電氣工程基礎(chǔ)

第1章 緒論1.1電力工業(yè)的特點及構(gòu)成一、特點（1）電能易于控制且便于轉(zhuǎn)變成其它形式的能量（2）難以大量存儲（3）以電磁波速度傳播（4）電力系統(tǒng)投資、技術(shù)密集，消耗一次能源最大二、構(gòu)成1.組成電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及負(fù)荷四部分組成。電力網(wǎng)=輸電系統(tǒng)+配電系統(tǒng)電力系統(tǒng)=發(fā)電機+電力網(wǎng)+負(fù)荷動力系統(tǒng)=動力部分+電力系統(tǒng)2.作用發(fā)電廠：把一次能源轉(zhuǎn)化為電能；輸電系統(tǒng)：完成遠距離大容量輸電任務(wù)（距離達幾百、甚至上千km，電壓 在110kV到750kV之間）；配電系統(tǒng)：將電能分配給用戶（高壓配電系統(tǒng)：110kV-220kV，低壓配電 系統(tǒng)：380/220V）；3.電壓等級（1）用電設(shè)備額定電壓與電網(wǎng)（線路）額定電壓相等由于線路和變壓器等元件上產(chǎn)生的電壓損失，使線路上電壓處處不相等，各點實際電壓偏離了額定值，順著遠離電源的方向，線路電壓下降。一般用戶處（用電設(shè)備）電壓偏移不得超過±5%，取線路的平均電壓為用電設(shè)備的額定電壓：式中：u1－為線路首端電壓；

u2

－為線路末端電壓。線路首端不超過額定電壓的+5%，首端不低于額定電壓的-5%，即能滿足要求。電力網(wǎng)額定電壓即為電力系統(tǒng)額定電壓，我國電力系統(tǒng)常用額定電壓有：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV。（2）發(fā)電機額定電壓比電網(wǎng)額定電壓高5%（3）變壓器額定電壓①一次側(cè)額定電壓當(dāng)變壓器一次繞組作為用電設(shè)備，一次側(cè)電壓等于電網(wǎng)的額定電壓；當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機相連時，一次側(cè)額定電壓與發(fā)電機額定電壓相等。②變壓器二次側(cè)額定電壓二次側(cè)額定電壓是空載時的電壓，當(dāng)變壓器帶額定負(fù)載時，繞組阻抗將產(chǎn)生約5%的電壓降，此外變壓器向負(fù)荷供電，相當(dāng)于電源的作用，其額定電壓比同級電網(wǎng)額定電壓高5%，因而二次側(cè)額定電壓應(yīng)比同級電網(wǎng)額定電壓高10%；但送電距離較短時，其額定電壓比同級電網(wǎng)額定電壓高5%。例1標(biāo)出圖1中各元件的額定電壓。 圖1例1圖(a) 圖2例1圖(b)4．一、二次系統(tǒng)一次系統(tǒng)：電力系統(tǒng)中進行電能生產(chǎn)、輸送、分配與應(yīng)用的各環(huán)節(jié)及其相互關(guān)系。二次系統(tǒng)：為保證電力系統(tǒng)正常運行設(shè)有的測量、監(jiān)視、控制及保護系統(tǒng)。5．電力系統(tǒng)運行的基本要求（1）對用戶連續(xù)供電（2）保證電能質(zhì)量（3）經(jīng)濟性（4）防止環(huán)境污染1.2我國的電力工業(yè)1.我國第一個發(fā)電廠于1882年建于上海。2.我國發(fā)電設(shè)備構(gòu)成當(dāng)前我國的火電比重最高，給環(huán)境保護和一次能源問題帶來很大挑戰(zhàn)。3.跨省和孤立的省電力系統(tǒng)（1）6個跨省電力系統(tǒng)東北、華北、西北、華東、華中、南方電力系統(tǒng)。（2）5個孤立的省電力系統(tǒng)山東、福建、海南、新疆、西藏電力系統(tǒng)。4.我國能源發(fā)布特點及其對電力工業(yè)發(fā)展的影響煤炭和水能資源比較豐富，但發(fā)布很不均勻。煤炭主要集中在華北和西北地區(qū)，水能資源主要集中在西南地區(qū)。為了將電能從煤炭、水能資源集中區(qū)輸送至負(fù)荷中心，大容量超高壓遠距離輸電線路成為電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。1.3電力系統(tǒng)的負(fù)荷1.3.1電力負(fù)荷的組成由第一、二、三產(chǎn)業(yè)及城鄉(xiāng)居民生活用電組成，其中第二產(chǎn)業(yè)用電比重最高。1.3.2電力負(fù)荷的特性1．負(fù)荷特性負(fù)荷特性：交流用電設(shè)備所消耗的有功、無功功率與其電源的電壓及頻率的 關(guān)系。2.負(fù)荷靜特性負(fù)荷靜特性：系統(tǒng)頻率及電壓緩慢變化時，地區(qū)負(fù)荷的有功、無功功率的變化情況，通常以電壓和頻率的多項式或指數(shù)函數(shù)表示。（1）多項式表示式中：PL0，QL0為電壓時的負(fù)荷有功及無功功率；PL，QL為電壓U時的負(fù)荷有功及無功功率；a，b，c，d為常數(shù)。（2）指數(shù)表示式中：NPV，NQV為常數(shù)。1.3.3電力負(fù)荷曲線一．影響負(fù)荷變化的因素1.作息時間2.生產(chǎn)工藝3.氣候4.季節(jié)二．負(fù)荷曲線種類1.負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線：電力負(fù)荷隨時間變化的關(guān)系。2.種類（1）根據(jù)持續(xù)時間分為：日負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線（2）根據(jù)涉及的范圍分為：個別用戶負(fù)荷曲線、變電站負(fù)荷曲線、電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線注：電力負(fù)荷一般指有功功率，電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計中，日負(fù)荷曲線應(yīng)用最多。3.日負(fù)荷曲線特性（1）日負(fù)荷率日負(fù)荷率：日平均負(fù)荷與日最大負(fù)荷之比，常以γ表示。γ=Pdav/Pdmax式中：Pdav為日平均負(fù)荷；Pdmax為日最大負(fù)荷。（2）日最小負(fù)荷率日最小負(fù)荷率：日最小負(fù)荷與日最大負(fù)荷之比，常以β表示。β=Pdmin/Pdmax式中：Pdmin為日最小負(fù)荷。（3）基荷、峰荷、腰荷基荷：日負(fù)荷曲線中，小于日最小負(fù)荷Pdmin的部分。峰荷：日負(fù)荷曲線中，大于日平均負(fù)荷Pdav的部分。腰荷：日負(fù)荷曲線中，基荷、