34电能的输送（6大题型）（原卷版）

.4电能的输送知识点1降低输电损耗的两个途径1、输送电能的基本要求（1）可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少。（2）保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。（3）经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。2、输电线上的电压损失（1）输电线上的电压损失：，U表示发电厂输送的电压（输电电压），U'表示用户端电压为，r表示输电线的电阻。（2）减小输电线路上电压损失的方法根据可知，减小输电线路上电压损失的方法主要有两种：①减小输电线的电阻r用增大输电导线横截面积来减小电阻，对低压线路有效；在高压线路中，因容抗和感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效果不佳。②减小输电电流I因为，在输送电功率P不变的前提下，提高输电电压U是有效措施。3、输电线上的功率损失（1）输电线上的功率损失：，I表示输电电流，r表示输电线的电阻，U表示输电电压，∆U表示输电线上的电压损失。（2）减小输电线路上功率损失的方法①减小输电线的电阻r（根据进行分析）a.减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能通过减小L来减小r；b.减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料；c.增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。②减小输电电流I（根据进行分析）a.减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的；b.提高输电电压U：在输送功率P一定、输电线的电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，根据知，输电线上的功率损耗降为原来的。【注】根据以上分析可知，采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。知识点2电网供电1、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，这就是电网。2、输电过程发电厂用升压变压器把输出电压升压到几百千伏后再向远距离送电。到达用电区之后，先在“一次高压变电站”降到100kV左右，在更接近用户的地点再由“二次高压变电站”降到10kV左右。然后一部分电能送往用电量大的工业用户，另一部分经过低压变电站降到220V/380V，送给其他用户。3、电网输电的优点（1）降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益；（2）减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡；（3）合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。1、远距离输电问题的分析方法如图所示为远距离输电的简化电路原理图，我们可以把它划分为三个回路，即图中所示的回路1（电源回路）、回路2（输电回路）和回路3（用户回路）。回路中能量守恒，即。（1）三个回路中电压、电流及功率的关系回路1：①电流：；②电压：；③功率：;回路2：①电流：；②电压：；③功率：;回路3：①电流：；②电压：；③功率：;（2）回路间的联系回路1与回路2间的联系：；;；回路2与回路3间的联系：；;。（3）输电效率η2、高压输电中两类问题的分析方法（1）输电功率恒定：当输送的电功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗的功率就减少到原来的。在传输功率相同的情况下，为了减小传输过程中损失的功率，提高输电电压，降低输电电流能有效降低在传输过程中的损失，电压越大损失越小。故为了降低传输的损失，采用特高压输电。（2）输电电压恒定：在远距离输电过程中，发电厂输入升压变压器的电压U1恒定，高压输电线的电阻R不变，升压变压器和降压变压器都是理想变压器，随着发电厂输出功率的增大，则升压变压器的输出功率增大，升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可得输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R可得输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2－U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压U4减小。题型1高压输电的原理与优点【例1】（2324高二上·山东青岛·期末）我国新疆昌吉至安徽古泉新建了1100kV特高压直流箱电工程．这是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程．如图是交流特高压α和直流特高压输电b的年耗费与输电距离的对比图．下列说法正确的是（

