文档内容
第 4 节 电能的输送
【目录】
【学习目标】...............................................................................................................................................................1
【思维导图】...............................................................................................................................................................1
【知识梳理】...............................................................................................................................................................2
知识点1：降低输电损耗的两个途径................................................................................................................2
知识点2：电网供电............................................................................................................................................4
【巩固训练】...............................................................................................................................................................8
【学习目标】
1．了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。
2．经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法。
3．理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。
重点：
1．高压输电的原理。
难点：
1．高压输电模型的建立以及各物理量之间的关系。
【思维导图】【知识梳理】
知识点 1：降低输电损耗的两个途径
1．输送电能的基本要求：需要电能的地方分布很广，而电站相对来说比较集中，因此要把电站的电能向
外输送，有的需要输送到远方，这就涉及电能的输送问题。
输送电能的基本要求：
可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：保证电能的质量（电压和频率稳定）。
经济：输电线路建造和运行的费用低，电能__________小。
2．思考与讨论：在电能的输送过程中为什么会有损耗？
如图，因输电线很长，电线的电阻r比较__________，所以电流通过输电线时会产生__________，并散失
到空气当中。即会损失一部分电能__________。
同时，由于导线的电阻r要__________，所以输电线上有电压降，故又损失一部分__________。
所以说，只要输电线存在电阻，就会有__________和__________的损失。
3．远距离输电的电压损失和功率损耗：__________，__________。
4．思考与讨论：怎样减小电压损失和功率损耗？
由于U 和P 都与I、r有关，所以可以用减小I、r的方式来减小电压损失和功率损耗。
损 损
（1）怎样能减小输电线的电阻r？
由电阻定律__________，可以采用①选用____________________的金属材料，②减小__________，③增加
____________________的方式来减小电阻。
由于要保证输电距离，方法②不可行。
对于方法①，银的电阻率最小，但价格昂贵，不适宜广泛使用。目前的输电线材料选用的是电阻率较小的
铜或铝。
对于方法③，输电线的横截面积不能太粗，因为既不经济又存在架设困难。
可见，减小输电线的电阻r是一种有限的方法。（2）怎样能减小输电导线中的电流I？
由__________可知，在输送功率__________的情况下，可以通过提高__________的方式减小电流I。
由𝑃 =𝐼2𝑟可得，____________________，即在输送功率P__________的情况下，如果将电压提升为
损
原来的n倍，则损耗功率减少为原来的__________。
5．降低输电损耗的两个途径：
①减小输电线的电阻r：有限的方法。
②减小输电导线中的电流I：
用提高__________的方式来减小输电电流I，是减少输电过程中电压损失和电能损耗最有效的方法。
【例1】蒙西—京津冀±800千伏特高压直流输电工程是我国一项重要的能源工程。特高压直流输电技术
可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．变压器升高电压后可以直接输送直流电
