第一讲：电力系统的概念
第一讲：电力系统的概念
一电力系统的组成
1 发电部分(Generation)：
发电厂，将燃料（煤炭，燃油）的化学能，核燃料的原子能，水库的水能等转化为电能。
（1）一次能源转换：
水库
锅炉
核反应堆（核锅炉）
水电厂：利用水的势能发电（可再生能源），必须有很大的水库蓄水，受气象与季节影响大。
火电厂：能源为煤、油、天燃气（不可再生），还需要空气和水。
核电站：能源为核燃料（铀），还需要空气和水。
抽水蓄能电站：同步电发电机与电动机合一，峰谷调节，快速备用。在电网负荷高峰时作为发电机运行，将上游水库的水放到下游水库。在电网负荷低谷时作为同步电动机发电机运行，将下游水库的水吸到到下游水库。
（2）原动机：
水轮机
汽轮机
（3）发电机
2输配电部分(Power Transmission Grid)：
输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心
（1）输电线
（2）变电站
一次设备
变压器
断路器（开关）
隔离开关（刀闸）
限流电抗器（电感）
载流导体（母线/输电线）
CT/PT（Current Transformer/ Potential Transformer）
绝缘子
接地装置
补偿装置（调相机/电容/静补装置）
中性点设备
避雷设备
二次设备
控制系统：直流电压，控制短路器开合
信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）
测量系统：测量表计
同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备
测量设备
保护设备
控制设备
监视设备（包括故障录波）
3配电部分(Distribution Network system)
二电压等级与调度范围的划分
1.电网与电压等级
国家规定的等级：
3、6、10、35、110、220、330、500、750(KV)
1、3.5、11、22. 、33.、50.、75 (万伏)
其中：
500，330，220KV 用于大电力系统主干线，330KV文革期间建成的西北电网。准备提高一个电压等级750KV，330KV首先上升为750KV，其余为新建。世界最高电压等级1100KV。
电压等级为500/220/110（KV）的设备
升压变压器（发电机—变压器组）
降压变压器
线路
串联电容补偿
静止无功补偿
还有母线、开关和刀闸。
110KV 用于中小电力系统地调市调主干线，和大电力系统的二次网络
35KV 用于大城市或大工业内部网络，以及农村网络，将改造成110KV
10KV（1万伏）为最常用的更低一级配电网络，即配电网使用的电压等级。
中等容量（100MW）发电机额定电压，QFS-110-2 100；
属于10KV电压等级范畴的还有大容量发电机额定电压；
13.8KV 125MW发电机组QFS-125-2 125 ；
15.75KV 200MW发电机组QFQS-200-2 200 ；
18.0KV 300MW发电机组QFS-300-2 300 ；
20.0KV 600MW发电机组QFN-600-2 600 。
6KV (6千伏)小容量发电机额定电压，还有负荷中高压电动机比重很大时才用6KV电压
3KV (3千伏) 用于工况企业内部的大功率高压异步电动机。
除家用电器外不用伏(V)做电压单位。
在大型企业供电系统中还有
220KV降压变压器220/6KV变压器由6KV电压等级供大型异步电动机。
110KV降压变电站110KV/27.5KV变压器，供电气机车。
220KV或110 KV的电炉变压器（电弧炉）
三电力系统的行业标准与电能质量
首先说明：
中国计数的习惯
4
10为一阶跃：万（104）、亿（108）……
1电力系统的单位首先说明：
中国计数的习惯
4
10为一阶跃：万（104）、亿（108）……
欧美计数的习惯103为一阶跃：千（K、103）、兆或百万（、M、106）、千兆（十亿、G、109）….. 列表说明如下：
1.1 电功率与电能量单位
欧美的单位：KW/MW/GW即103KW/6
10KW，即千瓦/百万千瓦/十亿千瓦。
中国的单位：千瓦/万千瓦/亿千瓦即KW /10MW/100000MW
因此中国的单位与欧美的单位对照：万千瓦为10MW、亿千瓦为100GW、千万千瓦为10GW。除家用电器外不用瓦(W)做功率单位。
无功功率单位为：千乏/万千乏/亿千乏Kvar/10MVar/100000Mvar
