《《電氣工程概論》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電氣工程概論》PPT課件.ppt（73頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、電 氣 工 程 導(dǎo) 論,主 講： 彭春華 電氣與電子工程學(xué)院,緒 論,關(guān)于課程： 課程名稱(chēng)：電氣工程導(dǎo)論 課程性質(zhì)：是電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)選修課程 考查依據(jù)：考勤0.2、課堂表現(xiàn)0.2、作業(yè)0.3、總結(jié)測(cè)驗(yàn)0.3 研究的內(nèi)容： 介紹電氣工程的基本概念、電力系統(tǒng)的基本計(jì)算、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的潮流分布、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的優(yōu)化與調(diào)整、故障分析、穩(wěn)定性分析等。通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)較全面地學(xué)習(xí)和掌握電氣工程的基本知識(shí)。 4.與其他課程的聯(lián)系： 先修課程：電路、電機(jī)學(xué) 后繼課程：電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)、建筑供配電,,相關(guān)參考書(shū)： 楊淑英主編，電力系統(tǒng)概論，中國(guó)電力出版社，2007 楊以涵 電

2、力系統(tǒng)基礎(chǔ) 中國(guó)電力出版社 1986 尹克寧 電力工程 中國(guó)電力出版社 2005 陳慈萱 電氣工程基礎(chǔ) 中國(guó)電力出版社 2003 王錫凡 現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析 科學(xué)出版社 2003,教學(xué)計(jì)劃(32學(xué)時(shí) 16周),第1章 電氣工程概論 /4 1.1 電氣工程的地位和作用 1.2 電機(jī)工程 1.3 電力系統(tǒng)工程 1.4 電力電子技術(shù) 1.5 高電壓工程 1.6 電氣工程新技術(shù) 第2章 電器設(shè)備 /2 2.1 電弧與滅弧 2.2 高壓斷路器 2.3 隔離開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器 2.4 低壓電器 2.5 互感器 2.6 電氣設(shè)備的選擇 第3章 電氣一次系統(tǒng) /2 3.1 發(fā)電工程 3.2

3、 電氣主接線 3.3 配電裝置 3.4 電力系統(tǒng)負(fù)荷,教學(xué)計(jì)劃,第4章 電氣二次系統(tǒng) /2 4.1 電氣二次回路基本概念 4.2 斷路器的控制回路與信號(hào)回路 4.3 中央信號(hào) 4.4 發(fā)電廠變電所的操作電源 第5章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行 /6 5.1 電力網(wǎng)的參數(shù)計(jì)算和等值電路 5.2 電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 5.3 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 5.4 電力系統(tǒng)故障分析 5.5 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 5.6 遠(yuǎn)距離輸電 第6章 繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置 /4 6.1 繼電保護(hù)概述 6.2 電力線路的繼電保護(hù) 6.3 變壓器保護(hù) 6.4 發(fā)電機(jī)保護(hù),,第7章 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 /2 7.1 電力系統(tǒng)通信 7.2

4、 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化 7.3 電廠自動(dòng)化系統(tǒng) 7.4 變電站綜合自動(dòng)化 第8章 高電壓工程 /2 8.1 高電壓絕緣 8.2 高壓絕緣試驗(yàn) 8.3 電力系統(tǒng)過(guò)電壓及其保護(hù) 8.4 電力系統(tǒng)絕緣配合 第9章 電氣工程設(shè)計(jì) /2 9.1 電氣工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 9.2 電氣制圖規(guī)范 9.3 電氣工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 9.4 電氣設(shè)計(jì)AutoCAD簡(jiǎn)介 9.5 變配電工程設(shè)計(jì)示例 第10章 電氣工程建設(shè)監(jiān)理/2 第11章 電氣工程管理/2,第一章 電氣工程概論,1.1.1 電氣工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 電是能量的一種表現(xiàn)形式，是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最方便的能源，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及城鄉(xiāng)人民生活等各

5、個(gè)方面, 廣泛地使用著電能。 電能為二次能源 煤炭、石油、天然氣、水利等隨自然界演化生成的動(dòng)力資源是能量的直接提供者為一次能源。電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成，稱(chēng)為二次能源。,1.1 電氣工程的地位和作用,,優(yōu)點(diǎn): 1、電能易于轉(zhuǎn)換成其它形式的能量(光能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能）,使用便利 2、電能便于生產(chǎn)、輸送、分配、使用和易于控制。電能經(jīng)過(guò)高壓輸電線路, 還可以輸送很遠(yuǎn)的距離, 供給遠(yuǎn)方的用戶, 輸送與分配經(jīng)濟(jì) 3、自然界中具有豐富的電力資源，如煤、石油、天然氣、水力、原子能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等 4、另外, 許多生產(chǎn)部門(mén)利用電進(jìn)行控制, 更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化, 提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。,,電氣工程（Ele

6、ctrical Engineering）是與電能生產(chǎn)和應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，包括發(fā)電工程、輸配電工程和用電工程。 發(fā)電工程根據(jù)一次能源的不同可以分為：火力發(fā)電工程、水力發(fā)電工程、核電工程、可再生能源工程等。 輸配電工程可以分為輸變電工程和配電工程。 用電工程可分為：船舶電氣工程、交通電氣工程、建筑電氣工程等。 電氣工程還可分為電機(jī)工程、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)工程、高電壓工程。 電氣工程與土木工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程及管理工程并稱(chēng)現(xiàn)代社會(huì)五大工程。,發(fā)電工程,發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的核心，任務(wù)是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能 發(fā)電廠類(lèi)型： 燃燒煤、石油、天然氣發(fā)電的火力發(fā)電廠； 利用水能發(fā)電的水力發(fā)電廠； 利用核能發(fā)

