电能的远距离传输

,2016-3-23,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,第,4,章,第,3,讲电能的远距离传输,一、为什么要采用高压输电,1.,电功率损失,(1),损失的电功率,P,，即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比,.,(2),在输送电功率不变的前提下，要减少电功率损失，只能采取,导线中电流的方法,.,I,2,R,减小,2.,电压损失：,在输送电功率不变的前提下，要减少电压损失，只能采取,输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法,.,3.,高压输电：,由,P,UI,知，在保证,P,不变的情况下，必须,输送电压,U,，才能减小电流,I,.,减小,提高,二、高压交流输电,1.,远距离输电的基本思路,.,如图所示,.,在发电站内用,变压器升高电压,.,然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压,.,升压,2.,电网,通过网状的输电线、变电站，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网络,.,3.,电网送电的优点,(1),降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益,.,(2),合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高,.,三、高压直流输电,直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交流；输电过程中只用两根导线,.,和,可以实现交流电和直流电的转换,.,整流器,逆变器,一、降低输电损耗的两个途径,1.,输电导线上的功率损失,(1),损失功率计算：设输电电流为,I,，输电线电阻为,R,线,，则输电线上的功率损失为,P,I,2,R,线,.,(2),减少输电线上电压损失的方法：,减小输电线的电阻,.,提高输送电压,.,例1远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的,n,倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电抗产生的损失)(),答案,BC,答案,BC,针对训练发电厂发电机的输出电压为,U,1,，发电厂至学校的输电线总电阻为,R,线,，通过导线的电流为,I,，学校输入电压为,U,2,，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是,(,),答案,BCD,答案,BCD,二、远距离输电及基本关系,1.,输电线路的构成,由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成,.,2.,远距离输电的基本关系,(,如图所示,),3.,特别强调,(1),升压变压器副线圈的电压,U,2,不等于降压变压器原线圈的电压,U,3,，输电线上的电压损失,U,I,线,R,线,，输电线上的功率损耗,P,(2),计算输电线的电阻时，应注意输电线,长度为距离的两倍,.,(3),处理远距离输电问题,.,首先要画出输电线路示意图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置；,其次解题时要抓,“,两头,”,电源、用电器,.,要注意,“,中间两条线,”,输电线，以,变压器,为界将整个输电电路划分为三个独立的回路,.,以变压器为联系的纽带将,“,两头,”,与中间,“,输电线,”,联系起来，利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算,.,例,2,发电机两端电压为,220 V,，输出功率,44 kW,，输电导线的总电阻为,0.2 ,，如果用原、副线圈匝数之比为,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；,解析,示意图如图所示,.,(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,.,输电线上的功率损失和电压损失分别为,U,损,U,I,2,R,线,20,0.2 V,4 V.,所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为,U,3,U,2,U,损,2 200 V,4 V,2 196 V,，,I,3,I,2,20 A.,降压变压器副线圈的输出电压和电流为,用户得到的功率为,P,4,U,4,I,4,219.6,200 W,4.392,10,4,W.,(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,.,输电线路上的电压损失,U,I,R,线,200,0.2 V,40 V.,所以用户得到的电压,U,2,U,1,U,220 V,40 V,180 V,，,用户得到的功率为,P,U,2,I,180,200 W,3.6,10,4,W.,输电线上损耗的问题,答案,AC,B,、,D,选项中的,U,2,应为损失的电压，所以选项,B,、,D,是错误的,.,答案,AC,2.,某水电站，用总电阻为,2.5 ,的输电线输电给,500 km,外的用户，其输出电功率是,3,10,6,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,2,10,5,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,9,10,8,kW,D.,输电线上损失的功率为,P,，,U,为输电电压，,R,为输电线的电阻,答案,B,输电线上损失的电压为,U,损,IR,6,10,3,2.5 V,1.5,10,4,V,15 kV,，,B,项正确；,当用,5 kV,电压输电时，输电线上损失的功率若超过,3,10,6,kW,，与实际情况相矛盾，故,C,项错误；,答案,B,远距离高压输电的应用,3.,某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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,(,),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,答案,AD,考虑到输电线上也有电功率的损失，可知,D,项也正确,.,答案,AD,4.,在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失,.,有一个电站，输送的电功率为,P,500 kW,，当使用,U,5 kV,的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差,4 800,度,.,求：,(1),这时的输电效率,和输电线的总电阻,R,线,；,(2),若想使输电效率提高到,98%,，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？,(1),这时的输电效率,和输电线的总电阻,R,线,；,答案,60%,20 ,(2),若想使输电效率提高到,98%,，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？,答案,22.4 kV,