“电工学”简介含义起源历史及发展

“电工学”简介含义起源历史及发展

电气化与现代社会

能源是人类社会赖以生存的最差不多的物质条件之一。电能以其专门的优点成为人类开发自然能源的最重要方式，是人类战胜自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就。自19世纪80年代开始应用电能以来，几乎所有社会生产的技术部门以及人民生活，都逐步转移到这一崭新的技术基础上，极大地推动了社会生产力的进展，改变了人类的社会生活方式，使20世纪以〝电世纪〞载入史册。

电照明是较早开发的电能应用。它排除了黑夜对人类生活和生产劳动的限制，大大延长了人类用于制造财宝的劳动时刻，同时改善了劳动生产条件，丰富了人们的生活。这为电能的应用奠定了最广泛的社会基础，成为推动电能生产的强大动力。电传动是范畴最广、形式最多的电能应用领域。电动机是冶金、机械、化工、纺织、造纸、矿山、建工等一系列工业部门与交通运输以及医疗电器、家用电器的最重要的动力源。各种类型的电动机占去全部用电设备总功率的70％左右。电传动在效率、精度、操作、操纵、节能、安全等许多方面都具有无可比拟的优越性，同时在向着机电一体化以及工业机器人等新技术方向进展，从全然上改变了19世纪以蒸汽动力为基础的初级工业化的面貌。电能转换为热能是电能的另一重要用途。电加热能够直截了当作用到物体内部，且加热平均、热效率高、容易操纵。因此，电加热在冶金工业及制造工业中成为重要的加工方式。电能在化工领域的应用开创了电化学工业体系，包括电解工业、电热化学工业，以及等离子体化学、放电化学、界面电化学、电池工业等，推动了化工工业的进展。电物理装置的研制成为电能应用的新领域。各种能级和不同用途的加速器、大功率电脉冲装置、大功率激光设备、受控核聚变装置等所需要的电源技术、磁体技术、操纵和监测技术等都促进了电能的利用和电工的进展。总之，随着科学技术的进展，电的应用不仅阻碍到社会物质生产的各个侧面，也越来越广地渗透到人类生活的各个层面(医疗电器的广泛应用和家用电器的普及只是人们熟知的两个例证)。电气化已在某种程度上成为现代化的同义语，电气化程度已成为衡量社会物质文明进展水平的重要标志。

世界各国都十分重视电能在国民经济中的地位和作用。近一个世纪的实践说明，许多工业发达国家的电力生产大约以年平均7％的速率增长，超前于国民经济的进展速度，幸免了经济进展受电能短缺的限制。例如，1950～1980年30年间，美国实际国民经济生产总值年平均增长率为3.4％，而电能生产量年平均增长率为6.26％，两者之比即电力弹性系数为1.84；英国、法国、苏联等国家的电力弹性系数也在1.28与1.97之间。1937年世界发电量为455.8亿千瓦时，1950年9589亿千瓦时，1980年约为82400亿千瓦时，1988年已达到11万亿千瓦时。50年来增长了240倍，大大超过其他经济部门的增长速度。中国1949～1991年间，电力工业进展也极为迅速。年发电量1949年为43.1亿千瓦时，居世界第25位，而1991年已增至6750亿千瓦时，跃升为世界第4位。据数十个国家的统计，各国人均年产值的增长与人均年耗电量的增长呈线性关系。电能消费的单位指标如单位国民生产总值、单位国民收入和单位人口的电能消费也都呈增长的趋势。例如，1920～1970年期间美国的人均用电量由540千瓦时增加到7950千瓦时，年增长率约为5.56％；1989年达到13450 千瓦时。50年代往常发达国家的电能消耗量约占能源消耗总量的4％，1985年已占30％以上，推测2000年将达到40～50％。扩大电能应用是20世纪各国国民经济进展的显著特点。电能差不