7、電的核動(dòng)力電廠（又稱(chēng)核電廠）。 我國(guó)目前火力發(fā)電設(shè)備容量占的比重最大，超過(guò)70，水電設(shè)備容量約占20，核能發(fā)電設(shè)備容量則不足10。 另外還有太陽(yáng)能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐發(fā)電廠和地?zé)岚l(fā)電廠等。,火電廠生產(chǎn)過(guò)程示意圖,水電廠示意圖,黃河三門(mén)峽水電站,長(zhǎng)江三峽水電站,,,核 電 廠示 意 圖,其它能源發(fā)電,1. 地?zé)岚l(fā)電（地下熱水） 2潮汐發(fā)電（潮漲潮落） 3. 風(fēng)能發(fā)電 （電能質(zhì)量較差、不穩(wěn)定） 4. 太陽(yáng)能發(fā)電,電力可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題,我國(guó)目前電力工業(yè)居世界第二位，電力供應(yīng)中煤電占74，水電占24，核電僅占1.。通過(guò)大力發(fā)展水電、加快發(fā)展核電、積極發(fā)展非水可再生能源（尤其是風(fēng)能）等舉措，可逐步降低

8、化石燃料的份額，改善能源結(jié)構(gòu)。 2020年以后，預(yù)計(jì)我國(guó)石油對(duì)外依存度將達(dá)50以上；煤炭的開(kāi)發(fā)規(guī)模又受到環(huán)境、運(yùn)輸?shù)葪l件的制約；水電裝機(jī)容量達(dá)到億千瓦之后，進(jìn)一步大規(guī)模持續(xù)開(kāi)發(fā)的余地不大；非水可再生能源如風(fēng)能和太陽(yáng)能等，存在能量密度低和供能間斷性等問(wèn)題，尚無(wú)法大規(guī)模取代化石能源 ；綜觀各種能源，應(yīng)大力發(fā)展核能才能滿足我國(guó)2020年以后的能源需求。專(zhuān)家指出，到本世紀(jì)中葉，核電裝機(jī)容量應(yīng)進(jìn)一步提高到2.4億千瓦以上，核電份額將提高到1020，使核能與潔凈煤電和水電共同成為我國(guó)能源的三大支柱之一。,輸配電工程,電網(wǎng)按電壓高低和供電范圍大小可分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的供電范圍大，電壓一般在22

9、0kV及以上；地方電網(wǎng)的供電范圍小，電壓一般為35110kV。電網(wǎng)也往往按電壓等級(jí)來(lái)稱(chēng)呼，如說(shuō)10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng)，就是指相互連接的整個(gè)10kV電壓的電力線路。 根據(jù)供電地區(qū)的不同有時(shí)也將電網(wǎng)稱(chēng)為城市電網(wǎng)和農(nóng)電網(wǎng)。,,1.1.2 電氣工程的發(fā)展 電氣工程的發(fā)展歷史（見(jiàn)書(shū)介紹） 至2007年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)7.13億kW，三峽水電及輸變電工程、百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電工程、百萬(wàn)千瓦級(jí)核電工程，以及全長(zhǎng)645km的交流1000kV晉東南南陽(yáng)荊門(mén)特高壓輸電線路工程、世界第一條直流800kV云廣特高壓輸變電工程等舉世矚目 發(fā)展智能電網(wǎng): 可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的智能化電網(wǎng)

10、 風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化及規(guī)?；瘧?yīng)用,,電氣應(yīng)用領(lǐng)域 建筑電氣與智能化在建筑行業(yè)中的比重越來(lái)越大，現(xiàn)代化建筑物、建筑小區(qū)，乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市對(duì)電氣照明、樓字自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，以及防火、防盜和停車(chē)場(chǎng)管理等安全防范系統(tǒng)的要求越來(lái)越迫切，也越來(lái)越高； 在交通運(yùn)輸行業(yè)，過(guò)去采用蒸汽機(jī)或內(nèi)燃機(jī)直接牽引的列車(chē)幾乎全部都要由電力牽引或電傳動(dòng)取代，磁懸浮列車(chē)的驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)、艦船的推進(jìn)，甚至飛機(jī)的推進(jìn)都將大量使用電力； 機(jī)械制造行業(yè)中機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和各種自動(dòng)化生產(chǎn)線的建設(shè)； 國(guó)防領(lǐng)域的全電化軍艦、戰(zhàn)車(chē)、電磁武器等等。,1.1.3 電氣工程學(xué)科分類(lèi) 在我國(guó)高等學(xué)校的

11、1998年本科專(zhuān)業(yè)目錄中，電氣工程對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)是電氣工程及其自動(dòng)化或電氣工程與自動(dòng)化 作為一寬口徑綜合性專(zhuān)業(yè)，它涉及電能的生產(chǎn)、傳輸、分配、使用全過(guò)程，電力系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò))及其設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、檢測(cè)和控制等多方面各環(huán)節(jié)的工程技術(shù)問(wèn)題，要求電氣工程師掌握電工理論、電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論、信息處理、計(jì)算機(jī)及其控制、網(wǎng)絡(luò)通信等寬廣領(lǐng)域的工程技術(shù)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握電氣工程運(yùn)行、電氣工程設(shè)計(jì)、電氣工程技術(shù)咨詢(xún)、電氣工程設(shè)備招標(biāo)及采購(gòu)咨詢(xún)、電氣工程的項(xiàng)目管理、電氣設(shè)計(jì)項(xiàng)目和建設(shè)項(xiàng)目的監(jiān)理等基本技能。 在研究生學(xué)科專(zhuān)業(yè)目錄中，電氣工程是工學(xué)門(mén)類(lèi)中的一個(gè)一級(jí)學(xué)科，包含電機(jī)與電器、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高

