# 电气工程基础

**Repository Path**: stathamtk/Electrical-Engineering-Fundamentals

## Basic Information

- **Project Name**: 电气工程基础
- **Description**: 本门课程的大纲
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 3
- **Created**: 2025-05-06
- **Last Updated**: 2025-05-06

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**Categories**: Uncategorized

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## README

# 电气工程基础课程大纲

## 第一章 概述 

1. 电力工业在国民经济中的地位：
   
   1. 电力工业：把一次能源转换成人们可使用的电能的产业。
   
2. 电网、电力系统和动力系统的划分

   1. 电力系统组成：发电机、变压器、输电线路、负荷（发、输、配、用）
   2. 电力网：变压器、输电线路（输、配）
   3. 动力系统：电力系统加上动力系统（汽轮机、水轮机等）

3. 发电厂

   1. 建设方案：西电东送、北电南送

   2. 发电厂类型

      1. 火力发电厂

      2. 水力发电厂

      3. 核能发电厂

      4. 风电场

      5. 太阳能光伏发电厂

         （需要掌握各电厂的特点）

4. 电力系统和电网

   1. 电力系统狭义定义：一次系统；广义定：一次系统加二次系统
   2. 基本参量：    
      1.  总装机容量， MW（兆瓦） 
      2. 年发电量， KW* h（千瓦时）  
      3. 额定频率，     50Hz  
   3. 电网分类：
      1. 分类1：
         1. 输电网：220kV及以上
         2. 配电网：110kV及以下
      2. 分类2（5）：
         1. 特高压远距离输电：跨省、跨区
         2. 超高压远距离输电：跨省、跨区
         3. 区域电力网：省级
         4. 地方电网：城市、农村
   4. 变电站
      1. 定义
      2. 分类（5）：
         1. 终端变：直接接负荷
         2. 枢纽变：中枢地位，大容量
         3. 中间变：将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。
   5. 电压等级（额定电压等级、输电线路额定电压、电网标准电压）
      1. 有哪些？
      2. 如何确定？
   6. 额定电压的确定（5）
      1. 用电设备（同电网额定电压Un、线路额定电压）
      2. 发电机（1.05Un）
      3. 变压器
         1. 一次绕组接谁就是谁，升压变一次绕组中接的是发电机，额定电压1.05Un；降压变一次侧接的是线路，额定电压就是线路额定电压
         2. 二次绕组一般是后面所接电网的额定电压的1.1，特种情况是1.05（直接接用户或者变压器漏抗较小，可忽略的情况）
      4. 线路（电网额定电压Un）

5. 电力系统的运行

   1. 运行特点
   2. 基本要求：
      1. 衡量电能质量的三个指标是：电压、频率、波形（5）

6. 电力工业发展趋势

   

## 第二章 电力系统负荷

1. 负荷的分类
   1. 分类1：综合负荷（用电负荷）、供电负荷、发电负荷
   2. 分类2：有功负荷（实际消耗掉的）、无功负荷（电磁能量相互交换）
2. 负荷的表示方法
   1. 负荷功率：复数功率（包含有功、无功）
   2. 负荷曲线的作用：（5）
      1. 日负荷曲线：安排日发电计划、确定各发电厂发电任务、计算用户日用电量
      2. 年最大负荷曲线：为新建（扩建）电厂容量提供依据、制定检修计划
      3. 年持续负荷曲线：安排发电计划、可靠性估算，计算全年耗电量，规划新用户供电
3. 负荷特性与模型
   1. 静态模型
      1. 负荷功率与电压的关系
      2. 负荷功率与频率的关系
   2. 动态模型(不做介绍)
4. 电力系统中的谐波
   1. 衡量电能质量的重要指标之一（波形）
   
   2. 含谐波的电流或电压只与各次谐波有效值有关，与相位无关（5）
   
   3. 几个概念
      1. 谐波含量UH
      2. 谐波总畸变率THD
      3. 谐波含有率
      
   4. 计算
      1. 含谐波有功功率的计算
      2. 含谐波视在功率的计算
      3. 工程中含谐波的功率因数的计算
      
   5. 谐波的来源、危害、抑制方法
   
      

