第五节《电能的输送》

1、课程标准：了解从变电站到住宅的输电过程，知道远距离输电时应用高电压的道理。学习目标：1.了解远距离输电线路的基本构成2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关3应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算,电能的输送,一、电能的输送,1.电能输送的优点：,一、电能的输送,1.电能输送的优点：,“方便和节约”是它突出的优点,一、电能的输送,1.电能输送的优点：,2.输送电能的基本要求：,“方便和节约”是它突出的优点,一、电能的输送,1.电能输送的优点：,2.输送电能的基本要求：,“方便和节约”是它突出的优点,可靠、保质、经济。,一、电能的输送,1.电能输送的优点：,2.输送电能

2、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。,“方便和节约”是它突出的优点,可靠、保质、经济。,一、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。,“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。,可靠、保质、经济。,一、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。,“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

3、。,一、电能的输送,2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾,2008年初湖南电网遭遇50年来最重冰灾,二、输电的模型,二、输电的模型,怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,二、输电的模型,怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,二、输电的模型,怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,输送电压：,二、输电的模型,怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,电源向外输电时，其两端的电压即 为输送电压 。,输送电压：,二、输电的模型,怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,电源向外输电时，其两端的电压即 为输送电压 。,输送电压：,输送功率：,二、输电的模型,怎样才能将

4、电能由发电厂输送到用户呢?,思考：,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：,三、降低能耗的两个途径,远距离大功率输电面临的困难是什么？,思考：,三、降低能耗的两个途径,远距离大功率输电面临的困难是什么？,思考：,在输电线上有功率损失。,三、降低能耗的两个途径,远距离大功率输电面临的困难是什么？,思考：,在输电线上有功率损失。,1.输电线上功率损失的原因是什么？功率损 失的表达式是什么？,讨论与交流：,三、降低能耗的两个途径,远距离大功率输电面临的困难是什么？,思考：,在输电线上有功率损失。,1.输电线上功率损失的原因是什么？功率损

5、 失的表达式是什么？,讨论与交流：,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。,三、降低能耗的两个途径,远距离大功率输电面临的困难是什么？,思考：,在输电线上有功率损失。,1.输电线上功率损失的原因是什么？功率损 失的表达式是什么？,讨论与交流：,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,三、降低能耗的两个途径,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：,若输送的功率为P，输电电压为U，电 线的总长

6、度为L，横截面积为S，电阻率为 ，则功率损失可表示为：,讨论与交流：,2.降低输电损耗的途径是什么?,讨论与交流：,2.降低输电损耗的途径是什么?,讨论与交流：,由P=I2r可知：,2.降低输电损耗的途径是什么?,讨论与交流：,由P=I2r可知：,减少输电线的电阻,2.降低输电损耗的途径是什么?,讨论与交流：,由P=I2r可知：,减少输电线的电阻,减少输电线的电流,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,减少输电线的电流,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

7、与交流：,由P=I2r可知：,可减少功率损失。,减少输电线的电阻,减少输电线的电流,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,减少输电线的电流,由 可知：,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,减少输电线的电流,(1)减少输电线的长度L,由 可知：,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?

8、,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,减少输电线的电流,(1)减少输电线的长度L,(2)增加导线的横截面积S,由 可知：,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,减少输电线的电流,(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：,把功率为220KW的电能用铝导线输送到10km 以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%，用 220V的电压输电，导线横截面

9、积大约为多少?(已知 铝的电阻率=2.910-8m),做一做：,把功率为220KW的电能用铝导线输送到10km 以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%，用 220V的电压输电，导线横截面积大约为多少?(已知 铝的电阻率=2.910-8m),做一做：,(S=132cm2),把功率为220KW的电能用铝导线输送到10km 以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%，用 220V的电压输电，导线横截面积大约为多少?(已知 铝的电阻率=2.910-8m),做一做：,(S=132cm2),在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵， 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横 截面积能否无限制地增大？

10、,想一想：,把功率为220KW的电能用铝导线输送到10km 以外的地方，要使功率损失为输送功率的10%，用 220V的电压输电，导线横截面积大约为多少?(已知 铝的电阻率=2.910-8m),做一做：,(S=132cm2),在各种金属中银的电阻率最小，但价格昂贵， 目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线，导线的横 截面积能否无限制地增大？,想一想：,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。,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：,由 P=IU 可知：,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

11、P=IU 可知：,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。,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：,提高输电电压U,可减小输电电流。,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：,提高输电电压U,可减小输电电流。,想一想：,能否通过减小输送功率来减小输电电流?,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：,提高输电电压U,可减小输

12、电电流。,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。,想一想：,能否通过减小输送功率来减小输电电流?,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：,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：,220V输电，损失的功率为,把功率为22KW的电能用总电阻为2的 导线输送到远方