视在功率单位为：千伏安/万千伏安/亿千伏安KV A/10MV A/100000MV A。
例如：
全国装机容量4.15亿KW、即415GW，
三峡电站装机容量1820万KW 即18.2GW
电能量是指一段时间内电功率的积分，电量的统计过程是由定积分的几何意义的得到的, 如图1所示。最基本的电能量的单位为A h (t)：KW.H ，即千瓦时（1千瓦×1小时），向大扩展就是万千瓦时（10000 KW.H ＝104 KW.H ）、亿千瓦时（108 KW.H ）。科学单位制中取消“电度”的单位，我们的文档中不能用“度”。
在状态估计与AGC 当中，电能量的单位为A m (t) “兆瓦分”,即千千瓦分（MW.M ）。将一小时内的分钟电量A m (t) 相加，得到每小时有功电量A h (t), 单位为千千瓦时（MW.H ），或100万千瓦时（MW.H ）。
将一天内的小时电量A h (t) 相加，得到每天的有功电量A day (t), 单位为千千瓦时（KKW.H ）。 最后，将一月、一年内的每天、每月电量相加，得到每月、每年的有功电量：A mon (t) 、A year (t), 单位仍为千千瓦时（KKW.H ），或100万千瓦时（MKW.H ）或10亿千瓦时（GKW.H ）。
1.2 频率单位：
现有的电力系统是三相正弦交流电源，交流电压、电流的波形如图3所示。我国电网电压正弦交流的周期T=0.02秒，其频率f =50 H Z.。注意, 频率的单位为赫兹即（周/秒），这是由科学单位制定义的。现已取消“周波”的单位，我们的文档中不能用“周波”。
标准频率 f =50 H Z 周/秒
标准角频率ω=2πf =314弧度/秒
1.3电压的单位： (KV)或万伏)
在电路原理中，电压的单位是“伏特”，符号为V 或KV 、万伏。电压等级的数值是交流电压的有效值而不是幅值，有效值是幅值的7071.02
1≈，如图3所示。在所有电气设备上标称的额定电压是有效值，在量测与计算过程中所用的电压值也是有效值。
1.4 电流的单位：安（A ）与千安（KA ）
有效值是幅值的关系同上。在所有电气设备上标称的额定电流是有效值，在量测与计算过程中所用的电流值也是有效值。
特别要注意，只有电流、电压有有效值，三相功率是实际值，不是有效值。因为功率不是交变的正弦函数，而是一个常量。
2 电能质量及运行标准
在以上数据的基础上可说明电能质量及运行标准如下：
2.1频率的运行标准
电网容量超过3000MW 时为50土0.2HZ ，
解列后的电气孤岛（子系统）容量不超过3000MW 时为50土0.5HZ ，
例如：华北电网频率标准50土 0.2HZ ， 实际执行频率标准50土0.1HZ
其中京津塘地区的AGC 与抽水蓄能机组按FFC 调频， 其他地区AGC 按FTC 方式调联络线
潮流，按与各省（地区）网交换功率的计划曲线调整。
华北与东北联网后，两地区联络线潮流按TBC方式进行AGC调整，即同时按频率偏差与联络线功率偏差的规定调整。
频率考核标准（频率合格率的规定）。
3000MW以上的系统，频率偏差超过0.2H Z时，超过30分钟为不合格，超过60分钟为系统频率事故。
3000MW以下的系统，频率偏差超过0.5H Z时，超过30分钟为不合格，超过60分钟算系统频率事故。
不论容量如何，频率偏差超过1H Z时，超过10分钟为不合格，超过15分钟算事故。2.2频率运行极限的保护措施
2.2.1高频切机保护
当频率超过50 H Z时，切除系统部分机组
（1）保护定值为51.5 H Z 2S
（2）机组自身保护定值为55.00H Z 0S（汽轮机）
2.2.2低频保护（目标DL 428-91）
（1）低频减载保护
频率时间切符荷比例
49.0 0.2S 7%
48.8 0.2S 7%
48.6 0.2S 7%
48.4 0.2S 7%
48.2 0.2S 7%
49.0特一轮15S 7%
以上共切6×7%=42%的负荷
（2）低频减载切机
当电网频率低于46.5，电压低于0.7，0.5S后发电厂与电网解列，保证厂用电安全。
2.3电压电质量及运行标准(电压允许偏差值)
2.3.1发电厂和变电所的母线电压允许偏差值
(1) 500（330）kV母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的＋10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。
向空载线路充电，在暂态过程衰减后线路末端电压不应超过系统额定电压的1.15倍，持续时间不应大于20min.
