电气工程基础-第1章

电气工程技术基础,北京理工大学自动化学院沈 伟68912465-206,电气工程技术基础 第一章 引论,本章主要内容,电力系统构成、基本参量,额定电压等级与接线图,发电厂、变电站类型,电力系统运行的特点、要求,电力系统的形成与发展,电气工程技术基础 第一章 引论,1.1 电力系统的形成与发展,1831年 法拉第定律奠定了基础 1882年 法国人实现了高压直流输电随后，法国与瑞典工程师实现了直流发电机串联方法，实现了更高的直流输出1885年匈牙利工程师发明了单向交流变压器，但单向交流电动机起动困难1889年 俄国工程师发明了三相异步电动机、三相变压器1891年 德国工程师实现了三相交流供电系统，这种方式一直沿用到现在。,电气工程技术基础 第一章 引论,电力系统三相导线中的损耗：,电气工程技术基础 第一章 引论,电力系统的发展趋势,能源开发与环境保护的协调； 电源结构的优化配置；灵活交流输电与新型直流输电；现代能量管理系统；电能质量的新标准；电力市场的兴起。,电气工程技术基础 第一章 引论,1.2 电力系统构成、基本参量,原动机发电机输电网络配电系统负荷,电力系统,动力系统,电气工程技术基础 第一章 引论,一、电力系统和电力网络示意图,电气工程技术基础 第一章 引论,二、电力系统基本参量,（1）总装机容量：系统中所有发电机组额定有功功率总和（2）年发电量：全年所发电能的总和（MWh）（3）最大负荷：规定时间内总有功功率负荷的最大值（4）年用电量：所有用户全年所用电能的总和（5）额定频率：交流电力系统的额定频率。（6）最高电压等级：电力线路额定电压的最高值,电气工程技术基础 第一章 引论,我国电力系统现状： 能源地域分布不平衡，能源分布与消费 分布脱节，电源结构有待优化； 区域电网互联结合大电网的发展模式； 西电东送，南北互供，全国联网； 电源结构不断调整，新能源发电取得长 足的进步。,电气工程技术基础 第一章 引论,三、我国六大电网,一般按照地域划分：现今我国有六个区域电网（每个覆盖一些省区）。六个区域网是东北、华北、华东、华中、西北电网、南方电网。,电气工程技术基础 第一章 引论,1.3 电力系统的电压等级与接线图,一、电力系统的电压等级及其适用范围 制定标准电压的依据 ：三相功率正比于线电压及线电流 。当输送功率一定时，输电电压愈高，则输送电流愈小，因而所用导线截面积愈小 ；但电压愈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，必须规格化、系列化，且等级不宜过多。 我国国家标准规定的电压等级有： 3、 6、10、35、（60）、110、 （154）、220、330、500和750KV,电气工程技术基础 第一章 引论,（1）线路额定电压,线路额定电压即线路的平均电压(UaUb)/2 。各用电设备的额定电压与线路的额定电压相等。从而使所有用电设备在额定电压的附近运行。用电设备容许的电压偏移一般为5%，沿线电压降落一般为10%，因而要求线路始端电压为额定值的1.05倍，并使末端电压不低于额定值的0.95倍。,二、用电设备、线路、发电机与变压器的额定电压,（2）发电机额定电压,发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定电压为线路额定电压的1.05倍UGN UN（15）,电气工程技术基础 第一章 引论,（3）变压器额定电压,变压器具有发电机和负荷的双重地位，它的一次侧是接受电能的，相当于用电设备；二次侧是送出电能的，相当于发电机。变压器一次侧额定电压取等同于用电设备额定电压，对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即：U1NUGN UN（15）二次侧额定电压取比线路额定电压高5% ，因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧额定电压取比线路额定电压高10%。,电气工程技术基础 第一章 引论,例1,电气工程技术基础 第一章 引论,架空线路的线路电压与输送功率、输送距离,电气工程技术基础 第一章 引论,三、电力系统接线图,定义：电力系统整体性质的图形表示方法。分类：地理接线图；单线电气接线图,无备用,有备用,简单接线,双回路放射式干线式链式及两端供电网,放射式干线式链式,地理接线图复杂，可以看成简单接线的组合。,电气工程技术基础 第一章 引论,1.4 发电厂及变电所类型,一、发电厂类型1. 火力发电厂（在我国占大约75%左右） 2. 水力发电厂 （在我国占约占20%） 迳流式、堤坝式、 河床式、抽水蓄能3.核能发电厂（在我国约占1%）4. 其他可再生能源发电方式（在我国约占4%） 风力、地热、潮汐、太阳能二、变电所类型 按功能划分：升压变电所、降压变电所 按照在系统中的地位：枢纽变电所、中间变电所、 地区变电所、终端变电所,电气工程技术基础 第一章 引论,1.5 电力系统运行的特点和要求,一、电力系统运行的特点 电能不能大量存储电力系统的暂态过程非常迅速供电中断可能造成重大损失对电能质量（电压和频率）要求十分严格，偏离规定值太多将导致损坏设备或大面积停电 二、电力系统运行的要求运行的安全性和可靠性保证质量 运行的经济性环境保护,电气工程技术基础 第一章 引论,本章思考题：（2011.9.15）,1. 电力系统的输电方式有哪几种？2. 为什么电能要采用高电压传输？3. 掌握电力系统中常用设备的国标图形符号。4. 电力系统主要由哪些部分构成？5. 电力负荷包括哪些？6. 电力系统的基本参量有哪些？7. 我国国家标准规