电气工程基础概论(pdf 33页)
电气工程基础
电力系统 (2)电力系统简介 (2)电能质量的各项指标 (2)电力系统接线 (2)电力系统额定电压 (2)电力系统中性点运行方式 (3)输电线路 (3)输电线路基本参数 (3)输电线路等效电路 (3)普通双、三绕组变压器空载与短路数据计算变压器参数 (3)标幺值、基准值、多级网络参数归算 (4)电压降落、电压损耗、功率损耗 (4)开式网络潮流计算（待补充） (4)闭式网络潮流计算（待总结） (4)输电线路P、Q与功角δ、电压幅值关系 (4)输电线路的空载与负载运行特性 (4)无功功率和无功电源调节特性 (4)电容器补偿调压 (4)变压器分接头调压 (5)短路电流计算近似条件 (5)短路计算 (5)恒定电势源电路三相短路 (5)三相短路电流叠加原理和网络的等值变换 (5)变压器 (6)感应电动机 (6)感应电动机参数 (6)感应电动机启动和调速 (7)转子电阻感应电动机转动性能影响 (7)电机发热、绝缘、温升、冷却 (7)电机拖动形式 (8)感应电机运行 (8)同步电机 (8)额定值 (8)电枢反应 (8)同步发电机并网 (8)同步发电机功率调节和启动 (8)同步电机绝缘、温升、冷却 (9)同步发电机励磁系统 (9)同步发电机运行 (9)直流电机 (9)直流电机分类 (9)直流电机平衡方程 (10)直流电动机机械特性 (10)直流电机稳定运行 (10)直流电动机的启动、调速、制动 (10)三相异步电动机 (11)过电压及绝缘配合 (11)电力系统过电压 (11)接地及接地电阻、接触电压、跨步电压 (11)氧化锌避雷器 (12)避雷针、避雷线保护范围 (12)断路器/高压开关 (12)断路器/高压开关功能、作用和分类 (12)断路器的主要性能与参数 (12)断路器常用熄弧方法 (13)互感器 (13)电流互感器(CT) (13)电流互感器的构造 (14)电压互感器(PT) (14)电压互感器配置 (14)电压互感器构造 (14)电气主接线 (15)电气主接线的要求和基本形式 (15)单母线主接线 (15)双母线主接线 (15)无母线主接线 (16)各主接线主要电气设备的作用及配置原则 (16)限制短路电流方法 (17)电气设备选择 (17)电气设备选择和校验 (17)硬母线的选择和校验 (18)电力系统电力系统简介{电力系统运行特点{重要快速同时:P生产电能=P消耗电能电力系统运行要求{可靠:首先必须满足安全可靠持续供电优质:电压正常，偏移不超给定值经济:符合可持续发展战略环保:实现电力与环境和谐发展电能质量的各项指标{电压偏差{U%=U−U NU N×100%{U N:用户设备额定电压U:用户设备实际端电压原因:由系统滞后的无功负荷引起的危害{异步电机:T~U2⇒{U↗⇒温升↗⇒危及绝缘U↘⇒M↘⇒电机无法启动照明设备{U过低⇒气体放电光源不能正常点燃U过高⇒气体放电光源寿命缩短措施{采用合适的中枢点调压方式合理的选择变压器的分接头减小系统阻抗对无功功率进行合适的补偿改善功率因数尽量使三相负载平衡{电压波动{定义:电压幅度和频率变化速度≥0.2%/s波动波动幅值∆U%=U max−U minU N×100%电压闪变:负荷急剧波动⇒瞬时三相电压升高⇒照度急剧变化⇒人眼不适电压波动和闪变原因:由系统的冲击性负荷造成的电压波动和闪变改善措施{采用专用线/变压器增大供电容量，减少系统阻抗减少/切除引起电压波动的负荷选择更高电压等级的电网供电装设静止无功补偿装置三相不对称度{εu=U−U+×100%{U−:三相负序分量方均根值，VU+:三相正序分量方均根值，V原因:系统三相负荷不平衡引起措施{尽量使系统三相负荷均衡分配不对称负荷尽可能分散接到不同供电点不对称负荷接到更高电压等级的电网谐波{定义:周期性非正弦交流量傅式分解得到>基波频率的各次分量电流{ℎ次谐波电流含量Iℎ=√∑(Iℎ)∞ℎ=2ℎ次谐波电流含有率HRIℎ=IℎI l×100%电流总谐波畸变率THD i=IℎI l×100%{Iℎ:第h次谐波电流有效值I l:基波波电流有效值原因:系统的非线性设备引起的危害{电动机、变压器等电器设备产生附加损耗⇒发热↗⇒绝缘损坏使电容极易发生短路，甚至造成短路通信干扰测量误差改善措施{三相整流变压器采用Yd/Dy联结增加换流器相数装设滤波装置限制电力系统中接入的交流设备/调压装置等的容量提高对大容量非线性设备的供电电压将谐波源与不能受干扰负荷电路从电网接线上分开频率偏差{原因:本质:发电机的转速偏离同步转速允许值{一般情况:±0.2Hz系统容量较小:±0.5Hz措施:增大/减小电力系统发电机有功功率供电可靠性=全年供电平均时间全年时间电力系统接线{无备用{特点{优点:结构简单、经济、运行方便缺点:可靠性差分类{放射式(a)干线式(b)链式 (c)有备用分类{双回路{放射式(a)干线式(b)链式 (c){优点:供电可靠性和电压质量高缺点:不够经济环式(d){优点{与双回路供电可靠性相同经济性大于双回路供电缺点{运行调度较为复杂故障时电压质量差两端供电网络(e)：先决条件:独立电源数目≥2无备用接线方式有备用接线方式电力系统额定电压一般情况下，额定电压=额定线电压{网络:U N=U N(用户设备)=U N(母线)=U N(线路)发电机:U N（发电机)=(1+5%)U N变压器{一次{接受功率双绕组升压变压器−低压侧双绕组降压变压器−高压侧连接方式{其他−变:U N(一次)=U N发−变:U N(一次)=U N（发电机)=(1+5%)U N二次{输出功率双绕组升压变压器−高压侧双绕组降压变压器−低压侧连接方式{{变压器短路电压U k<7%变−用户设备:U N(二次)=(1+5%)U N变压器短路电压U k≥7%:U N(二次)=(1+10%)U N分接头抽头=U分接头−U主接头U主接头额定电压比=主抽头的额定电压之比实际电压比=实际所接分接头的额定电压之比电力系统平均额定电压U avN≈1.05U N电力系统中性点运行方式中性点{定义:星形联结的变压器/发电机的中性点分类{直接接地{别称:大电流接地系统NDGS特点{可靠性低接地相电流大适用:电压≥110kV系统不接地{别称:小电流接地系统NUGS特点{可靠性高对绝缘水平要求高一相接地⇒U不接地相对地=√3U P适用:电压≤35kV系统消弧线圈接地适用{35kV系统容性电流大系统消弧线圈接地{消弧线圈:电抗线圈接地电流{容性电流网络延伸⇒I↗⇒弧光接地过电压消弧线圈感性电流与容性电流分量抵消,实现灭弧分类{完全补偿{理论:I L=I C⇒I接地≈0实际:I L=I C⇒LC串谐振⇒谐振过电压实际不采用欠补偿{理论:I L<I C⇒电路为容性实际:某个元件切除/跳闸⇒I C↘⇒谐振过电压实际一般不采用过补偿{理论:I L>I C⇒电路为感性过补偿度P=I L−I CI