【正文】 隨自然界演化生成的動力資源是能量的直接提供者為 一次能源 。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：電氣工程導(dǎo)論 課程性質(zhì)：是電氣工程及自動化專業(yè)的一門選修課程 考查依據(jù)：考勤 、課堂表現(xiàn) 、作業(yè) 、總結(jié)測驗 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。 電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成 ， 稱為 二次能源 。 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。 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現(xiàn)代社會五大工程。 火電廠生產(chǎn)過程示意圖 水電廠示意圖 黃河三門峽水電站 長江三峽水電站 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. 太陽能發(fā)電 電力可持續(xù)發(fā)展問題 我國目前電力工業(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 ％。 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)。 電氣工程的發(fā)展 電氣工程的發(fā)展歷史（見書介紹） 至 2022年底，我國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá) kW，三峽水電及輸變電工程、百萬千瓦級超超臨界火電工程、百萬千瓦級核電工程，以及全長 645km的交流 1000kV晉東南 — 南陽 — 荊門特高壓輸電線路工程、世界第一條直流 177。 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。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、電車和電力機(jī)車的牽引、醫(yī)療設(shè)備及家用電器的運(yùn)行等一般都采用電動機(jī)來拖動。由原動機(jī)拖動，將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)。其輸出和輸入有不同的電壓。輸出與輸入有不同的頻率。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)用的電流種類來分 電機(jī)可以分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。靜止設(shè)備。速度等于同步速度。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)動的稱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這些設(shè)備都是電動機(jī)驅(qū)動的。 ⑵內(nèi)燃機(jī)車。 ⑷汽車。 電動車包括純電動車與混合動力車，由于目前電池的功率密度與能量密度較低，所以內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)聯(lián)合提供動力的混合動力車目前發(fā)展較快。 直線感應(yīng)電動機(jī)牽引車輛是介于輪軌與磁懸浮車輛之間的一種方案，兼有輪軌安全可靠和磁懸浮非黏著牽引的優(yōu)點(diǎn)。 5．電機(jī)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 國防領(lǐng)域，航空母艦用直線感應(yīng)電動機(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、軍用雷達(dá)都是靠電動機(jī)驅(qū)動和控制。電動機(jī)的起動、調(diào)速與制動是電氣傳動的重要內(nèi)容， 電機(jī)學(xué) 對電氣傳動有詳細(xì)的介紹。 而電力系統(tǒng)的一部分，包括變電站及不同電壓等級的電力線路稱為 電力網(wǎng) 。 3．與國民經(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)，將直接影響國民經(jīng)濟(jì)各個部門的生產(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)重的社會性災(zāi)難 。對這一級負(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)品報廢，使生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂。所有不屬于一、二級的負(fù)荷，如非連續(xù)生產(chǎn)的車間及輔助車間和小城鎮(zhèn)用電等。 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。 電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo) 五個相關(guān)指標(biāo)： 1）電壓偏差 指長時間的偏離額定電壓 （不應(yīng)超過 177。 2）頻率偏差 電壓頻率偏離額定頻率 （不應(yīng)超過 50 177。 屬于負(fù)荷特性問題，是非線性負(fù)荷造成的，與非線性負(fù)荷所固有的特性有關(guān)。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，使自動化、遠(yuǎn)動、通迅都受到干擾。發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)。產(chǎn)生的原因有，如大電機(jī)重負(fù)荷啟動及切斷過程，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。 用電設(shè)備允許在額定電壓的 177。 一次側(cè)額定電壓等于電網(wǎng)的額定電壓（接電源時應(yīng)等于發(fā)電機(jī)額定電壓） 。 0% Un+5% G ~ 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，但是同時線路絕緣要求高，加大投資。 ⑵閉式電力網(wǎng)： 由兩條（雙回）及兩條以上電源線路向電力用戶供電。（ 第五章 ） 電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)為電力系統(tǒng)潮流計算、短路故障計算和穩(wěn)定計算。 靜態(tài)穩(wěn)定性分析主要分析電網(wǎng)在小擾動下保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力，包括靜態(tài)穩(wěn)定裕度計算、穩(wěn)定性判斷等。短路電流計算是故障分析的的主要內(nèi)容。 2．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置 是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行情況時，用于快速切除故障、消除不正常狀況的重要自動化技術(shù)和設(shè)備 (裝置 )。須應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖像顯示技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的最新成就來實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化。 這一系列舉措標(biāo)志著中國的電力體制改革已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的階段。 智能電網(wǎng)既是下一代全球電網(wǎng)的基本模式，也是中國電網(wǎng)現(xiàn)代化的核心 . 2022年 10月，華東電網(wǎng)正式啟動了智能電網(wǎng)可行性研究項目，并規(guī)劃了從 2022年至 2030年的“三步走”戰(zhàn)略，即：在 2022年初步建成電網(wǎng)高級調(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)。 電力電子技術(shù)的主要作用如下： (1)節(jié)能減排。 (4) 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。 電力電子技術(shù)的研究內(nèi)容 (1)電力半導(dǎo)體器件及功率集成電路。 (4)電力電子系統(tǒng)集成。因此，電力電子器件也被稱為 電力電子開關(guān)器件 。 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。 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 1. 工業(yè)電力傳動 電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使得交流電動機(jī)的調(diào)速性能可與直流電動機(jī)相媲美。 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距離、大容量輸電系統(tǒng) 無功損耗 問題。靜止無功發(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)越的無功和諧波補(bǔ)償?shù)男阅?。綠色電動車的電機(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)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子技術(shù)。 高電壓工程 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)展起來的一個電氣工程分支學(xué)科。 600kV及以下的直流輸電電壓， 177。如風(fēng)力發(fā)電