12、電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動(dòng)、電工理論與新技術(shù)等5個(gè)二級(jí)學(xué)科 由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于1992年11月1日發(fā)布的學(xué)科分類(lèi)與代碼中，電氣工程是一級(jí)學(xué)科動(dòng)力與電氣工程下的二級(jí)學(xué)科，包含電工學(xué) 、電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化等 18個(gè)三級(jí)學(xué)科。,1.2.1電機(jī)的作用 電能優(yōu)點(diǎn)1：易于轉(zhuǎn)換成其它形式的能量(光能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能）,使用便利 電機(jī)是以電磁感應(yīng)現(xiàn)象為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換以及變換電能的裝置，包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器兩大類(lèi)。,1.2 電機(jī)工程,,,電機(jī)的作用： 1電能的生產(chǎn)、傳輸和分配 由汽輪機(jī)或水輪機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，然后用變壓器升高電壓，通過(guò)輸電線把

13、電能送到用電地區(qū)，再經(jīng)變壓器降低電壓，供用戶使用。發(fā)電廠的多種輔助設(shè)備，如給水機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、傳送帶等，都需要電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 2驅(qū)動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械和裝備 在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防等部門(mén)和生活設(shè)施中，極為廣泛地應(yīng)用各種電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械、設(shè)備和器具。例如，數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)、造紙機(jī)、軋鋼機(jī)、起吊、供水排灌、農(nóng)副產(chǎn)品加工、礦石采掘和輸送、電車(chē)和電力機(jī)車(chē)的牽引、醫(yī)療設(shè)備及家用電器的運(yùn)行等一般都采用電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。 3用于各種控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化 控制電機(jī)作為整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件，可以在控制系統(tǒng)、自動(dòng)化和智能化裝置中作為執(zhí)行、檢測(cè)、放大或解算元件。例如，控制機(jī)床加工的自動(dòng)控制和顯示，閥門(mén)遙控，顯

14、示電梯的自動(dòng)選層與顯示，火炮和雷達(dá)的自動(dòng)定位，飛行器的發(fā)射和姿態(tài)等。,1.2.2 電機(jī)的分類(lèi) 1按照在應(yīng)用中的功能來(lái)分 (1)發(fā)電機(jī)。由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)。 (2)電動(dòng)機(jī)。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)。 (3)將電能轉(zhuǎn)換為另一種形式電能的電機(jī)，又可以細(xì)分為： 變壓器。其輸出和輸入有不同的電壓。 變流機(jī)。輸出與輸入有不同的波形，如將交流變?yōu)橹绷鳌?變頻機(jī)。輸出與輸入有不同的頻率。 移相機(jī)。輸出與輸入有不同的相位。 (4) 控制電機(jī)。在機(jī)電系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)、放大和控制作用的電機(jī) 2按照所應(yīng)用的電流種類(lèi)來(lái)分 電機(jī)可以分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。 3按原理和運(yùn)動(dòng)方式類(lèi)分 (1)直流電機(jī)。沒(méi)有固

15、定的同步速度。 (2)變壓器。靜止設(shè)備。 (3)異步電機(jī)。轉(zhuǎn)子速度永遠(yuǎn)與同步速度有差異。 (4)同步電機(jī)。速度等于同步速度。 (5)交流換向器電機(jī)。速度可以在寬廣范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)。,1.2.3 電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,1.電力工業(yè) 發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)（用于火力發(fā)電廠和核電廠）；水輪發(fā)電機(jī)（用于水力發(fā)電廠）；由風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的稱(chēng)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 變壓器。變壓器只能改變交流電壓或電流的大小，不改變頻率；只能傳遞交流電能，而不能產(chǎn)生電能。 2.工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)與建筑業(yè) 在機(jī)床、軋鋼機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、印刷機(jī)、水泵、抽油機(jī)、起重機(jī)、傳送帶、生產(chǎn)線等工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備上廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 在高層建筑中的電梯、滾梯；賓館的自動(dòng)門(mén)、旋轉(zhuǎn)

16、門(mén)；建筑的供水、供暖、通風(fēng)等需要水泵、鼓風(fēng)機(jī)等。這些設(shè)備都是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。,,3交通運(yùn)輸 電力機(jī)車(chē)與城市軌道交通。 電力機(jī)車(chē)與城市軌道交通系統(tǒng)的牽引動(dòng)力是電能，機(jī)車(chē)依靠外部供電系統(tǒng)供應(yīng)電力，并通過(guò)機(jī)車(chē)上的牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)前進(jìn)。普通列車(chē)只有機(jī)車(chē)是有動(dòng)力的(動(dòng)力集中)，而高速列車(chē)的牽引功率大，一般采用動(dòng)車(chē)組(動(dòng)力分散)方式，即部分或全部車(chē)廂的轉(zhuǎn)向架也有牽引電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。 內(nèi)燃機(jī)車(chē)。內(nèi)燃機(jī)車(chē)是以?xún)?nèi)燃機(jī)作為原動(dòng)力的一種機(jī)車(chē)。電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的能量傳輸過(guò)程是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后向牽引電動(dòng)機(jī)供電使其旋轉(zhuǎn)。,,,船舶。 汽車(chē)。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，從發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)到雨刷、音響，都要用到大大小

17、小的電機(jī)。一輛現(xiàn)代化的汽車(chē)，可能要用到幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)電機(jī)。 電動(dòng)車(chē)。電動(dòng)車(chē)包括純電動(dòng)車(chē)與混合動(dòng)力車(chē)，由于目前電池的功率密度與能量密度較低，所以?xún)?nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)聯(lián)合提供動(dòng)力的混合動(dòng)力車(chē)目前發(fā)展較快。 磁懸浮列車(chē)驅(qū)動(dòng)。主要依靠電磁力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)鐵路中的支承、導(dǎo)向和牽引功能。 直線電動(dòng)機(jī)輪軌車(chē)輛驅(qū)動(dòng)。直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)牽引車(chē)輛是介于輪軌與磁懸浮車(chē)輛之間的一種方案，兼有輪軌安全可靠和磁懸浮非黏著牽引的優(yōu)點(diǎn)。,4醫(yī)療、辦公設(shè)備與家用電器 在醫(yī)療器械中，如心電機(jī)、X光機(jī)、CT、牙科手術(shù)了具、滲析機(jī)、呼吸機(jī)、電動(dòng)輪椅等等。在辦公設(shè)備中，計(jì)算機(jī)的DVD驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主軸都采用永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，打印機(jī)、