B．输电线越细，输电线上损耗的能量一定越少
C．可以通过减小输送电流的方式来减小输电线上的能量损耗
D．输电线上的能量损耗与用户端用电器的多少无关
【变式1】如图所示为输电电路图，输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r，
下列说法正确的是（ ）
A．输电线路损失功率为𝑈𝐼
B．用户得到的功率为𝑈𝐼―𝐼2𝑟
C．当用户电功率增加，则输电线路的损失会减小
D．为降低输电线路中的损耗，要提高输电电压，减小输电电流【变式2】2025年6月10日，哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送
电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。如图所示为现在直流输电示意图，在发电厂送电端将
发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”
设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（ ）
A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压
B．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗
C．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后
D．保持输电功率不变，输电电压从400kV提升到800kV，线路上损失的功率将减少为原来的一半
【变式3】白鹤滩−江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术，可有效减少相关设备由于感抗、容抗
造成的能量损失，关于特高压直流输电，下列说法正确的是（ ）
A．可通过增大电流减少输电线路的能量损耗
B．输电电压越高，输电线路中的电流越大
C．可通过增大电压减少输电线路的能量损耗
D．可利用变压器升高电压后直接输送
知识点 2：电网供电
如图可知，远距离输电的电路被两个变压器划分为三段相对独立的回路，每个回路均可以应用以往所学的
电学知识进行分析。其中，变压器的__________关系、__________关系、__________关系是联系不同回路
的桥梁。1．远距离输电的基本关系：
（1）功率关系：__________，__________，__________
（2）电压关系：__________，__________，__________
（3）电流关系：__________，__________，__________
（4）输电电流：____________________
（5）电压损耗：__________
（6）功率损耗：______________________________
在远距离输电的线路中，发电厂和各级变压器决定了__________，用户端决定了
____________________和____________________。
2．电网供电：
①电网：通过网状的输电线、变电站，将电厂和用户连接起来，形成的全国性或地区性的输电网络。
②优点：在一次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。减小
断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。根据火电、水电、核电的特点，合理地调度电力，使电力的
供应更加可靠，质量更高。
【例2】如图所示，某小型发电机的内阻𝑟=2Ω、输出电压𝑈 =120 V，经理想变压器升压后，通过总电
0
阻𝑅=8Ω的输电线给用户供电，用户两端的电压𝑈=220 V，输电线上损失的功率Δ𝑃=50 W。下列说法
正确的是（ ）
A．理想变压器原、副线圈匝数的比值 𝑛 1 = 6
𝑛 2 11
B．理想变压器的输入功率为550 W
C．发电机的电动势为130 V
D．经理想变压器升压后，交流电的频率变大【变式1】特高压直流输电工程支撑国家“西电东送”战略和“双碳”目标。保持直流线路输电功率不变，采
用1100kV和550kV远距离输电时，输电线上损失功率分别为𝑃 、𝑃 ，输电线的电阻不变，则𝑃 ：𝑃
1 2 1 2
（ ）
A．1:2 B．1:4
C．2:1 D．4:1
【变式2】白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，若水电站的输出功率不变，输出电压提高为
原来的10倍，则输电导线上的电流将减小为原来的（ ）
A．0.1 B．0.01 C．0.05 D．0.025
【变式3】在远距离输电时，已知输送的电功率为P，送电的电压为U，所用的导线的电阻率为𝜌，横截面
积为S，线路总长度为L。用户得到的电功率为𝑃′，则𝑃′与P的比值正确的为（ ）
A． 𝑃―Δ𝑃 B．1― 𝑃𝜌𝐿 C． 𝑃𝜌𝐿 ―1 D． 𝑃2𝜌𝐿
2𝑃 𝑈2𝑆 𝑈2𝑆 𝑈2𝑆
【例3】如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压𝑈 恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当
1
用户端用电器增加导致总电阻变小时，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器的输出电压𝑈 减小
2
B．降压变压器输出电流的频率不变
C．输电线上损失的功率不变
D．升压变压器原线圈中的电流𝐼 不变
1
【变式1】如图所示，某小电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供
电。为了减少电能损耗，使用10kV高压输电，最后用户得到“220V 98kW”的电能，变压器均视为理想变
压器。则（ ）A．输电线路导线电阻为20Ω B．输电线路中的电流为2A
C．升压变压器原、副线圈匝数比为1:20 D．降压变压器原、副线圈匝数比为500:11
【变式2】如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势𝑒=110 2sin100π𝑡
（V），导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为25Ω，
理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，电动机的
功率为1100W，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（ ）
A．图中电压表示数为110 2V
B．降压变压器原副线圈的匝数比为60:11
C．电动机绕线电阻为44Ω
D．线框转动一圈过程中克服安培力做功24J
【变式3】重庆市南供电公司对巴南区110千伏海棠变电站的主变压器进行换新升级，以提高变压器的能
量转换效率（副线圈接收的能量与原线圈提供能量的比值），极大减少了升压变压器磁能传递过程中的损
耗，有效解决了界石片区负荷增长的问题。该地远距离输电电路简化为下图所示，变电站中升压变压器
原、副线圈的匝数比为𝑛 :𝑛 =1:22，升压变压器原线圈两端电压为5kV，输电电路电阻𝑟=5.5Ω，用户
1 2
端变压器可视为理想变压器，其原、副线圈匝数比为𝑛 :𝑛 =450:1，用户端电压恒为𝑈 =220V。已知升
3 4 4
级后，升压变压器原线圈输入电流𝐼 =2.5×104A，界石片区满负荷功率增长至9.9×104kW，而升级前
1
界石片区满负荷功率至多为6.6×104kW，若升级前后，界石片区均满负荷用电，下列说法正确的是
（ ）A．升级前，升压变压器副线圈两端电压为110kV
2000
B．升级后，输电电路中的电流为 A
3
C．升级后，升压变压器的能量转化效率为83.6%
D．升级后，输电线路能量损耗增加了306kW
【巩固训练】
1．某特高压交流线路工程进行检测，在输送功率一定时，分别用500千伏和1000千伏对同一段线路输
电。下列说法正确的是（ ）
A．高压输电线输送电流之比为1:2
B．输电线路上电压损失之比为1:4
C．高压输电线路电阻损耗功率之比4:1
D．用户得到的功率之比为1:2
2．目前世界上电压最高的输电工程为中国已经投产运行的1000kV特高压输电工程。如果分别用220V和
220kV两种电压来输电，设两种电压输送的电功率相同，所用导线的长度相同。则下面说法正确的是
（ ）
A．若使用相同的导线来输电，则输电电流之比为1：1000
B．若使用相同的导线来输电，则输电线上损失的电功率之比为1：106
C．若使用不同的导线输电，输电线上损失的电功率相同，导线的电阻率相同，则导线的横截面积之比
为106：1
D．若使用不同的导线输电，输电线上损失的电功率相同，导线的横截面积相同，则导线的电阻率之比
为106：13．内蒙古托克托电厂是目前世界上最大的火力发电厂，是为北京供电的主力机组，国家重点建设项目，
“西部大开发”和“西电东送”重点工程。该电厂发电机的输出电压为𝑈 =300V，输电线的总电阻𝑟=50Ω，
1
为了减小输电线路上的损耗需要采用高压输电。升压变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为
𝑛 :𝑛 =1:1000。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为𝑃 =9.0×106W，则输电线上损失的功率为
1 2 1
（ ）
A．4.5×104W B．4.5×103W
C．9.0×104W D．9.0×103W
4．2025年8月，由南方电网广东广州供电局牵头研制的全球首台500千伏植物油变压器，在广州500千
伏增城变电站投运。如图所示，发电站输出电压有效值为10.8kV的正弦式交流电，经匝数比为1:50的理
想变压器升压后通过输电线输送到变电站，输电线等效电阻为R=20Ω，变电站两端有效电压为500kV，再
用理想变压器变为电压有效值为220V的家用交流电，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器输出电压最大值为540kV
B．输电线上的电流为200A
C．输电线上损失的功率为8×107W
D．升压变压器原线圈与降压变压器副线圈中电流之比为11:5000
5．高压输电的优点是能大大减少能耗，某发电厂输出的电压接在升压变压器的原线圈两端，通过电阻一
定的输电线向远距离送电，然后通过降压变压器给用户供电，若发电厂送电功率不变。下列说法正确的是
（ ）
A．输电电压加倍，输电线上损耗的功率减半
B．输电电压加倍，输电线上损失的电压加倍
