1、1专题 37 远距离输电一、远距离输电1输电过程，如图所示。2输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为 Q I2Rt。（1）减少输电电能损失的两种方法理论依据： P 损 I2R.减小输电线的电阻：根据电阻定律 R ，要减小输电线的电阻 R，在保证输电距离情况下，可采lS用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法。减小输电导线中电流：在输电功率一定的情况下，根据 P UI，要减小电流，必须提高电压。（2）输电线路功率损失的计算方法 P 损 P P， P 为输送的功率， P为用户所得功率。 P 损 I R 线 ， I 线 为输电线路上的电流， R 线 为线路电阻。2线 P
2、损 ， U 为输电线路上损失的电压， R 线 为线路电阻。 U2R线 P 损 UI 线 ， U 为输电线路上损失的电压， I 线 为输电线路上的电流。3电压损失：（1） U U U；（2） U IR。4功率损失：（1） P P P；（2） P I2R（ U） 2R。5输送电流：（1） I ；PU（2） I 。U UR【题 1】2013 年 4 月 20 日 8 时 2 分在四川省雅安市芦山县发生 7.0 级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾2民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是 400 m，输电线
3、路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为 2.5104 ，安置区家用电器的总功率为 44 kW，当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时型号 AED6500S输出电压范围 220300 V最大输出功率 60 kWA输电线路中的电流为 20 A B发电机的实际输出电压为 300 V C在输电线路上损失的电功率为 8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是 300 V【答案】C【题 2】随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电
4、厂输出电压为 U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为 P0，用户的用电器正常工作的电压为 U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是A输电线上损耗的功率为 P20RU2B输电线上损耗的功率为P20RU21C若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 D采用更高的电压输电会降低输电的效率【答案】C【解析】设发电厂输出功率为 P，则输电线上损耗的功率为 P P P0， P I2R ，A、B 选项错P2RU21误；采用更高的电压输电，可以减小导线上电流，故可以减小输电导线上损耗的功率，C 项正确；采用 更3高的电压输电，输电线上损耗的功率减小，则发电厂输出的总功率减小，
5、故可提高输电的效率，D 项错误。【题 3】 （多选）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器 T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为 R，降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为 41，降压变压器副线圈两端交变电压 u220 sin （100 t） V，降压变压器的副线圈与阻值 R011 的电阻组成闭合电路。2若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是A通过 R0电流的有效值是 20 A B降压变压器 T2原、副线圈的电压比为 41C升压变压器 T1的输出电压等于降压变压器 T2的输入电压D升压变压器 T1的输出功率大于降压变压器 T2的输 入功率【答案】AB
6、D【题 4】 （多选）在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么A输电线路上损失的电压与输送电流成正比B输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比【答案】AC【解析】输电线路上损失电压 U IR，在 R 一定时， U 和 I 成正比若 U 越高， I ， I 越小，PU那么 U 越小。输电线路上损失的功率 P I2R，当 P一定时， I ，所以 P（ ） 2R，即 P 和 U 的PU PU平方成反比，跟 I 的平方成正比，故 A、C 正确 。 间的基本结构，如图所示。输电过程的电路被划分为三个独
7、立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路。在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁。42抓住两个联系（1）理想的升压变压器联系了电源回路 1 和输送回路 2，由变压器原理可得：线圈 1（匝数为 n1）和线圈 2（匝数为 n2）中各个量间的关系是 ， ， P1 P2。U1U2 n1n2 I1I2 n2n1（2）理想 的降压变压器联系了输送回路 2 和用户回路 3，由变压器原理可得：线圈 3（匝数为 n3）和线圈 4（匝数为 n4）中各个量间的关系是 ， ，
8、 P3 P4。U3U4 n3n4 I3I4 n4n33掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1，线圈 1 上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1 P 线损 P 用户 。4远距离高压输电的几个基本关系（以图为例）（1）功率关系： P1 P2， P3 P4， P2 P 损 P3。（2）电压、电流关系： ， ， U2 U U3， I2 I3 I 线 。U1U2 n1n2 I2I1 U3U4 n3n4 I4I3（3）输电电流： I 线 。P2U2