C×100%(5%≤P≤10%)实际一般采用输电线路输电线路基本参数{电阻{r1,20℃=ρS{r1,20℃:20℃时,导线单位长度电阻,Ω/kmρ:导线材料电阻率,Ω·mm2/km{ρ铝=31.5ρ铜=18.8S:导体载流部分的标称截面积,mm2r1,t=r1,20℃[1+α(t−20)](α:电阻系数,1/℃{α铝=0.00361/℃α铜=0.003821/℃)电抗{单相导线:X1,单相导线=0.1445lg D mr+0.0157{X1,单相导线:Ω/kmr:导线半径,mmD m{三线几何均距,mm=√D ab D bc D ca3分裂导线X1,分裂导线=0.1445lg D mr eq+0.0157n{X1,分裂导线:Ωkm架空线{n=2,X1=0.33n=3,X1=0.30n=4,X1=0.28r e q{导线半径,mm=√r(d12d13…d1n)nD m{三线几何均距,mmD m=√D ab D bc D ca3n:每相分裂根数电导:g1=∆P gU2{g1:导线单位长度电导，S/km,一般情况g1=0∆P g:实测三相线路每公里的泄露和电晕损耗,MW/kmU:线路电压,kV电纳{单相导线{b1,单相导线=7.58lg D mr×10−6(b1:导线单位长度电纳,S/km)b1,单相导线≈2.8×10−6S/km分裂导线{b1,分裂导线=7.58lg D mr eq×10−6(b1:导线单位长度电纳,S/km)b1,分裂导线{3.4×10−6S/km,n=23.8×10−6S/km,n=34.1×10−6S/km,n=4输电线路等效电路{短线路{短线路:l≤100km架空线等效电路{一字形等效电路,如图(1)等效阻抗Z=R+jX中等线路{中等线路{架空线:100km≤l≤300km电缆:l≤100km等效电路{∏形等效电路(图2)T形等效电路(图3)长线路{架空线:l≥300km电缆:l≥100km普通双、三绕组变压器空载与短路数据计算变压器参数{双绕组变压器{电阻:R T=ΔP k U N21000S N2{R T:变压器一、二次绕组总电阻,ΩΔP k:变压器额定短路损耗,kWU N:变压器额定电压,kVS N:变压器额定容量,MVA电抗:X T=U k%100·U N2S N{X T:变压器一、二次绕组总电抗,ΩU k%:变压器短路电压百分数电导:G T=ΔP01000U N2{G T:变压器电导,SΔP0:变压器空载损耗,,kW电纳:B T=I0%100·S NU N2{B T:变压器电纳,SI0%:变压器空载电流百分数三绕组变压器{短路损耗{容量比100/100/100{ΔP k1=ΔP k12+ΔP k31−ΔP k232ΔP k2=ΔP k12+ΔP k23−ΔP k312ΔP k3=ΔP k23+ΔP k31−ΔP k122容量比{100/100/50100/50/100{ΔP k12=ΔP′k12(S NS2N)2ΔP k23=ΔP′k23[S Nmin (S2N,S3N)]2ΔP k31=ΔP′k31(S NS3N)2绕组电阻{R TI=∆P k1U N21000S NR T2=∆P k2U N21000S N2R T3=∆P k3U N21000S N2短路电压百分数{U k1%=U k12%+U k31%−U k23%2U k2%=U k12%+U k23%−U k31%2U k3%=U k23%+U k31%−U k12%2绕组电抗{X TI=U k1%U N2100S N2X T2=U k2%U N2100S N2X T3=U k3%U N2100S N图1 一字形等效电路图2 п形等效电路图3 T字形等效电路双绕组变压器的Γ形等效电路三绕组变压器的Γ形等效电路标幺值、基准值、多级网络参数归算{标幺值=实际有名值基准值(与实际有名值单位相同)基准值{U、I、S、Z关联{S=UIU=√3IZ基准选定U B、S B{I B S B√3UZ B√3I=U B2S B基准值换算{计算时,标幺值需换算成同一基准标幺值X B∗=X N∗(U NU B)2SBS N(X∗:基准下标幺值)多级电网参数归算{U=U′(k1k2…)I=I′(1k1k2…)R=R′(k1k2…)2X=X′(k1k2…)2G=G′(1k1k2…)2B=B′(1k1k2…)2{k1、k2:变压器的电压比,目标/待归算U′、I′:归算前的值U、I:归算后的值电压降落、电压损耗、功率损耗{电压降落{U1−U2=∆U+jδU=PR+QXU2+jPX−QRU2{P、Q、U:同端P:三相R功率Q;三相X功率U:线电压U1=2δ=arctanδUU2+∆U}{线路较短首末端相角差较小⇒U1=U2+∆U 电压损耗:∆U=U1−U2功率损耗{线路功率损耗:S loss=P loss+jQ loss=P2+Q2U22(R+jX)变压器功率损耗{有功:∆P T=∆P0+∆P k(S CS N)2无功:∆Q T=S N[I0%100+U k%100(S CS N)2]参数含义{∆P0:变压器空载有功损耗,kW∆P k:变压器短路有功损耗,kWS C:变压器计算视在功率,kVAS N:变压器额定视在功率,kVAI0%:变压器空载电流百分数U0%:变压器空载电压百分数开式网络潮流计算（待补充）{末端⇒首端{首端⇒末端{U2=122≈U1−∆U闭式网络潮流计算（待总结）输电线路P、Q与功角δ、电压幅值关系{P=U1U2Xsinδ{X:输电线电抗δ↗⇒P↗Q=(U1cosδ−U2)U2X≈(U1−U2)U2Xδ=δ1−δ2输电线路的空载与负载运行特性{空载{R=0⇒U1=U2−BX2U2R≠0⇒U1=U2−BX2U2+j BRU22负载:P max=U1U2X{成立条件:I线路负载>I线路电容Pmax,理论>Pmax,实际线路电压升高{线路空载线路轻载无功功率和无功电源调节特性{无功功率{平衡要求{Q无功电源≥Q负荷+Q网络损耗系统必须配置一定的无功备用备用容量避免通过电网元件大量传送无功功率分地区分电压进行无功功率平衡一般情况下按最大、最小负荷计算Q平衡关系:Q GC−Q LD−Q L=Q res{Q GC:无功电源无功功率和Q LD:无功负荷之和Q L:无功功率损耗之和Q res{无功功率备用>0⇒{系统无功可平衡有适量备用<0⇒{系统无功不可平衡需设补偿装置补偿{容量分配原则:分层分地区就地平衡方法{小容量、分散无功补偿:静电电容器大容量无功补偿{同步调相机静止无功补偿器无功电源调节特性{无功负荷及损耗{异步电动机变压器:Q变压器损耗=Q励磁损耗+Q绕组漏抗损耗线路:Q线路=Q串联电抗损耗−Q并联电纳损耗无功功率电源{发电机{唯一有功率电源最基本无功功率电源同步调相机{相当于空载运行同步电机过励磁运行:无功电源作用欠励磁运行:无功负荷作用已被静止无功补偿装置取代静止无功补偿装置{动态静止无功补偿装置电容器{只能向系统供出感性无功功率Q C=ωCU2U↘⇒Q