物理选修高压输电公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

一、变压器结构：一、变压器结构：由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上 原原,副线圈构成。副线圈构成。或称初级、次级线圈。或称初级、次级线圈。二、电路符号图：二、电路符号图：三、变压器作用：三、变压器作用：升高或减少交流电压，且升高或减少交流电压，且四、变压器工作原理：四、变压器工作原理：互感。互感。n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯知识回顾知识回顾第1页第1页新课导入新课导入火力发电系统主要由火力发电系统主要由燃烧系统燃烧系统（以锅炉为（以锅炉为关键）、关键）、汽水系统汽水系统（主要由各类泵、给水加热（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等构成）、器、凝汽器、管道、水冷壁等构成）、电气系电气系统统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制控制系统系统等构成。前两者产生高温高压蒸汽；电气等构成。前两者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能转变；控制系系统实现由热能、机械能到电能转变；控制系统确保各系统安全、合理、经济运营。统确保各系统安全、合理、经济运营。第2页第2页湖北火力发电厂湖北火力发电厂贵溪火力发电厂贵溪火力发电厂重庆火力发电厂重庆火力发电厂山东黄台火力发电厂山东黄台火力发电厂第3页第3页水力发电在某种意义上讲是水水力发电在某种意义上讲是水势能变成势能变成机械能，又变成电能机械能，又变成电能转换过程。因水力发电转换过程。因水力发电厂所发出电力其电压低，要输送到远距离用厂所发出电力其电压低，要输送到远距离用户，必须将电压通过变压器提升后，再由架户，必须将电压通过变压器提升后，再由架空输电路输送到用户集中区变电所，再次减空输电路输送到用户集中区变电所，再次减少为适合於家庭用户、工厂之用电设备之电少为适合於家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。第4页第4页三峡水电站三峡水电站万安水电站万安水电站第5页第5页风力发电机在风力发电机在1年中只有年中只有40生产能力可生产能力可提供可靠输出。提供可靠输出。由于自然风间歇性，实际发电由于自然风间歇性，实际发电能力是受制于风能无常行为安装容量能力是受制于风能无常行为安装容量0100不等。就几种风场而言，风速模式地方性差不等。就几种风场而言，风速模式地方性差别普通能够提供一些发电能力。即使风力发电别普通能够提供一些发电能力。即使风力发电站安装容量成本在减少，并与现在燃煤发电相站安装容量成本在减少，并与现在燃煤发电相近（以元近（以元/兆瓦为单位），但其真正安全发电兆瓦为单位），但其真正安全发电容量成本是非常高。容量成本是非常高。第6页第6页新疆风力发电厂新疆风力发电厂达坂城风力发电厂达坂城风力发电厂第7页第7页第8页第8页火力发电厂火力发电厂通常建在煤炭产地，通常建在煤炭产地，水力水力发电厂发电厂则建在水力资源丰富地方；但是电则建在水力资源丰富地方；但是电力用户也许在几百千米甚至几千千米之外，力用户也许在几百千米甚至几千千米之外，这就有输电问题。输电时，导线上会有电这就有输电问题。输电时，导线上会有电能损失，损失电能主要是由嗲牛热效应引能损失，损失电能主要是由嗲牛热效应引起。起。让我们共同走入今天学习！让我们共同走入今天学习！第9页第9页第10页第10页教学目的教学目的知识与能力知识与能力1知道知道“便于远距离输送便于远距离输送”是电能长处是电能长处之一。知道输电过程。理解远距离输电原理。之一。知道输电过程。理解远距离输电原理。2理解各个物理量概念及互相关系。理解各个物理量概念及互相关系。3知道什么是输电导线上功率和电压损知道什么是输电导线上功率和电压损失和如何减少功率和电压损失。失和如何减少功率和电压损失。4理解为何远距离输电要用高压。理解为何远距离输电要用高压。第11页第11页过程与办法过程与办法1培养学生阅读和自学能力。培养学生阅读和自学能力。2通过例题板演使学生学会规范解题及解通过例题板演使学生学会规范解题及解题后思考。