資源簡介

(共30張PPT)
第四節(jié) 電能的遠距離輸送
教學課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第三章 交變電流與遠距離運輸
高中物理魯科版（2019）選擇性必修第二冊
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養(yǎng)目標
新課講解
新課導入
經(jīng)典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
新課導入
世界發(fā)電站排名第一——三峽水電站
亞州最大風力發(fā)電站——新疆達板城風力發(fā)電站
為了合理的利用能源，發(fā)電站要建在靠近能源的地方，用電的地方卻很多。有的地方離發(fā)電站很遠，因此需要把電能輸送到遠方，這就涉及電能的輸送問題。這就需要遠距離輸電。
新課導入
問題：如何降低輸電損耗？
新課講解
New lesson explanation
新課講解
一、采用高壓輸電的原因
在我國常采用100kV、220kV、330kV、和550kV等高壓方式將電能從發(fā)電廠經(jīng)變電站輸送給用戶。
遠距離輸電為什么要采用高壓方式呢？
新課講解
1. 電能輸送的優(yōu)點：
2. 輸送電能的基本要求：
可靠：是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。
“方便和節(jié)約”
保質：就是保證電能的質量，即電壓和頻率穩(wěn)定。
經(jīng)濟：是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小。
可靠、保質、經(jīng)濟．
電源向外輸電時，其兩端的電壓即為輸送電壓 。
輸送電壓：
電源對外發(fā)出的功率即輸送功率。
輸送功率：
新課講解
10kV
幾百kV
100kV
10kV
220V/380V
發(fā)電機
其它形式能
電能
電能的輸送模型
電能
電能
變壓器
遠距離大功率輸電面臨的困難是什么？
思考：
在輸電線上有功率損失。
新課講解
1、功率損失
發(fā)電廠
用戶
U送
U用
U損
r
輸電導線
遠距離輸電，導線的電阻不能忽略。電流流過輸電導線時，電流的熱效應會引起電功率的損失。
（2)降低輸電損耗的途徑是什么？
（1)怎樣計算輸電線上損失的功率？
減小輸電線電阻
減小輸電線電流
新課講解
2、電壓損失
發(fā)電廠
用戶
U送
U用
U損
r
輸電導線
造成電壓損失的因素:
（1）輸電線電阻造成電壓損失
（2）輸電線的感抗和容抗造成電壓損失．
(高中階段計算中只考慮輸電線電阻造成的電壓損失)
新課講解
減小電阻的方法：
用較經(jīng)濟且電阻率較小的銅或鋁作輸電線
太粗不可能,既不經(jīng)濟又架設困難
減小輸導線的長度L
不可行，因為要保證輸電距離
減小材料的電阻率ρ
增加導線的橫截面積
減小電流的方法：
由 P=IU 可知
(1)減小輸送功率P
(2)提高輸電電壓U
兩種方式比較：
(2)提高輸電電壓U ：由 可知在輸送功率P一定，輸電線電阻R一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸電線上的功率損失降為原來的 倍。
(1)減小輸送功率P：在實際中不能以用戶少用或不用電來達到減少損耗的目的。
新課講解
在 100 km 左右時采用 110 kV 的電壓輸電
在100至300 km 時則采用 220 kV 的電壓
在我國
更遠距離采用更高電壓輸電
高壓輸電線路：輸電電壓為110 kV、220 kV 的線路
特高壓輸電線路：輸電交流電壓為1000kV及以上的線路
遠距離輸電時，要綜合考慮輸送功率的大小，技術和經(jīng)濟等各種因素，選擇合適的輸送電壓。
( 直流電壓為±800kV )
新課講解
二、高壓交流輸電與直流輸電
新課講解
遠距離輸電線路示意圖
P
U、
~
用 戶
U1
I2
P1
U2
U3
U4
I1
P2
n1
n2
n4
n3
I3
I4
P3
P4
發(fā)電廠
R
發(fā)電回路
高壓送電回路
用戶回路
在高壓輸電三個回路中，各部分的功率、電壓和電流關系如何？
升壓變壓器
降壓變壓器
新課講解
功率關系
電壓關系
電流關系
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
線
r
I1
I3
I4
n1
n2
n3
n4
P1
P2
P3
P4
升壓變壓器
降壓變壓器
輸電導線
新課講解
1
4
2
2
3
U
U