C↘⇒U↘⇒调节性差静止无功发生器{响应快运行范围宽谐波电流含量少除电容器外，无功调节均为双向电容器补偿调压如图所示电力网，供电点U1、负荷功率S2=P2+jQ2、线路阻抗Z=R+jX已知电路存在如下关系式（不计线路和变压器并联导纳、电压降横分量、U1视为恒定）图(1) 已知末端功率、电压求解开式网络潮流图(2) 已知末端功率、首端电压求解开式网络潮流图(3) 首端推末端向量图等效→并联C补偿系统调压图并联C补偿系统调压等效电路{U1=U′2C+[P2R+(Q2−Q C)X]U′2C≈U′2+(P2R+Q2X)U′2Q C=U′2CX[(U′2C−U′2)+(P2R+Q2XU′2C−P2R+Q2XU′2)]=U′2CX(U′2C−U′2) P2R+Q2XU′2C−P2R+Q2XU′2≈0⇒ Q C=kU2C(kU2C−U′2)X({U′2:归算至高压侧补偿前负荷端电压U′2C:归算至高压侧补偿后负荷端电压U2C:变压器低压母线希望的补偿后电压)电容补充容量{投入原则{最小负荷时全部退出最大负荷时全部投入最小负荷确定电压比:k=U fU N=U′2minU2min最大负荷计算无功补偿容量:Q C=kU2Cmax(kU2Cmax−U′2max)X({U′2min:最小负荷时归算到高压侧的低压母线电压U2min:用户所要求的低压母线电压U2Cmax:最大负荷时低压母线电压U′2max:最大负荷时归算到高压侧的低压母线电压)变压器分接头调压{分接头{主接头:对应额定电压的接头分接头{变压器低压绕组一侧不设分接头分接头由高压侧引出原因{抽头引出方便接触不良影响小，易解决引出{S≤6300kVA{三个分接头{1.05U NU N0.95U N调压范围:±5%S≥8000kVA{五个分接头{1.05U N1.025U NU N0.975U N0.95U N调压范围:±2×2.5%降变分接头{降变等效电路如图(1)(2){U2=(U1−∆U T)×U2NU2U fmax=(U1max−(PR+QX)maxU1max)×U2NU2U fmin=(U1min−(PR+QX)minU1min)×U2NU2U f,av=U max+U min2{U1:高压侧实际电压U2:低压侧要求电压∆U T:归算到高压侧电压损耗U2N:低压绕组额定电压U fmax:最大负荷高压侧电压U fmin:最大负荷低压侧电压U f,av:分接头平均电压校验:根据U f选一最近接头校验最大、最小负荷U母线实际是否符合要求升变分接头{升变等效电路如图(2){U2=(U1+∆U T)×U2NU2U fmax=(U1max+(PR+QX)maxU1max)×U2NU2U fmin=(U1min+(PR+QX)minU1min)×U2NU2U f,av=U max+U min2{U1:高压侧实际电压U2:低压侧要求电压∆U T:归算到高压侧电压损耗U2N:低压绕组额定电压U fmax:最大负荷高压侧电压U fmin:最小负荷高压侧电压U f,av:分接头平均电压校验:根据U f选一最近接头校验最大、最小负荷U母线实际是否符合要求有载调压变压器{高压侧有可调分接头调压绕组,在带负荷情况下可改变分接头调节范围比较大,一般在15%以上调压范围{110kV电压级:±3×2.5%,7个分接头220kV电压级:±4×2.5%,9个分接头特点{分接头数目>普通变压器⇒调节范围宽，级差小可带负荷切换分接头,调节灵活造价高,维修复杂短路电流计算近似条件短路类型{短路后果{短路电流热效应:设备发热↗持续时间长⇒ 设备损坏/烧毁短路电流热效应:产生很大电动力⇒设备机械变形/扭曲/损坏影响电气设备运行:U系统↘⇒电动机减速/停转⇒产品报废/设备损坏破坏系统稳定:系统功率分布突变⇒系统稳定性被破坏⇒大面积停电造成电磁干扰:不对称接地短路对邻近平行线路产生严重电磁干扰计算假设{系统中各电动势相角差=0⇒短路时系统各电源仍同步可运用线性电路方法进行网络化简和电量计算负荷只作近似估计(异步电动机{无负荷反馈:恒定电抗有负荷反馈{临时附加电源条件{P电动机>1000kW短路发生在电动机端点附近){R∑<13X∑⇒发/输/变/用电的元件均用纯电抗表示，避免复数运算R∑<13X∑⇒{高压输电线电阻和电容变压器的电阻和励磁电流不可忽略所有短路为金属性短路:故障点无任何电阻三相系统对称:不对称故障处的局部不对称除外无限大功率电源{P≫∆P⇒短路过程中电源频率恒定Q≫∆Q⇒短路过程中电源电压恒定⇒内阻抗X=0(∆P、∆Q:功率扰动值)短路计算恒定电势源电路三相短路附图{短路前:a相电流∶i=I m sin (ωt+α−φ′){I m=E m√(R+R)+ω(L+L′)φ′=ω(L+L′)R+R短路后a相全电流:i=I pm sin(ωt+α−φ′)+[I pm sin (α−φ′)−I pm sin (α−φ′)]−Rtb、c相全电流关系式由对称关系求出三相短路电流叠加原理和网络的等值变换附图{叠加原理:对于故障点{短路电流:I f=∑E jZ jfnj=1j≠f输入阻抗:Z ff=1∑1Z jfnj=1j≠f(Z ff:j、f间转移阻抗)等值变换{星网变换{如图(1)所示计算公式{y′ij=y i1y j1∑y k1nk=2Z′ij=∑y k1nk=2Z i1Z j1有源网等值变换{如图(2)所示计算公式{z eq=−UI=1∑1Z imi=1E eq=U(0)=z eq∑E imi=1Z i电流分布系数{图1 降压变压器图2 降压变压器等效电路等效→图3 升压变压器等效电路变压器{变压器{额定值{额定容量S N{变压器视在功率S N=S1N=S2N三相变压器⇒S N为三相总容量额定电压{U1N/U2N:一次/二次绕组额定电压三相变压器⇒额定电压为线电压额定电流{I1N/I2N:一次/二次绕组额定电压三相变压器⇒额定电流为线电流变比{空载测定一般:k=E1E2=N1N2≈U1U20=U1NU2N励磁{电阻:R m=R0=P02I0阻抗:|Z m|≈Z0=U1NI0电抗:X m=√|Z m|2−R m2三相变压器{测量U/I线值转化→相值测量I不等,取平均值空载损耗为三相和绕组换算{规定{换算至75℃:A/E/B级绝缘换算至115℃:F/H级绝缘铜线变压器:R k75℃=R kθ234.5+75234.5+θ短路阻抗:|Z k75℃|=√R k75℃2−X k2阻抗电压:U k=I1N|Z k75℃|U1N×100% (铭牌值)电压调整率:∆U%{=U20−U2U2N×100%=U2N−U2U2N×100%=U1N−U′2U1N×100%=βI1N R k75℃cosφ2−I1N X N sincosφ2U1N×100%({β=I1I1N{负载系数额定:β=1cosφ2:负载功率因数)空载合闸{稳态磁通幅值:ϕm=√2U1ωN1≈√2E1ωN1ϕt{一次绕组交链总磁通ϕt=−ϕm[cos(ωt+α0)−cosα0]{α0=π2⇒ϕt=ϕm