农村中学可拆卸、可投屏的防触电变压器原理及远距离输电教学演示仪

研究背景目前,高中《物理(选修3-2)》教材“交变电流”章节,“变压器原理”“远距离输电”为必讲内容。然而,教学过程中,一些教师囿于安全顾虑,考虑到教学演示的繁琐,以及室内构建特高压输电模型知识、能力的匮乏,通常不会考虑在教室内为学生展示高压电变压及远距离输电过程。采用简单观摩变压器图片、观看特高压输电视频等教学形式,容易让学生失去学习的热情与兴趣,缺少对变压器原理及特高压输电原理深层次的理解,同时也制约了教师的专业成长。

远距离输电问题解题策略探讨

本文旨在探讨高中物理远距离输电问题的解题策略.通过对远距离输电中的典型问题的分析,提出一些解题思路和方法,以期为高中学生的备考提供有益的参考.

用等效法解决远距离输电问题

远距离输电问题涉及的回路多,公式多,计算量大,是同学们学习的难点之一。等效法是在保证某种效果(特性或关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来处理的方法。远距离输电的动态变化问题的分析难度较大,对同学们的推理论证能力的要求较高,若能巧妙使用等效法,利用等效电源和等效电阻进行分析与计算,则可以快速准确地求解相关问题。

等效法在远距离输电两类问题中的应用

在中学物理阶段,变压器远距离输电的问题通常具有关联物理量多、制约关系错综复杂的特点.尤其是在分析变压器应用中保持交流电源输出电压不变和保证用户端输出功率不变的两类问题中,使用常规推理方法有时很难对此类问题开展分析。

串联补偿的远距离输电线路潜供电弧参数特性

对于综合配置串、并联补偿的输电线路,在某些配置方案情况下,潜供电弧参数中将存在由故障相串联电容通过短路点与并联电抗器放电形成的低频分量,不利于单相重合闸的成功。基于EMTDC仿真计算和拉普拉斯变换数学分析相结合的方法,针对这一问题在远距离输电线路中表现出的特点,分别对远距离输电线路中设置和不设开关站的情况进行了研究分析。研究结果表明:在线路中不设开关站时,输电距离的增加使低频分量的振荡频率和衰减系数同时增大,导致其衰减较快。在线路中设置开关站时,即使对故障线路段故障相串补电容采取了旁路措施,某些情况下仍会有非故障线路段故障相的串补电容通过开关站内的电气联系经接地点的潜供电弧放电,产生的低频分量较严重时将影响单相重合闸的成功。在此基础上,探讨了低频分量限制措施的采用和优化潜供电弧参数的串、并联补偿配置方案等相关问题。

远距离输电线路等传变瞬时值差动保护

研究表明线路分布电压、电流经过相同的线性电路传变后,其相互关系仍符合原线路分布参数模型,工频附近的电压信号在线路上接近线性分布。在此基础上,提出一种用于远距离输电线路保护的等传变瞬时值差动保护方法,该方法从线路一次电气量到用于差动保护计算的瞬时值,电压和电流经过的传变环节基本相同。首先将电流采样值经虚拟数字CVT处理,然后对电压和电流采样值通过相同的低通滤波处理。由线路电压瞬时值分别实时计算出流入并联电抗器和流入线路Π型等值电路两侧电容的电流瞬时值,再从线路每侧电流除去这两部分电流,用得到的新电流瞬时值作常规采样值差动和故障分量采样值差动保护计算。ATP仿真表明,等传变瞬时值差动保护可靠性高、动作速度快、耐过渡电阻能力强、具有选相能力。

远距离输电线路的能量平衡保护

提出了一种应用能量平衡关系实现远距离输电线路保护的新原理。该原理采用 2种方法计算在同一时间内输入输电线路的能量 ,然后进行相互比较 ,区分内部和外部故障。EMTP仿真结果表明此方案耐过渡电阻能力强 ,不受电力系统运行方式的影响 ,动作速度快。

大容量远距离输电网暂态稳定控制方法的探讨

大容量远距离输电系统在远距离联络线发生故障时 ,往往需要在送端切机、受端切负荷以维持系统稳定。考虑到这类系统的特点 ,按照负荷节点与联络线接入点的电气距离建立“缓冲层”,同时考虑负荷供电可靠性 ,提出了一种由近及远分层切负荷的方法。这种方法既能简化控制策略表 ,又易于装置的配置 ,对于大容量远距离输电系统而言是一种有效的暂态稳定控制策略。基于分层的思想 。