）A．“西电东送”直流高压输电不需要使用变压器B．相同输电距离直流输电线路的感抗比交流输电少C．直流特高压输电的线路上没有电能的损耗D．直流特高压输电在近距离输电上经济效益更高些【变式11】（2223高二下·浙江·期中）关于高压输电，下列说法正确的是（）A．把高压线固定在铁塔架上所用的特殊陶瓷最好是超导体材料B．用超高电压输送电能时，电流更大，电能损失更快C．图中顶部两根细电线直接与铁塔相连，利用静电屏蔽保护电网的安全D．近年来我国超高压直流输电成绩斐然，其中变压器功不可没，可以改变直流电压【变式12】（2223高二下·天津·期末）（多选）如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是（）A．低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈多B．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好C．其他条件不变，用户消耗的电功率越大，线路损耗的电功率也越大D．其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，线路损耗的电功率增大题型2影响输电损耗的因素【例2】（2324高二下·江苏常州·期中）民用家庭用电一般由国家电网交变电流供电，下列相关说法正确的是（）A．大小随时间变化的电流就是交变电流B．交流电压表测量的是交流电的峰值C．远距离输电时，可通过减小输电线的电流来降低输电损耗D．理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的功率之比等于原、副线圈的匝数之比【变式21】（2324高二下·黑龙江哈尔滨·期中）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一，若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的150kV高压输电升级为1500kV的特高压输电，下列说法正确的是（）A．若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的10倍B．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的C．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的D．若更换直径为原来输电线直径10倍的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变【变式22】对于远距离输电，在一定的情况下，设输电线路中的电流为，输电线的总电阻为，为了减少损耗，采用增大电压输电，下列说法正确的是（）A．由，知输电线路中的电流变大B．由，知输电线路中的电流变小C．由，知输电线路消耗功率增大D．由，知不会影响输电线路中的电流【变式23】（2223高二下·黑龙江牡丹江·期中）（多选）中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化。近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有（）A．提高输送功率 B．减小输电导线的长度C．提高输电的电压 D．增大输电导线的横截面积题型3输电过程的损耗及计算【例3】（2425高二上·甘肃白银·期末）特高压输电可使输送中的电能损耗大幅降低。假设从A处采用550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为。不考虑其他因素的影响，则为（）A．2 B． C． D．【变式31】为减少远距离输电的损耗，某发电站采用高压输电向外输送电能。若输送的总功率为，输电电压为，输电线的总电阻为。则下列说法正确的是（）A．输电线上的电流为 B．输电线上的电流为C．输电线上损失的功率为 D．输电电压提高一倍，输电线损失的功率减小为原来的一半【变式32】（2324高二下·广东东莞·期末）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比，在的原线圈两端接入一正弦交流电，其电压变化规律满足，若原线圈的输入电功率，输电线总电阻为。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（）A．1kW B．2kW C．10kW D．20kW【变式33】（2324高二下·河北唐山·期中）某水电站送电的总功率是，输电线路的总电阻为25Ω，若其输电电压为500kV，则输电线上（）A．电流大小为 B．损失电压为500kVC．损失的功率为 D．损失的功率为【变式34】（2425高一上·河北邯郸·月考）（多选）如图所示，一个发电系统的输出电压恒为250V，输送功率为1×105W。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1：16，下列说法正确的是（）A．升压变压器副线圈两端的电压U2=2×103VB．输电线损失的电压为3.8×103VC．输电线损失的电压为200VD．输电线损失的功率为5×103W【变式35】（2324高二下·四川广安·月考）如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻R=10Ω，图中变压器可视为理想变压器，求：（1）图示中的送电电流I2?（2）用户得到的电压U4?（3）用户得到的功率P用?题型4远距离输电问题的分析与计算【例4】（2425高三上·江西·月考）为了形成更合理的全国产业布局，优化资源配置，中央政府决定将沿海的产业迁往中西部，沿海和中西部可以实现互补，带动整个国家的经济发展。为配合这次即将到来的产业大迁移，国家电网积极配合，加快我国西部地区电力基础设施建设。如图所示为改造的某发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为10kW，输出电压为500V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原，副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（）A．升压变压器原线圈的电流为1A B．输电线上损耗的功率为1000WC．用户端的电流为45A D．降压变压器的匝数比【变式41】（2425高三上·湖北·月考）“西电东送”是中国的一项重大能源战略工程，旨在将西部地区丰富的煤炭、水能资源转化为电力资源，并通过电网输送到电力需求较大的东部沿海地区。如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，已知发电机的输出功率为P，输电线上的电流为I，输电线的电阻为r，升压变压器原、副线圈的匝数比为，则下列判断正确的是（）A．发电机的输出的电流为B．降压变压器的输入电压为C．用户得到的功率为D．若增大，输送功率不变，则导线上损耗的功率增大【变式42】近20年来福建电网实现电网结构、电压等级、电力技术“三大跨越”。如图所示是远距离输电示意图，现将输送电压由220kV升级为1000kV，输送的总电功率变为原来的2倍，保持发电机输出电压及用户得到的电压不变，输电线的电阻不变，变压器均为理想变压器，则下列说法错误的是（

）A．变为原来的 B．输电线上的电流变为原来的C．输电线损失的功率变为原来的 D．降压变压器原、副线圈匝数比变小【变式43】（2024·安徽·一模）我国在电力输送领域是世界上首屈一指的科技霸主，目前已研制成功了全套关键设备，建成了世界电压等级最高、输电能力最强的交直流输电网络。如图为远距离输电系统简化情景图，已知发电厂输出的交流电压为，理想升压变压器的原副线圈匝数比为，理想降压变压器的原副线圈匝数比为，高压输电线的总阻值为。设用户(负载)是纯电阻，且阻值为，则输电效率为（

）A． B． C． D．【变式44】（2425高二上·河北保定·期末）（多选）如图所示为远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，其它导线电阻可忽略不计。已知发电厂的输出功率为100kW，，，输电线上损失的功率为5kW。下列说法正确的是（）A．输电线上的电流为25A B．C．升压变压器原副线圈匝数比为 D．降压变压器原副线圈匝数比为【变式45】（2425高二上·辽宁大连·期末）某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）求：（1）输电线上通过的电流；（2）升压变压器输出的电压；（3）升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。【变式46】（2324高二下·广西北海·期末）某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=25Ω，全校共有33个班，每班有6盏“220V，40W”的灯，若要保证全部电灯正常发光，求：（1）输电线损失的功率；（2）升压变压器的输入电压；（3）升压变压器每小时输出的电能。（结果保留三位有效数字）【变式47】有一台内阻为的发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻。全校共22个班，每班有“

”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：（1）发电机的输出功率为多大？（2）发电机的电动势为多大？（3）输电效率是多少？（保留两位有效数字）题型5计算用户端用电器的数量【例5】（2324高一下·甘肃天水·月考）如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求：（1）升压变压器原副线圈匝数比；（2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数；（3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？【变式51】（2223高二下·山东烟台·期末）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）（1）求输电线中的电流I；（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；（3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。【变式52】（2223高二下·陕西咸阳·期中）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求：（1）高压输电线的电流；（2）降压变压器的原、副线圈的匝数比；（3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？题型6远距离输电的动态分析【例6】（2024·江苏·模拟预测）某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线的电阻，灯、规格相同。保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯正常发光，则（

）A．仅将滑片P上移，A的输入功率变大B．仅将滑片P上移，亮度不变C．仅闭合S，、均正常发光D．仅闭合S，输电线路输送效率减小【变式61】（2324高二下·山西·月考）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，变压器可视为理想变压器，所有电表视为理想电表，原线圈输入有效值恒定的交流电压，图中R为输电线的总电阻。在用电高峰期，住户使用的用电器增加时，下列说法正确的是（）A．电流表A1示数不变 B