3.4 电能的远距离输送 课件(共30张PPT）__高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

(共30张PPT)
第四节 电能的远距离输送
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第三章 交变电流与远距离运输
高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
新课导入
世界发电站排名第一——三峡水电站
亚州最大风力发电站——新疆达板城风力发电站
为了合理的利用能源，发电站要建在靠近能源的地方，用电的地方却很多。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。这就需要远距离输电。
新课导入
问题：如何降低输电损耗？
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、采用高压输电的原因
在我国常采用100kV、220kV、330kV、和550kV等高压方式将电能从发电厂经变电站输送给用户。
远距离输电为什么要采用高压方式呢？
新课讲解
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”
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．
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：
新课讲解
10kV
几百kV
100kV
10kV
220V/380V
发电机
其它形式能
电能
电能的输送模型
电能
电能
变压器
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。
新课讲解
1、功率损失
发电厂
用户
U送
U用
U损
r
输电导线
远距离输电，导线的电阻不能忽略。电流流过输电导线时，电流的热效应会引起电功率的损失。
（2)降低输电损耗的途径是什么？
（1)怎样计算输电线上损失的功率？
减小输电线电阻
减小输电线电流
新课讲解
2、电压损失
发电厂
用户
U送
U用
U损
r
输电导线
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)
新课讲解
减小电阻的方法：
用较经济且电阻率较小的铜或铝作输电线
太粗不可能,既不经济又架设困难
减小输导线的长度L
不可行，因为要保证输电距离
减小材料的电阻率ρ
增加导线的横截面积
减小电流的方法：
由 P=IU 可知
(1)减小输送功率P
(2)提高输电电压U
两种方式比较：
(2)提高输电电压U ：由 可知在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的 倍。
(1)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。
新课讲解
在 100 km 左右时采用 110 kV 的电压输电
在100至300 km 时则采用 220 kV 的电压
在我国
更远距离采用更高电压输电
高压输电线路：输电电压为110 kV、220 kV 的线路
特高压输电线路：输电交流电压为1000kV及以上的线路
远距离输电时，要综合考虑输送功率的大小，技术和经济等各种因素，选择合适的输送电压。
( 直流电压为±800kV )
新课讲解
二、高压交流输电与直流输电
新课讲解
远距离输电线路示意图
P
U、
~
用 户
U1
I2
P1
U2
U3
U4
I1
P2
n1
n2
n4
n3
I3
I4
P3
P4
发电厂
R
发电回路
高压送电回路
用户回路
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？
升压变压器
降压变压器
新课讲解
功率关系
电压关系
电流关系
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
升压变压器
降压变压器
输电导线
新课讲解
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
线
r
I1
I3
I4
P1
P2
P3
P4
升压变压器
降压变压器
P1=U1I1
P2=U2I2
P3=U3I3
P4=U4I4
I线
新课讲解
交流输电时，输电导线有一定电感，大功率输电时，电感对交变电流的阻碍作用甚至超过电阻。
输电线架在空中，导线和大地之间就构成了一个电容器。
输电线铺设在地下（ 海底 ），需要用绝缘层隔开导线与大地（海水），导线和大地（海水）之间也构成了一个电容器。
感抗和容抗（ 合称电抗 ）会造成交流输电线路上的电压和电能的损失。
交变电流通过时，都会产生容抗。
新课讲解
现代供电系统把许多发电站连成一体，构成庞大的交流输电网，这就要求电网中的各台发电机发出的交变电流并网时必须做到同步，即并联输电线中的交变电流必须同时达到最大值和最小值，并且交变电流的频率必须相同。
电网
随着供电系统的迅速扩大、输电功率和输送距离的不断增加，技术难题越难克服。
新课讲解
电网供电
优点：合理调度电力，减少断电风险
我国的电网：国家电网和南方电网。
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。
经典例题
Classic Example
经典例题
1.高压直流输电系统的程序：交变电流升压后输送到_______，把高压交变电
流变换成_____________，经由____________ _输送到用电地区后，将_______
_______变换成_____________，再经___________降压。
整流器
高压直流电流
高压直流线路
高压直
流电流
高压交变电流
降压变压器
经典例题
2.进行远距离输电时，要综合考虑_________________、_____和_____等各种因素，选择恰当的_________。输电电压为_______________的线路，称为高压输电线路；输电电压为_________________________的线路，称为超高压输电线路；输电交流电压为___________________________________的线路，称为特高压输电线路。
输送的功率的大小
技术
经济
输电电压
110 kV、220 kV
330 kV、550 kV乃至750 kV
1 000 kV(直流电压为±800 kV)及以上
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
1.(采用高压输电的原因)(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电。采用高压输电的优点是(　　)
A.可节省输电线的材料 B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度
答案:AC
课堂练习
解析:远距离输电时往往输送的电功率一定,根据P=UI知,输送电压U越高,则输送电流 越小,根据P损=I2r知,在输电线上的功率损失一定的情况下,输电线电阻可略大些,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料);若输电线确定,即r确定,则可减小输电线上的能量损耗,故选项A、C正确。交变电流的频率是一定的,不需调节,输电的速度就是电磁波的传播速度,故选项B、D错误。
课堂练习
2.(输电线上的电压损失和功率损失)(多选)为了消除高压输电线上的冰,假设利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上输电电压为U,电流为I,热消耗功率为P损;除冰时,输电线上的热功率需要变为9P损,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)
A.输电电流为3I B.输电电流为9I
C.输电电压为3U D.输电电压为
课堂练习
答案:AD
课堂练习
3.(远距离输电分析)下图为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2。下列说法正确的是(　　)
答案:A
课堂练习
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THANK YOU