(完整版)远距离输电知识要点归纳

远距离输电知识要点归纳
一、输电电路的基本分析
1．如图所示，发电站的输出电功率为P ，输出电压为U ，用户得到的电功率为P ′，
电压为U ′，则输电电流为I ＝P U ＝U －U ′R 线＝U 线R 线
. 2．输电导线损失的电压：U 线＝U －U ′＝IR 线．
3．输电导线上损失的电功率
ΔP ＝P －P ′＝I 2
R 线＝(P U )2R 线＝(U 线)2R 线. 4．减少电能损失的基本途径：根据公式ΔP ＝I 2R 线＝(P U
)2R 线．可知有两个基本途径： ①减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等； ②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流．
二、远距离高压输电问题的分析
1．远距离高压输电的几个基本关系(如图所示)
(1)功率关系
P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 线＋P 3
(2)电压、电流关系
U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3
U 2＝U 线＋U 3 I 2＝I 3＝I 线
(3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线
(4)输电导线上损失的电功率
P 线＝U 线I 线＝I 2线R 线＝(P 2U 2
)2R 线 2．关于远距离输电问题的处理思路
常见问题有两类：一类是按发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；还有一类常见的是从中间突破的题目，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题．
【例1】某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )
A ．输电线上的电流I ＝U R
B ．输电线上的电流I ＝P 0U
C ．输电线上损失的功率P ＝(P 0U )2R
D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R
【例2】某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW ，现用500 kV 的电压输电，则下列说法正确的是( )
A ．输电线上输送的电流大小为2.0×105 A
B ．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV
C ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻
【例3】某小型水电站的电能输送示意图如图7所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(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( )
A.n 2n 1>n 3n 4
B.n 2n 1<n 3n 4
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
【例4】某小型发电站的发电机输出交流电压为500 V ，输出电功率为50 kW ，如果用电阻为3 Ω的输电线向远处用户送电，这时用户获得的电压和电功率是多少？如果要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V 供用户使用，不考虑变压器的能量损失，这两个变压器原、副线圈的匝数比各是多少？
同步练习：
1．对于电能输送的以下说法，正确的是( )
A ．输送电能的基本要求是经济实惠
B ．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电
C ．减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积
D ．实际输电时要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等
2．远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，输电线的横截面积为S ，线路损失的功率为ΔP ，若将电压提高到10U ，则( )
A ．不改变输电线路时，线路上的功率损失为0.01 ΔP
B ．不改变输电线路时，用户端的电压为原来的10倍
C ．线路功率损失仍为ΔP 时，输电线的横截面积可减小为0.1S
D ．不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时，输送的功率可增加到10P
3．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则输电线上损耗的电压可表示为( )
A ．U 1
B ．U 1－U 2
C ．IR
D ．U 2
4．在远距离输电过程中，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（ ）
A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
B ．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定
C ．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大
D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
5．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n 倍，则输电导线上（ ）
6．中国已投产运行的1000 kV 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500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )
A ．P 4
B ．P 2
C ．2P
D ．4P 7．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有
A ．升压变压器的输出电压增大
B ．降压变压器的输出电压增大
C ．输电线上损耗的功率增大
D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
8．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 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2.0×105 A
B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻
9．关于远距离输电，下列表述正确的是( )
A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好
10．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ，通过输电导线的电流为I ，输电线末端的电压为U 2，下面选项表示输电导线上损耗的功率是( )
A.U 12R
B.(U 1－U 2)2R
C ．I 2R
D ．I (U 1－U 2) 11．由甲地向乙地输电，输送的电功率一定，输电线的材料一定．设输电电压为U ，输电线横截面积为S ，输电线因发热损失的电功率为ΔP ，那么( )
A ．若U 一定，则ΔP 与S 成反比
B ．若U 一定，则ΔP 与S 2成反比
C ．若S 一定，则ΔP 与U 2成反比
D ．若S 一定，则ΔP 与U 成反比
12．在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为ρ,横截面积
为S,总长度为l,输电线损失电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是( )
A.P′
2
U S
lρ
= B.P′=
2
2
P l
U S
ρ
C.P用=P-
2
U S
lρ
D.P用=P(1-
2
)
P l
U S
ρ
13．在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，对于在输电线上损失的电功率，有如下四种判断,其中正确的是（）
①和输送电线上电压降的平方成反比②和输送电压的平方成正比
③和输送电线上电压降的平方成正比④和输送电压的平方成反比
A. ①和②
B. ③和④
C. ①和④
D. ②和③
14．发电厂输出功率为9900kW，输电线电阻为2Ω，分别用18kV和110kV的高压输电，则导线上损失的功率分别为___________，________．
15.有一台内阻为4 Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图所示.升压变压器匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的电阻R=4 Ω,全校共22个班,每班有“220 V,40 W”的灯6盏.若保证全部电灯正常发光,则:
(1)发电机输出功率多大?