(2) 发电厂和500 kV变电所的220 kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0~+10%；事故运行方式时为系统额定电压的－5%~＋10%。
(3)发电厂和220（330）kV变电所的110~35 kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压的－3%~＋7%；事故后为系统额定电压的±10%。
(4)发电厂和变电所的10（6）kV母线：应使所带线路的全部高压用户和经配电变压器供电的低压用户的电压，均符合4.1.2、4.1.3、4.1.4、4.1.5各条款中的规定值。
2.3.2 用户受电端的电压允许偏差值
(1) 35 kV及以上用户的电压变动幅度，应不大于系统额定电压的10%。其电压允许值，应在系统额定电压的90%~110%范围内。
(2) 10 kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。
(3) 380V电力用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。
(4) 220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的＋5%－10%。
(5 )特殊用户的电压允许偏差值，按供用电合同商定的数值确定。
2.3.3对于受电为主的大型地区电网
为防止地区电网与远方电源点解列后的电压降低，使电网失去电压稳定性（电压稳定破坏），也有类似于低频减载的低压减载措施。
例如：
电压时间切符荷比例
0.9p.u. 0-2S 7%
0.85 p.u.. 0-2S 7%
0.80 p.u.. 0-2S 7%
0.75 p.u.. 0-2S 7%
0.70 p.u.. 0-2S 7%
以上共切6×7%=35%的负荷。
2.3.4系统中枢点电压通常为逆调压
高峰时高于额定电压5%U N，低谷时低于额定电压U N，针对具体的系统情况可以上下波动。
电压越限时间
电压合格率=1－
电压监测时间
2.4 功率的运行标准
发电机功率不能大于额定功率，P
汽轮发电机最低功率P>0.7P N，否则锅炉易灭火，为防止灭火,必须烧油助燃, 很不经济。水轮发电机最低功率的限制。
联络线路（由几条同方向输电线路组成的断面）的功率极限由断面的暂态稳定功率极限确定。
2.5 电流与视在功率的运行标准
2.5.1发电机电流
定子电流I
定子负序电流I2 转子电流I f 发电机定子过电流保护(后备保护)：发电机电流大于额定电流I N，持续6.5秒跳发电机。 2.5.2 变压器电流 两绕组变压器原付电流同时过载, 只监视一侧的电流即可 三绕组变压器是监视电流最大的一个绕组（电源侧）不过载。对三侧容量为（100/100/100）的的升压变压器，低压绕组的电流最大，应当I3 对三侧容量为（100/100/50）的变压器，通常应监视容量为（50）的绕组不过载。 电源侧 变压器过流保护(后备保护)：； 两绕组变压器原付边同时过载。 三绕组变压器是从负荷侧绕组向电源侧绕组推算。 负荷侧某一绕组过载：I 电源侧绕组过载是：I 2.6 线路的运行标准 电流不能超过导线的安全电流 （1）I （2）线路的过电流保护(后备保护)： 如果线路通过的电流超过导线的安全电流： 35KV∕10KV线路的过电流保护为后备保护，线路电流超过I N时0.5秒或1秒跳线路开关。110∕220∕500线路后备保护不采用过电流保护，负荷电流太大由相间距离三短保护动作切除线路。（3）断面功率极限不能超过暂态稳定极限 电力系统（电网）示意图中的500KV双回线就要严格的控制暂态稳定极限（前面已讲到）。 事实上，导线的安全电流比断面的功率极限的限制要放宽的多，因此实际运行中不考虑安全电流。 一、电力工业发展概况及前景 几个需要记住的知识点 1、电力工业是将一次能源转换成二次能源的工业，其发展水平是反映国家经济发展程度的重要标志。 2、1882年在上海建立第一个火电厂。 3、1912年在昆明滇池石龙坝建立第一座水电站。 4、2001年，针对我国能源结构的实际情况，我国的电源发展实施了“优先开发水电、大力发展火电、适当发展核电、积极发展新能源发电”的方针，使电源发展呈现多种 能源互补的格局。 5、在水电方面我取得了骄人成绩，有许多世界之最 ①1994年12月开工建设世界上最大的水电站→三峡 ②界上最大的抽水蓄能电站→广州抽水蓄能电站 ③世界上海拔最高的电站→西藏羊卓雍湖水电站等。 6、我国电力已经开始进入“大机组‘’、“大电网”、“超高压”、“高自动化” 的发展新阶段。 