五、高压输电
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道为什么要用高压输电．(重点)
2．会计算输电过程的损失．(重点、难点)
3．掌握减少远距离输电能量损失的途径．(重点)
4．知道电网在能源利用上的作用．
一、减小电能输送损失的方法
1．输电损耗的原因：由于输电线路存在电阻，就会产生热效应引起电能的损耗；损耗的电能会随着输送电能的增大和线路的增长而增大．
2．减小输电损耗的方法：(1)减小输送线路的电阻，其途径：
①尽量采用导电性能好的材料，②使导线粗一些．
(2)减小输送的电流，在输送功率一定时，必须提高送电的电压．
二、电网供电
1．电网
将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络．
2．优点
(1)在一次能源产地使用大容量的发电机组，降低运输一次能源的成本．
(2)保证发电与供电系统的安全与可靠，协调不同地区电力供需的平衡．
(3)根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，使电力供应更加可靠，质量更高．
1．思考判断
(1)输电线路存在电阻，就一定会有电能的损耗． (√)
(2)减小输电损耗的最好方法是提高输电电压． (√)
(3)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝.(×)
(4)电网是将多个电厂发的电连接起来，形成输电网络． (√)
(5)采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益． (√)
(6)电网不能协调不同地区电力供需平衡． (×)
2．(多选)对于电能输送的以下说法，正确的是( )
A．输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济
B．减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电
C．减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积
D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如：输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等
AD [在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素，基本要求是：可靠、保质、经济．所以只有A、D项是正确的．]
3．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是( )
A．因为热功率P＝，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗
B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
C [A中热功率P＝中U应为在输电线上减少的电压，而非输送电压，故不正确；B中P＝UI，若U小，I也小，则输送功率减小，以减小输送功率来减少线路损耗是没有意义的，所以也不正确．]
4．水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW，用2 000 V电压输电，线路上损失的功率是2.5×104 W，如果改用20 000 V高压输电，线路上损失的功率是________ W.
[解析] P＝UI 得I＝＝50 A；
根据ΔP＝I2R，计算得到：R＝10 Ω
改用20 000 V高压输电I′＝＝5 A；
根据ΔP＝I2R＝250 W.
[答案] 250
输电线上的功率损失和电压损失
1．输电线上的功率损失
由于P＝IU，则有输送电流I＝.设输电线电阻为R线，输电线上的电流为I线，则功率损失P损＝IR线＝R线．
2．输电线上电压损失
输电线上电阻两端电压ΔU＝I线R线，这样用户得到电压U′＝U－ΔU，即ΔU＝U－U′是导线中电压损失．
3．减少功率损失和电压损失的方法
(1)减小输电线上的电阻：即增大导线横截面积和用导电性能较好的材料，这种方法在实际生产中效果有限．
(2)减小输电电流，在输出功率不变时，由P＝UI知可增大U来减小I.
【例1】 (多选)远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是( )
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
CD [由I线＝可知ΔP＝·R线，选项C对；ΔU＝·R线，选项A错；ΔP＝，选项D对．此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混而错选B.]
[注意事项]
输电电压是指在高压输电线始端的电压U，损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR线．
1．输电导线的电阻为r，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )
A．U1∶U2 B．U∶U
C．U∶U D．U2∶U1
C [由P＝UI得输电线中的电流I＝.输电线中损失的功率ΔP＝I2r＝()2r＝，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，ΔP1∶ΔP2＝U∶U.]
远距离输电过程
1.输送电能的过程
发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位，如图所示．
2．各量间的关系
(1)功率关系：发电机输出功率P1，升压变压器的输出功率P2，降压变压器的输出功率P3，线路损失功率ΔP.理想变压器满足：P1＝P2＝P3＋ΔP.
(2)电压关系：在输电电路中，输送电压U1，线路损失电压ΔU，降压变压器的输入电压U2，满足：U1＝ΔU＋U2.
(3)功率、电压、电流、电阻之间的关系
①输送功率P1、输送电流I、输送电压U1的关系：P1＝IU1.
②损失功率ΔP、输送电流I、线路电阻R的关系：ΔP＝I2R.