题后思考。3通过远距离输电原理分析，详细计算及通过远距离输电原理分析，详细计算及试验验证过程，使学生学会分析处理实际问题两试验验证过程，使学生学会分析处理实际问题两种基本办法：理论分析、计算和试验。种基本办法：理论分析、计算和试验。情感态度与价值观情感态度与价值观通过对我国远距离输电挂图展示，结合我通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果现象简介，教育学生爱护公共设施，造成严重后果现象简介，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民。做一个合格公民。第12页第12页教学重难点教学重难点重点重点培养学生把物理规律应用于实际能力和培养学生把物理规律应用于实际能力和用公式分析实际问题能力。用公式分析实际问题能力。难点难点1高压输电原理。高压输电原理。2如何减少电能输送时损失。如何减少电能输送时损失。第13页第13页本章导航本章导航一减少导线电阻一减少导线电阻二减少输电电流二减少输电电流三电网供电三电网供电第14页第14页世界等级最高高压输电工程重庆动工世界等级最高高压输电工程重庆动工第15页第15页发电站发出电能是发电站发出电能是如何输送到远方呢？如何输送到远方呢？如：葛洲坝电站发如：葛洲坝电站发出电是如何输到武汉、出电是如何输到武汉、上海等地呢？上海等地呢？通过电线输送通过电线输送 第16页第16页 存在问题：存在问题：由于导线上有电阻，因此输电时，由于导线上有电阻，因此输电时，在导线上就引起电流热效应，从而造成电能损失。在导线上就引起电流热效应，从而造成电能损失。第17页第17页远距离输电远距离输电1面临问题电流流过输电导线时，由于电面临问题电流流过输电导线时，由于电流热效应，必定有一部分电能转化成热而损失流热效应，必定有一部分电能转化成热而损失掉。掉。2发热损失电能计算：发热损失电能计算：P损损=I2R3减小输电线上电能损失办法：减小输电线上电能损失办法：由热功率计算公式可看出由热功率计算公式可看出（1）减小输电线电阻）减小输电线电阻;（2)减小输送电流；减小输送电流；（3）缩短通电时间（行不通）。缩短通电时间（行不通）。第18页第18页第19页第19页分析讨论：如何减小导线电阻？分析讨论：如何减小导线电阻？R=l/s在导线长度一定情况下，要使导线电阻小些，应该尽也许采取导电性能好材料做导线。还应该使导线粗一些。不过假如导线太粗，不但要消耗大量金属材料，而且会给架线工作增加困难。第20页第20页事实上：事实上：多股绞线拧成，中心是钢线，多股绞线拧成，中心是钢线，它机械强度大，不易拉断；钢线周围是铝它机械强度大，不易拉断；钢线周围是铝线，不但导电性能好，并且密度小，使输线，不但导电性能好，并且密度小，使输电线不致太重。电线不致太重。高压绞线截图高压绞线截图第21页第21页第22页第22页分析讨论：分析讨论：如何减小导线中电流？如何减小导线中电流？注：发电机输出功率是一定注：发电机输出功率是一定I=P/U由此可见：由此可见：增大输电线路中电压能够有效减小输增大输电线路中电压能够有效减小输电线路中电流。电线路中电流。第23页第23页此时电路中电能损失就为：此时电路中电能损失就为：W损损=Q=I2Rt=（P2/U2）t损失功率：损失功率：P损损=I2R=（P2/U2）R第24页第24页为何一定要用高电压输电？为何一定要用高电压输电？下面，我们以一个实际问题为例，探讨高下面，我们以一个实际问题为例，探讨高压输电意义。压输电意义。一台发电机，输出功率为一台发电机，输出功率为1000kW，所用，所用输电导线电阻式输电导线电阻式10。当发电机接到输电线路。当发电机接到输电线路电压分别为电压分别为5kV、50kV时，分别计算：时，分别计算：1导线上电流；导线上电流；2在导线上损失热功率。在导线上损失热功率。第25页第25页【1】当】当U=5KV时，由时，由P=UI 得得I=P/U=1000103/5000=200A当当U=50KV时，由时，由P=UI得得I=P/U=1000103/5000=20A【2】当】当U=5KV时，由时，由P=I2R 得得 P=（200）210=400KW当当U=50KV时，由时，由P=UI得得 P=（20）210=4KW第26页第26页思考：是不是输电电压越高越好？为何？思考：是不是输电电压越高越好？为何？不是。电压过高，会增长绝缘有困难，不是。