18、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、碎紙機(jī)、電動(dòng)卷筆刀等都用到各種電動(dòng)機(jī)。在家用電器中，只要有運(yùn)動(dòng)部件，幾乎都離不開(kāi)電動(dòng)機(jī)，如電冰箱和空調(diào)器的壓縮機(jī)、洗衣機(jī)轉(zhuǎn)輪與甩干筒、吸塵器、電風(fēng)扇、抽油煙機(jī)、微波爐轉(zhuǎn)盤(pán)、DVD機(jī)、磁帶錄音機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)照相機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、按摩器、電動(dòng)剃須刀等。 5電機(jī)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 國(guó)防領(lǐng)域，航空母艦用直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)飛機(jī)助推器取代了傳統(tǒng)的蒸汽助推器；電艦船、戰(zhàn)車(chē)、軍用雷達(dá)都是靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制。在戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼上和航空器中，用電磁執(zhí)行器取代傳統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)執(zhí)行器，其主體是各種電動(dòng)機(jī)。再比如：演出設(shè)備(如電影放映機(jī)、旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等)、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練設(shè)備(如電動(dòng)跑步機(jī)、電動(dòng)液壓籃球架、電動(dòng)發(fā)球機(jī)等)

19、、家具、游樂(lè)設(shè)備(如纜車(chē)、過(guò)山車(chē)等)以及電動(dòng)玩具。,電氣傳動(dòng)(或稱(chēng)電力拖動(dòng))的任務(wù)，是合理地使用電動(dòng)機(jī)并通過(guò)控制，使被拖動(dòng)的機(jī)械按照某種預(yù)定的要求運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)是電氣傳動(dòng)的重要內(nèi)容，電機(jī)學(xué)對(duì)電氣傳動(dòng)有詳細(xì)的介紹。 在電氣工程中，電器特指用于對(duì)電路進(jìn)行接通、分?jǐn)啵〝嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器等），對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或用電設(shè)備的控制（電磁起動(dòng)器、控制繼電器等）、調(diào)節(jié)、切換、監(jiān)測(cè)（互感器、傳感器）和保護(hù)（熔斷器、斷路器、限流電抗器、避雷器等）等作用的電工裝置、設(shè)備和組件。電機(jī)（包括變壓器）屬于生產(chǎn)和變換電能的機(jī)械設(shè)備，習(xí)慣上不包括在電器之列,1.2.4 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制,1

20、.3.1電力系統(tǒng)的組成 發(fā)電廠、變電所、電能用戶之間用電力線路連接起來(lái)，發(fā)電廠與熱能用戶之間用熱力管道聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成電能和熱能的統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、分配和使用的總體稱(chēng)為動(dòng)力系統(tǒng)。 作為動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，包括發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、升壓及降壓變電站、電力線路及用電設(shè)備則稱(chēng)為電力系統(tǒng)。 而電力系統(tǒng)的一部分，包括變電站及不同電壓等級(jí)的電力線路稱(chēng)為電力網(wǎng)。,1.3 電力系統(tǒng)工程,,,,電力系統(tǒng),1.3.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),1電能不能大量存儲(chǔ) 電能生產(chǎn)是一種能量形態(tài)的轉(zhuǎn)變，要求生產(chǎn)與消費(fèi)同時(shí)完成，即每時(shí)每刻電力系統(tǒng)中電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上同時(shí)進(jìn)行，發(fā)電廠任何時(shí)刻生產(chǎn)的電功率等于該時(shí)刻用電設(shè)備消耗功率

21、和電網(wǎng)損失功率之和。 2電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常迅速 電是以光速傳播的，所以電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過(guò)渡到另外一種運(yùn)行方式所引起的電磁過(guò)程和機(jī)電過(guò)渡過(guò)程是非常迅速的。通常情況下，電磁波的變化過(guò)程只有千分之幾秒，甚至百萬(wàn)分之幾秒，即為微妙級(jí)；電磁暫態(tài)過(guò)程為幾毫秒到幾百毫秒，即為毫秒級(jí)；機(jī)電暫態(tài)過(guò)程為幾秒到幾百秒，即為秒級(jí)。 3與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān) 電能供應(yīng)不足或中斷供應(yīng)，將直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)的生產(chǎn)和運(yùn)行，也將影響人們正常生活，在某些情況下甚至造成政治上的損失或及其嚴(yán)重的社會(huì)性災(zāi)難。,1.3.3 對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求,1保證供電可靠性（最基本的要求） 系統(tǒng)應(yīng)具有經(jīng)受一定程度的干擾和故障的能

22、力，但當(dāng)事故超出系統(tǒng)所能承受范圍，應(yīng)盡量所縮小故障范圍和避免大面積停電，盡快消除故障，恢復(fù)正常供電。 按負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求可將負(fù)荷分為三級(jí)（或三類(lèi)）。 一級(jí)負(fù)荷。對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成政治或經(jīng)濟(jì)上造成重大損失，人身事故、設(shè)備損壞，產(chǎn)品報(bào)廢，使生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂。 二級(jí)負(fù)荷。對(duì)這類(lèi)負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，將使人民生活受到影響。 三級(jí)負(fù)荷。所有不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷，如非連續(xù)生產(chǎn)的車(chē)間及輔助車(chē)間和小城鎮(zhèn)用電等。 對(duì)一級(jí)負(fù)荷由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，要保證不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)盡量做到事故時(shí)不中斷供電，允許手動(dòng)切換電源；三級(jí)負(fù)荷在系統(tǒng)出現(xiàn)供電不足時(shí)首先被斷電，以保證一