二、电力系统基本概念 （一）、电力系统 1、电力系统概念 由发电厂、升压变电站、输电线路、降压变电站及电力用户所组成的统一整体称为电 力系。 2、动力系统概念 电力系统加上带动发电机转动的动力装置构成的整体称为动力系统。 3、电力网概念 由各类升压变电站、输电线路、降压变电站、组成的电能传输和分配的网络称为电力网。 （二）、发电厂 1、定义 发电厂是电力系统的中心环节，它是把其他形式的一次能源转换成二次能源的一种特 殊工程。 2、分类 ⑴a、按其所用能源分为 火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、地热发电、太阳 能发电、垃圾发电、沼气发电等等。 b、按发电厂的规模和供电范围划分为：区域性发电厂、地方发电厂、自备专用发电厂等。 ⑵、火力发电厂 ①定义 利用煤、石油、天然气、油页岩等燃料的化学能生产电能的工厂。热能→机械能机→ 电能。 ②凝汽式火力发电厂 火力发电厂中的原动机可以是凝汽式汽轮机、燃气式汽轮机或内燃机。我国大部分火 力发电厂采用凝汽式汽轮发电机组，所以称为凝汽式火力发电厂。汽式火力发电厂热 效率较低只有30~40％。适宜建在燃料产地。 ③热电厂 既发电又供热的火力发电厂称为热电厂。热效率可以上升到60~70％。一般建在大城 市及工业附近。 ⑶水力发电厂 定义 通常称水电厂。利用江河水流的水能生产电能的工厂。水能→机械能→电能。 ⑷核电厂 定义 核能→热能→机械能→电能。 特点 能取得较大的经济效益，所需原料极少。 （三）、变电站 1、定义 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。 2、分类 ⑴按升降电压划分为 ①、升压变电站→通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。 ②、降压变电站→通常运离发电厂而靠近负荷中心。 ⑵按变电站在电力系统中所处的地位和作用划分为 ①、枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV以上， 连接多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解。 ②、中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线或系统主干线的接口处，电压等级 一般为330——220kV，汇集2~3个电源和若干线路。 ③、地区变电站：地区变电站是某个地区和某个城市的主要变电站，电压等级一般为220kV。 ④、企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35——220kV，1~2回进线。 ⑤、终端变电站：终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧10——35kV 引入线，经降压后向用户供电。 热学基本概念和规律 物理常数考试会给，玻尔兹曼常数k ＝1.38×10-23 J/K 气体摩尔常数R ＝8.31 J/(mol?K ) 摄氏温标和热力学温标的换算273+=t T ，热学所有公式都必须使用热力学温标。 一、理想气体状态方程：（平衡态下） 二、压强、温度的统计意义： 三、能量均分定理： 四 五、等体摩尔热容 六、热力学第一定律 因为理想气体内能只随温度变化，所以任何过程理想气体的内能改变都可以使用 等体过程 等压过程 等温过程 + 系统吸热 系统放热 内能增加 内能减少 系统对外界做功 外界对系统做功 Q W E ?22 211 T V P T V P RT pV ==是摩尔数νν平均平动动能是分子数密度理想气体的压强---=k k n n p εε32是分子速率是单个分子的质量，v m kT v m k 23212==ε5 3 2 1==i i i kT 双原子分子常温下单原子分子为理想气体的自由度，的能量一个自由度均分到单个理想气体分子的每是摩尔数理想气体的内能ννRT i E 2=)(2212T T R i T R i E -=?=?νν理想气体内能的改变R i C V 2=R R i C p +=2 等压摩尔热容R C R C R C R C P V P V 27 25 25 23 ====理想气体双原子分子理想气体单原子分子E Q T C E W V ?=?=?=ν0)(12V V p W -=T C p ?=νW E Q +?=T C E V ?=?ν1 2ln 0 V V RT W Q E ν===?E W Q ?