电压过高，会增长绝缘有困难，因而架线费用增长，输电线路还容易向大因而架线费用增长，输电线路还容易向大气放电，增长电能损失。要综合考虑，选气放电，增长电能损失。要综合考虑，选择适当输电电压。择适当输电电压。若输电电压提升若输电电压提升100倍，则输送过程倍，则输送过程中损失功率变为本来中损失功率变为本来1/1002倍。倍。第27页第27页我国远距离输电采用我国远距离输电采用110KV、220KV、330KV电压，少数线路已经采用电压，少数线路已经采用550KV普通大型发电机组发电电压是普通大型发电机组发电电压是10KV左右，左右，要先升到要先升到110KV、220KV、330KV或或550KV后后经高压架空线送出。到了用电区，又要遂级把经高压架空线送出。到了用电区，又要遂级把电压降下来。电压降下来。第28页第28页U U1 1U U2 2U U3 3 U U4 4发发电电站站升压变压器升压变压器高压输电高压输电线路线路降降压变压压变压器器 用用电电单单位位 输电示意图输电示意图第29页第29页输送距离输送距离输送距离输送距离送电电压送电电压送电电压送电电压送电方式送电方式送电方式送电方式100KW100KW下列下列下列下列几百米以内几百米以内几百米以内几百米以内220V220V低压送电低压送电低压送电低压送电几千千瓦几千千瓦几千千瓦几千千瓦几万千瓦几万千瓦几万千瓦几万千瓦几十千米几十千米几十千米几十千米上百千米上百千米上百千米上百千米35kv35kv或者或者或者或者110kv110kv高压送电高压送电高压送电高压送电1010万千瓦以上万千瓦以上万千瓦以上万千瓦以上几百千米以上几百千米以上几百千米以上几百千米以上220kv220kv或或或或更高更高更高更高超高压送电超高压送电超高压送电超高压送电输送功率输送功率输送功率输送功率第30页第30页第31页第31页1将多个电厂发电通过输电线、电站连接起将多个电厂发电通过输电线、电站连接起来，形成全国性或地域性输电网络，这就是电网。来，形成全国性或地域性输电网络，这就是电网。2现在，有还与外国联网，形成国际化电网。现在，有还与外国联网，形成国际化电网。3长处：长处：（1）减少发电设施重复建设，减少运送成本）减少发电设施重复建设，减少运送成本（2）可确保发电和供电安全可靠，以便调整）可确保发电和供电安全可靠，以便调整供需平衡使电力供应愈加可靠、质量更高。供需平衡使电力供应愈加可靠、质量更高。第32页第32页一、输电导线发热损失电能计算：一、输电导线发热损失电能计算：P损损=I2R二、减少输电导线发热损失电能办法：二、减少输电导线发热损失电能办法：减小输电线减小输电线R和和I三、减小输电线电阻办法：三、减小输电线电阻办法：1、选取电阻率小金属作导线材料、选取电阻率小金属作导线材料2、增大导线横截面、增大导线横截面3、综合：多股绞线、综合：多股绞线钢芯铝线钢芯铝线四、减小输电线电流办法四、减小输电线电流办法提升输电电压提升输电电压P输输=五、高压输电全过程；示意图和相关计算五、高压输电全过程；示意图和相关计算六、电网供电：六、电网供电：网络化，国际化。经济、可靠、质量高网络化，国际化。经济、可靠、质量高课堂小结课堂小结第33页第33页课堂练习课堂练习1利用超导材料可实现无损耗输电，利用超导材料可实现无损耗输电，既有始终流电路，输电总电阻为既有始终流电路，输电总电阻为0.4，它提，它提供应用电器电功率为供应用电器电功率为40kw，电压为，电压为800V，若用临界温度下列超导电缆代替本来输电线，若用临界温度下列超导电缆代替本来输电线，保持供应用电器功率和电压不变，那么节约保持供应用电器功率和电压不变，那么节约电功率为（）电功率为（）AA1kw B1.6103kwC1.6kw D10kw第34页第34页教材习题答案教材习题答案 1答：在输送一定功率电能时，所用电压越高，答：在输送一定功率电能时，所用电压越高，导线中电流越小。由焦耳定律可知，输电导线上能导线中电流越小。由焦耳定律可知，输电导线上能量损失跟导线中电流大小平方成正比。可见采用高量损失跟导线中电流大小平方成正比。可见采用高压输电，能够大大减少电能输送过程中损失。压输电，能够大大减少电能输送过程中损失。2答：一个电厂发电机启动后，送出电能时恒答：一个电厂发电机启动后，送出电能时恒定。一批用电户消耗电能是不稳定，供需之间矛盾定。一批用电户消耗电能是不稳定，供需之间矛盾经常发生。经常发生。3略。略。4略。略。第35页第35页第36页第36页