23、、二級(jí)負(fù)荷供電。,,2保證良好的電能質(zhì)量 電能質(zhì)量主要是以電壓、頻率和波形三個(gè)方面來(lái)衡量。檢測(cè)電能質(zhì)量的指標(biāo)主要是電壓偏移、頻率偏差、諧波、三相電壓不平衡度、電壓閃變和電壓波動(dòng)。 3保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 電力系統(tǒng)運(yùn)行有三個(gè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：煤耗率（或油耗率、水耗率）；自用電率；線損率。合理規(guī)劃設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度，發(fā)電負(fù)荷優(yōu)化分配 4電力優(yōu)先發(fā)展 電力工業(yè)必須優(yōu)先于國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)的發(fā)展否則會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到制約作用。 5環(huán)保和生態(tài)要求 控制溫室氣體和有害物質(zhì)的排放，控制冷卻水的溫度和速度，防止核輻射，減少高壓輸電線的電磁場(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)通信的干擾，降低電氣設(shè)備運(yùn)行中的噪聲等。開(kāi)發(fā)綠色能源，保護(hù)環(huán)境

24、和生態(tài)，做到能源的可持續(xù)利用和發(fā)展。,1.3.4 電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo),五個(gè)相關(guān)指標(biāo)： 1）電壓偏差 指長(zhǎng)時(shí)間的偏離額定電壓（不應(yīng)超過(guò)5%UN ） 該問(wèn)題屬于基波無(wú)功的范疇，主要與電能傳輸?shù)膶?dǎo)線直徑、供電距離、潮流分布、調(diào)壓方式、無(wú)功補(bǔ)償容量等因素有關(guān)。欠電壓可導(dǎo)致設(shè)備工作不正常，例如鼠籠型電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和接觸器吸引線圈釋放。過(guò)電壓可使多種電子和電氣設(shè)備永久性的(絕緣)損壞。 2）頻率偏差 電壓頻率偏離額定頻率（不應(yīng)超過(guò)50 0.20.5Hz ）。屬于基波有功問(wèn)題，它與電力系統(tǒng)有功儲(chǔ)備有關(guān)。頻率降低（升高）引起電機(jī)轉(zhuǎn)速下降（上升）,,3）諧波 電壓波形畸變。屬于負(fù)荷特性問(wèn)題，是非線性負(fù)荷造成的，

25、與非線性負(fù)荷所固有的特性有關(guān)。與供電質(zhì)量關(guān)系不大，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、儲(chǔ)能設(shè)備的配置對(duì)諧波問(wèn)題有重要影響。只要有非線性負(fù)荷(電氣化鐵路、地鐵、電弧爐、整流設(shè)備）接入電網(wǎng)，就會(huì)產(chǎn)生諧波。其結(jié)果造成變壓器中由于渦流及磁滯損耗的加大而過(guò)熱、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和轉(zhuǎn)矩下降，以及中性線和補(bǔ)償電容器過(guò)熱。諧波電流增加了電網(wǎng)的能量損耗，降低旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器、電纜等電氣元件的壽命，還將影響電子設(shè)備的正常工作，使自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)、通迅都受到干擾。 4）三相不平衡度 三相電源各相的電壓不對(duì)稱(chēng)的程度。是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配置問(wèn)題。會(huì)使變壓器內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流(及過(guò)熱),并可使電動(dòng)機(jī)的效率降低。發(fā)生三相不平衡

26、即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)。,,5）電壓允許波動(dòng)和閃變 電壓短時(shí)間超出規(guī)定范圍的擺動(dòng)或擾動(dòng)，電網(wǎng)電壓幅值（或半周波方均根值）的連續(xù)快速變化稱(chēng)為電壓波動(dòng)。由電壓波動(dòng)引起的燈光閃爍對(duì)人眼腦產(chǎn)生的刺激效應(yīng)稱(chēng)為電壓閃變。屬于無(wú)功沖擊問(wèn)題，與負(fù)荷的啟動(dòng)特性有關(guān)，但網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式、參數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償類(lèi)型對(duì)該問(wèn)題也有相當(dāng)影響。產(chǎn)生的原因有，如大電機(jī)重負(fù)荷啟動(dòng)及切斷過(guò)程，在極端情況下可使設(shè)備斷電或設(shè)備損壞，例如照明系統(tǒng)有感的閃爍現(xiàn)象。,1.3.5 電力系統(tǒng)的基本參數(shù),三相電路的主要電氣參數(shù)：電壓、電流、阻抗（電阻、電抗、容抗）、功率（有功功率、無(wú)功功率、復(fù)功率、視在功率）、頻率等。

27、 表征電力系統(tǒng)的基本參數(shù)有：總裝機(jī)容量、年發(fā)電量、最大負(fù)荷、年用電量、額定頻率、最高電壓等級(jí)、額定電壓等。,電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和規(guī)定,電力網(wǎng)應(yīng)有自己的額定電壓（3、10、35、110、220、330、500kV) ，并且規(guī)定電力網(wǎng)的額定電壓和用電設(shè)備的額定電壓相一致。 用電設(shè)備允許在額定電壓的 5上下波動(dòng)。 發(fā)電機(jī)總是接在電力網(wǎng)的首端，所以它的額定電壓應(yīng)比所接電網(wǎng)的額定電壓高5。,,,,,,變壓器在一次側(cè)可看成用電設(shè)備，二次側(cè)可看成電源。一次側(cè)額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓（接電源時(shí)應(yīng)等于發(fā)電機(jī)額定電壓） 。規(guī)定變壓器二次側(cè)的額定電壓比用電器額定電壓高10（變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行內(nèi)部會(huì)有約5 的電壓降）