sinωtα0=0⇒ϕt=ϕm(1−cosωt)ϕt,max=2ϕm⇒合闸电流大加速合闸电流衰减{合闸前,一次串电阻合闸后,一次拆所串电阻效率η{η=(1−β2P kN+P0βS N cosφ2+β2P kN+P0)×100%(β=I2I2N)η=ηmax{P0=βm2P kN⇒βm=√P0P kNP Fe=P Cu⇒可变损耗=不变损耗绝缘系统{分类{干式{35kV以下适用冷却介质:空气油浸式{分类{油浸自冷式油浸风冷式强迫油循环式冷却介质:矿物油三相变压器{分类{组式{组成:三个独立的单相变压器特点{各相磁路系统独立,无关联节省备用容量应用:大容量的巨型变压器芯式:特点{三相磁路连在一起每相磁通以另外两相磁路为回路耗材少/价格低/占地少/易维护连接组别{常用连接方式:Y/∆三相芯式变压器{可采用Y/YS、U大:不用Y/Y国标组别{分类{Y/Y0−0Y/∆−11Y0/∆−11Y0/Y−0Y/Y−0连接要求:不同组别禁并联感应电动机感应电动机参数{分类{定子相数{单相两相三相转子结构{绕线型鼠笼型{单鼠笼型双鼠笼型深槽型绕组连接形式{定子{大/中型:三引线、Y接小型:六引线、Y/∆接转子:Y接额定值{额定功率P N:kW额定电压U N:定子绕组线电压,V额定电流I N:定子绕组线电流,A额定转速n N:U N、P N下转速转差率{同步转速:n1=60fp{{f:电网频率p:磁极对数n<n1⇒产生感应电动势转差率:S=n1−nn(n略小于n1,0.5~5%以下)功率{P2{=P1−P Cu1−P Fe−P Cu2−P mec−P ad=P Mec−P mec−P adP MecP M=1−S{P M{=P1−P Cu1−P Fe=m1I2′2R2′S=m1E2′I2′cosφ2=P Cu2+m1I2′21−SSR2′P Mec{=P M−P Cu2=m1I2′21−SSR2′=P Cu21−SSP Cu2=SP M=m1I2′2R2′{P1:有功输入P2:有功输出P Cu1{定子铜耗P Cu1=3I12R1P Cu2{转子铜耗P Cu2=3I2′2R2′P Fe:铁耗P M:电磁功率P Mec:总机械功率P mec:机械损耗m1:相数cosφ2:转子功率因数电磁转矩T{{机械角度:Ω=2πn60=Ω1(1−S)同步机械角度:Ω=2πn160=2πfp=P MecΩ=P MΩ1=m1E2′I2′cosφ22πfp忽略励磁{=pm1U12R2′S2πf[(R1+R2′)2+(X1+X2′)2]=m1Ω1m1U12R2′S[(R1+R2′)2+(X1+X2′)2]I2′U12√(R1+R2S)+(X1+X2′)2稳定运行{电磁转矩:T=P MecΩ=P MΩ1负载转矩:T2=P2Ω=9.55P2n空载转矩:T0=P mec+P adΩ图(1) 升变等效电路图(2) 变压器T型等效电路图(3) 变压器简化等效电路感应电动机启动和调速{启动性能{启动电流倍数I st/I1N{I st U12(R1+R2)+(X1+X2)启动电流大，远超额定电流鼠笼型国标:4~7(不允许超标)启动转矩倍数:T st/T N{鼠笼型国标:1~2(不允许超标)启动cosφ2小⇒启动转矩小启动时间:尽量缩短启动过程能耗:Q能耗↗⇒电机温升↗⇒危害绕组绝缘启动设备的简单性和可靠性启动{鼠笼型{直接启动:适用<7.5kW小容量电动机降压启动{Y/∆{原理{启动初定子绕组Y接接近n N定子绕组∆接适用{额定运行定子绕组为∆接轻载/空载启动场合U P,定子U√3I st,l,Y/∆=13I st,l,直接T st,Y/∆=13T st,直接定子边串电抗{原理{启动初串电抗降端电压接近n N切除串电抗适用:高压电动机I st~U端T st~U端2自耦变压器{原理{启动初自耦变降端电压接近n N切除自耦变接电源适用大、中型电动机T st、I st~U端2延边三角形{原理{启动初定子绕组延边接接近n N定子绕组Y接适用:重载启动缺点:定子绕组接线复杂U st,P,延边接>U st,P,Y/∆−Y绕线型{转子回路串变阻器⇒{I st↘T st↗启动:n↗→R变阻器↘接近n N→R变阻器切除变阻器{启动变阻器{n↗→R变阻器逐渐手动切除启动:S=1,R转子↗⇒{I st↘T st↗适用:要求T st较大场合频敏变阻器{n↗→R变阻器逐渐自动切除适用:广泛应用调速{n=(1−S)n1=(1−S)60p调速{变极调速:改变磁极对数p变频调速:U、f正比变化改变转差调速{改变定子端U1{调压器定子边串电抗/电抗器改变转子电阻R2′:绕线型转子串变阻器串级调速:经济性好，费用高转子电阻感应电动机转动性能影响{感应电动机的T−S曲线如图(1)运行点{启动运行点A:T st=m1Ω1U12R2′(R1+R2′)2+(X1+X2′)2最大转矩点B{T=T m电动机{S m=R2′√R12+(X1+X2′)2≈R2′X1+X2′⇒S m~R2′T m=m1Ω1U122[R1+√R12+(X1+X2′)2]=m1Ω1U122(X1+X2′)过载力k m{k m=T mT N国标{一般:1.8~2.5起重/冶金:2.7~3.7发电机S m=−R2′√R12+(X1+X2′)≈−R2′X1+X2′⇒S m~R2 ′额定运行点C{T=T NS=S Nn=n N同步运行点D{T=0S= 0n=n1影响{转子电阻变化时的T−S曲线如图(2)提高转矩性能:转子电路串电阻只适用于绕线型T2转子串电阻⇒ {Tcosφ2不变串电阻{R s:SS N=R2′+R s′R2′=R2+R sR2⇒R s=(SS N−1)R2R j{{T=2T mSm+S m0<S<S m⇒T=2T mS mS⇒T~SS m′S m=R2′+R j′R2=R2+R jR2⇒R s=(S m′S m−1)R2({S m′:人为机械特性S m:固有机械特性)电机发热、绝缘、温升、冷却{绝缘等级对应耐热温度{A:T max，工作≤105℃E:T max，工作≤120℃B:T max，工作≤130℃F:Tmax，工作≤155℃H:T max，工作≤180℃感应电动机绝缘等级{小型电动机:E大/中型电动机:B轧钢/冶金电动机:F/H温升{温升τ{τ=θ−θa{θ:电机某部温度θa:电机周围冷却介质温度国标:θa≤40℃经验值{A/E:τ=5℃B/F:τ=10℃H:τ=10℃温升极限τm{τ<τmτm≤T max,绝缘材料工作−40−τ稳定温升:τw=QλS{Q:电机发热量λ:表面散热系数温升曲线{τ=τw(1−e−t