U
U
R
I
F
用
線
r
I1
I3
I4
P1
P2
P3
P4
升壓變壓器
降壓變壓器
P1=U1I1
P2=U2I2
P3=U3I3
P4=U4I4
I線
新課講解
交流輸電時，輸電導線有一定電感，大功率輸電時，電感對交變電流的阻礙作用甚至超過電阻。
輸電線架在空中，導線和大地之間就構成了一個電容器。
輸電線鋪設在地下（ 海底 ），需要用絕緣層隔開導線與大地（海水），導線和大地（海水）之間也構成了一個電容器。
感抗和容抗（ 合稱電抗 ）會造成交流輸電線路上的電壓和電能的損失。
交變電流通過時，都會產(chǎn)生容抗。
新課講解
現(xiàn)代供電系統(tǒng)把許多發(fā)電站連成一體，構成龐大的交流輸電網(wǎng)，這就要求電網(wǎng)中的各臺發(fā)電機發(fā)出的交變電流并網(wǎng)時必須做到同步，即并聯(lián)輸電線中的交變電流必須同時達到最大值和最小值，并且交變電流的頻率必須相同。
電網(wǎng)
隨著供電系統(tǒng)的迅速擴大、輸電功率和輸送距離的不斷增加，技術難題越難克服。
新課講解
電網(wǎng)供電
優(yōu)點：合理調度電力，減少斷電風險
我國的電網(wǎng)：國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。
通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來。
經(jīng)典例題
Classic Example
經(jīng)典例題
1.高壓直流輸電系統(tǒng)的程序：交變電流升壓后輸送到_______，把高壓交變電
流變換成_____________，經(jīng)由____________ _輸送到用電地區(qū)后，將_______
_______變換成_____________，再經(jīng)___________降壓。
整流器
高壓直流電流
高壓直流線路
高壓直
流電流
高壓交變電流
降壓變壓器
經(jīng)典例題
2.進行遠距離輸電時，要綜合考慮_________________、_____和_____等各種因素，選擇恰當?shù)腳________。輸電電壓為_______________的線路，稱為高壓輸電線路；輸電電壓為_________________________的線路，稱為超高壓輸電線路；輸電交流電壓為___________________________________的線路，稱為特高壓輸電線路。
輸送的功率的大小
技術
經(jīng)濟
輸電電壓
110 kV、220 kV
330 kV、550 kV乃至750 kV
1 000 kV(直流電壓為±800 kV)及以上
課堂練習
Classroom Practice
課堂練習
1.(采用高壓輸電的原因)(多選)遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。采用高壓輸電的優(yōu)點是(　　)
A.可節(jié)省輸電線的材料 B.可根據(jù)需要調節(jié)交變電流的頻率
C.可減小輸電線上的能量損失 D.可加快輸電的速度
答案:AC
課堂練習
解析:遠距離輸電時往往輸送的電功率一定,根據(jù)P=UI知,輸送電壓U越高,則輸送電流 越小,根據(jù)P損=I2r知,在輸電線上的功率損失一定的情況下,輸電線電阻可略大些,導線可做得細一些或選擇電阻率略大的材料(非銅材料);若輸電線確定,即r確定,則可減小輸電線上的能量損耗,故選項A、C正確。交變電流的頻率是一定的,不需調節(jié),輸電的速度就是電磁波的傳播速度,故選項B、D錯誤。
課堂練習
2.(輸電線上的電壓損失和功率損失)(多選)為了消除高壓輸電線上的冰,假設利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時,高壓線上輸電電壓為U,電流為I,熱消耗功率為P損;除冰時,輸電線上的熱功率需要變?yōu)?P損,則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)(　　)
A.輸電電流為3I B.輸電電流為9I
C.輸電電壓為3U D.輸電電壓為
課堂練習
答案:AD
課堂練習
3.(遠距離輸電分析)下圖為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流是I2。下列說法正確的是(　　)
答案:A
課堂練習
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