远距离输电与变压器

远距离输电

发电厂利用变压器对电压的升和降与高压、低压线路来进行输电，称之为远距离输电。

采用高压输电的原因

当电流通过导线时，会有一部分电能变为热能而损耗掉。在输电的功率相同的情况下，高压输电的电流较小，而低压输电电流较大，因为功率 P = UI，P 一定，则 U 升高，I 就降低；U 降低，I 就升高。同时输电过程中，电流通过导线，而导线必然有电阻，于是就在电线上产生一定的压降，该压降的大小 U’ = IR，R 为传输导线的电阻，I 即为上边提到的输电电流 I。

由于这部分压降以及电线的电阻，就有一部分功率 P’ = U’I = I²R 消耗在传输导线上，而导线本身也是电阻，所以这一部分功率转变成了热量散发到空气中，也就是说这一部分功率损失在导线上。由于导线的电阻 R 为一定值，输电电流 I 减小的话，则导线上损失的功率 P’ 也会降低。

输电线截面积S一定时，输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。

在传输功率相同的情况下，为了减小在传输过程中损失的功率，提高输电电压，降低输电电流能有效降低在传输过程中的损失，电压越大损失越小。 所以，从减少输电线路上的电功率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说，远距离输送电能要采用高电压或超高电压。

但也不能盲目提高输电电压，同为输电电压愈高，输电架空线的建设，对所用各种材料的要求愈严格，线路的造价就愈高。

所以，要从具体的实际情况出发，做到输电线路既能减少功率损耗，又能节约建设投资。

远距离输电解题关键

一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n2、n3、n4，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看出功率之间的关系是：

P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3。

电压之间的关系是：

U1/U2=n1/n2 U3/U4=n3/n4 U2=U损+U3 。

电流之间的关系是：I1/I2=n2/n1 I3/I4=n4/n3 I2=I3=I

可见其中电流之间的关系最简单，I2 I3 I线中只要知道一个，另两个总和它相等。

因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。

特别重要的是要会分析输电线上的功率损失 ，由此得出的结论：

⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比，当然选择前者。

⑵若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。

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