T)t=(4−5)T⇒τ趋于稳定冷却{外冷{自冷:容量几百瓦以下自扇冷他扇冷/管道通风内冷:冷却介质:H2/H2O图(1)感应电动机T-S曲线图(2)转子电阻变化时T-S曲线电机拖动形式{电动{T、n同向电能→机械能(转子)0<S<1制动{T、n反向分类{回馈制动{转子机械功率→定子电功率{n>n1S<0只限制转速，但不停转反制制动{{转子输入电功率定子边输入机械功率→内耗散热S>1用于电机限速/停转能耗制动:交流断开,立加直流,实现电机迅速停转感应电机运行{电源{∆U%=U N−UU N×100%≤±5%∆f%=f N−ff N×100%≤±1%负载:负载≤电源规定能力同步电机额定值{额定容量S N:同步发电机出线端额定视在功率,kVA/MVA 额定功率P N{发电机:输出的额定有功率,kW/MW电动机:轴上输出的额定有功功率,kW/MW 额定电压U N:定子绕组线电压,V 额定电流I N:定子绕组线电流,A 额定转速n N:U N、P N下转速电枢反应{电枢反应{ψ:E0、I相位差ψ=0°{I、E0同相{Fδ=F f+F aFδ=F f−F a⇒交轴电枢反应ψ=90°{I滞后E090°{Fδ=F f+F aFδ=F f−F a⇒直流去磁电枢反应ψ=−90°{I超前E090°{Fδ=F f+F aFδ=F f+F a⇒直流增磁电枢反应0<ψ<90°{I滞后E0ψ{Fδ=F f+F aF a=F ad+F aq{F ad=F a sinψF aq=F a cosψI=I d+I q{I d=IsinψI q=Icosψ电抗{电枢电抗X a{E a=X a IE a=−jI X a{直轴{E ad=X ad I dE ad=−jI d X ad交轴{E aq=X aq I qE aq=−jI q X aq(X ad>X aq)漏电抗{E s=X s IE s=−jI X s同步电抗{隐极同步电机:X c=X s+X a(X ad=X aq)凸极同步电机{X d=X s+X adX q=X s+X aq(X ad>X aq)电动势平衡{隐极{发电机{E0=U+jI X c(X c≫r a)ψ=θ+φ{r a:电枢一相绕组电阻φ:U、I夹角θ:U、E0夹角ψ:E0、I夹角U:电枢一相绕组电压电动机:E0=U+jI X c(X c≫r a)凸极{电动机发电机{E0=U+jI d X d+jI q X q(r a可忽略)tanψ=IX q+UsinψUcosψ同步发电机并网{条件{{f发电机=f电网{允许偏差:∆f≤0.2%~0.5%超过允许偏差⇒发电机功率振荡{U发电机=U电网φ发电机=φ电网{允许偏差{∆U≤10%∆φ≤10%超过允许偏差⇒产生环流,损坏发电机{发电机电压波形与电网相同:超标⇒τ发电机↗,η发电机↘发电机相序与电网相同{不允许有偏差存在偏差⇒产生环流,损坏发电机方法{准同步{并网要求严、时间长、冲击电流小先励后并自同步{操作简单、并网迅速、冲击电流小先励后并同步发电机功率调节和启动{功率调节{有功{调节原动机的输入功率调节{{单机运行:根据需要调节并网运行:根据电网调度调节功角θ:P输出~θ(θ<θ允许)凸极{发电机电动机{P M=mUE0X dsinθ+mU22(1X q−1X d)sin2θ({P M′=mUE0X dsinθP M′′=mU22(1X q−1X d)sin2θ(P M′≫P M′′))P M=f(θ)曲线如图(1)隐极{发电机电动机{P M=mUE0X csinθP M=f(θ)曲线如图(2)静态过载力:k M=P MmaxP N=1sinθN{0<θ<90°:θ↑⇒P M↑θ=90°:P M=P Mmax90°<θ<180°:θ↑⇒P M↓k M>1.7(2~3)θN:25°~35°(20°~30°)无功{I=f(I f)的V形曲线如图(3)I f↑、I↑⇒过励{发电机{发出有功+滞后无功受发热条件限制电动机{吸收有功+超前无功cosφ超前I f↓、I↑⇒过励{发电机{发出有功+超前无功受发热+不稳条件限制电动机{吸收有功+滞后无功cosφ滞后I相同,P2↑⇒{I f↑V线高↑启动:同步转速不可调，采用异步启动图(1) 凸极{发电机电动机P M=f(θ)图(2) 隐极{发电机电动机P M=f(θ)图(3) V形曲线同步电机绝缘、温升、冷却{绝缘{定子绕组绝缘采用耐热B级转子绕组绝缘温升:(B级绝缘为例){电阻法测量{定子绕组:≤80℃励磁绕组:≤80℃温度计法测量{铁芯:≤80℃集电环:≤80℃冷却{冷却系统封闭，冷却介质循环使用分类{空冷{适用:S≤50MW同步电机定子风路{径向通风轴向通风轴向分区径向通风氢冷{适用:50~600MW分类{50~100MW:氢表面冷却100~250MW{转子:氢内冷定子:氢面冷200~600MW:转、定子氢内冷水冷:分类{{定子水内冷转子氢内冷转、定子双水冷同步发电机励磁系统{励磁系统:同步发电机励磁绕组的供电电源分类{他励{直流电机{励磁系统:直流发电机通过调节R f保持同步发电机恒压适用{水轮发电机100MW以下汽轮机他励整流器{静止整流器旋转整流器自励{自并励{结构简单、造价低励磁仅由机端供给发电机/电网故障⇒自励消失适用:大、中型电机为宜自复励{常用相复励输出电压与{同步电机电压、电流同步电机cosφ有关适用:广泛谐波励磁{E电机负载，谐波绕组>E空载，谐波绕组适用:低压小型发电机同步发电机运行{电压{∆U≤±5%U N连续运行:90%U N≤U发电机≤110U N频率:∆f≤±1%f N负荷:U=95%~99%U N时,I定子可达105%不对称故障:(I2I N)2·t≤8直流电机直流电机分类{用途{一般{Z:直流电动机ZF:直流发电机专门{ZZJ:冶金、起重直流电动机ZQ:直流牵引电动机ZF−H:船用直流发电机F:汽车用发电机ZA:防爆安全型电动机容量{小型{n=1500P≤200kW中型{1000<n<1500200<P<1500kW大型{n≤1000P≥1250kW励磁{他励(a):发电机{特点{电压变化率小电压调节范围大适用:实验设备及调压范围大电机并励(b){发电机:适用{供电线路短电源无需补偿线路压降电源电动机:用于硬机械特性场合串励(c):软机械特性、过载能力大、启动转矩大复励(d){发电机:广泛应用电动机:特点{启动转矩大、硬机械特性无空载、飞速危险图(a) 他励式图(d) 复励式图(c) 串励式图(b) 并励式。
电气工程基础引论课件
控制系统的数学模型
总结词
解释线性时不变控制系统的基本概念和特点 。
详细描述
线性时不变控制系统是指系统的动态行为可 以用线性微分方程或差分方程来描述，且系 统参数不随时间变化的系统。这类系统具有 叠加性和时不变性，即多个输入产生的输出 等于单个输入产生的输出，且系统对相同的 输入产生的响应不随时间变化。
电子与通信
集成电路、电子设备、通信系 统等的设计与制造。
自动化与智能控制
工业自动化、智能家居、智能 交通等领域的控制系统的设计
与实现。
02
电路基础
电路的基本概念
电路
由电源、负载、开关和 导电路径组成的闭合回
路。
电流
电荷在导体中流动的现 象，方向从高电位流向
低电位。