28、。如果變壓器阻抗較小， 內(nèi)部電壓損耗也比較小，規(guī)定這種變壓器的二次側(cè)額定電壓比用電器額定電壓高5。,,,額定電壓與傳輸功率和傳輸距離之間的關(guān)系,綜合經(jīng)濟(jì)性：容量一定，額定電壓高，則線路電流小，損耗小，可采用小面積導(dǎo)線，節(jié)約金屬，但是同時(shí)線路絕緣要求高，加大投資。要平衡方案,1.3.6 電力系統(tǒng)的接線方式,選擇電力系統(tǒng)接線方式時(shí)，應(yīng)保證與負(fù)荷性質(zhì)相適應(yīng)的足夠的供電可靠性、簡(jiǎn)明、安全、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。 開(kāi)式電力網(wǎng)：由一條電源線路向電力用戶供電。接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便，保護(hù)裝置簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，投資費(fèi)用少，但供電的可靠性較差，只能用于三級(jí)負(fù)荷和部分次要的二級(jí)負(fù)荷，不適于向一級(jí)負(fù)荷供電。 閉式電力網(wǎng)：

29、由兩條（雙回）及兩條以上電源線路向電力用戶供電。供電可靠性高，運(yùn)行和檢修靈活，但投資大，運(yùn)行操作和繼電保護(hù)復(fù)雜，適用于對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電和電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)。,,圖1-7 閉式電力網(wǎng) a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)? d）樹(shù)枝式 e）環(huán)式 f）兩端供電式,圖1-5 開(kāi)式電力網(wǎng) a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?d）樹(shù)枝式,,圖1-6 企業(yè)總降壓變電所放射式接線,圖1-8 兩側(cè)電源供電的雙回路高壓配電網(wǎng),1.3.7 電力系統(tǒng)運(yùn)行,1電力系統(tǒng)分析 電力系統(tǒng)分析是用仿真計(jì)算或模擬試驗(yàn)方法，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和受到干擾后的暫態(tài)行為進(jìn)行計(jì)算、考查，做出評(píng)估，提出改善系統(tǒng)性能的措施。分為電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、故障分析和暫

30、態(tài)過(guò)程的分析。（第五章） 電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)為電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算。,電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析。主要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的性能，包括潮流計(jì)算、靜態(tài)穩(wěn)定性分析和諧波分析等。 潮流計(jì)算包括系統(tǒng)有功和無(wú)功功率的平衡，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的分布等。 靜態(tài)穩(wěn)定性分析主要分析電網(wǎng)在小擾動(dòng)下保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力，包括靜態(tài)穩(wěn)定裕度計(jì)算、穩(wěn)定性判斷等。 諧波分析主要通過(guò)諧波潮流計(jì)算，研究在特定諧波源作用下，電力網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)諧波電壓和支路諧波電流的分布，確定諧波源的影響，從而制定消除諧波的措施。 故障分析。主要研究電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時(shí)，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布

31、。短路電流計(jì)算是故障分析的的主要內(nèi)容。 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析。主要研究電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的電磁和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，包括電磁暫態(tài)過(guò)程的分析和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的分析。 電力系統(tǒng)分析工具有暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析儀、物理模擬裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真三種。,,2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置 是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，用于快速切除故障、消除不正常狀況的重要自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備(裝置)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運(yùn)行的事件時(shí)，它們可及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件發(fā)展。用于保護(hù)電力元件的通常稱(chēng)為繼電保護(hù)裝置，用于保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的通常稱(chēng)為安全自動(dòng)裝置，例如自動(dòng)重合閘等。（第六章） 3電力系統(tǒng)自動(dòng)化 應(yīng)

32、用各種具有自動(dòng)檢測(cè)、反饋、決策和控制功能的裝置，并通過(guò)信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)、或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動(dòng)監(jiān)視、協(xié)凋、調(diào)節(jié)和控制，以保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。須應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖像顯示技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的最新成就來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化。（第七章）,電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)越性,隨著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)不同地方的電廠逐步聯(lián)系起來(lái)并列運(yùn)行，規(guī)模越來(lái)越大，形成大的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 1減少總備用容量的比重（可共享備用容量） 2可以采用高效率的大容量機(jī)組 3可充分利用水電廠的水能資源（豐水期多發(fā)水電，枯水期多發(fā)火電） 4減少總負(fù)荷的峰值（不同地

33、區(qū)負(fù)荷峰值會(huì)錯(cuò)開(kāi)，從而減少需要的總裝機(jī)容量） 5提高供電可靠性（風(fēng)險(xiǎn)分散）,中國(guó)電力體制改革,當(dāng)前，中國(guó)電力行業(yè)正經(jīng)歷深刻的體制改革，電力改革主旨是實(shí)現(xiàn)“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”，打破電力行業(yè)原來(lái)的垂直一體化壟斷經(jīng)營(yíng)體制，引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，使電廠、電力集團(tuán)成為一個(gè)獨(dú)立企業(yè)，參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 2002年12月29日正式成立： 5大發(fā)電集團(tuán)（中國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司和中國(guó)電力投資集團(tuán)公司） 南北2大電網(wǎng)公司(南方電網(wǎng)公司和國(guó)家電網(wǎng)公司) 4大輔業(yè)集團(tuán)（除了發(fā)電網(wǎng)以外的資產(chǎn)，包括研究院、設(shè)計(jì)院、駐京企業(yè)等） 隨后在2003年3月20日承擔(dān)宏觀調(diào)控作用的中國(guó)國(guó)家

34、電力監(jiān)管委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)電監(jiān)會(huì)）也正式掛牌運(yùn)行。 這一系列舉措標(biāo)志著中國(guó)的電力體制改革已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。,全國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

35、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2004年全國(guó)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通訊服務(wù)器,電力二次系統(tǒng) 示意圖,電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)管理體系,