远距离输电线路综合电势补偿

根据远距离输电线路的运行特点，提出了综合电势补偿理论，建立了综合电势补偿的数学模型，分析了综合电势补偿对系统稳态特性和暂态特性的影响，并讨论了综合电势补偿的硬件实现原理。最后通过对一个系统的仿真，证明了综合电势补偿的可行性。

超高压远距离输电线无功补偿容量的实用计算

对超高压远距离输电线的运行分析,提出无功补偿容量的工程实用计算方法,为超高压远距离输电线无功补偿容量的确定提供理论依据。按该计算方法确定无功补偿容量,大大节省了无功补偿装置的配置容量,节约了投资,并使得无功补偿装置得到有效地利用。

远距离输电演示实验设计与研究

对现有的远距离输电演示仪器进行改进,自行设计和制作了远距离输电模拟实验演示仪,可从定性观察和定量计算两方面演示。这套演示仪不仅可以作为课堂演示实验教具,还可作为学生的探究性实验进行研究。

处理远距离输电问题的“锦囊妙计”

远距离输电问题，对于中学生而言其电路结构复杂，涉及的物理量较多，他们处理此类问题容易混淆。针对这种情况，本文主要介绍了解决这类问题的关键在于理清脉络——熟知一个流程、明确三个回路、抓住两个关系、掌握两种损耗。

一种新型的远距离输电系统──分频输电系统介绍

介绍了一种新的远距离输电系统──分频输电系统，概述了分频输电的简单原理、系统构成、经济效益估计、可行性研究及实验室实现。

自制教具模拟远距离输电

在“远距离输电”一节学习中，如果在新课学习时仅仅从理论加以辅导，然后得出在远距离输电时需要进行高压输电以减小输电线路电能的损耗，

自制远距离输电演示器

高中物理教科版《电能的输送》要求学生能理解远距离采用高压输电的目的和原理,学生对为什么直接输电会造成电能的较大损失,高压输电为什么可以大大减小电能的损失这一现象难以理解,而且对远距离输电这一模型难以建立。如果能用实验加以演示,不仅能激发学生的学习兴趣,而且能很好地帮助学生理解高压输电的原理,更有利于学生对高压输电模型的建立。为此,笔者制作了电能输送演示器，解决了教学中的这一难题。

基于Matlab的远距离输电线的数字仿真

Simulink是Matlab中强大的动态仿真工具,它具有构造模型简单、实现系统控制容易、修改参数方便、界面友好、功能强大等优点,成为动态系统建模与仿真应用最广泛的软件包之一。将Simulink用于电力系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。文中根据双回远距离高压传输线模块的数学模型,并利用Simulink的数学模块,提出了一种基于Mat labSimulink软件包的仿真方法,实现对双回传输线正常状态的数字仿真。仿真结果表明,所提出的模型和方法是正确的,实现起来简洁、方便。

高压远距离输电线短路暂态过程的计算——用集中参数计算特征方程的ZQ算法

当长线采用N个等效的T型或Π型网络代替时 ,暂态短路电流的计算要解高阶的特征方程。提出一种Z Q迭代算法 ,在复平面上迭代求解高阶特征方程的根 ,因而收敛性不受迭代初值的影响。仿真结果表明该算法计算高阶特征方程具有收敛快 ,精度高 ,算法稳定的特点。因而用该算法可以非常容易地计算在高压远距离输电线短路故障的暂态短路电流。

处理远距离输电问题的“锦囊妙计”

对于远距离输电问题，因其电路结构复杂、涉及的物理量众多，学生在处理时常发生物理量之间相互混淆、张冠李戴的现象．对于此类问题，解决的关键就是理清脉络——“熟知一个流程、明确三个回路，抓住两个关系，掌握两种损耗”，现介绍如下．

有关远距离输电问题的分析与讨论

问题1低压输电可行吗？题1某水电站，用总电阻为2．5Q的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×10^kW，现用500kV电压输电，则下列说法申正确的是（ ）.

远距离输电的损失

教材选修3-2第五章《交变电流》第5节《电能的输送》一节中提及了电能输送过程中的电能损耗主要是考虑了输电导线的电阻造成的损失.即P =I2R.据此提出了减小电能损失的两条途径,一是减小输电线的电阻,二是减小输电电流.前者即选用电阻率小的金属材料如铜、铝等用制造电线,或者是增大导线的横截面积.