Задачи › Работа и мощность тока, нагреватели

Потери в линиях электропередачи

  1. Потери в линиях электропередачи

    «Надежда энергетики» 2019/20, 9 кл.
    4/10

    При передаче электроэнергии во высоковольтной линии (ЛЭП) от гидроэлектростанции к потребителю существует понятие натуральной мощности — такой полезной мощности, при которой потери энергии в линии минимальны и сводятся только к потерям на нагревание проводов. Так, натуральная мощность для ЛЭП, работающей под напряжением \(U_1 = 500\) кВ, равна \(P_1 = 900\) МВт, а для ЛЭП с напряжением \(U_2 = 750\) кВ равна \(P_2 = 2100\) МВт. Как правило, в линиях на 500 кВ энергию передают по трём параллельно соединённым проводам одинакового сечения, а в линиях на 750 кВ — по пяти проводам такого же сечения. Определите, во сколько раз уменьшатся потери энергии при переходе с ЛЭП 500 кВ на ЛЭП 750 кВ, если и в том и в другом случае по линии передаётся натуральная мощность на одно и то же расстояние.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Ток в линии выражается через мощность и напряжение. Как сопротивление линии зависит от числа проводов и от сечения одного провода?

    Ответ

    В \(1{,}45\) раза.

    Решение

    Натуральная мощность — полезная мощность, прошедшая через ЛЭП к потребителю: \[P = IU,\] где \(I\) — сила тока в линии. Потери определяются законом Джоуля–Ленца: \[P_\text{пот} = I^2 R = I^2\,\frac{\rho L}{N S},\] где \(L\) — длина линии, \(N\) — количество параллельных проводников, \(S\) — площадь сечения одного проводника. Выражая силу тока из первого равенства и подставляя во второе, получаем \[P_\text{пот} = \left(\frac{P}{U}\right)^2 \frac{\rho L}{N S}.\] Таким образом, отношение потерь в линиях равно \[\frac{P_\text{пот2}}{P_\text{пот1}} = \left(\frac{P_2}{P_1}\cdot\frac{U_1}{U_2}\right)^2 \frac{N_1}{N_2} = \left(\frac{2100\cdot 500}{900\cdot 750}\right)^2\cdot\frac{3}{5} = \left(\frac{14}{9}\right)^2\cdot\frac{3}{5} \approx 1{,}45.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи