根据P=UI,输电网为了减少传输损耗都是采用高压或者超高压传输的,这样会不会增大线路的电能损耗?

2024-03-24 16:13:18 文章来源 :网络 围观 : 评论

  根据P=UI,输电网为了减少传输损耗都是采用高压或者超高压传输的,这样会不会增大线路的电能损耗?

  说两句吧,别考虑太多,太复杂。1.高压输电的目的,就是为了减小在输电线路上的损耗,这不容置疑。2.记住一句话,变压器传输的是功率。理论上,输出功率和输入功率相等。根据P=UI,电压增大,输电线中的电流减小。由P=I2R可知,输电线路的发热功率(路损)减小。

  题主忽视了一个不变量——功率P!从电厂发出来的电功率是不变的,根据P=UI,功率P不变,电压U增加,电流I就会降低。带着这个前提,我们再来回顾一下题主的问题:

  看到没有,题主的症结在于,混用了P=UI和P=I^2R两个公式。P=I^2R是由P=UI和U=IR两个公式推导出来的。而U=IR(欧姆定律)只适用于纯电阻电路,换而言之,用P=I^2R这个公式计算出来的结果, 只是电路的发热功率。

  但在输电网中,我们所说的P是指电功率(发电机输出功率),很显然,P=I^2R这个公式不适用。发电厂的输出功率是固定的,也就是电功率P不变,因此当电压增加时,线路中的电流自然会降低(P=UI)。

  电路中的损耗是什么呢?主要就是电缆发热,发热量Q=Pt=I^2Rt=(U^2/R)t(电缆可以看作纯电阻电路)。根据这个公式,不难想出降低电路损耗的方法:1.降低电流(提高电压);2.降低电阻;3.减少输电时间。

  第三点很明显不切实际,我们暂且不谈。降低电阻的方法是这些年电网工作人员主要攻克的方向,难点在于这里要求的材料,除了电阻低以外,还要求韧性、耐磨性、延展性、抗压性、成本等都能过关。因此目前还在广泛使用铜、铝电缆,甚至铜电缆都由于成本太高,以至于距离稍短的输电网络都舍不得用。在对电能需求越来越高的今天, 寻找合适的导体依然是重中之重。

  提高电压、降低电流的方法是目前正在广泛运用的,但这里也遇到一些问题,最明显的就是当电压提高后,对导体的要求也就更高,所以也不敢盲目的提高线路电压。换句话说,人类目前遇到的输电瓶颈,还是没有合适导体。这是一个能够改变人类命运的课题,哪位朋友有兴趣的话,可以在这方面进行更深层次的研究。

  根据P=UI,输电网为了减少传输损耗都是采用高压或者超高压传输的,这样会不会增大线路的电能损耗?

  答:在维持输送电功率不变的情况下P=UI,提升输电电压意味着输送电路中的电流I降低,输电线路的阻抗并不是不变的(下面再做解释),就按题主所讲不变的情况下输电线路上产生的电压降也会降低,根据P=I2R也可以得到电流降低后线路上产生的热效应损失也会降低。

  在高压输电线路中因为输送导线比较长,所以并不能直接做纯电阻来计算。

  因为电流流过导线会产生磁效应,也就是导线周围会形成磁场,三相导线一般都是对称排列或水平排列都会形成近似电容,导线与导线之间会形成电场,这就是直流输电和交流输电之间出存在出差异集肤效应。

  X----导线输送电路的近似阻抗

  x0---单位距离输送电路的近似阻抗

  l----输送距离

  μ---导线的相对磁导率

  

根据P=UI,输电网为了减少传输损耗都是采用高压或者超高压传输的,这样会不会增大线路的电能损耗?

  Djp--三相导线间的几何均距

  r----导线半径

  g----空气电导率

  就按高压电机的输送电路来计算,假设是10KV的高压电机、额定功率800KW、额定电流45A、输电线路近似阻抗X=4Ω,可以计算在电机满负荷运行时线路电压损耗U(损)=180V、功率损耗P=UI=8.1KW。

  在相同负载的情况下如果是6KV的高压电机、额定功率800KW、额定电流75A、输电线路近似阻抗X=4Ω,同样可以计算出功率损耗P=22.5KW

  我的回答就到这里!理解的朋友动动小手点下右上角的关注、点赞!我们每天都会分享各种各样的知识为你解惑

  

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