武汉大学电气工程学院研究生考试复试内部资料1

1、本文由 iProgramer 贡献pdf 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。电气工程基础第1章概论2一, 电力工业在国民经济中的地位电是能量的一种表现形式 , 是一种二次能源 . 电能的优点 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 . 人均用电量是衡量现代生 活水平的重要标志 .3世界人均消费电能 （2000 年 ）452006 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1/61/12,远不能适应我国经济 的 发展和

2、人民生活水平提高的需要 .6电力工业是国民经济发展的先行基础行业 . 2003 年 8 月 14 日北美大停电7 2003 年 8 月 28 日英国停电8我国发生的重大停电事故 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. 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 .9 2004 全国电荒 武汉遇 7年来最严重电荒 , 110 被拉闸, 红绿灯 停电. 湖北电荒闹得 凶, 一季度拉闸 7199 次. 上半

3、年 24 个省市拉闸限电 ,严峻形势将会贯穿全 年. 浙江义乌 4 万多工业企业停电 10 天.电力增长率 电力消费弹性系数 = = 1.3 1.5 国民生产总值增长率10二, 电力系统概述1. 电力系统 , 电力网及动力系统1882 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. 1889 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. 1893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.11水库23kV 23kV500kV

4、220kV 10kV锅炉反 应 堆热力网 电 力 网 电力系统110kV10kV220/380V 商业用户12工业用户动力系统电力网 : 发电设备和用电设备之间输送和分配 电能的网络 . 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. 动力系统 :电 力系统加上带动发电机转动的动 力部分 .132. 电力网的电压等级及确定原则P 2 p l 2 P = 31 Rl = 2 U cos 2 S 确定原则 输送功率 输送距离 同系统中电压等级不宜过多或过少 , 级 差不宜过大 .14 架空输电线路的额定电压与输送功率和输送距离的关系15

5、3. 电力网和变电所的分类超高压电力网 电力网 区域电力网 地方电力网 超高压电力网：电压等级在 330 750kV,输电距离 在3001000km.区域电力网：电压等级在110220kV ,输电距离 在50 300km .16地方电力网：电压等级在35110kV,输电距离 在50km以内.枢纽变电所 变电所 中 间变电所 终端变电所 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 .17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 23个电源 ,起系统交换 功率或使长距离 输电线路分段的作用 . 终端变

6、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 .18水库23kV 23kV500kV 220kV 10kV锅 炉 枢纽 变电站反应堆热力网超高压电网中间 变电站110kV区 域 电 力 网 地方电力网终端 变电站10kV220/380V 商业用户19工业用户三 , 发电厂煤炭,石油，天然气 水能 核能 新能源（风能，潮汐，地热,太阳能）火力发电厂 水力 发电厂 核电厂 新能源电厂201. 火力发电厂化学能 燃烧 原动机 机械能 发电机 热能 电能原动机 : 凝汽式汽轮机 ， 燃气轮机 ， 内燃机 我国大部分火电厂为凝汽式火力发电厂21输电线路汽轮机发电机锅炉

7、 凝汽器 变压器22232425火 电 厂 外 景26锅炉外观全景27汽轮机及发电机外观28主变压器侧面29主变压器正面30输 电 线 路31厂用变压器32晾水塔33送风机及静电除尘装置342. 水力发电厂水轮机 机械能 发电机 势能 水电厂的类型 堤坝式 引水式 抽水蓄能电站35电能堤坝式水电厂 :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 坝后式 河床式36上游 大坝水库变压器 发电机下游坝后式水力发电厂示意图37溢流坝 厂房进水口河床式水力发电厂示意图38引水渠 压力水管堰厂房引水式水力发电厂39水坝抽 水 蓄 能 电 站 （ 发 电）蓄水池40抽

8、水 蓄 能 电 站 （ 蓄 能）413.核电厂利用核能发电的工厂 . 分类 轻水堆 沸水堆 压水堆重水堆 石墨冷气堆42反应堆混凝土 防护壳 汽轮机 发电机控制棒凝结器 主循环泵凝结水泵沸水堆型核电厂示意图43加压器 控制棒混凝土 防护壳蒸汽 发生器反应堆 主循环泵压水堆型核电厂示意图444. 其他能源发电风力发电 地热发电 潮汐发电 太阳能发电45风力发电示意图海上风力发电站464748火山 汽轮机 发电机 地热发电示意图 蒸汽包冷却塔地下水 循环水泵4950潮汐发电 :利用海水涨潮 ,落潮中的动能和势能 来发电 . 51太阳能发电示意图52四, 电力系统的额定电压1. 额定电压的定义 能保

9、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53542. 电气设备的额定电压(2) 发电机的额定电压 (3) 变压器的额定电压(1) 用电设备的额定电压55(1) 用电设备的额定电压处的电压偏移一般不得超过用电设备的额定电压和电网的额定电压相等 . 国家规定 , 用户5 %. (2) 发电机的额定电压 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56(3) 变压器的额定电压 一次绕组的额定电压 变压器一次绕组的额定电压等于电网的 额定电 压. 当升压变

10、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.57 二次绕组的额定电压 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%. 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%.5810.5kV220kV500kV 110kV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10kV59五, 电力系统运行的基本要求 安全, 可靠, 优质,经济1. 保证供电的安全可靠性一类用户 :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

11、照 明等 . 二 类用户 : 大型影剧院及商场 三类用户 : 小城镇 , 小加工厂 , 农村用电 等.602. 保证电能质量频率 电能质量指标 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 .61 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%.623. 保证电力系统的稳定性稳定问题是影响大

12、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 .63六, 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641. 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 X 109kWh，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：19501978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

13、刘天关线路 ， 将陕， 甘, 青电网互联 , 初步形成了西北电网 ;65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kWh. 1978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kWh,装机容量和发电量跃居 世界第 2 位.66 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 ,

14、 搞好水电的 西电东送 和火电的 北电南送 建设 .672. 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68 开发清洁发电能源 , 发电能源结构进一步优 化.69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.703. 电力前沿技术分布式电源 液体或气体燃料的内燃机微型燃气轮机 工程用的燃料电池71大功率电力电子技术的应用灵活交流输电技术(FACTS)定质电力技术 新型直流输电技术 同步开断技术 全可控的电