多成为现代化社会须臾不可中断的经济命脉。社会进展对电能的需求成为电工必将连续进展的庞大动力。

大规模、多层次的工程系统

电能的生产与应用从产生之日起就具有鲜亮的系统性，这是由电能的本质决定的。电能以光速传播，至今未能实现工业规模储存。因此，电能的生产与消费几乎是在同一瞬时内完成，随发随用，发电、变电、输电、配电、用电组成了始终处于连续工作的不可分割的整体。各种电工产品归根到底都要纳入这一整体以发挥功效，经受检验。随着电能需求的增长，为充分提高电能利用的效率，发电机组容量及电站规模日益扩大(机组容量由20世纪20年代的10万千瓦左右扩大到70年代的百万千瓦；电站由几十万千瓦扩大到几百万千瓦)，输电电压等级日益提高(由20年代的220千伏高压，通过380、500、750千伏的超高压等级到80年代中显现1150千伏的特高压)，电力系统的覆盖面积日益拓广〔由万平方公里扩展到1000多万平方公里〕。为了保证供电安全，还必须有调度、通信、爱护、远动等一系列服务于电能生产和供应的信息与操纵系统。一个世纪以来，电能生产的规模差不多从爱迪生时代的住户式电站进展到跨国界、跨洲际的联合电力系统，成为社会物质生产部门中空间跨度最广、时刻和谐严格、层次分工极复杂的实体系统。

电能的开发和分配，电力系统的建设和运行，是与宏观经济规划紧密联系的，如能源开发的差不多方针，工业的合理布局，电站和电网的最优规划，电价政策的制定，电网的经济调度等。大型发电站以及水利枢纽的建设，还涉及勘测、设计、施工、运输、通信以及生态、环境爱护等一系列错综复杂的关系。在电能生产的内部，必须处理集中开发与分散使用以及电能的连续供应与负荷的随机变化的矛盾。这涉及水、热、机、电等各种综合的动态过程。这些都说明，电工作为先进的生产力，必须作到技术经济和社会效益的统一，局部和整体的统一，目前和长远的统一；必须应用系统工程的观点和方法处理宏观乃至微观的各个层次的问题。这就需要从全局的观点动身，综合应用现代科学技术，使系统达到最优的规划、设计、装备、实施和运行，电工正是沿着这一差不多方向不断前进的。

20世纪显现的大电力系统，是人类工程科学史上最重要的成就之一。到70年代，世界上已建成好几个总装机容量超过亿千瓦的大型电力系统。其中覆盖面积最大的达1000多万平方公里。每个系统年传输、分配的电能都超过万亿千瓦时，为整个国家甚至整个大陆数亿人民的生产、生活和其他活动不间断地供应优质电能。这种纵横千万里、网络结点千百个交错密布的巨系统，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范畴瞬时传播。它既能输送大量电能，制造庞大财宝，也可能在瞬时造成重大的灾难性事故。为保证如此庞大系统安全、稳固、经济地运行，必须采取集中与分散相结合的操纵方式，使用高度自动化的装置，广泛应用电子运算机以及在线实时遥测和调控，以完成状态监视、运行调度、自动爱护、事故处理以及计价收费等治理方面的事务。电能传播的高速度要求电力系统必须能以几分之一秒乃至百分之一秒的快速响应进行优化自动调控，否那么，就会造成难以估量的后果。1977年7月13日美国纽约市电力系统因雷击引起全市停电大事故，前后连续25小时，阻碍到900万居民的供电，事故所造成的直截了当和间接缺失达3亿5千万美元。事故缘故是由于爱护装置未能及时正确动作，调度中心把握实时信息不足等，以致使事故扩大，导致系统瓦解。正是电力系统安全、稳固运行的重大经济意义和社会阻碍，使得人们在进展电力系统的整个过程中，关于它的自动化程度，操纵的实时性和响应的灵敏度，以及设备和运行的可靠性等，提出了广泛而高标准的要求。同其他工程系统相比，能够说电力系统是要求极严的优化受控系统。