36、智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。 從廣義上來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)包括:a.可以?xún)?yōu)先使用清潔能源的智能調(diào)度系統(tǒng)、 b.可以動(dòng)態(tài)定價(jià)的智能計(jì)量系統(tǒng)以及c.通過(guò)調(diào)整發(fā)電、 用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡的智能技術(shù)系統(tǒng)。,智能電網(wǎng)（smart power grids ）,,電能不僅從集中

37、式發(fā)電廠流向輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)直至用戶，同時(shí)電網(wǎng)中還遍布各種形式的新能源和清潔能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃料電池、電動(dòng)汽車(chē)等等；此外，高速、雙向的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制中心與電網(wǎng)設(shè)備之間的信息交互，高級(jí)的分析工具和決策體系保證了智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和優(yōu)化運(yùn)行。,,智能電網(wǎng)既是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，也是中國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心. 2007年10月，華東電網(wǎng)正式啟動(dòng)了智能電網(wǎng)可行性研究項(xiàng)目，并規(guī)劃了從2008年至 2030年的“三步走”戰(zhàn)略，即：在2010年初步建成電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心，2020年全面建成具有初步智能特性的數(shù)字化電網(wǎng)，2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。該項(xiàng)目的啟動(dòng)標(biāo)志著中國(guó)開(kāi)始進(jìn)入智能電網(wǎng)領(lǐng)

38、域。 2010年1月12日，國(guó)家電網(wǎng)公司制定了關(guān)于加快推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的意見(jiàn)，確定了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本原則和總體目標(biāo)。,1.4 電力電子技術(shù),1.4.1 電力電子技術(shù)的作用 是以控制理論為基礎(chǔ)、以微電子器件或微計(jì)算機(jī)為工具、以電子開(kāi)關(guān)器件為執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的有效變換，高效、實(shí)用、可靠地把能得到的電源變?yōu)樗枰碾娫?，以滿足不同的負(fù)載要求。 電力電子技術(shù)的主要作用如下： (1)節(jié)能減排。通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能變換后，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最優(yōu)化。 (2) 改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。 (3) 向高頻化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)最佳工作效率，將使機(jī)電設(shè)備的體積減

39、小，響應(yīng)速度加快，無(wú)噪音，功能強(qiáng)。 (4) 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。,,1.4.2 電力電子技術(shù)的特點(diǎn) 電力電子技術(shù)是采用電子元器件作為控制元件和開(kāi)關(guān)變換器件，利用控制理論實(shí)施控制，對(duì)電力(電源)進(jìn)行控制變換。 概括起來(lái)，電力電子技術(shù)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：弱電控制強(qiáng)電；傳送能量的模擬數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)；多學(xué)科知識(shí)的綜合設(shè)計(jì)技術(shù)。 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向：全控化、集成化、高頻化、高效率化、變換器小型化、電源變換綠色化。,,1.4.3 電力電子技術(shù)的研究?jī)?nèi)容 (1)電力半導(dǎo)體器件及功率集成電路。 (2)電力電子變流技術(shù)。 (3)電力電子應(yīng)用技術(shù)。 其研究?jī)?nèi)容主要包括超大功率變流器在節(jié)能、可再生能源發(fā)電、鋼

40、鐵、冶金、電力、電力牽引、艦船推進(jìn)中的應(yīng)用；電力電子系統(tǒng)信息與網(wǎng)絡(luò)化；電力電子系統(tǒng)故障分析和可靠性；復(fù)雜電力電子系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)性等。 (4)電力電子系統(tǒng)集成。 其研究?jī)?nèi)容主要包括電力電子模塊標(biāo)準(zhǔn)化；單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電力電子集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性等。,,1.電力半導(dǎo)體器件 電力半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)的核心。與信息處理用器件不同，一是必須具有承受高電壓、大電流的能力；二是以開(kāi)關(guān)方式運(yùn)行。因此，電力電子器件也被稱(chēng)為電力電子開(kāi)關(guān)器件。 按照開(kāi)通、關(guān)斷的控制可分為：不控型、半控型和全控型，全控型器件在現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用中起主導(dǎo)作用。按照電力電子器件的驅(qū)動(dòng)性質(zhì)，可分為電壓型和電流型,圖1-

41、10 電力電子可控開(kāi)關(guān)器件 （a）GTO；（b）IGBT；（c）IGCT,,2電力電子變換器的電路 以電力半導(dǎo)體器件為核心，采用不同的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的變換和控制，這就是變流電路。 變換器電路結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主要研究方向之一。 根據(jù)電能變換的輸入輸出形式，變換器電路可分為交流-直流變換（AC/DC）、直流-直流變換（DC/DC）、直流-交流變換（DC/AC）和交流-交流變換（AC/AC）四種基本形式。 3. 電力電子電路的控制 控制電路的主要作用是：為變換器中的功率開(kāi)關(guān)器件提供控制極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)是根據(jù)控制指令，按照某種控制規(guī)律及控制方式而獲得的?？刂齐?/p>

42、路應(yīng)該包括時(shí)序控制、保護(hù)電路、電氣隔離和功率放大等電路。,1.4.4 電力電子技術(shù)的應(yīng)用,1. 工業(yè)電力傳動(dòng) 電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能可與直流電動(dòng)機(jī)相媲美。鐵路牽引傳動(dòng)由直流傳動(dòng)到交流傳動(dòng)的轉(zhuǎn)換。 2. 電源 如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋潮汐能及超導(dǎo)儲(chǔ)能等可再生能源，受環(huán)境條件的制約，發(fā)出的電能質(zhì)量較差，而利用電力電子技術(shù)可以進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存和緩沖，改善電能質(zhì)量。同時(shí)，采用變速恒頻發(fā)電技術(shù)，可以將新能源發(fā)電與電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。,,3. 電力系統(tǒng)工程 高壓直流輸電，其送電端的整流和受電端的逆變裝置都是采用晶閘管變流裝置，它從根本上解決了長(zhǎng)距離、大容量輸電系統(tǒng)無(wú)功損耗問(wèn)題。