电压
电场力将单位正电荷从 高电位点移到低电位点
传输、分配和消费的系统。
电力系统的重要性
电力系统是现代社会运转的基础， 保障了工业、商业和居民的电力需 求。
电力系统基本构成
包括电源、电网和负荷三部分，其 中电源负责发电，电网负责传输电 能，负荷则是各类电力用户。
电力系统分析
稳态分析
研究电力系统的运行状态，分析系统的电压、电 流、功率和频率等参数，确保系块芯片上，实现一定的 电路或系统功能。
集成电路具有小型化、高性能、低功耗等特点，广泛应用于 计算机、通信、消费电子等领域。集成电路的设计和制造需 要先进的工艺和技术，是现代电子工业的重要支柱之一。
04
控制理论
控制系统的基本概念
总结词
概述控制系统的定义、组成和分类。
总电阻。
电路的分析方法
支路电流法
节点电压法
通过列写电路的KVL和KCL方程，解出各支 路电流的方法。
电气工程概论
1998年国家(guójiā)颁布的大学本科专业目录
•电机电器(diànqì)及其 控制
•电力系统及其自动化
•高电压与绝缘技术
电气工程及其 自的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化专业和自动 化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。
3 第四页，共38页。
1.2 电气(diànqì)科学与工程的发 展简史
7 第八页，共38页。
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
目前，我国的电气(diànqì)工程及其自动 化专业不包括通信。
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第六页，共38页。
电气科学与工程的学科分类
电磁学与电路理论
电机电器学
电力(diànlì)系统
电工材料学
高电压与绝缘
电力(diànlì)电子学
脉冲功率技术
放电理论与放电等离子体
超导电工学
生物电磁学
电磁兼容
新能源与新发电技术
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第七页，共38页。
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第三十八页，共38页。
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
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线控汽车
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全电旅游船电气设备布置(bùzhì)
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第二十八页，共38页。
多电飞机电气设备布置
《电气工程概论》课件
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
05
电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。
电气工程基础课件大全PPT课件
通过已知的电源和电导值求解 未知的电压。
网孔电流法
通过已知的电源和电阻值求解 未知的电流和电压。
叠加定理
将多个电源分别作用在电路中 ，再求出总电流或总电压。
欧姆定律与基尔霍夫定律
欧姆定律
描述电路中电压、电流和电阻之 间的关系。
基尔霍夫定律
描述电路中电流和电压之间的关 系，包括基尔霍夫电流定律和基 尔霍夫电压定律。
应用场景
电机广泛应用于电力、能源、交通和工业等领域，如电动机 、发电机、控制器等；变压器广泛应用于输配电、电机控制 、电子设备等领域，起到变换电压、电流和阻抗的作用。
供配电技术
04
电力系统概述
电力系统组成
电力系统由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成， 主要功能是将一次能源转换为电能，并通过输配电网络向 用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
电源
提供电能，为电路提供电压和 电流。
电路模型
理想元件模型
将实际元件抽象化，表 示其基本特性和参数。
实际元件模型
考虑实际元件的物理特 性和参数，更接近实际
应用。
等效电路模型
将复杂电路简化，便于 分析和计算。
模拟电路模型
用数学方程描述电路行 为，用于计算机模拟和
分析。
电路分析方法
支路电流法
通过已知的电源和电阻值求解 未知的电流。
随着电力系统的规模不断扩大和复杂度不断提高，电力系统自动化已成 为保障电力系统安全、稳定、经济运行的关键手段。
03
电力系统自动化的主要内容
电力系统自动化主要包括发电控制自动化、输电控制自动化、配电自动
化、调度自动化等方面。
远动技术与应用
远动技术的定义
电气工程概论
电气工程概论第三章绪论3.1电力系统发展简史3.1.1电力工业简介1由一种或几种一次能源经过转换或加工得到的能源产品，称为二次能源。
电能是一种应用极其广泛的二次能源。
2电力工业的主要生产环节有发电、输电、变电、配电、用电。
3常用的电压等级：高压输电电压220kV高压配电电压35~110kV中压配电电压1~35kV低压配电电压6~10kV，380/220kV3.1.2欧美电力工业的发展简史3.1.3中国电力工业的发展3.1.4中国电力系统现状与展望3.2电力系统简介3.2.1电力系统的功能与作用1监测供电质量的指标有全网的频率、各供电点的电压、电压和电流波形、三相不对称度、电压闪变等。
2电力主设备（一次设备）：发电、变电、输电、配电、用电等设备称为电力主设备；由主设备构成的系统称为主系统，也称为一次系统；二次设备:测量、监视、控制、继电保护、安全自动装置、通信，以及各种自动化系统等用于保证主系统安全、稳定、正常运行的设备称为二次设备；二次设备构成的系统称为辅助系统，叶成伟二次系统。
3电力系统的基本任务是安全、可靠、优质、经济地生产、输送与分配电能，满足国民经济和人民生活需要。
4发挥电力系统的功能与作用应满足以下基本要求：满足用户需求（数量与质量要求）、安全可靠性要求、经济性要求、环保和生态要求。
3.2.2现代电力系统的特点1电力系统技术发展特征：大机组、大电网、高电压、高度自动化。
2数字化、网络化、信息化、智能化技术日益提高电力系统的自动化水平。
3新能源的开发利用，特别是可再生能源的开发利用也是现代电力技术的发展趋势。
4建立健全的电力市场机制是提高效率、降低成本、促进电力资产的合理利用与发展的有效保证。
