电气工程基础引论.ppt

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课程简介课程简介n电气工程专业最基本的专业基础课之一。

电气工程专业最基本的专业基础课之一。

n电气工程专业电气工程专业（大类大类）基础课，是电气工程专业基础课，是电气工程专业小方向专业课的基础。

如小方向专业课的基础。

如电力系统分析电力系统分析、电力系统继电保护电力系统继电保护、电力系统自动化电力系统自动化等。

等。

n本课程内容非常广泛。

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n考试课，必修课。

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主要参考资料主要参考资料n发电厂电气部分发电厂电气部分范锡普等，电力工业出版社。

范锡普等，电力工业出版社。

n发电厂电气部分发电厂电气部分熊信艮等，电力工业出版社。

熊信艮等，电力工业出版社。

n电力系统稳态分析电力系统稳态分析陈衔等，电力工业出版社。

陈衔等，电力工业出版社。

n电力系统暂态分析电力系统暂态分析李光琦等，电力工业出版社。

李光琦等，电力工业出版社。

n电力系统分析电力系统分析（上、下）何仰赞等，华中科大出（上、下）何仰赞等，华中科大出版社。

版社。

第一章第一章引论引论n电气技术的发展与电力系统形成电气技术的发展与电力系统形成n我国电力工业及电力系统的发展我国电力工业及电力系统的发展n电力系统电压等级与接线图电力系统电压等级与接线图n发电厂与变电所类型发电厂与变电所类型n电力负荷电力负荷n电力系统运行的特点与要求电力系统运行的特点与要求1-1电气技术的发展与电力系统形成电气技术的发展与电力系统形成一、电磁学的发展一、电磁学的发展n奥斯特（奥斯特（丹麦丹麦）-1820-1820年实验验证电流的年实验验证电流的磁效应磁效应;n法拉第（法拉第（英国英国）-1831-1831年发现电磁感应定年发现电磁感应定律律;n爱迪生（爱迪生（美国美国）-1880-1880年发明叠片式铁心；年发明叠片式铁心；n特斯拉（特斯拉（美国美国）-1882-1882年发明交流电；年发明交流电；二、电力系统的起源与形成二、电力系统的起源与形成1）电机（发电机、电动机、变压器）生产电机（发电机、电动机、变压器）生产1831年法拉第发现了年法拉第发现了电磁感应定律电磁感应定律（“电电生磁、磁生电生磁、磁生电”）-1884年制成年制成第一台第一台原原始型始型旋转磁极式直流发电机旋转磁极式直流发电机-18341870年出现了原始的交流发电机、直流发电机和年出现了原始的交流发电机、直流发电机和直流电动机（电能仅用来电化学工业与电弧直流电动机（电能仅用来电化学工业与电弧灯）灯）-1880年爱迪生提出采用年爱迪生提出采用叠片式铁心叠片式铁心，一直沿用至今。

一直沿用至今。

2）电力系统的形成电力系统的形成n1882年人类史上的年人类史上的第一次高压输电第一次高压输电出现。

法国人出现。

法国人利用位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽机发出的电能输送利用位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽机发出的电能输送至至57KM外的慕尼黑，驱动水泵。

外的慕尼黑，驱动水泵。

（直流直流1300V，功率为，功率为1.5KW）n1891年德国人展示的电能系统是近代输电技术年德国人展示的电能系统是近代输电技术的基础。

从劳芬镇的基础。

从劳芬镇-法兰克福，长法兰克福，长178KM；劳；劳芬镇水轮芬镇水轮发电机发电机功率为功率为230KVA，电压为，电压为95V，转速为，转速为150r/min,电压经电压经变压器变压器升至升至15200V，用，用4mm2铜线输送铜线输送到法兰克福，再用两台降到法兰克福，再用两台降压变压器将电压降到压变压器将电压降到112V，分别给，分别给照明照明供电与供电与拖动一台拖动一台75KW的电动机（的电动机（水泵水泵）。

）。

人类第一台电动机（直流）人类第一个电力系统中所用的发电机（交流）人类第一个电力系统中所用的发电机（交流）33）、电力系统的概念）、电力系统的概念n电力系统电力系统-由生产、输送、分配与由生产、输送、分配与使用电能构成的一个有机的系统。