13、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：,220V输电，损失的功率为,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,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,把

14、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,减小输送电流的方法可以通过提高输电电压 来实现。,总结：,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：,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P=I2r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。,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P=

15、I2r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 P=UI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。,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P=I2r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 P=UI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,四、输电线上的电压损耗的降低,思考：

16、,在输电过程中，电源输送的电压是否全部 加在用户上？,r,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？,r,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？,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？,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？,造成电压损失的因素:,(1)输电线电阻造成电压损失,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？,造成电压损失的

17、因素:,(1)输电线电阻造成电压损失,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？,造成电压损失的因素:,(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,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？,造成电压损失的因素:,(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：,如何减小电压损失，保证输电质量呢?,讨论与交流：,由 可知：,如何减小电压损失，保证输电质量呢?,讨论

18、与交流：,减少输电线的电阻,由 可知：,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。,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。,减少输电线的电流,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。,减少输电线的电流,采用减小输电线电阻能否有效降低电压损失?,想一想：,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。,减少输电线的电流,采用减小输电线电阻能否有效降低电压损失?,想一想：,采

19、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。,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：,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

20、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：,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：,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

21、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,交流高压输电的基本环节,发电站,升压变压器,交流高压输电的基本环节,发电站,升压变压器,高压输电,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,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,交流高压输电的基本环节,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：,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？,功率关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,探究与交

22、流：,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？,功率关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,探究与交流：,1.在

23、高压输电三个回路中，各部分的功 率、电压和电流关系如何？,功率关系：,电压关系：,电流关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,电流关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,电流关系：,探究与交流：,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？,功率关系：,电压关系：,电流关系：,探究与交流：,2.在高压输电模型中，设发电机的输出功 率为P，输送电压为U1，输电线的电阻r，升 压变压器的原副线圈匝数分别为n1，n2，降压 变压器原副线圈分别为

24、n3，n4，你能算出线路 中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电 压分别是多少？,探究与交流：,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,输电线上,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,输电线上,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,输电线上,用户得到的功率,在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中,由,输电线上,用户得到的功率,损失的电压,损失的电压,损失的电压,损失的电压,讨论与交流：,1.根据上述结果高压输电

25、能否真的有效降低能量损耗及电压损耗？,讨论与交流：,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？,讨论与交流：,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？,讨论与交流：,1.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。,2.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。,远距离输电过程示意图,远距离输电过程示意图,阅读与思

26、考：,1.常用的输电模式有几种？各是什么?,2.我国远距离输电采用的电压有哪几种?,阅读与思考：,1.常用的输电模式有几种？各是什么?,2.我国远距离输电采用的电压有哪几种?,低压输电：输电功率为100 kW以下，距离 为几百米以内，一般采用220 V的电压输电。,阅读与思考：,1.常用的输电模式有几种？各是什么?,2.我国远距离输电采用的电压有哪几种?,低压输电：输电功率为100 kW以下，距离 为几百米以内，一般采用220 V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35 kV或110 kV的电压输电。,超高压输电：输电功率为10万千瓦以 上

27、，距离为几百千米，必须采用220 kV或 更高的电压输电。,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220 kV或 更高的电压输电。,有110 kV、220 kV、330 kV，输电 干线采用500 kV超高压，西北电网的电压 甚至达到750 kV。,采用电网供电的优点是什么?,六、电网供电,阅读与思考：,采用电网供电的优点是什么?,六、电网供电,阅读与思考：,可以在能源产地使用大容量发电机组， 降低一次能源的输送成本，获得最大的经济 效益。同时，电网可以减少断电的风险，调 剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。,1.远距离输送交变电流都采用高压输 电。我国西北电网正在

28、建设750kV线路。采 用高压输电的优点是( ) A. 可节省输电线的铜材料 B. 可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损耗 D. 可加快输电的速度,课堂练习：,1.远距离输送交变电流都采用高压输 电。我国西北电网正在建设750kV线路。采 用高压输电的优点是( ) A. 可节省输电线的铜材料 B. 可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损耗 D. 可加快输电的速度,C,课堂练习：,2.在远距离输电过程中，为减少输 电线路上的电能损失，可采用的最佳方 法是( ) A. 使输电线粗一些 B. 减短输电线长度 C. 减少通电时间 D. 采用高压输电。,课堂练习：,

29、2.在远距离输电过程中，为减少输 电线路上的电能损失，可采用的最佳方 法是( ) A. 使输电线粗一些 B. 减短输电线长度 C. 减少通电时间 D. 采用高压输电。,D,课堂练习：,3.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/n2 C. 输电线上的电功率损失变为原来的1/n D. 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,课堂练习：,3.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/n2 C. 输电线上的