电能的远距离传输.ppt

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一、为什么要采用高压输电1.1.电功率损失电功率损失(1)(1)损失的电功率损失的电功率P P＝＝，，即即在在输输电电线线上上因因发发热热而而损损耗耗的的电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比电功率与电阻成正比，与电流的二次方成正比. .(2)(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 导线中电流的方法导线中电流的方法. .I I2 2R R减小减小2.2.电电压压损损失失：：在在输输送送电电功功率率不不变变的的前前提提下下，，要要减减少少电电压压损损失失，，只只能采取能采取输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法输电电流的方法，或减小输电线电阻的方法. .3.3.高压输电：高压输电：由由P P＝＝UIUI知，在保证知，在保证P P不变的情况下，必须不变的情况下，必须输输送电压送电压U U，才能减小电流，才能减小电流I I. .减小减小提高提高二、高压交流输电二、高压交流输电1.1.远距离输电的基本思路远距离输电的基本思路. .如图所示如图所示. .在发电站内用在发电站内用变压器升高电压变压器升高电压. .然后进行远距离输电，在然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降压用电区域通过降压变压器降压. .升压升压2.2.电网电网通通过过网网状状的的输输电电线线、、变变电电站站，，将将许许多多电电厂厂和和广广大大用用户户连连接接起起来来，，形成全国性或地区性的输电网络形成全国性或地区性的输电网络. .3.3.电网送电的优点电网送电的优点(1)(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益. .(2)(2)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高合理地调度电力，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流；输电过程中只用两根导线. . 和和可以实可以实现交流电和直流电的转换现交流电和直流电的转换. .整流器整流器 逆变器逆变器一、降低输电损耗的两个途径一、降低输电损耗的两个途径1.1.输电导线上的功率损失输电导线上的功率损失(1)(1)损失功率计算：设输电电流为损失功率计算：设输电电流为I I，输电线电阻为，输电线电阻为R R线线，则输电线，则输电线上的功率损失为上的功率损失为ΔΔP P＝＝I I2 2R R线线. .(2)(2)减少输电线上电压损失的方法：减少输电线上电压损失的方法：①①减小输电线的电阻减小输电线的电阻. .②②提高输送电压提高输送电压. .例例1 1　　远远距距离离输输送送一一定定功功率率的的交交变变电电流流，，若若输输电电电电压压升升高高为为原原来来的的n n倍倍，，关关于于输输电电线线上上的的电电压压损损失失和和功功率率损损失失正正确确的的是是( (不不考考虑虑电电抗产生的损失抗产生的损失)()(　　　　) )答案　BC答案　BC针针对对训训练练　　发发电电厂厂发发电电机机的的输输出出电电压压为为U U1 1，，发发电电厂厂至至学学校校的的输输电电线线总总电电阻阻为为R R线线，，通通过过导导线线的的电电流流为为I I，，学学校校输输入入电电压压为为U U2 2，，下下列列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是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二、远距离输电及基本关系1.1.输电线路的构成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、用电器构成由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成. .2.2.远距离输电的基本关系远距离输电的基本关系( (如图所示如图所示) ) 3. 3.特别强调特别强调(1)(1)升压变压器副线圈的电压U U2 2不等于降压变压器原线圈的电压U U3 3，输电线上的电压损失ΔΔU U＝I I线R R线，输电线上的功率损耗ΔΔP P＝(2)(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)(3)处理远距离输电问题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；应位置；其次解题时要抓其次解题时要抓““两头两头”——”——电源、用电器电源、用电器. .要注意要注意““中间两条线中间两条线”——”——输电线，以输电线，以变压器变压器为界将整个输电电路划分为三个独立的回为界将整个输电电路划分为三个独立的回路路. .以变压器为联系的纽带将以变压器为联系的纽带将““两头两头””与中间与中间““输电线输电线””联系起来，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利用能量守恒、变压比、变流比等规律进行分析与计算. .例例2 2　　发发电电机机两两端端电电压压为为220 220 V V，，输输出出功功率率44 44 kWkW，，输输电电导导线线的的总总电电阻阻为为0.2 0.2 ΩΩ，，如如果果用用原原、、副副线线圈圈匝匝数数之之比比为为1∶101∶10的的升升压压变变压压器器升升压压，，经经输输电电线线后后，，再再用用原原、、副副线线圈圈匝匝数数比比为为10∶110∶1的的降降压压变变压器降压供给用户压器降压供给用户. .(1)(1)画出全过程的线路示意图；画出全过程的线路示意图；解析　解析　示意图如图所示示意图如图所示. .(2)(2)求用户得到的电压和功率；求用户得到的电压和功率；(3)(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＝ΔU＝I2R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U3＝U2－U损＝2 200 V－4 V＝2 196 V，I3＝I2＝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P4＝U4I4＝219.6××200 W＝4.392××104 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ΔU′′＝I′′R线＝200××0.2 V＝40 V.所以用户得到的电压U2′′＝U1－ΔU′′＝220 V－40 V＝180 V，用户得到的功率为P′′＝U2′′I′′＝180××200 W＝3.6××104 W.输电线上损耗的问题输电线上损耗的问题答案　ACB、D选项中的U2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 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3××106 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××105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9××108 kWD.输电线上损失的功率为ΔP＝ ，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××103××2.5 V＝1.5××104 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××106 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n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(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4.4.在在远远距距离离输输电电时时，，要要考考虑虑尽尽量量减减少少输输电电线线上上的的功功率率损损失失. .有有一一个个电电站站，，输输送送的的电电功功率率为为P P＝＝500 500 kWkW，，当当使使用用U U＝＝5 5 kVkV的的电电压压输输电电时时，，测测得得安安装装在在输输电电线线路路起起点点和和终终点点处处的的两两只只电电度度表表一昼夜示数相差一昼夜示数相差4 8004 800度度. .求：求：(1)(1)这时的输电效率这时的输电效率ηη和输电线的总电阻和输电线的总电阻R R线线；；(2)(2)若若想想使使输输电电效效率率提提高高到到98%98%，，又又不不改改变变输输电电线线，，那那么么电电站站应使用多高的电压向外输电？应使用多高的电压向外输电？(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R线；答案　60%　20 Ω　(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。