+ =T C E V ?=?ν 电磁学基础知识 电场 一、场强E （矢量，与q 无关） 1．定义：E ＝ 单位：N/C 或V/m 方向：与＋q 所受电场力方向 电场线表示E 的大小和方向 2．点电荷电场：E ＝ 静电力恒量 k ＝ Nm 2/C 2 匀强电场：E ＝ d 为两点在电场线方向上的距离 3．E 的叠加——平行四边形定则 4．电场力（与q 有关） F ＝ 库仑定律：F ＝ （适用条件：真空、点电荷） 5．电荷守恒定律（注意：两个相同带电小球接触后，q 相等） 二、电势φ（标量，与q 无关） 1．定义：φA ＝ ＝ ＝ 单位：V 说明：φ＝单位正电荷由某点移到φ＝0处的W ⑴沿电场线，电势降低 ⑵等势面⊥电场线；等势面的疏密反映E 的强弱 2．电势叠加——代数和 3．电势差：U AB ＝ ＝ 4．电场力做功：W AB ＝ 与路径无关 5．电势能的变化：Δε＝W 电场力做正功，电势能 ；电场力做负功，电势能 需要解决的问题： ①如何判电势的高低以及正负（由电场线判断） ②如何判电场力做功的正负（由F 、v 方向判） ③如何判电势能的变化（由W 的正负判） 三、电场中的导体 1．静电平衡：远端同号，近端异号 2．静电平衡特点 ⑴E 内＝0；⑵E 表面 ⊥表面；⑶等势体（内部及表面电势相等）；⑷净电荷分布在外表面 四、电容器 1．定义：C ＝ （C 与Q 、U 无关） 单位：1 F ＝106 μF ＝1012 pF 2．平行板电容器： C ＝ 3．两类问题：①充电后与电源断开， 不变；②始终与电源相连， 不变 五、带电粒子在电场中的运动 1．加速：qU ＝ 2．偏转：v ⊥E 时，做类平抛运动 位移：L ＝ ； y ＝ ＝ ＝ 速度：v y ＝ ＝ ； v ＝ ； tan θ＝ 六、实验：描绘等势线 1．器材： 2．纸顺序：从上向下 物理基本概念和基本规律 吕叔湘中学 庞留根 1. 物体的运动决定于它所受的合力和初始运动条件： . 2. 伽利略斜面实验是牛顿第一定律的实验基础，把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来 的理想实验是科研究的一种重要方法。 3.牛顿第二定律中的F 应该是物体受到的合外力。 应用牛顿第二定律时要注意同时、同向、同体. 4. 速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量必须注意方向，只有大小、方向都 相等的两个矢量才相等。所有物理量必须要有单位。 5. 同一直线上矢量的运算: 先规定一个正方向, 跟正方向相同的矢量为正,跟正方向 相反的矢量为负,求出的矢量为正值,则跟规定的方向相同,求出的矢量为负值,则跟规定的 方向相反 6. 力和运动的合成、分解都遵守平行四边形定则。三力平衡时，任意两力的合力跟第三力 等值反向。 三力的大小必满足以下关系：︱F 1-F 2︱≦ F 3 ≦ F 1+F 2 7. 小船渡河时 若V 船 ＞ V 水 船头垂直河岸时，过河时间最小；航向（合速度）垂直河岸时，过河的位 移最小。 若 V 船 ＜ V 水 船头垂直河岸时，过河时间最小；只有当V 船 ⊥ V 合 时， 过河的位移最小。 8. 平抛运动的研究方法——“先分后合”， 9. 功的公式 W=FScos α 只适用于恒力做功，变力做功一般用动能定理计算。 10. 机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧的弹力做功的情况，应用于光滑斜面、自由 落体运动、上抛、下抛、平抛运动、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子 等情况。 11. 功能关系--------功是能量转化的量度 ⑴重力所做的功等于重力势能的减少 ⑵电场力所做的功等于电势能的减少 ⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 ⑷合外力所做的功等于动能的增加 ⑸只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒 静匀 匀速圆周运动 匀加速直线运动 2. 静止 匀速运动 匀加速直线运动 匀减速直线运动 匀变速曲线运动 4. F= - kx 简谐运动 3. F 大小不变且始终垂直V 力和运动的关 系 V=0 V ≠0 1. F=0 V=0 V ≠0 F 、V 同向 F 、V 反向 F 、V 夹角α F=恒量 5. F 是变力 F 与v 同向————————变加速运动 F 与v 反向————————变减速运动 第1章 电路的基本概念与基本定律 一、填空题: 1. 