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) 4 5 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1/61/12,远不能适应我国经济 的发展和人民生活水平提高的

2、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

3、 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Thomas Edison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 23kV 500kV 220kV 10kV 锅 炉 反 应 堆 热力网 电 力 网 电 力 系 统 110kV 10kV 220/380V 商

4、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. 13 2. 电力网的电压等级及确定原则 P 2 l 2 P = 3I 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 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330750k

5、V,输电距离 在3001000km. 区域电力网: 电压等级在110220kV ,输电距离 在50300km . 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 23kV 500kV 220kV

6、 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 10kV 220/380V 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 20 1. 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 凝汽器 变压器 22 23 24 25 火 电 厂 外 景 26 锅 炉 外 观 全 景 2

7、7 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 34 2. 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

8、蓄 能 电 站 ( 发 电) 蓄水池 40 抽 水 蓄 能 电 站 ( 蓄 能) 41 3. 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 44 4.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 46 海 上 风 力 发 电 站 47 48 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 49 50

9、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. 53 54 2.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 55 (1)用电设备的额定电压 用电设备的额定电压和电网的额定电压相等. 国家规定,用户处的电压偏移一般不得超过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

10、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%. 58 10.5kV 220kV 500kV 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. 10kV 59 五,电力系统运行的基本要求 安全,可靠,优

11、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. 60 2. 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/220

12、V线路 波形畸变率不大于5%. 62 3. 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. 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 64 1.历史及现状 1949年,全国装机容量累计只有1850MW,年发 电量为4.3109kWh,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

13、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; 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

14、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. 67 2.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. 70 3.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 全可控的电力系统 72 电磁兼容技术 电磁环境评价 电磁干扰耦合路径 电磁抗扰性评价 抗干扰措施