3.2.3电力资源与负荷1中国资源的分布（西部为主）、中国能源结构（水、煤为主）、中国经济发展的格局（东部领先）决定了中国电网的发展格局：西电东送、南北互供、全国联网。
2电力系统的负荷按供电可靠性分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。
电气工程概论
电能质量主要(zhǔyào)指标的影响因素、主 要(zhǔyào)危害以及可采用的解决方法见表 1-5。
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第十九页，共77页。
3．提高电力系统(diàn lì xì tǒnɡ)运行的经济 性
（1）在发电环节，要综合各类发电厂的运行 特点，合理安排其发电顺序，实现电源的优化 组合。
第十三页，共77页。
2．保证良好的电能质量 衡量电能质量的主要指标有电压、波形和频率。 （1）电压 电压质量一般用电压偏差、电压波动和闪变以及三
相电压不平衡度三个指标来衡量。
（1-1）
U % U U N 100% UN
式中：△U% 为电压偏差；U电网某点的实际运行 (yùnxíng)电压；UN 为额定电压。
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第二十六页，共77页。
变压器二次绕组的额定电压，是指变压器空载情况下的 额定电压。
变压器带负载运行时，其一,二次绕组均有电压降，如按 变压器满载时一、二次绕组压降为5％考虑，为使满载 时二次绕组端电压仍高出电力网额定电压5％，用于补 偿线路的电压降,则必须(bìxū)选变压器二次绕组的额定 电压比电力网额定电压高出10％。
我国规定的用户受电端的电压偏差见表1-2。
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表1-2 用户供电电压(diànyā)允许变化范 围
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电压波动是指电压在系统中作快速、短时的变 化，变化更为剧烈的电压波动称为(chēnɡ wéi) 闪变。
电压波动一般用电网某点电压最大值与最 小值之差对电网额定电压的百分比表示，即
2022/1/8
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第三十页，共77页。
电气工程概论第三版pdf
电气工程概论第三版pdf全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：电气工程概论是电气工程专业的基础课程，涵盖了电路、电力系统、电机、控制系统等多个领域。
而《电气工程概论第三版PDF》则是这门课程的教材之一，是学习电气工程的重要参考资料之一。
在本文中，我们将深入探讨《电气工程概论第三版PDF》所涵盖的内容，以及其在电气工程教学和实践中的作用。
《电气工程概论第三版PDF》这本教材以其系统、全面和权威的内容享誉业内。
它首先介绍了电气工程的基本概念和原理，包括电路理论、电磁场理论等内容。
随后，该教材对电气系统的基本组成、原理和设计方法进行了详细的阐述，使得学生能够系统地了解电力系统、电力电子技术、电机与变压器技术等方面的知识。
该教材涵盖了电气工程中的新技术和新发展，特别是在清洁能源、智能电网、数字化电力系统等方面的内容，使得学生能够了解到电气工程领域的最新动态。
在电气工程教学中，《电气工程概论第三版PDF》具有重要的作用。
它作为一本全面系统的教材，为学生提供了系统地学习电气工程知识的机会。
学生可以通过该教材逐步深入了解电气工程的各个领域，从而建立起扎实的理论基础。
该教材还涵盖了电气工程中的新技术和新发展，使得学生能够了解到电气工程领域的最新进展，从而增强了他们的综合素质和竞争力。
教师可以根据该教材进行系统的教学，帮助学生全面掌握电气工程的基本理论和实践技能，为他们未来的专业发展打下坚实的基础。
在电气工程实践中，《电气工程概论第三版PDF》同样具有重要的作用。
对于电气工程领域的从业人员来说，该教材是一本不可或缺的参考书。
他们可以通过该教材查找需要的电气工程知识，解决实际工作中遇到的问题。
该教材涵盖了电气工程中的新技术和新发展，对于从业人员来说，这些内容能够帮助他们了解到电气工程领域的最新动态，从而不断提升自己的专业水平。
对于电气工程领域的研究人员来说，《电气工程概论第三版PDF》为他们提供了一个系统的学习和研究电气工程知识的平台，有助于他们深入研究电气工程领域的前沿问题，推动学科的发展。
电气工程基础通用课件
电力系统构成
电力系统主要由发电机、变压器、输电线路和配电系统等设备组 成，这些设备通过电网连接成一个整体，实现电能的产生、传输
和分配。
发电厂与电力系统之间的关系
发电厂是电力系统的源头，负责产生电能，而电力系统则是电 能的生产、传输和分配网络，保障电力供应的可靠性。
电力系统运行与控制
电力系统运行 电力系统运行是指电能的生产、传输和分配过程，涉及到 发电、输电、变电和配电等多个环节。
电磁辐射与防护包括电磁辐射的产生、传播和影响，以及如何采取屏蔽、滤波 等措施降低电磁辐射对环境和人体的影响。
电气工程中的环保问题
总结词
电气工程中的环保问题主要涉及到能源消耗和废弃物的处理。
详细描述
电气工程中的环保问题包括节能减排、减少废弃物的产生和 排放、降低对环境的影响等，需要采取一系列措施来减少能 源的消耗和废弃物的产生，同时加强废弃物的处理和回收利用。
总结词
电气安全是电气工程中的重要概念， 涉及到设备、线路、人员的安全。
详细描述
电气安全基础包括电气设备的接地、 绝缘、过载保护、短路保护等基本概 念，以及如何正确使用和维护电气设 备，避免发生触电、火灾等事故。
电磁辐射与防护
总结词
电磁辐射是电气工程中的一种常见污染，对环境和人体健康有一定影响。
详细描述
电路的基本元件
电阻器
用于限制电流的元件，其阻值通常由其材料和几 何尺寸决定。
电容器
用于存储电荷的元件，其容值由其几何尺寸和介 质材料决定。
电感器
用于存储磁能的元件，其感值由其几何尺寸和线 圈匝数决定。
电路的基本定律
欧姆定律
流过电阻器的电流与其两端电压 成正比，与电阻成反比。
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电力网
用户
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
升压变
降压变
输电线路
电力系 统的基 本参数？
用电设备
发电厂
电力网
用户
（1）系统装机容量（发电机额定有功功率总和，MW）
2、发电厂
水轮机 水库
发电机 升压变
降压变
输电线路
用电设备
发电厂
电力网
用户