C．用户增多，输电线上损失的功率减少
D．用户增多，用户获得的电压减小6．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电站输出的电压U 不变；升压变压器输出电压为U ，
1 2
降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 和U 。为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端
3 4
接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则
（ ）
A．①为电流表，②为电压表
B．采用高压输电可以增大输电线中的电流
C．用户增多时，输电线损耗功率减少
D．用户增多时，升压变压器原线圈中的电流增大
7．（多选题）远距离输电时，导线上电能的损失主要是由电流的热效应引起的。要减少电能输送时的损
失可采取下列哪些途径（ ）
A．减小输电线的电阻 B．减小输送的电流
C．减小输送的电压 D．增大输送的电压
8．（多选题）如图甲为某景区的电动汽车应急充电站，由山下的光伏储能电站供电。由于充电站与储能
电站距离较远，需要通过变压器远程输电。图乙为远程输电示意图，升压变压器原线圈的电压为𝑈 =200
1
V，降压变压器原、副线圈的匝数比𝑛 :𝑛 =5:1。充电桩的额定电压为𝑈 =220V、额定功率为11kW，输
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电线上的电阻𝑟=10Ω，其余电阻不计，变压器均视为理想变压器。充电桩正常工作时，下列说法正确的
是（ ）A．降压变压器的输入电压𝑈 =1100V
3
B．输电线上电阻r消耗的功率为500W
C．升压变压器的原、副线圈匝数之比为𝑛 :𝑛 =1:8
1 2
D．升压变压器的输入功率为12kW
9．（多选题）我国铁路运输支柱之一“电力机车”，已成为了我国走向世界的一张国家名片。如图为某电
力机车的供电流程简化图，利用可视为理想变压器（原、副线圈匝数比为n ∶n ）的牵引变电所，将高压
1 2
U =220kV降至U =27.5kV，再通过接触网上的电线与车顶上的受电弓使机车获得U =25kV的额定工作电
1 2 3
压，牵引变压器将此电压进一步降压，供其他用电设备，每排座位下都设有并联的插座可供乘客充电。则
（ ）
A．n ∶n =4∶1
1 2
B．充电的乘客增多时，短时间内U 会减小
3
C．当机车遇到的空气阻力变大时，改变牵引变电所的输出功率，短时间内若仍需维持机车原速匀速行
驶，但U >25kV
3
D．若在额定电压下，该机车的输出功率为9000kW，机车的效率为90%，则牵引变电所到机车间的等
效电阻r为6.25Ω10．（多选题）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第
一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图
所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简
化为一个定值电阻R 。当用户端接一个定值电阻𝑅时，R 上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正
0 0
确的是（ ）
A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R 上消耗的功率为4P
0
B．输电线路距离增加，若R 阻值增加一倍，则R 消耗的功率为2P
0 0
C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R 上消耗的功率为4P
0
D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R 上消耗的功率为4P
0
11．（多选题）城市用电通常分为高峰和低谷，某发电站为了保证功率稳定，采用了储能站在用电低谷时
将多余电能储存起来。如图所示，发电机的输出电压𝑈 =250V，输出功率为500kW。降压变压器的原、
1
副线圈匝数比𝑛 :𝑛 =50:1，输电线总电阻𝑅=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压𝑈 =220V，低谷
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耗电功率为88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．用电高峰时用户端消耗的功率为500kW
B．用电低谷时，输电线上损失的功率为4.8kW
C．用电低谷时，储能站储存电能的功率为408kW
D．用电低谷时，升压变压器的匝数比为𝑛 :𝑛 =1:46
1 212．（多选题）某村庄通过如图所示的降压变压器给用户供电，变压器输入电压是市电网的电压，不会有
很大的波动，但变压器到村庄的距离较远，输电线的电阻不可忽略，其电阻用定值电阻𝑅 表示，图中R表
0
示后面并联的用户用电器的总电阻。当用户用电器增多时，下列说法正确的是（ ）
A．用电器两端的电压保持不变
B．电压表V 的示数保持不变
2
C．电流变A 的示数减小、电流表A 的示数增大
1 2
D．变压器的输入功率增大
