第07节远距离输电

,远距离输电,粤教版高中物理选修3-2第二章第七节,秦山核电站,内蒙古准格尔热电厂,达板城风力发电站,三峡水电站,秦山核电站,内蒙古准格尔热电厂,达板城风力发电站,三峡水电站,为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地方，而需要用电的地方却不一定在发电站的位置,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:,城市,电能的输送,1电能输送的优点：,2输送电能的基本要求：,可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。,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,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。,可靠、保质、经济,一、电能的输送,二、输电的模型,电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压。,输送电压：,电源对外发出的功率即输送功率。,输送功率：,如何减少输电中的功率损失？,做下题后思考：这种输电方式经济吗？为什么？例一：输送10KW的电功率，采用400V的电压输电，线路总电阻R=10，（1）输电导线中的电流是多少？（2）线路损失的电压是多少？（3）用户得到的电压是多少?（4）输电线中损失的电功率是多少？（5）用户得到的功率是多少？,三、降低能耗的两个途径,在输电线上有功率损失。,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P=I2r,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：,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？,2、降低输电损耗的途径是什么？,讨论与交流：,由P=I2r可知：,可减少功率损失。,减少输电线的电阻,（3）减少材料的电阻率,（1）减少输电线的长度L,（2）增加导线的横截面积S,由可知：,不能无限制地增大，因为这样会多耗费金属材料，同时输电线太重不利于架线，同时对于已经架设好的线路而言，电阻是一个定值，因此减小电阻方法有限）,4、若采用减小导线中电流的方法，又应采用什么措施？,讨论与交流：,减小输送功率P,由P=IU可知：,可减小输电电流。,不能，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。,把功率为22KW的电能用总电阻为2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？,做一做：,22KV输电，损失的功率为,220V输电，损失的功率为,5、哪种途径对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。,讨论与交流：,由可知，在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路损耗的功率减为原来的一半。,在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，由可知：线路中电流减为原来的一半，而损耗的功率减为原来的四分之一。,采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施,1远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是（）A输电线上的电流变为原来的n倍B输电线上的电压损失变为原来的1/n2C输电线上的电功率损失变为原来的1/nD若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍,D,课堂练习：,造成电压损失的因素:,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？,（1）输电线电阻造成电压损失,（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),如何减小电压损失，保证输电质量呢？,讨论与交流：,减少输电线的电阻,由可知：,可减少电压损失。,采用增大输电导线的面积来减小电阻，对低压照明电路有效，在高压线路中因感抗、容抗造成的电压损失比电阻造成的还要大，故这种方法对高压输电来说效果不佳。,2下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（）A因为热功率，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。B因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗。C因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。D以上说法均不正确。,C,课堂练习：,五、高压输电,从上述分析可知：无论是从减小输电线中的功率损失还是减小电压损失方面看，在输电过程中都需要提高电压，减小输电电流，但大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？你能设计一个高压输电模型吗？,做一做：,交流高压输电的基本环节,发电站,升压变压器,高压输电,降压变压器,用户,远距离输电过程示意图,远距离输电示意图,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？,探究与交流：,功率关系：,电压关系：,电流关系：,3发电厂发电机的输出电压为U1，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U2，则输电导线上损耗的功率可表示为（）,BCD,课堂练习：,ABCI2RDI（U1-U2）,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？,思考：,由及可知：电压越高，功率和电压损失确实越小，可以有效降低能耗和电压损耗。,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。,知识积累：,低压输电：输电功率为100kW以下，距离为几百米以内，一般采用220V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35kV或110kV的电压输电。,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220kV或更高的电压输电。,目前我国采用的有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。,课堂小结1.输电导线的功率损失分析减小电阻(受条件制约)高电压输电(应用广泛)P损=I2R=P2R线/U2送2.简单输送电路的计算和步骤画出供电示意图以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可独立运用欧姆定律分析.各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的关系,总功率不变等联系.,1、某交流发电机输出功率为5105W，输出电压为U=1.0103V，假如输电线的总电阻R=10，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380V.(1)画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压