武汉大学电气工程学院研究生考试复试内部资料1

电气工程基础2第1章概论3一、电力工业在国民经济中的地位¾电是能量的一种表现形式，是一种二次能源。人均用电量是衡量现代生活水平的重要标志。¾电能的优点¾电力工业电力工业的发展水平是反映国家经济发达程度的重要标志。4世界人均消费电能（2000年）56•2006年10月相关资料表明：我国人均拥有的装机容量为0.25W，人均用电为1064kW.h。•人均用电量不到世界人均水平的一半，仅为发达国家的1/6～1/12，远不能适应我国经济的发展和人民生活水平提高的需要。7★2003年8月14日北美大停电¾电力工业是国民经济发展的先行基础行业。8★2003年8月28日英国停电9★我国发生的重大停电事故ƒ湖北1972年7月27日大面积停电事故，造成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济损失2400余万元。ƒ华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重要用户严重受损，部分设备损坏，10小时后恢复正常。10★2004全国电荒ƒ武汉遇7年来最严重电荒，110被拉闸，红绿灯停电。ƒ湖北电荒闹得凶，一季度拉闸7199次。ƒ上半年24个省市拉闸限电，严峻形势将会贯穿全年。ƒ浙江义乌4万多工业企业停电10天。1.3~1.5==电力增长率电力消费弹性系数国民生产总值增长率11二、电力系统概述¾¾1882年9月第一个完整的直流电力系统由ThomasEdison在纽约建成并投入，电压110V,输送距离1.5km。1.电力系统、电力网及动力系统¾1889年9月第一个单相交流输电系统在美国俄勒冈州投入运行，电压4000V,输送距离21km。¾1893年第一个三相交流输电系统在美国南加州投入运行，电压2300V,输送距离12km。12热力网水库23kV锅炉10kV10kV工业用户220/380V商业用户反应堆23kV220kV110kV500kV电力系统电力网动力系统13ƒ电力系统：由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体。ƒ电力网：发电设备和用电设备之间输送和分配电能的网络。ƒ动力系统：电力系统加上带动发电机转动的动力部分。142.电力网的电压等级及确定原则★确定原则SUlPRIPlϕρ2222cos3==Δƒ输送功率ƒ输送距离ƒ同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大。15架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离的关系163.电力网和变电所的分类★电力网超高压电力网地方电力网区域电力网¾超高压电力网：电压等级在330～750kV，输电距离在300～1000km。¾区域电力网：电压等级在110～220kV，输电距离在50～300km。17★变电所枢纽变电所中间变电所终端变电所¾枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具有多条联络线路。¾地方电力网：电压等级在35～110kV，输电距离在50km以内。18¾中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。¾终端变电站：处于电力网的末端，直接向本地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。19热力网水库23kV锅炉10kV10kV工业用户220/380V商业用户反应堆23kV220kV110kV500kV枢纽变电站区域电力网中间变电站地方电力网终端变电站超高压电网20三、发电厂煤炭、石油、天然气火力发电厂水能水力发电厂核能核电厂新能源(风能、潮汐、地热、太阳能…)新能源电厂211.火力发电厂ƒ原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、内燃机ƒ我国大部分火电厂为凝汽式火力发电厂化学能热能燃烧原动机发电机机械能电能22锅炉凝汽器发电机汽轮机变压器输电线路23242526火电厂外景27锅炉外观全景28汽轮机及发电机外观29主变压器侧面30主变压器正面31输电线路32厂用变压器33晾水塔34送风机及静电除尘装置352.水力发电厂★水电厂的类型ƒ堤坝式引水式抽水蓄能电站势能水轮机发电机机械能电能36¾堤坝式水电厂:利用修筑拦河堤坝来抬高上游水位，形成发电水头的水电厂。★堤坝式水电厂的分类ƒ坝后式河床式37坝后式水力发电厂示意图上游水库大坝变压器发电机下游38河床式水力发电厂示意图进水口厂房溢流坝39引水式水力发电厂堰引水渠压力水管厂房40水坝蓄水池抽水蓄能电站（发电）41抽水蓄能电站（蓄能）423.核电厂利用核能发电的工厂。★分类轻水堆重水堆石墨冷气堆沸水堆压水堆43沸水堆型核电厂示意图混凝土防护壳主循环泵控制棒反应堆汽轮机发电机凝结器凝结水泵44压水堆型核电厂示意图混凝土防护壳控制棒反应堆加压器主循环泵蒸汽发生器454.其他能源发电¾风力发电¾地热发电¾潮汐发电¾太阳能发电46风力发电示意图47海上风力发电站4849火山地下水蒸汽包汽轮机发电机冷却塔循环水泵地热发电示意图5051ƒ潮汐发电：利用海水涨潮、落潮中的动能和势能来发电。