发电厂是生产电能 的工厂，它把其他 不同类的一次能源 转换成电能。
火力发电厂（火电厂、热电厂） 水力发电厂（堤坝式、径流式、抽水蓄能式） 核动力发电厂（压水堆、沸水堆） 其他发电厂（风力、太阳能、地热、沼气、 潮汐、海浪）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.1 概述
1、电能是什么？
它是一种二次能源！由一次能源经加工 转换而成的能源。
2、电能的意义？
假如没有电能，我们的生活、生产、社 会将发生什么变化？
3、电能的特点？
① 可以大规模生产； ② 便于输送和分配； ③ 便于转换和控制； ④ 提高能源利用效率； ⑤ 无污染，噪声小。
（2）系统年发电量（发电机全年发电量总和，MWh）
（3）最高电压等级（电力线路的最高额定电压，kV） （4）最大负荷（一段时间内有功负荷最大值，MW） （5）年用电量（所有用户全年所用电量总和，MWh）
（6）额定频率 （交流工频：50Hz）
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1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
反应堆等
发电厂 发电机
电力网
变压器、 输电线路
用户 用电设备
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
发电机电压不高于24KV
升压变
降压变
输电线路
用电设备
锅炉、汽机； 水库、水轮机；
主控制器
监控界面
主电路
风扇
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是否有困惑：电气专业以后都能从事 哪些工作？所学课程都有什么作用？
变压器
控制开关
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第一章 绪论
内容提要： 1.1 概述 1.2 能量转换原理 1.3 电力系统 1.4 电能的质量标准 1.5 电压等级与选择
变电站和不同电压等级 区域电力网（110～220kV，50～300km）
的电力线路组成的网络。
其作用是输送、控制和 超高压电力网（330～750kV，300～1000km）
分配电能。
特高压电力网（1000kV）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
4、变电站
超高压电力网
变电站A 500kV 220kV
变电站是联系发
电厂和用户用电
设备的中间环节，
一般安装有变压
器及其控制和保
护装置。起变换
110kV
和分配电能的作
用。
区域电力网
地方电力网
变电站C 110kV
变电站D 10kV
35kV 变电站B
G 水力个及以上 枢纽变电站（高压侧电压为330～1000kV，汇集多 变电站和不同电压等级 个电源） 的电力线路组成的网络。中间变电站（一般汇集2～3个电源，起到交换功率
反应堆等
发电厂 发电机
电力网
变压器、 输电线路
用户 用电设备
发电厂的 动力部分
+
按照一定规律连接而组成的统一整体，称为电力系统
动力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
水轮机 水库
发电机
升压变
降压变
输电线路
电力系 统的基 本参数？
用电设备
发电厂
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
3、电力网
水轮机
水库
发电机 升压变
降压变
输电线路
用电设备
发电厂
电力网
用户
地方电力网（35～110kV，50km以内，配电网）
电力网是由2个及以上
变电站和不同电压等级 区域电力网（110～220kV，50～300km）
的电力线路组成的网络。
其作用是输送、控制和 超高压电力网（330～750kV，300～1000km）
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
电力工程基础
合肥工业大学 电气与自动化工程学院
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
是否有困惑：电气专业以后都能从事 哪些工作？所学课程都有什么作用？
如何实现并网发电？
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
是否有困惑：电气专业以后都能从事 哪些工作？所学课程都有什么作用？
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
1、电力系统的含义
2、发电厂
基本概念
3、电力网 4、变电站
5、电力线路
6、用电设备及电气设备
1.3 电力系统
一、电力系统的基本概念
1、电力系统的含义
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
电力
输送和 分配
锅炉、汽机； 水库、水轮机；
四、旋转电机中的能量转换
上述内容请大 家自学了解
电磁感应定律；电磁力定律； 旋转电机中的能量转换；旋 转电机中的能量平衡
电能是怎 么转换而 成的呢？
1.3 电力系统
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
电力 系统
一、电 力系统 的基本 概念
二、电 力系统 的形成
三、电 力系统 的特点
四、对 电力系 统的要 求
分配电能。
特高压电力网（1000kV）
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超高压电力网
区域电力网
变电站A 500kV 220kV
地方电力网
变电站C 110kV
变电站D 10kV
110kV
35kV
变电站B
G
G
35kV
水力发电厂
火力发电厂
电力网是由2个及以上 地方电力网（35～110kV，50km以内，配电网）
4、对电能的基本要求？
安全；可靠；优质；经济。
电能是怎 么转换而 成的呢？
1.2 能量转换原理
一、能量的基本形式
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机械能、热能、化学能、电能、 核能、太阳能、风能
二、能量的来源 三、能量的转换
常规能源与新能源；可再生能源与不 可再生能源；一次能源与二次能源
遵守能量守恒定律
其作用是输送、控制和 或使长距离输电线路分段的作用）
分配电能。
终端变电站（电力网末端，降压变电站向本地供电）
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5、电力线路
超高压电力网
区域电力网
地方电力网