1、五、高压输电 1.了解为什么要用高压输电。2.知道减少远距离输送电能损失的主要途径。3.了解电网在能源利用上的作用,认识科学技术对人类生活的深远影响。一 二 三 一、电能输送存在的问题由于输电线路存在电阻,就会有电能的损耗;损耗的电能会随着输送电能的增大和线路的增长而大大增加。一 二 三 二、减小输电线路上的损耗的方法1.减小输送线路的电阻。2.减小输送线路的电流。此方法必须提高送电的电压。一 二 三 三、高压输电的原理由于输送功率P=UI,其中U为输送电压,I即为输送电流,因而在输送功率一定的情况下,可以通过提高输送电压U,以减小输送电流I,来减小线路上的损耗P损=I2R,这是行之有效的方法
2、。为什么远距离输电要采用高压输电?1.输电线上的电能损失电能的一个优点是便于远距离输送,输送电能的基本要求是可靠(供电线路工作可靠)、保质(电压和频率稳定)、经济(输电线路的建造和运行费用低,电能损耗少)。远距离输电,输电线路上不可避免地存在功率损失P和电压损失U,如图所示,如何减少P和U呢?2.减少输电线上功率损失的方法任何输电线都有电阻,因此当电能通过输电线送向远方时,电流流过输电线,因输电线有电阻而发热,从而损失电能。在远距离输送电能时,为了减少输电线上的功率损失,根据P损=I2R知,一是减小输电线的电阻,二是减小输电线中的电流。要使电阻小些,应该尽量使用导线粗一些和导电性能好的材料做导
3、线。前者会加大导线的质量,带来架设困难;后者会带来较高的经济成本。由P损I2知,若能减小输电电流,可更多地减少功率损失。一般情况下,发电厂的发电功率P一定,由P=UI可知,输电电压提高到原来的 n 倍,输电电流就变为原来的1,据损=2知,输电线上的功率损耗将降为原来的 12。特别提醒输电线上功率损耗P损=I2R,其中I为输电线上的电流,R为输电线上的电阻。功率损耗也可用公式P损=IU来计算,但必须注意U为输电导线上损失的电压。类型一 类型二 对高压输电的理解【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电,我国正在研究用比330 kV高很多的电压进行输电。采用高压输电的优点是()A.可节省输电线的铜材
4、料B.可根据需要调节交变电流的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度类型一 类型二 解析:本题考查的内容为输电过程。由于远距离输电往往输送的电功率一定,根据P=UI,输送电压U越高,则输送电流I=越小,根据P线=I2r知,当要求在输电线损耗一定的情况下,输电线电阻可略大,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料);若输电线确定,即r确定,则可减少线路上的能量损耗,故选项A、C正确。而交变电流的频率是一定的,不需调节,输电的速度就是电磁波的传播速度,也是一定的,故选项B、D错误。答案:AC题后反思当输送功率一定时,输电电流 I 输与输电电压 U 输成反比,即 I输=输,提高
5、输送电压可以大幅度减少电能在输送过程中的损失。类型一 类型二 高压输电的电压和功率【例2】发电机的输出电压为220 V,输出电功率为 44 kW,输电导线的电阻为0.2 ,如果用初、次级匝数之比为110的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级匝数比为101的降压变压器降压供给用户,求用户得到的电压和功率。解析:如图所示,升压变压器次级的输出电压U2=21U1=101 220 V=2 200 V根据升压变压器输入电功率等于输出电功率知,升压变压器次级输出电流 I2=2=441032 200 A=20 A类型一 类型二 输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR=I2R=200.2 V=4 VPR=22=202 0.2 W=80 W加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压为I3=I2=20A,U3=U2-UR=(2 200-4)V=2 196 V 降压变压器次级的输出电流和电压为I4=34I3=1020 A=200 AU4=43U3=110 2 196 V=219.6 V用户得到的功率为P4=I4U4=200219.6 W=4.392104 W。答案:219.6 V 4.392104 W类型一 类型二 题后反思解决这类问题,无论是否要求画出输电过程示意图,都要首先画出示意图,标明相关物理量,这样能帮助理清物理量间的关系,以防出错。