使用电能构成的一个有机的系统。

n电源电源-发电（水电、火电（油、煤、天然气）、发电（水电、火电（油、煤、天然气）、核电、新能源（海浪、风力、太阳能等）核电、新能源（海浪、风力、太阳能等）n电网电网-电能的传输与分配电能的传输与分配n负荷负荷-用电用电三、电气工程与电气技术三、电气工程与电气技术n电气工程是研究电气工程是研究电磁现象与规律电磁现象与规律的学科；的学科；n电气工程专业所涵盖的电气工程专业所涵盖的内容十分宽广内容十分宽广，从电能，从电能生产至使用全过程；生产至使用全过程；n涵盖有：

涵盖有：

电机与电器制造、电力系统及其自动电机与电器制造、电力系统及其自动化、电力电子与电力传动、高压绝缘及试验、化、电力电子与电力传动、高压绝缘及试验、电工理论与新技术电工理论与新技术等多个二级学科专业方向。

等多个二级学科专业方向。

电气工程技术电气工程技术n电气工程学科是研究电磁现象、规律及应用的学科。

n从事与电气工程有关的电气设备和系统的设计、制造、运行、试验、测量和控制、电力电子与传动、计算机应用及工程管理等方面工程技术。

n电力系统及其自动化-主要研究电能的产生、变换、输送、分配、控制的理论，电力系统的规划、运行规律，以及相应的测量、保护、调节、控制系统的理论与技术。

n电力电子与电力传动-主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等的理论技术与应用；它综合了电能变换、电磁学、自动控制、电子信息、计算机等技术新型交叉学科。

n电工理论与新技术-主要研究电网络、电磁场和基于新原理、新材料等电工新技术的理论、方法及其应用。

它是电类学科特别是电气工程学科的基础学科，又可成为边缘学科与交叉学科的生长点。

n电机与电器-主要研究电机、电器及其他机电装置的理论、设计、制造、运行及其控制规律。

n高电压与绝缘技术-主要研究高电压与绝缘的理论、测试、绝缘结构、过电压及其防护，以及它们在电力工业及新兴科学技术中的应用四、现代电力系统四、现代电力系统现代电力系统不仅是由发电机、变压器、现代电力系统不仅是由发电机、变压器、输电线路、用户等一次设备构成的一个有机输电线路、用户等一次设备构成的一个有机整体，而且是拥有包括整体，而且是拥有包括卫星通信在内的各种卫星通信在内的各种手段的巨大计算机监控系统手段的巨大计算机监控系统（安全自动控制（安全自动控制装置、继电保护装置、计量装置、通信与调装置、继电保护装置、计量装置、通信与调度、数据处理与分析、远动等）度、数据处理与分析、远动等）交流电力系统（电力网）交流电力系统（电力网）交、直流电力系统交、直流电力系统n动力系统、电力网、电力系统动力系统、电力网、电力系统之间的关系之间的关系n原动机原动机n发电机发电机n输电网络输电网络n配电系统配电系统n负荷负荷n电力系统电力系统n动力系统动力系统现代电力系统的发展趋势现代电力系统的发展趋势n能源开发与环境保护协调；能源开发与环境保护协调；n电源结构的优化配置；电源结构的优化配置；n灵活交流输电与新型直流输电灵活交流输电与新型直流输电（FACTS）；n现代能量管理系统现代能量管理系统（EMS）；n电能质量新标准；电能质量新标准；n电力市场兴起电力市场兴起1-2我国电力工业及电力系统发展我国电力工业及电力系统发展n我国能源资源丰富，水电资源居世界第一；我国能源资源丰富，水电资源居世界第一；n电能生产与消耗目前居世界第二；电能生产与消耗目前居世界第二；n社会人均用电量逐年上升，但仍然较低；社会人均用电量逐年上升，但仍然较低；n用电结构发生变化，第三产业用电增加；用电结构发生变化，第三产业用电增加；n电力系统自动化程度及经济指标（如煤耗率、电力系统自动化程度及经济指标（如煤耗率、线损率等）大大提升；线损率等）大大提升；我国电力工业发展情况我国电力工业发展情况我国发电能源占一次能源比重我国发电能源占一次能源比重及单位产值及单位产值衡量电力系统发展水平的几个指标衡量电力系统发展水平的几个指标n总装机容量总装机容量n年发电量年发电量n最大负荷最大负荷n年用电量年用电量n最高电压等级最高电压等级n额定频率额定频率n自动化程度等自动化程度等全国主要电网地理位置图全国主要电网地理位置图“西电东送西电东送”北线中线南线南水北调路线南水北调电力发展新特点电力发展新特点q大部分国家以火电为主。

