遠(yuǎn)距離輸電
1.電能輸送中線路上的功率損失ΔP=I2R線,電壓損失
ΔU=IR線。
2.減小電能損耗的方法是:采用高壓輸電和減小導(dǎo)線電阻。
3.高壓直流輸電能夠減少電感和電容引起的電能損失。
一、從發(fā)電站到用戶的輸電線路
1.大型發(fā)電機(jī)發(fā)出十幾千伏的電壓,在發(fā)電站區(qū)域通過(guò)變壓器升高到幾十萬(wàn)伏,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,當(dāng)電能被輸送到用電區(qū)域后,再根據(jù)不同的用電需求,用變壓器將電壓降低,這就是遠(yuǎn)距離輸電。
2.實(shí)驗(yàn)表明:在輸電導(dǎo)線的電阻不變的前提下,提高輸電的電壓,減小輸電電流,可以達(dá)到減少輸電過(guò)程中的功率損耗,更有效地輸送電能的目的。
二、為什么要采用高壓輸電
1.電功率損失:輸電導(dǎo)線上有電阻,當(dāng)電流通過(guò)時(shí),由于電流的熱效應(yīng)會(huì)引起電功率的損失。可以考慮通過(guò)減小輸電導(dǎo)線的電阻或減小輸送電流來(lái)減少電功率的損失。
2.高壓輸電:減小電阻要增粗導(dǎo)線,增粗導(dǎo)線又帶來(lái)兩個(gè)不利:其一,耗費(fèi)更多的金屬材料;其二:會(huì)使導(dǎo)線太重,給架線帶來(lái)很大困難。只有采用小電流輸電才會(huì)避免上述問(wèn)題,在保證輸送功率不變的情況下,減小電流必須靠提升電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、直流輸電
1.過(guò)程
發(fā)電機(jī)發(fā)出的交變電流經(jīng)變壓器升壓后,由換流設(shè)備將交變電流變?yōu)橹绷,用高壓直流進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,在用戶區(qū)域由換流設(shè)備將直流變?yōu)榻蛔冸娏,?jīng)變壓器降壓送給用戶。
2.優(yōu)點(diǎn)
消除電容、電感引起的電能損失,線路損耗小。
1.自主思考——判一判
(1)僅僅從減少能量損失的角度看,輸送功率一定的情況下,輸電電壓越高,損失的能量越少。(√)
(2)在輸送功率和輸電電壓一定,使用同種材料的導(dǎo)線時(shí),越粗的導(dǎo)線損失的電壓越小。(√)
(3)一般情況下高壓輸電的導(dǎo)線是銅鋁合金而不是銀,原因是同種情況下,使用銀材料,輸電線損失的功率大。(×)
(4)從發(fā)電廠發(fā)出的電輸送到用戶均需要采用高壓輸電。(×)
(5)使用升壓變壓器和降壓變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí),用戶得到的電壓可以高于發(fā)電機(jī)輸出的電壓。(√)
(6)遠(yuǎn)距離輸電時(shí),若升壓變壓器匝數(shù)比為1∶n,降壓變壓器匝數(shù)比為n∶1,則升壓變壓器的輸入電壓和降壓變壓器的輸出電壓相等。(×)
2.合作探究——議一議
(1)輸電電壓與輸電線路上損失的電壓有何不同?
提示:輸電線路上損失的電壓是指降落在輸電線電阻上的電壓;輸電電壓是輸電線路兩端的總電壓,它等于降落在輸電線電阻上的電壓與輸電線末端的電壓之和。
(2)輸電電壓越高越好嗎?
提示:輸電電壓并不是越高越好。輸電電壓越高,輸電線路方面,對(duì)導(dǎo)線的絕緣要求越高,安全問(wèn)題要求也越高,線路修建的費(fèi)用也會(huì)越高;變壓器方面,升壓變壓器輸出的電壓越高,變壓器在絕緣、結(jié)構(gòu)方面的制作要求也相應(yīng)提高。因此,實(shí)際輸送電能時(shí),要綜合考慮各種因素,如輸電功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等,依據(jù)不同情況選擇合適的輸電電壓。
(3)利用超導(dǎo)線輸電可以很大程度地減少輸電損耗,從輸送電能的要求分析,我國(guó)現(xiàn)在為什么不大規(guī)模使用超導(dǎo)線輸電。
提示:利用超導(dǎo)線輸電,材料比較貴重,不經(jīng)濟(jì),技術(shù)要求也比較高,所以現(xiàn)在我國(guó)不能大規(guī)模使用。