## 第三章 电力系统主设备

1. 输电线路
   1. 输电线路的组成（5）
      1. 架空线路
         1. 导线
            1. 导线的应用：
               1. 分裂导线作用是什么？（5）
               2. 架空导线的完全换位的作用是什么？（5）
            2. 其他：
               1. 母线：汇聚、分配、传输电能
               2. 引线：电气设备连接线
         2. 避雷线
         3. 杆塔
         4. 绝缘子
         5. 金具
      2. 电缆线路：应用场景？
   2. 输电线路模型及参数计算
      1. 模型的元件组成：阻抗串联、导纳并联（注意电导不是前面电阻参数的倒数，晴天时忽略）
      2. 分布式模型—>集中式模型（5）
         1. 短线路（100km以内）：一字型等值电路
         2. 中等长度线路（100-300km）：π型等值电路，忽略电导
2. 变压器
   1. 变压器的τ型等值电路的推导（由T型转变而来）： 理想变压器不要忘记 （5）
   2. 变压器参数的获取（5）
      1. 空载试验：怎么做？可获取什么参数：G、B
      2. 短路试验：怎么做？可获取什么参数:R、X
   3. 三绕组变压器
      1. 数学模型与参数：
      2. 实验次数：
         1. 空载试验（1次）：获取导纳参数
         2. 短路试验（3次）：获取阻抗参数
      3. 当三个绕组容量不同时需要注意：
         - 进行短路损耗（铜耗）的折算（乘以容量比的平方）
         - 短路电压不用折算
      4. 如果出现负阻抗，认为：
         - 该阻抗值很小，记为0
      5. 课堂例题
   4. 自耦变压器
      1. 基本与三绕组变压器推导参数类似，不同之处在于：短路电压也需要折算（乘以容量比）
   5. 变压器π型等值电路
      1. 知道模型中的三个阻抗参数都与变比有关。
3. 高压开关电器（5）
   1. 断路器（QF）
      1. 开断短路电流、负荷电流
      2. 组成：开断部分、绝缘部分、操作和传动部分（5）
   2. 隔离开关（QS）
      1. 没有灭弧装置，不能开断负荷电流和短路电流
      2. 与断路器配合使用
   3. 高压负荷开关：不能开断短路电流，只能开断负荷电流
   4. 自动重合闸：相当于智能的断路器，开断短路电流和负荷电流
   5. 自动分段器：相当于智能的隔离开关，不能开断负荷电流和短路电流
   6. 高压熔断器
4. 高压互感器
   1. 电流互感器（TA）
      1. 串联在系统中（5）
      2. 二次侧不能开路：开路后就不能接电流表测电流；引起二次侧过电压（5）
      3. 二次侧绕组应有一点接地
      4. 准确级：误差来源于励磁支路
         1. 测量用0.5，计量用0.2（5）
   2. 电压互感器(TV)
      1. 并联在系统中（5）
      2. 二次侧不能短路：短路后就不能接电压表测电压了；引起二次侧过电流（5）
      3. 二次侧绕组应有一点接地
      4. 准确级：误差来源于漏抗
         1. 测量用0.5，计量用0.2（5）

## 第四章 电力系统的接线方式

1. 电力系统接线
   1. 分类：地理接线图、电气接线图
   2. 接线形式：有备用接线、无备用接线，具体有哪些（5）
   3. 接线特点
      1. 输电网（220kV及以上）：网状、环式等闭环结构
      2. 配电网（110kV及以下）：有备用的闭环结构或无备用的开环结构

2. 发电厂、变电站主接线（5）（大题）
   1. 常用一次设备图形符号

   2. 主接线形式：（ 注意：故障不等用于检修）

      1. 有汇流母线

         1. 单母线接线

            - 母线或母线侧隔离开关故障或者检修，全部连接在母线上的线路都要**停电**
            - 断路器检修，对应回路**停电**

         2. 双母线接线（不能满足特、超高压输电的要求）**(5)**(1、双母线的检修时的倒母线操作；2、双母线带旁母的不停电检修出线断路器的操作)

            - 母线检修时，倒母线时**不停电**（线路断路器也不用操作）
            - 线路断路器检修时，线路停电
            - 母线或母线侧隔离开关故障时，所有连接在该母线上的线路都会**短时断电**，倒母线操作后恢复供电。

         3. 3/2接线（广泛用于330kV及以上超高压、特高压输电线路）

            - 一条母线或母线侧隔离开关故障：**不停电**
            - 除了母线侧隔离开关外的其他隔离开关QS故障：一回线路停电
            - QF1故障：一回线路**短时停电**；QF2故障：两回线路**短时停电**
            - 母线或所有断路器检修都不停电

