，I2 I3 I线中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。

特别重要的是要会分析输电线上的功率损失，由此得出的结论：⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比，当然选择前者。⑵若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。

三、远距离输电的题型

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是多少？用户得到的电压是多少？（2）输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？（3）如果采用4000V电压输电，输电线损失的功率是多少？

（1）25A 250V 150V

（2）6250W 3750W

（3） 62.5W

例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是500kW，端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的损耗。求：

（1）升压变压器的副线圈两端电压；

（2）输电导线上的功率损失；

（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；

（4）用户得到的功率。

解：输电线路原理图如上图所示

（1）升压变压器的副线圈两端电压为

U2=n2U1/n1=2500V

（2）输电导线上的电流

I2= P2/ U2

输电导线上的功率损失为 P损=I22r线=60kW

（3）输电导线上的电压

U损=I2r线

降压变压器原线圈的电压

U3=U2-U损=2200V

降压变压器原、副线圈的匝数比为

n3/n4= U3/ U4= 10:1

（4）用户得到的功率

P用= P1- P损=440kW

练习：某发电机输出功率P=100千瓦，发电机端电压U=500伏，向远距离输电的输电线总电阻R=10欧。现要求输电损耗为5%，用户得到的电压恰好为220伏，则：①画出输电线路的示意图；

②求出所用的变压器的原副线圈匝数比。