【例2】 某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处用户供电．已知输电线的电阻为R＝25.6 Ω，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失．
思路点拨：理想变压器，高压输出端功率P输＝P0，P0为发电机的输出功率．
[解析] (1)设升压变压器的输出电压为U输，输电线上电流为I，则P损＝I2R.
I＝＝ A＝125 A，
由P输＝U输I得U输＝＝＝80 kV.
(2)输电线路上的电压损失
U损＝IR＝125×25.6 V＝3.2 kV.
[答案] (1)80 kV (2)3.2 kV
2．(多选)某小型发电站的电能输送示意图如图所示，变压器均为理想变压器并标示了电压和匝数．若电压U1＝U4，输电线总电阻为r，用户端的用电器正常工作，则( )
A．U2＝U3 B．U2＞U3
C．＝ D．>
BD [由变压器的电压比与匝数之比的关系得：＝；＝
因n1＜n2，所以U1＜U2，又因线路电压有损失，即U2＞U3，又因U1＝U4，所以>，故B、D正确．]
1．(多选)输电线的电阻为r，输送电功率为P，用电压U送电，则用户得到的功率为( )
A．P B．P－·r
C．P－ D．·r
B [输电线上的电流I＝，损失的功率P损＝I2r，故用户得到的功率P用＝P－P损＝P－·r，B正确．]
2．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，其客观原因是电网陈旧老化．近来，农村进行电网改造．为减少远距离输电的损耗而降低电的价格，可采取的措施有( )
A．提高输送功率 B．增大输送电流
C．提高输电电压 D．减小输电导线的横截面积
C [线路损耗会影响电费高低，损耗越大，电费越高．减少损耗的途径有二：一是提高输电电压；二是减小输电线电阻，即增大导线的横截面积，故C正确．]
3．关于电能输送的分析，正确的是( )
A．由公式P＝得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少
B．由公式P＝得到，输电导线的电阻越大，功率损失越少
C．由公式P＝I2r得到，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大
D．由公式P＝IU得到，输电导线上的功率损失与电流成正比
C [输电导线上的功率损失计算公式为：ΔP＝I2r＝r＝，故只有C正确．]
4．某电站发电机组的总输出功率为440 kW，现用2 200 V的电压，用铝导线将其送到离电站10 km远的工厂，要求电能输送过程中的损耗为输出功率的10%，求铝导线的总电阻应为多大？
[解析] 由P＝UI可求出输送电能的电流，
I＝＝ A＝200 A
由P损＝I2R可求出铝导线的总电阻，
R＝＝＝ Ω＝1.1 Ω.
[答案] 1.1 Ω
课件37张PPT。第三章 电磁感应五、高压输电电阻增大电阻粗一些电流电压输电线变电站地区性供需可靠
√√×
√√×点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十六) 高压输电
(时间：40分钟 分值：100分)
[基础达标练]
1．(6分)远距离输电时，在输送电功率不变的条件下( )
A．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
C．提高输电电压，会增大输电线上的能量损耗
D．提高输电电压，会增大输电线中的电流
B [在输电功率一定时，由P＝UI知，当U增大时，I减小，输电线上损耗的功率P损＝I2R将变小．]
2．(6分)(多选)输电线路输送4 840 kW的电功率，采用110 kV高压输电时，输电导线中的电流为I1；假如用2 200 V电压输电时，输电导线中的电流为I2，则I1、I2的值是( )
A．I1＝4.4×104A B．I1＝44 A
C．I2＝2.2 A D．I2＝2.2×103 A
BD [由公式：P＝UI，I1＝＝＝44 A；I2＝＝2.2×103A，所以选项B、D正确．]
3．(6分)(多选)发电厂发电机升压后的输出电压为U1，发电厂到学校的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校降压变压器原线圈得到的电压为U2，则输电线上损耗的功率可表示为( )
A． B.