         4. 母线分段接线（单、双）

            1. 目的：减小母线故障或检修时停电范围（5）

            2. 分类：
               1. 单母线分段（2~3段）：适用范围

               2. 双母线分段：

                  - 母线故障：故障母线上连接的回路全部**短时断电**，采用母线倒闸操作可恢复供电

                  - 母线检修： 倒母线操作**不停电**

                  - 回路QF检修：回路停电

                    适用范围：

         5. 带旁路母线接线（单、双）

            1. 目的：不停电检修出线断路器（5）
            2. 分类：
               1. 单母线分段带旁母
               2. 双母线分段带旁母

      2. 无汇流母线

         1. 单元型
            1. 单元接线
            2. 扩大单元接线：中型水电站、中小型发电机组
         2. 桥型（适用场景：5）
            1. 内桥接线：适用于线路长，变压器不经常投切的场合
               - 变压器检修：一回线路**短时**断电 ，操作**2台**断路器QF
               - 线路检修：线路停电，操作**1台**断路器QF
            2. 外桥接线：适用于线路短，变压器需要经常投切的场合
               1. 变压器检修：**不停电**。操作**1台**断路器QF
               2. 线路检修或故障时，需要断开两台断路器，这样对应的变压器停止运行，想要变压器继续投入运行，需要将线路切除后，再合上两个断路器。操作**2台**断路器QF。
         3. 多角形
            1. 特点：断路器数=回路数
            2. 使用：110kV及以下水电厂
               - 任何一台断路器检修时，不停止供电，但变为开环运行
               - 不易扩建

3. 中性点接地方式（各种接地方式的特点：5）

   1. 小电流接地系统（适用于10kV、35kV配电网）
      1. 中性点不接地
         1. 电压：故障相电压为0，非故障相上升为线电压；线电压对称；绝缘要求为**线**电压
         2. 电流：容性，3倍正常对地电容电流，**不必立即切除故障**
      2. 中性点经消弧线圈接地
         1. 电压：故障相电压为0，非故障相上升为线电压；线电压对称；绝缘要求为**线**电压
         2. 电流：感性（过补偿），小电流，**不必立即切除故障**（5）
      3. 中性点经高阻接地
         1. 特点：
            1. 电压：故障相电压为0，非故障相上升为线电压；线电压对称；绝缘要求为**线**电压
            2. 电流：阻容性质，短路电流略大于电容电流，但由于减小了电压与电流之间的夹角，使得灭弧容易，**不必立即切除故障**
         2. 说明：适用于对地电容电流Ic<10A的配电网 ，更大的电容电流采用消弧线圈接地
        
   2. 大电流接地系统（保护动作快）
      1. 中性点直接接地（110kV及以上，以及220V、380V）
         1. 电压：故障相电压为0，非故障相电压不变；线电压不对称；绝缘要求为**相**电压
         2. 电流：感性，大电流，**直接跳闸**  
      2. 中性点经小阻抗接地
         1. 电压情况同上面中性点经高阻接地一致，但电容电流分量较大，要求继电保护立即动作。

## 第五章 电力系统稳态分析（计算题1）

1. 电力系统潮流计算**(5，已知同一点的电压和功率时，计算潮流。只一个变压器或者只有一个线路)**
   1. 电力网的功率损耗：变压器与线路
      1. 串联支路损耗：变动损耗，随负荷（电流）的变化而变化
      2. 并联支路损耗：固定损耗（与电压有关，电压基本变化不大）
   2. 电压计算：
      1. 电压降落：首末两端的电压相量差
         1. 已知首端电压与功率或已知末端电压与功率
         2. 已知末端功率与首端电压：前推回代（用末端功率及额定电压前推功率，用首端电压及推出的功率计算末端电压）
      2. 电压损耗：首末两端电压的幅值差，近似等于电压降落纵分量
      3. 电压偏移：首端电压偏移、末端电压偏移
      4. 效率：末端有功比首端有功
   3. 其他：高压输电线路末端不宜空载或轻载，引起末端电压过高。改善措施：末端并联电抗器(5)
2. 电力系统频率与有功功率
   1. 频率偏移
      1. 对用户和电力系统的影响
      2. 允许范围？（5）
   2. 有功功率平衡与频率特性
      1. 取决于有功功率平衡
      2. 负荷的有功功率-频率静态特性Kd
      3. 发电机的有功功率-频率静态特性KG
      4. 电力系统的有功功率-频率静态特性（一次调频K：KG+Kd）
   3. 电力系统的频率调整（5）
      1. 一次调频：有差调节，适用于负荷变化比较小
      2. 二次调频：可以无差调节
         1. 弥补一次调频的不足：一次不够（不能在±0.2Hz内）；一次做不到无差
      3. 负荷的三种分量对应的三种调频方式
      4. 现代大电力系统的频率控制
         1. 主调频机组（二次调频机组）
            1. 要求
            2. 水电厂作为主调频机组（丰水期：效益不高的火电。枯水期：水电厂）
         2. 备用容量的概念
            1. 冷备用
            2. 热备用
3. 电力系统电压与无功功率
   1. 电力系统电压偏移的基本概念
      1. 电压偏移对于用户以及电力系统的影响
      2. 电压偏移允许范围？（5）
   2. 电力系统功率平衡与电压水平
      1. 保证电压水平的基本条件是什么：无功功率充足（5）
         1. 系统中单靠发电机作为无功电源可以吗？
         2. 什么叫无功补偿？可进行无功补偿的无功电源有哪些？（5）
      2. 现代大电网电压如何控制
         1. 中枢点的选择
         2. 中枢点电压的控制：顺调压及其适用情况；逆调压及其适用情况；恒调压及其适用情况（5）
      3. 调压方式概述--几种调压方法及适用条件（5，P168 图5-33）
         1. 改变发电机端电压调压
         2. 改变变压器分接头调压
         3. 并补
         4. 串补
4. 电力系统经济运行
   1. 线路的电能损耗：只在串联支路中的R上产生
   2. 变压器的电能损耗：在串联支路的R上及并联支路的G上产生
   3. 全年的电能损耗(最大负荷损耗时间法计算)
      1. 线路
      2. 变压器：并联支路G上的损耗全年都有
   4. 降低电能损耗的措施

