2 7远距离输电详解

I1 ? U2 ? n2 I2 U1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地 方.而用电的地方却很多,例如:
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这 就涉及电能的输送问题．即:
一、电能的输送
1．电能输送的优点：
电能通过输电线就可以输送到远方．相对于煤炭、石 油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，“ 方便和 节约”是它突出的优点．
若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L， 横截面积为S，电阻率为? ，则功率损失可表示为：?P ? (P)2 ?? L.
US
讨论与交流：
2、降低输电损耗的途径是什么？
减少输电线的电阻
由ΔP=I2r可知：
可减少功率损失。
减少输电线的电流
3、若采用减小导线电阻的方法，在输电线长度 一定的情况下，应采用什么措施？
复习
实验和理论分析都表明：理想 变压器原副线圈的电压跟它们的匝 数成正比
U1 ? n1 U2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
四、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P入= P出
即:
U1I 1=U2I 2
理想变压器原副线圈的 电流跟它们的匝数成反比
U
总结：
减小输送电流的 方法可以通过提高输电电压 来实现。
四、输电线上的电压损耗的降低
思考：
在输电过程中，电源输送的电压是否全部加在
用户上？
r
电
U损
源 U送
U用
用 户
造成电压损失的因素: （1）输电线电阻造成电压损失 ? U ? U送 ? U用 ? Ir （2）输电线的感抗和容抗造成电压损失．
(高中阶段计算中只考虑输电线电阻造成的电压损失)
远距离输电过程示意图
探究与交流：
1、在高压输电三个回路中，各部分的功率、电
压和电流关系如何？
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F
U 1 n1
n2 U 2
U 3 n3
n4 U 4
R用
功率关系： P1 ? P2 P2 ? ? P ? P3
电压关系： U1 ? n1
U2 n2
U2 ? ? U ? U3
阅读与思考：
1、常用的输电模式有几种？各是什么？ 2、我国远距离输电采用的电压有哪几种？
低压输电：输电功率为100 kW 以下，距离为几百米以内， 一般采用220 V 的电压输电。
高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十 千米到几百千米，一般采用35 kV 或110 kV 的电 压输电。
由 R ? ?可L知：
S
（1）减少输电线的长度L （2）增加导线的横截面积S （3）减少材料的电阻率ρ
讨论与交流：
4、若采用减小导线中电流的方法，又应采用
什么措施？
减小输送功率P
由 P=IU 可知：
可减小输电电流。
提高输电电压U
想一想：
能否通过减小输送功率来减小输电电流？
由于电站的装机容量一定，因此电站向外输送的电功率 是一定的，即在实际中不能以用户少用或不用电来减少输电 线上的功率损失。
R)
讨论与交流：
1、根据上述结果高压输电能否真的有效降 低能量损耗及电压损耗？
2、是不是输电电压越高越好？为什么？
1、由 ? P ? ( n1 ? P )2 R 及 ? U ? n1 P R可知：电压越高，
n2 U1
n 2U 1
功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。
2、不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高， 建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率 的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况 选择合适的输电电压。
2．输送电能的基本要求：
可靠、保质、经济． 可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
二、输电的模型
思考： 怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？
输电线 r
电
源 U送
用 户
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。 输送功率： 电源对外发出的功率即输送功率。
三、降低能耗的两个途径
思考： 远距离大功率输电面临的困难是什么？
在输电线上有功率损失。
讨论与交流：
1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损 失的表达式ห้องสมุดไป่ตู้什么？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一 部分电能转化为热能而损失掉。
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r
电流关系： I1 ? n2
I 2 n1
I2 ? I3
P3 ? P4
U3 ? n3 U4 n4
I3 ? n4 I4 n3
探究与交流：
2、在高压输电模型中，设发电机的输出功率为 P，输送电压为 U1，输电线的电阻 r，升压变压器的原 副线圈匝数分别为 n1，n2，降压变压器原副线圈分别 为n3，n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用 户得到的功率和电压分别是多少？
?
I
2 2
R
?
( n1 n2
? P )2 R U1
用户得到的功率
P用户
?
P
?
?P
?
P
?
( n1 n2
?P U1
)2 R
损失的电压
?U
?
I2R
?
n1P n 2U 1
R
U3
?
U2
?
?U
?
n 2U1 n1
?
n1 P n 2U 1
R
U4
?
n 4U 3 n3
?
n4 ( n2U1 n3 n1
?
n1 P n2U1
做一做：
把功率为 22KW的电能用总电阻为2Ω的导线输送 到远方的用户，用 220V的电压输电，导线损失的功 率为多少？若改用 22KV的电压输电，导线损失的功 率又为多少？
220V 输电，损失的功率为 22KV 输电，损失的功率为
?P ? ( P)2 ?R ? 4? 104W
U
?P ? ( P)2 ?R ? 4W
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U 1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
I1
I2
I3
I4
P1
P2
r线 P3
P4
F U1 n1 n2 U2
U3 n3 n4 U4 R用
在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中
由 I1 ? n2 I 2 n1
I2
?
n1 n2
?P U1
输电线上
I1
?
P U1
?P
超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米， 必须采用220 kV 或更高的电压输电。
有110 kV 、220 kV 、330 kV ，输电干线采用500 kV 超高压，西北电网的电压甚至达到750 kV 。