3.5 高压输电
[学习目标定位] 1.了解为什么要用高压输电.2.知道减少远距离输送电能损失的主要途径.3.了解电网供电的优点，了解输电的新技术．
一、远距离输电的电能损失
1．影响电能损失的因素：输电线的电阻越大，输电线上通过的电流越大，在输电线上产生的热量就越多，损失的电能越多．
2．减少输电线路上的损耗的方法
(1)减小输送线路的电阻；
(2)减小输送线路的电流．
3．降低导线电阻的方法：选择导电性能好的材料做导线，且使导线粗一些．
4．降低输电电流的方法：在输送功率不变的情况下，提高(填“提高”或“降低”)输送电压，输电线中的电流就会减小．
二、电网供电
1．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，叫做电网．
2．电网供电的优点是：(1)节约成本，提高效益；(2)使电力的供应更可靠、质量更高.
一、远距离输电
[问题设计]
1．葛洲坝电站通过发电机把水的机械能转化为电能，发电功率可达271.5 万千瓦，从葛洲坝电站发出的电输送到武汉、上海等地，在如此远距离输电过程中，主要需考虑哪些方面的问题？
答案 输电导线上电能的损失
2．远距离输电中，通常是通过架设很高的、很粗的高压电线把电能输送到目的地的，远距离输电为什么要用高电压？
答案 输送功率一定时，提高输送电压，可以减小导线中的电流，从而减小损失的功率．
[要点提炼]
1．电能损失的原因：电流的热效应．
2．减少电能输送时损失的途径
(1)降低导线电阻
①选择导电性能好的材料做导线．
②增加导线的横截面积．
③降低导线电阻的措施的局限性：电阻率较小的金属一般比较贵重；导线横截面积增大不仅增加材料消耗，还会给架线工作增大困难．
4
(2)降低输电电流——提高输电电压
①由P＝UI知，在输送功率不变的情况下，减小电流就必须增大电压．
②由P＝UI和P热＝I2R可知，在P不变的情况下，电压提高一倍，热损耗功率将会减少为原来的.
3．远距离输电过程的示意图(如图1所示)
图1
理想变压器：P1＝P2，P3＝P4，P2－P3＝P损．
4．输电线上的功率损失和电压损失
(1)输电线上的功率损失
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．
(2)输电线上的电压损失
ΔU表示电压损失，U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，那么有ΔU＝U－U′.
说明 输电导线上损失的电能和输出电压的平方成反比，输出电压提高为原来的n倍，导线上电能的损失就减为原来的.
二、电网供电及其作用
1．电网的定义：将多个电厂发的电通过输电线、变压器连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网．
2．电网供电的作用
(1)可以在一些能源产地使用大容量的发电机组，减少发电设施的重复建设，降低运输一次能源的成本，获得最大的经济利益；
(2)可以保证发电和供电系统的安全与可靠，调整不同地区电力供需平衡，保障供电的质量；
(3)使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，使电力供应更加可靠、质量更高．
一、输电线路功率损失的计算
例1 关于减少远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )
A．由功率P＝，应降低输电电压，或增大导线电阻
B．由P＝IU，应降低输电电压，或减小输电电流
C．由P＝I2R，应减小导线电阻，或减小输电电流
D．上述说法均不对
解析 解此题关键是分清U是输电电压，而不是输电线上的电阻引起的电压降落，故C正确，A、B、D错．
答案 C
例2 输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现在分别用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
4
C．U∶U D．U2∶U1
解析 由P＝UI得输电线中的电流I＝.输电线中损失的功率P损＝I2R＝R＝.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比，所以P损1∶P损2＝U∶U.
答案 C
二、远距离输电
例3 某电站发电机组的总输出功率为440 kW，现用220 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＝2 000 A，
由P损＝I2R可求出铝导线的总电阻，
R＝＝＝ Ω＝1.1×10－2 Ω.
答案 1.1×10－2 Ω
1．(输电线路的功率损失)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的平方成正比
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
答案 CD
解析 此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由P＝而错选选项B.正确的思路是由I线＝可知ΔU＝R线，故选项A错误；ΔP＝·R线，故选项C正确；由ΔP＝知，选项D正确．
2．(输电线材料的选择)关于远距离输电，下列说法中正确的是( )
A．高压输电可以减少输电线上的功率损失，因此输电电压可以无限大
B．因为铜的电阻率比较小，因此远距离输电中常使用铜作为输电线材料
C．远距离输电中使用铝导线作为输电线材料，并且不需要包裹绝缘材料
D．增大导线截面积可减小电阻从而减小输电线上的电能损失，因此输电线为一根粗导线
答案 C
解析 远距离输电用裸露的铝导线高电压输电，并且是由多股导线缠绕而成以增大导线截面积．因受到多种制约，输电电压不能无限增大．故选C.
3．(远距离输电的特点)远距离输电要采用( )
4
A．低压输电 B．高压输电
C．强电流输电 D．弱电流输电
答案 BD
4．(远距离输电的综合计算)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？
答案 1∶4
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＝IU.
又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＝＝＝.
4
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