(2)发电机电动势多大?
(3)输电效率是多少?
16．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用
的理想变压器升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．
解析与答案：【例1】BC
【例2】B[输电线上输送的电流I＝P
U＝
3×106 kW
500 kV＝6 000 A，A错；输电线上损失的
电压为ΔU＝Ir＝6 000×2.5 V＝1.5×104 V＝15 kV，B对；若改用5 kV的电压输电，则输电
线上输送的电流I′＝P
U′＝
3×106 kW
5 kV＝6×10
5 A，输电线上损失的功率ΔP＝I′2r＝(6×105)2×2.5 W
＝9×108 kW>3×106 kW，表明电能将在线路上损耗完，则输电线上损失的功率为3×106 kW，C错；D项中输电线上损失的功率ΔP＝U2/r，U应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压，D错．]
【例3】AD
【例4】200 V2×104 W1∶10497∶22
解析用500 V电压送电时示意图如图所示，输电线上的电流
I0＝P/U0＝50×103/500 A＝100 A.
用户获得电压U1＝U0－I0R＝(500－100×3) V＝200 V；
用户获得的电功率P1＝I0U1＝2×104 W.
改用高压输送时，示意图如下图所示，
要求P损＝0.6%P，即P损＝50×103×0.6% W＝300 W.
输电电流I＝P损/R＝300/3 A＝10 A.
发电站升压后输电电压U＝P
I＝
50×103
10V＝5 000 V，
升压变压器匝数比n1/n2＝U0/U＝500/5 000＝1/10. 输电线上损失的电压
U′＝I·R＝10×3 V＝30 V，
降压变压器的输入电压
U 2＝U －U′＝(5 000－30) V ＝4 970 V ，
降压变压器的匝数比
n 3n 4＝U 2U 3＝4 970220＝49722
. [规范思维] 分析此类问题，先画出输电线路图，然后以变压器为界，分成几个独立的闭合回路，应用串、并联电路的特点及电功、电功率有关公式分析各个回路的电流、电压和
功率关系．各独立回路之间可通过变压器的n 1n 2＝U 1U 2＝I 2I 1
及功率P 入＝P 出等联系起来．
同步练习
1．D 2．AD 3．BC 4．C 5．ABCD 6．A 7．CD 8．B
9．ABD 10．BCD 11．AC 12．BD 13．B 14．605kW ，16.2kW
15．解析:(1)对降压变压器:U′2I 2=U 3I 3=nP 灯=22×6×40 W=5280 W.而U′2=41
U 3=880 V ∴I 2=2
nP U 灯=6 A. 对升压变压器:U 1I 1=U 2I 2=I 22R+U′2I 2= 5424 W.
(2)∵U 2=U′2+I 2R=904 V ∴U 1=
14U 2=226 V 又∵U 1I 1=U 2I 2 ∴I 1=
221U I U =24 A ∴E=U 1+I 1r=322 V . (3)η=P P 有
出×100%=52805424
×100%=97%. 16．升压1∶8，降压12∶1。