3.4 远距离输电 课件（共29张PPT）

(共29张PPT)
第三章 交变电流
粤教版 选择性必修二
第四节 远距离输电
新课导入
为什么要输送电能？
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近能源的地方.
阳江核电站
三峡水电站
清远发电站
而用电的地方有的离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这就涉及电能的输送问题
Part 01
远距离输电
可靠、保质、经济
一、远距离输电
1．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。
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。
讨论与交流
怎样才能将电能由发电厂输送到用户呢？
思考1：
r
输电线
输电线
发电厂
用 户
U送
左侧是发电厂，通过输电线，形成电路回路，将电能输送到用户。
在输电过程中，发电厂的输送电压是否全部加在用户上？
思考2：
讨论与交流
在输电过程中，发电厂的输送电压是否全部加在用户上？
思考2：
r
发电厂
用 户
U送
U用
U损
输电线电阻造成电压损失
输电线电阻造成功率损失
一、远距离输电
2．降低输电损耗
由ΔP =I 2 r 可知：
（减少功率损失）
(1)减小输电线的电阻
(2)减小输电线的电流
一、远距离输电
2．降低输电损耗
（减少功率损失）
(1)减小输电线的电阻
减少材料的电阻率
减少输电线的长度
增加导线的横截面积
多耗费金属材料，使输电线过重
目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料
一、远距离输电
2．降低输电损耗
（减少功率损失）
(2)减小输电线的电流
若发电厂输送的总功率为P，输电电压为U，
则输电电流
提高输电电压是降低电能损耗的有效途径！
提高输电电压
输电电压越高越好？
注意：输电电压也不是越高越好。
电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。
输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。
实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，依照不同情况选择适合的输电电压。
目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV、330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。
电厂的输出功率是22KW,用总电阻为2Ω的导线给远方的用户输电，若输电电压是220V，导线损失的功率为多少？若输电电压改为22KV，导线损失的功率又为多少？
22KV输电，损失的功率为
220V输电，损失的功率为
高压输电损失的功率更小
讨论与交流
发电站
升压变压器
高压输电
降压变压器
用户
为了减少功率损失和电压损失，需要采用高压输电。
实际上电厂供给的电能要经过多次转换才能到达用户。
一、远距离输电
3．远距离输电过程示意图
Part 02
远距离输电的模型
二、远距离输电的模型
发电厂
用户
r
n1
n2
n4
升压变压器
降压变压器
对高压输电(输送回路)中几个电压的理解
(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。
U2
U3
U4
ΔU
U1
n3
发电厂
用户
P1
P2
P3
P4
I1
I3
I2
I4
r
U1
U2
n1
n2
U3
U4
n3
n4
升压器
降压器
在远距离输电中，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：
ΔU
ΔP
课堂练习
1、从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为 0.05 Ω，用110 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为多少？(　　)
A．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1
A
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
课堂练习
2、远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)
C
A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C.当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大
D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
课堂练习
3、如图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（　　）
A．只增大T1的原线圈匝数n1，则R消耗的功率增大
B．若 ，则电压表V1和V2的示数相等
C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率减小
D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
A
学以致用
在日常生活中，为什么在用电高峰时段，家里的电灯会比较暗？
发电厂
用户
r
n1
n2
n4
U2
U3
U4
ΔU
U1
用电高峰期用电器增多，并联电阻增加，用户总电阻减小，根据欧姆定律降压变压器的输出电流I4 增大，由变压器原、副线圈电流关系可知输电线上的电流I3 增大,输电线路上损失的功率P损＝I32r，r为输电线路电阻，故高压输电线路的功率损失变大。
n3
课堂练习
如图所示为某小型发电站的输电示意图，发电站输出U1＝220 sin(100πt)V的交流电通过升压变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电。图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想电压表。下列有关描述正确的是(　　)
A．若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零
B．负载端所接收交流电的频率为25 Hz
C．深夜开灯时灯较亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故
D．用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度
C
课堂练习
3、某个小水电站发电机的输出功率为100KW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，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）。
请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
课堂练习
4、学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1Ω, 升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为R=4Ω,全校22个教室,每个教室有“220V 40W”的灯6盏并联,要求所有灯都正常发光,则：
（1）输电线上损耗的电功率多大？
（2）发电机的电动势多大？
（3）发电机的输出功率多大？
解析：输电电路如图
学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1Ω, 升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为R=4Ω,全校22个教室,每个教室有“220V 40W”的灯6盏并联,要求所有灯都正常发光,则：
（1）输电线上损耗的电功率多大？
设降压器的输出功率为P4
学校有一台应急备用发电机,内阻为r=1Ω, 升压变压器匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻为R=4Ω,全校22个教室,每个教室有“220V 40W”的灯6盏并联,要求所有灯都正常发光,则：
（2）发电机的电动势多大？
（3）发电机的输出功率多大？
解析：
Part 03
直流输电
随着电力工业的不断发展，高压交流输电出现了一定的局限性． 输电导线中的交变电流会因电磁感应产生自感，同时与附近的导线产生互感． 在输送大功率的电能时，这些电感导致的电能损耗会超过导线电阻造成的损耗． 此外，要使输电线路正常工作，为同一电网供电的所有发电机都必须同步运行，这在技术层次上是很难实现的
高压输电
三、直流输电
三、直流输电
新疆昌吉至安徽古泉段
±1 100 kV特高压直流输电工程
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。
课堂小结
远距离输电