工业用电的比例大部分国家以火电为主。

工业用电的比例有下降趋势。

有下降趋势。

q火电机组向高参数、大容量、高效率和建火电机组向高参数、大容量、高效率和建设大电厂方向发展。

设大电厂方向发展。

q洁净煤发电技术异军突起。

洁净煤发电技术异军突起。

q电力工业管理体制和经营方式的变革普遍电力工业管理体制和经营方式的变革普遍展开（电力市场）。

展开（电力市场）。

电力发展新技术电力发展新技术q发展超高参数大容量火电机组和火电厂发展超高参数大容量火电机组和火电厂q洁净煤燃烧技术洁净煤燃烧技术q烟气净化技术（脱硫、脱硝、除灰、除渣等）烟气净化技术（脱硫、脱硝、除灰、除渣等）q水力发电技术水力发电技术q灵活交流输电技术（灵活交流输电技术（FACTS）q电网自动化技术电网自动化技术q蓄能技术（电池蓄能、超导储能、飞轮储能）蓄能技术（电池蓄能、超导储能、飞轮储能）q提高电能质量技术提高电能质量技术q需方管理技术（需方管理技术（DMS）q大都市供电技术大都市供电技术补充补充：

电力体制概述：

电力体制概述n水利电力部n电力部n能源部垂直、半封闭化管理n发输供一体n厂、网分家一、发电企业n中国华能集团（副部级央企）n中国大唐集团（副部级央企）n中国华电集团（副部级央企）n中国国电集团（副部级央企）n中国电力投资集团（副部级央企）n其他（如华润、地方电力企业等）n大唐耒阳发电厂（2*200MW2*300MW）n大唐湘潭发电有限责任公司（2*300MW2*600MW）n大唐石门发电有限责任公司（2*300MW）n大唐衡阳发电股份有限公司（水电白鱼潭）n株洲华银火力发电有限公司（2*125MW2*310MW）n华银金竹山火力发电分公司（2*300MW2*600MW）n湖南张家界水电开发有限责任公司（水电共106MW）中国大唐集团湖南分公司二、电网公司n国家电网公司（副部级央企）n南方电网公司（副部级央企）n地方电网公司电网企业以省公司为主体电网企业以省公司为主体（法人法人）n国网公司国网公司-省电力公司省电力公司-地区电业局地区电业局-县电力局县电力局（供电局供电局）-乡镇供电所乡镇供电所n省电力公司对县电力局省电力公司对县电力局（农村电网农村电网）管理有管理有:

直管（直管（委托地区电业局委托地区电业局）、代管、控股）、代管、控股。

n跨省区域性电网（网局）跨省区域性电网（网局）-业务上协调区域业务上协调区域内省电网公司。

内省电网公司。

三、国家相关机构n国家发改委国家能源局（部级机关）n国家电力监管委员会（正部级机关）n中国电力企业联合会（简称中电联）1-3电力系统的额定电压与额定频率电力系统的额定电压与额定频率一、电力系统一、电力系统额定频率额定频率工频工频：

50Hz取决于电力系统电源取决于电力系统电源-交流发电机交流发电机三类额定电压n第一类：

100V以下的额定电压。

直流48V及以下，交流36V及以下。

n第二类：

1001000V额定电压。

低压电动机及照明。

n第二类：

1000V以上的额定电压。

发电机、变压器、电网及高压电动机。

制定标准电压的依据制定标准电压的依据n三相功率正比于线电压及线电流（三相功率正比于线电压及线电流（S=UI）。

）。

当当输送功率一定时，输电电压愈高，则输送电流输送功率一定时，输电电压愈高，则输送电流愈小，因而所用导线截面积愈小愈小，因而所用导线截面积愈小；但电压愈；但电压愈高对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器高对绝缘的要求愈高，杆塔、变压器、断路器的绝缘投资也愈大。

因而对应于一定的输送功的绝缘投资也愈大。

因而对应于一定的输送功率与输送距离应有一最佳的输电电压。

但从设率与输送距离应有一最佳的输电电压。

但从设备制造的经济性以及运用时便于代换，必须备制造的经济性以及运用时便于代换，必须规规格化、系列化格化、系列化，且等，