## 第六章 电力系统的对称故障分析(三相短路)（计算题1）

1. 短路的一般概念（相与相、相与地的通路）
   1. 短路类型
   2. 短路原因
   3. 短路后果
   4. 计算短路电流的目的
      1. 冲击电流：校验电器能否承受短路时的电动力，即校验电气设备和载流导体在短路时的动稳定性
      2. 短路电流最大有效值：校验电器断流能力（如断路器）或耐力强度
2. 标幺制（5）
   1. 计算方法：有名值/基准值
   2. 基准值的选择（基准电压和基准容量）：
      1. 全网统一的基准容量（通常为100MVA或1000MVA）
      2. 平均额定电压（1.05Un）
      3. 计算时可近似认为平均额定电压=额定电压，两者可以约掉（变压器、发电机电抗）
   3. 特点：
      1. 无量纲
      2. 变压器模型中理想变压器的变比标幺值在近似计算下为1
      3. 三相标幺值与单相一致，标幺值下无需考虑根号三的问题
   4. 不同基准值下标幺值间的换算：有名值相等为原则
3. 恒定电势源（无限大电势源）电力系统的三相短路（5，计算题）
   1. 无限大电源特点：
      1. 容量无限大：相当于很多个发电机组并联
      2. 发电机电势不变（在短路时也不变）
      3. 内阻抗为0
   2. 短路电流包括：
      1. 周期分量：正弦稳态分量，恒定不变，为短路后的稳态电流
      2. 非周期分量：短路瞬间，电感阻碍电流变化而产生的感应电流，会随着时间衰减（因为系统中有电阻）
   3. 计算电流
      1. 冲击电流：约在短路后半个后期即0.01S出现。（5）
      2. 短路电流最大有效值：在短路后的第一个周期内出现
   4. 母线残压：先计算标幺值，再计算有名值

4. 有限容量电源的三相短路
   1. 有限大电源特点
      1. 容量有限大：相当于有限个发电机组并联
      2. 发电机电势在短路时发生改变（可通过相量图计算）
      3. 内阻抗不为0
   2. 短路电流包括：
      1. 周期分量：
         1. 正弦分量，但不是恒定不变的量。短路瞬间较大，一段时间后衰减到稳态值
      2. 非周期分量：短路瞬间，电感阻碍电流变化而产生的感应电流，会随着时间衰减（因为系统中有电阻）
   3. 计算电流
      1. 基本同无限大容量电源短路的计算方法，但要注意：
         1. E发生变化，根据相量图求解
         2. 发电机内电抗存在，且采用次暂态电抗（因为次暂态电抗小，此时对应的短路电流最大）
## 期末考试题型
1. 单选题：8*2'，共16分
2. 填空题：7道，每空1分，共11分
3. 判断题：12*2'，共24分
4. 简答题：3道，8' 9' 10' ，共27分
5. 计算题：2道，10'+12'，共22分
## 期末复习资料
1. 平时作业
2. 平时课堂练习
3. 学习通第7章复习课内容
## 期末分数构成
1. 平时：考勤5分、课堂练习10分、课后作业10分、实验报告15分
2. 期末开卷考试：60分