C．I2R D．I(U1－U2)
BCD [输电线上的损失的电压U损＝U1－U2，则P损＝＝，选项B正确，选项A错误；由P损＝IU损＝I(U1－U2)知，选项D正确；由P损＝I2R知，选项C正确．]
4．(6分)(多选)为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：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，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，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U
AD [由ΔP＝I2R线知ΔP′＝9ΔP时，I′＝3I，故A对，B错；又由P＝IU得，U′＝U，故C错，D对．]
5．(6分)(多选)远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高到原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失，下列说法正确的是( )
A．输电线上的功率损失是原来的
B．输电线上的功率损失是原来的
C．输电线上的电压损失是原来的
D．输电线上的电压损失是原来的
BC [当输电电压升高为原来的n倍时，输电电流减小为原来的，输电线上损失的功率为P损＝I2R，所以输电线上的功率损失降低到原来的；因输电线上的电压损失U损＝IR，所以电压损失是原来的，故选项B、C正确．]
6．(6分)我国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )
A． B.
C．2P D．4P
A [由P＝UI可知输出电压由500 kV升高到1 000 kV时，电路中的电流将减为原来的一半；由P损＝I2R线可知电路中损耗的功率变为原来的，选项A正确．]
7．(6分)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( )
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
C [变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，故选项A、B错；用户用电器总电阻减小，由P＝，消耗功率增大，输电线中电流增大，线路损失功率增大，选项C对；升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器的输入电压，选项D错．]
8．(8分)一座发电站，它输出的电功率是4 800 kW，输电电压是110 kV.如果输电导线的总电阻是0.5 Ω，那么输电线上损失的电功率是多少？如果用400 kV的电压输电，输电线上损失的电功率将是多少？
[解析] 根据P＝UI
I1＝＝≈43.6 A
P损1＝IR＝(43.6 A)2×0.5 Ω＝950.48 W
I2＝＝＝12 A
P损2＝IR＝(12 A)2×0.5 Ω＝72 W.
[答案] 950.48 W 72 W
[能力提升练]
9．(6分)(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R线．则下列说法正确的是( )
A．输电线上的电流I＝
B．输电线上的电流I＝
C．输电线上损失的功率P＝·R线
D．输电线上损失的功率P＝
BC [输电线上的电流I线＝＝，故A错误，B正确；输电线上的功率损失P＝IR线＝·R线＝，故C正确，D错误．]
10．(6分)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )
A．＝ B．I2＝
C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2
D [根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、＝.U2不是加在R两端的电压，故I2≠，而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和．故选项D正确．]
11．(6分)(多选)如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2从远处为用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有 ( )
A．U2减小，U4变大 B．U2不变，U3变小
C．P1变小，P2变小 D．P2变大，P3变大
BD [由理想变压器输出决定输入可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P1增大，输入电压U1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U2不变，由于P1增大，由P1＝U1I1＝P2＝U2I2可知，I1增加，P2、I2增加，U3＝U2－I2R，故U3减小；降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U3减小，U4减小，由于用户功率增加，即P4增加，理想变压器无功率损耗，可得：P3＝P4，功率P3也增加．综上所述，选项A、C错误，选项B、D正确．]
12．(6分)如图所示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，流入用户端的电流为I2.则( )
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为Ir
D．输电线路上损失的电功率为I1U
A [理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1＝U2I2，U2＝，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ir，选项D错误．]
13．(12分)通过相同材料制成的导线向同一用户输送10 kW的电功率，如在输送电压为110 V和220 V两种情况下输电线上损失的电能相同，那么两种情况下输电线的电阻之比为多少？
[解析] 设输送电压为U1时输电线上的电流为I1，输送电压为U2时输电线上的电流为I2.
且P相同，所以I1U1＝I2U2.
设输电线上损失的功率为P损，则P损＝I2R.
因为P损相同，所以＝＝＝.
[答案]
14．(14分)发电机输出功率为40 kW，输出电压400 V，用原、副线圈匝数比为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V，(均为理想变压器)求：
(1)输电线上损失的电功率；
(2)降压变压器的原、副线圈匝数比．
[解析] 画输电示意图如图所示：
(1)由＝得U2＝＝400× V＝2 000 V
又P2＝P1＝U2I2，所以I2＝＝ A＝20 A
ΔP损＝IR＝202×5 W＝2 000 W.
(2)ΔU＝I2R＝20×5 V＝100 V
U3＝U2－ΔU＝2 000 V－100 V＝1 900 V
所以＝＝＝.
[答案] (1)2 000 W (2)95∶11