下图所示电路中，元件消耗功率200W P ，U=20V,则电流I 为 10 A 。 + U 2. 如果把一个24伏的电源正极作为零参考电位点，负极的电位是_-24___V 。 3．下图电路中，U = 2 V ，I = 1A 3 A ，P 2V = 2W 3 W ， P 1A = 2 W ，P 3Ω = 4 W 3 W ，其中 电流源 （填电流源或电压源）在发出功率， 电压源 （填电流源或电压源）在吸收功率。 U 4. 下图所示中，电流源两端的电压U= -6 V ，电压源是在 发出功率 5．下图所示电路中，电流I ＝ 5 A ，电阻R ＝ 10 Ω。 B C 6．下图所示电路U=___-35 ________V。 7．下图所示电路，I=__2 __A，电流源发出功率为_ 78 ___ W，电压源吸收功率20 W。 8. 20.下图所示电路中，根据KVL、KCL可得U＝2 V，I1＝1 A，I2＝4 A ；电流源的功率为6 W；是吸收还是发出功率发出。2V电压源的功率为 8 W，是吸收还是发出功率吸收。 V 4 9．下图所示的电路中，I2= 3 A，U AB= 13 V。 10．电路某元件上U = －11 V，I = －2 A，且U 、I取非关联参考方向，则其吸收的功率是22 W。 11. 下图所示的电路中，I1= 3 A，I2= 3 A，U AB= 4 V。 12．下图所示的电路中，I= 1 A ；电压源和电流源中，属于负载的是 电压源 。 8V 13. 下图所示的电路中，I= -3A ；电压源和电流源中，属于电源的是电流源 。 8V 14．下图所示的电路，a 图中U AB 与I 之间的关系表达式为 155AB U I =+ ；b 图中U AB 与I 之间的关系表达式为 510 AB U I =- 。 5Ω Ω I I A B B A 10V a 图 b 图 15. 下图所示的电路中，1、2、3分别表示三个元件，则U = 4V ；1、2、3这三个元件中，属于电源的是 2 ，其输出功率为 24W 。 第十三章 电磁场理论的基本概念 历史背景：十九世纪以来，在当时社会生产力发展的推动下，电磁学得到了迅速的发展： 1． 零星的电磁学规律相继问世（经验定律） 2． 理论的发展，促进了社会生产力的发展，特别是电工和通讯技术的发展→提出了建立理论的要求，提 供了必要的物质基础。 3． ＊（Maxwell,1931~1879）麦克斯韦:数学神童，十岁进入爱丁堡科学院的学校，十四岁获科学院的数 学奖； 1854，毕业于剑桥大学。以后，根据开尔文的建议，开始研究电学,研究法拉第的力线； 1855，“论法拉第的力线”问世，引入δ =???H H ，同年，父逝，据说研究中断； 1856，阿贝丁拉马利亚学院的自然哲学讲座教授，三年； 1860，与法拉第见面； 1861－1862，《论物理力线》分四部分发表；提出涡旋电场与位移电流的假设。 1864，《电磁场的动力理论》向英国皇家协会宣读； 1865，上述论文发表在《哲学杂志》上； 1873，公开出版《电磁学理论》一书，达到顶峰。这是一部几乎包括了库仑以来的全部关于电磁研究信息的经典著作；在数学上证明了方程组解的唯一性定理，从而证明了方程组内在的完备性。 1879，去世，48岁。（同年爱因斯坦诞生） ＊ 法拉第－麦克斯韦电磁场理论，在物理学界只能被逐步接受。它的崭新的思想与数学形式，甚至象赫姆霍兹和波尔兹曼这样有异常才能的人，为了理解消化它也花了几年的时间。 §13－1 位移电流 一． 问题的提出 1. 如图，合上K ， 对传I l d H :S =?? 1 对传I l d H :S =?? 2 2. 如图，合上K ，对C 充电： 对传I l d H :S =?? 1 对02=??l d H :S 3. M axwell 的看法：只要有电动力作用在导体上，它就产生一个电流，……作用在电介质上的电动力，使它的组成部分产生一种极化状态，有如铁的颗粒在磁力影响下的极性分布一样。……在一个受到感应的电介质中，我们可以想象，每个分子中的电发生移动，使得一端为正，另一端为负，但是依然和分子束缚在一起，并没有从一个分子到另一个分子上去。这种作用对整个电介质的影响是在一定方向上引起的总的位移。……当电位移不断变化时，就会形成一种电流，其沿正方向还是负方向，由电位移的增大或减小而定。”这就是麦克斯韦定义的位移电流的概念。 