52太阳能发电示意图531.额定电压的定义能保证电气设备正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压，称为额定电压。★我国公布的额定电压注意：其中3kV及以上的高电压均指三相交流系统的线电压。四、电力系统的额定电压四、电力系统的额定电压54552.电气设备的额定电压 （1）用电设备的额定电压 （2）发电机的额定电压 （3）变压器的额定电压56¾用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。¾国家规定，用户处的电压偏移一般不得超过±5％。（2）发电机的额定电压（1）用电设备的额定电压¾发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网上的电压损失。57★一次绕组的额定电压¾变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压。¾当升压变压器与发电机直接相连时，一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。（3）变压器的额定电压58★二次绕组的额定电压¾变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％。¾当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％。5910.5kV220kV500kV110kV10kV功率流动方向★一次绕组接受电能，相当于用电设备。★二次绕组输出电能，相当于发电机。60五、电力系统运行的基本要求1.保证供电的安全可靠性“安全、可靠、优质、经济”¾一类用户：煤矿、大型医院；大型冶炼厂，军事基地；国家重要机关，城市公用照明等。¾二类用户：大型影剧院及商场¾三类用户：小城镇、小加工厂、农村用电等。612.保证电能质量电能质量指标频率电压波形★正弦波的畸变率是指各次谐波有效值平方和的方根值占基波有效值的百分比。62★我国规定的额定频率值为50Hz，大容量系统允许频率偏差±0.2Hz，中小容量系统允许频率偏差±0.5Hz。★35kV及以上的线路额定电压允许偏差±5%；10kV线路额定电压允许偏差±7％。★10kV以上波形畸变率不大于4％；380V／220V线路波形畸变率不大于5％。633.保证电力系统的稳定性稳定问题是影响大型电力系统运行可靠性的一个重要因素。4.保证运行人员和电气设备工作的安全设计合理、维护及时、严格遵守规章制度。5.保证电力系统运行的经济性规划设计合理、提高系统调度和管理水平。64六、我国电力现状和发展前景 1.历史及现状 2.中国电力工业展望 3.电力前沿技术651.历史及现状★1949年，全国装机容量累计只有1850MW，年发电量为4.3×109kW·h，分别列世界第21位和第25位★新中国成立后，电力工业发展经过的2个阶段：1950～1978年期间™东北、京津唐、华东、华中电网形成了220kV主干网架；™建成中国第1条330kV刘天关线路，将陕、甘、青电网互联，初步形成了西北电网；66™至1978年底，全国发电装机容量达到5712万kW，年发电量达到2566亿kW·h。¾1978年后™形成了华北、东北、华东、华中、西北、川渝和南方联营等7个跨省区电网以及5个独立的省级电网；™除西北电网最高电压等级为330kV外，其他跨省电网和山东电网均以500kV为主网架；™到2000年3月，全国发电装机容量达到3亿kW，年发电量达到11039亿kW·h，装机容量和发电量跃居世界第2位。67★我国电力工业发展的方针优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜地利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设。682.中国电力工业展望★2020年装机容量增长到900GW。★发电能源占一次能源消费的比重由32%提高到40%。★加强电源建设▲继续发展火电▲大力发展水电▲加速核电国产化▲加强新能源的开发力度69★开发清洁发电能源，发电能源结构进一步优化。70★加强电网建设，实现全国联网，逐步发展跨国电网。★加快城网、农网改造。★引入电力市场，建立科学合理的电价机制。▲三峡输变电工程加上华东、华中、重庆和四川的500kV骨干网架，将形成稳固的三峡电网。▲金沙江下游的巨型电站溪洛渡和向家坝电站及其外送输变电工程建成后，与三峡电网相联，将形成以三峡电站为中心沿长江展开的我国中部电网。713.电力前沿技术★分布式电源¾液体或气体燃料的内燃机¾微型燃气轮机¾工程用的燃料电池72¾灵活交流输电技术(FACTS)¾定质电力技术¾新型直流输电技术¾同步开断技术¾全可控的电力系统★大功率电力电子技术的应用73¾电磁环境评价¾电磁干扰耦合路径¾电磁抗扰性评价¾抗干扰措施¾电能质量系统★电磁兼容技术74各元件参数计算有名值标么值等值电路七、本课程的主要学习内容75电力系统结构发电厂接线变电所接线电力网接线高压电器低压电器76电力系统稳态分析潮流计算频率调整电压调整经济运行77电力系统暂态分析短路计算断线计算稳定问题对称不对称静态稳定暂态稳定78电力系统过电压操作过电压雷击过电压79二次系统保护监控量测通讯发电厂、变电所的自动控制电力系统的自动控制系统