9、P3U3 U2 U3R线（4）输电线上损耗的电功率： P 损 I 线 U I R 线 （ ） 2R 线 。2线P2U2当输送功率一定时，输电电压增大到 原来的 n 倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的 。1n25远距离输电问题的分析思路及常见的“三个误区”（1）分析思路：对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器” ，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。（2）三个误区：不能正确地利用公式 P 损 （ ） 2R 计算输电线上的损耗功率导致错误；P2U25不能正确理解升压变压器的输出电压 U2、降压变压器的输入电压 U3和输电线上损失的电压 U 的关系导
10、致错误，三者关系是 U2 U U3；不能正确理解升压变压器的输入功率 P1、降压变压器的输出功率 P4和输电线上损失的功率 P 损 的关系导致错误，三者关系是 P1 P 损 P4。【题 5】（多选）一台发电机最大输出功率为 4000 kW，电压为 4000 V，经变压器 T1升压后向远方输电输电线路总电阻为 R1 k.到目的地经变压器 T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220 V、60 W） 。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的 10%，变压器 T1和 T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则A T1原、副线圈电流分别为 103 A 和 20 AB T2原、副线圈电压分别为 1
11、.8105 V 和 220 VC T1和 T2的变压比分别为 150 和 401D有 6104盏灯泡（220 V、60 W）正常发光【答案】ABD【题 6】如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则A用户用电器上交流电的频率是 100 Hz 6B发电机输出交流电的电压有效值是 500 VC输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【答案】D【题 7】 （多选）某发电机输出的交流电如图，经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则 下列说法正确的是A发电机输出交流电的有效值为 500 V
12、B用户获得的交流电频率为 50 HzC若增加用户用电负载数量，输电线上损失的功率将增加D若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小【答案】BC【解析】由题图图象可知交流电的最大值为 Um500 V，因此其有效值为 U 250 V，故 A 错Um2 2误；由题图可知， T210 2 s，故 f 50 Hz，故 B 正确；若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，1T电流增大，由 P I2R 知损失功率增大，故 C 正确；增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为 P（ ） 2R，损失功率增大，故 D 错误。 的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。两PU输条输电线总电阻用 R
13、0表示。当负载增加时，则A电压表 V1、V 2的读数几乎不变 7B电流表 A2的读数增大，电流表 A1的读数减小C电压表 V3的读数增大，电流表 A2的读数增大D电压表 V2、V 3的读数之差与电流表 A2的读数的比值不变【答案】AD【题 9】2013 年 4 月 20 日 8 时 2 分在四川省雅安市芦山县发生 7.0 级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示。现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是 400 m，输电线路中的火线和零线均为 GBCZ60 型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为 2.51
14、04 ，安置区家用电器的总功率为 44 kW，当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时。型号 AED6500S输出电压范围 220300 V最大输出功率 60 kW柴 油发 电 机 = = = = =火 线 零 线 安 置 区A输电线路中的电流为 20 AB发电机的实际输出电压为 300 V C在输电线路上损失的电功率为 8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是 300 V【答案】C【解析】当这些额定电压为 220 V 的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为 I 200 A，A 错；PU导线电阻为 R2.510 4 4002 0.2 ，则发电机的实
15、际输出电压为 U 输 U IR260 V，B 错；在输电线路上损失的电功率为 P 损 I2R8 kW，C 对；如果该柴油发电机发的电是正弦式交 变电流，则其输出电压的最大值是 Um U 输 368 V，D 错。 2【题 10】如图所示为重庆某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈 A、 B 端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路。已知变压器副线圈 C、 D 两端距教学区输入端 E、 F 距离较远，电路之间输电线电阻不能忽略，设定 A、 B 端输入电压一定，则以下说法正确的是8A如果教学区同时使用的电灯减少， A、 B 端输入功率仍不变B C、 D 端电压一定为 220 VC E、 F 端电压一定为 220 VD教学区内同时使用的电灯越多， E、 F 端输入电压越低【答案】D【题 11】某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为 9.8104 W，电厂输出电压仅为 350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高 再输出。已知输电线路的总电阻为 4 ，允许损失的功 率为输送功率的 5%，所需电压为 220 V，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？【答案】18 133119