43、FACTS技術(shù)是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)改造傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重大措施，已成為未來(lái)輸電系統(tǒng)新時(shí)代的支撐技術(shù)之一。柔性交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC Transmission System）也稱(chēng)柔性輸電技術(shù)或靈活輸電技術(shù)，是指利用大功率電力電子元器件構(gòu)成的裝置來(lái)控制或調(diào)節(jié)交流電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)從而優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高電力系統(tǒng)輸電能力的技術(shù)。 晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容量（TSC）都是重要的無(wú)功補(bǔ)償裝置。靜止無(wú)功發(fā)生器（STATCOM）、有源電力濾波器（APF）等新型電力電子裝置具有更優(yōu)越的無(wú)功和諧波補(bǔ)償?shù)男阅堋?,,4. 交通運(yùn)輸工程 電氣化鐵道中廣泛采用

44、電力電子技術(shù)，電氣機(jī)車(chē)中的直流機(jī)車(chē)采用整流裝置供電，交流機(jī)車(chē)采用變頻裝置供電。如直流斬波器廣泛應(yīng)用于鐵道車(chē)輛，磁懸浮列車(chē)中電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。 新型環(huán)保綠色電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（EV/HEV）正在積極發(fā)展中。綠色電動(dòng)車(chē)的電機(jī)是以蓄電池為能源，靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制，其蓄電池的充電也離不開(kāi)電力電子技術(shù)。飛機(jī)、船舶需要各種不同要求的電源，因此航空、航海都離不開(kāi)電力電子技術(shù)。 5. 綠色照明 現(xiàn)在廣泛使用的日光燈，其電子鎮(zhèn)流器就是一個(gè)AC-DC-AC變換器，較好的解決了傳統(tǒng)日光燈必須有鎮(zhèn)流器啟輝，全部電流都要流過(guò)鎮(zhèn)流器的線圈因而無(wú)功電流較大等問(wèn)題，可減少無(wú)功和有功損耗

45、。另外，采用電力電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)照明的電子調(diào)光。,1.5 高電壓工程,1.5.1 高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展 高電壓與絕緣技術(shù)是隨著高電壓遠(yuǎn)距離輸電而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)電氣工程分支學(xué)科。高電壓與絕緣技術(shù)的基本任務(wù)是研究高電壓的獲得以及高電壓下電介質(zhì)及其電力系統(tǒng)的行為和應(yīng)用。 目前國(guó)際上高壓一般指35220kV的電壓；超高壓一般指330kV以上、1000kV以下的電壓；特高壓一般指1000kV及以上的電壓。而高壓直流（HVDC）通常指的是600kV及以下的直流輸電電壓，600kV以上的則稱(chēng)為特高壓直流（UHVDC）。,,高壓直流輸電主要用于: 遠(yuǎn)距離大功率輸電； 海底電纜輸電（如向海島輸電）； 通過(guò)地下電

46、纜向大城市供電； 交流系統(tǒng)互連。不同額定頻率系統(tǒng)間或非同步運(yùn)行的系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)（既要實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)又要保持各自相對(duì)獨(dú)立性）； 配合新能源發(fā)電。如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等這些發(fā)電方式不能保證工業(yè)頻率，需先整流成直流傳輸然后逆變成工頻交流，以實(shí)現(xiàn)與交流系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行,1.5.2 高電壓與絕緣技術(shù)的研究?jī)?nèi)容,高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，主要研究：高電壓的產(chǎn)生，在高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類(lèi)型的放電現(xiàn)象，高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高電壓試驗(yàn)和測(cè)量的設(shè)備和方法，電力系統(tǒng)過(guò)電壓及其限制防護(hù)措施，電磁環(huán)境及電磁污染防護(hù)，以及高電壓技術(shù)的應(yīng)用等。,圖1-12 戶外高電壓發(fā)生裝置,圖1-13 金屬氧

47、化物避雷器,1.5.3 高電壓與絕緣技術(shù)的應(yīng)用,1. 等離子體技術(shù)及其應(yīng)用 所謂等離子體，它指的是一種擁有離子、電子和核心粒子的不帶電的離子化物質(zhì)。等離子體包括有幾乎相同數(shù)量的自由電子和陽(yáng)極電子。 2. 靜電技術(shù)及其應(yīng)用 靜電感應(yīng)、氣體放電等效應(yīng)可以用于生產(chǎn)和生活等多方面的活動(dòng)，形成了靜電技術(shù)。如：靜電除塵；靜電分選；靜電噴涂；靜電植絨；靜電紡紗；靜電制版；還有靜電軸承、靜電透鏡、靜電陀螺儀和靜電火箭發(fā)電機(jī)等應(yīng)用。 3. 在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用 在煙氣排放前，可以通過(guò)高壓窄脈沖電暈放電來(lái)對(duì)煙氣進(jìn)行處理，以達(dá)到較好的脫硫脫硝效果。 4. 在照明技術(shù)中的應(yīng)用 氣體放電光源是利用氣體放電時(shí)發(fā)光的原理制成的光源。輝光放電用于霓虹燈和指示燈，弧光放電有很強(qiáng)的光通量，用于高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和氙燈等。,1.6 電氣工程新技術(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)電工新技術(shù)，成為近代電氣工程科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最為活躍和最有生命力的重要分支。 1.6.1 超導(dǎo)電工技術(shù) 1.6.2 聚變電工技術(shù) 1.6.3 磁流體推進(jìn)技術(shù) 1.6.4 磁懸浮列車(chē)技術(shù) 1.6.5 燃料電池技術(shù) 1.6.6 飛輪儲(chǔ)能技術(shù) 1.6.7 脈沖功率技術(shù) 1.6.8 微機(jī)電系統(tǒng),