电气工程基础 课件 第1--3章 绪论、电力系统各元件的参数及数学模型、电力系统稳态运行分析与计算.pptx

第一章绪论;

第一节电力系统概述;

电气工程学科与其他学科相互交叉、相互融合、相互

促进，现已形成了相对独立的电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术等五个二级学科。

(1)电机与电器：主要研究电力设备，可细分为电机和电器两个门类。

(2)电力系统及其自动化：主要研究电力系统的设计、规划、调度、控制和保护。;

(3)高电压与绝缘技术：主要研究高电压下的电磁现象，设备的绝缘保护设计、试验和检测等，可细分为高压和绝缘两个专业。高压主要研究高压试验、放电和电力系统的过电压及防护；绝缘主要研究绝缘材料、绝缘测试等。

(4)电力电子与电力传动：主要研究电力系统中高电压、大电流情况下电子技术的应用，包括电力变换(如交流电变成直流电、直流电变成交流电、交流电改变频率等)、电力系统中的谐波及其抑制、电源质量控制等；电力传动与电机的关系比较紧密，主要涉及控制技术。

(5)电工理论与新技术：主要研究电路、电磁场等基础理论以及热门的新技术研究领域，如混沌等。;

二、电力系统的组成及其基本参量

通过各种不同电压等级的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户联系起来的包含着发电、输电、变电、配电和用电的统一整体，称为电力系统。与“电力系统”一词相关的还有“电力网”和“动力系统”，前者指电力系统中除去发电机和用电设备之外的部分，后者指电力系统和发电厂动力部分的总和，如图1-1所示。所以，电力网是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分。;;

电力网也称电网，它由电力线路及其联系的变配电所组成，是电力系统的重要组成部分，其作用是将电能从发电厂输送并分配至电力用户。电力网可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型。;

电力系统可以用一些基本参量进行描述，简述如下：

(1)总装机容量。电力系统的总装机容量是指系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)??。

(2)年发电量。电力系统的年发电量是指系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦时(MW·h)、吉瓦时(GW·h)、太瓦时(TW·h)计。

(3)年用电量。年用电量是指接在系统上所有用户全年所用电能的总和。其单位与年发电量的单位一致。

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(4)最大负荷。最大负荷一般是指规定时间，如一天、一月或一年内电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。

(5)额定频率。按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率均为50Hz。国外则有额定频率为60Hz的电力系统。

(6)最高电压等级。同一电力系统中的电力线路往往有几种不同的电压等级。所谓某电力系统的最高电压等级，是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏(kV)计。;

三、电力系统中的发电厂

1.火力发电

火力发电是利用煤炭、石油、天然气或其他燃料的化学能生产电能。从能量转换的观点分析，其基本过程是：燃料的化学能—热能—机械能—电能。世界上多数国家的火电厂以燃煤为主。

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2.水力发电

水力发电是将水能转变为电能。从能量转换的观点分析，其过程为：水能—机械能—电能。实现这一能量转变的生产方式，一般是在河流的上游筑坝提高水位，以造成较高的水头。建造相应的水工设施，以便有效地获取集中的水流。;

3.核能发电

重核分裂和轻核聚合时，都会释放出巨大的能量，这种能量统称为“核能”，即通常所说的原子能。利用重核裂变释放能量发电的核电厂，从能量转换的观点分析，其基本过程是：重核裂变能—热能—机械能—电能。由于重核裂变的强辐射特性，已投入运营和在建的核电厂，毫无例外地划分为核岛部分和常规岛部分，用安全防护设施严密分隔开的两部分，共同构成核电厂的动力部分。;

4.风力发电

风力发电的动力系统主要指风力发电机。最简单的风力发电机由叶轮和发电机两部分构成，空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。

5.太阳能发电

太阳能发电的方式主要有通过热过程的太阳能热发电和不通过热过程的太阳能光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等。目前，可进行商业化开发的主要是太阳能热发电和太阳能光伏发电两种。;

四、电力系统中的变电所

变电所是联系发电厂和电力用户的中间环节，由电力变压器和配电装置组成，起着变换电压、交换和分配电能的作用。根据功能，变电所可分为升压变电所和降压变电所两类；

根据在电力系统中的地位，变电所可分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所等。

工业企业内部的车间变电所，根据变压器安装位置的不同，可分