高中物理知识点梳理 电磁学部分： 1、基本概念： 电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力（静电力、库仑力）、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速 2、基本规律： 电量平分原理（电荷守恒） 库伦定律（注意条件、比较－两个近距离的带电球体间的电场力） 电场强度的三个表达式及其适用条件（定义式、点电荷电场、匀强电场） 电场力做功的特点及与电势能变化的关系 电容的定义式及平行板电容器的决定式 部分电路欧姆定律（适用条件） 电阻定律 串并联电路的基本特点（总电阻；电流、电压、电功率及其分配关系） 焦耳定律、电功（电功率）三个表达式的适用范围 闭合电路欧姆定律 基本电路的动态分析（串反并同） 电场线（磁感线）的特点 等量同种（异种）电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点 常见电场（磁场）的电场线（磁感线）形状（点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管） 电源的三个功率（总功率、损耗功率、输出功率；电源输出功率的最大值、效率） 电动机的三个功率（输入功率、损耗功率、输出功率） 电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线（图像及其应用；注意点、线、面、斜率、截 基本概念、公式及规律： 1.两个规律： （1）库仑定律:真空中两个点电荷之间的相互作用力大小, 跟它们的电荷量的乘积成正比, 跟它们之间距离的二次方成反比, 方向在它们的连线上.(在判 断方向时还要结合“同种电荷相互推斥,异种电荷相互吸引”的规律.) （2）电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消失，只能由一个物体转移 到另一个物体上，或者从物体的一部分转移到另一部分，且总量保持不变. 2.两个概念: （1）电场强度:①电场强度是从力的角度来描述电场的性质;②电场中某一 确定的点的电场强度是一定的(包括大小、方向). （2）电势:①电势是从能量的角度来描述电场的性质; ②电场中某一 确定点的电势在零势点确定之后是一定的;③某一点的电势跟零势点的选取有关, 而两点间的电势差却跟零势点的选取无关. 3.公式: (1)电场力:①F = k②F =qE (2)电场强度:①E = ②E = k③E = (3)电势差：①U AB = ②U AB =-③U =Ed (4)电场力做功:①W =qU ②W电= - △E P③W =Fscos (5)电势能:E P =q (6)电容:①C = ②C = 注意：以上各公式的选用条件。 重要规律: 1.与电场强度相关的规律: （1）电场力的方向: 正电荷在电场中所受电场力的方向跟电场的方向相同,而负电荷所受电场力的方向跟电场方向相反. （2）电场线: ①电场线是理想模型,实际并不存在,它可形象地用来描述电场的分布. ②电场中任意两条电场线不会相交. ③电场线的疏密程度可定性的用来表示电场的强弱. ④电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于负电荷(或无穷远处) ⑤沿着电场线的方向电势越来越低;电场方向就是电势降低最快的方向. ⑥电场线不是电荷的运动轨迹; 电场线与电荷运动轨迹重合的条件是:①电场线必须是直线；②带电粒子只受电场力的作用；③带电粒子初速度为零或者初速度的方向与电场线的方向在同一条直线上. 2.与电势相关的规律: （1）电场力做功及电势能: ①电场力做功跟路径无关,只跟初末位置的电势差有关. ②电场力做多少正功,电势能就减少多少;电场力做多少负功,电势能就增加多少.(即: W电= - △E P) ③正电荷在电势高的地方电势能大;负电荷在电势高的地方电势能反而小. ④在只受电场力作用,且初速度为零的情况下: 正电荷总是向电势低的方向运动;而负电荷总是向电势高的方向运动.概言之,无论是正电荷,还是负电荷,都向着电势能减小的方向运动. ⑤在只受电场力作用时,电荷动能与电势能的总量保持不变.（但不能叫机械能守恒定律） ⑥如果电场力对正电荷做正功,则说明电荷是向电势降低的方向运动的;如 果电场力对负电荷做正功,则说明电荷是向电势升高的方向运动的.反之则相反。 （2）等势面: 第四章 电力系统潮流的计算机算法 4-1 电力系统潮流计算的方程是由什么方程推导的？有何特点？有几种表达形式？ 4-2 电力系统的节点导纳矩阵有何特点？其和节点阻抗矩阵有何关系？ 4-3 一个系统如无接地支路也未选定参考节点，其节点阻抗矩阵能否由节点导纳矩阵求逆得到？ 4-4 潮流方程常用的求解方法有哪些？这些方法的共同点是什么？它们之间有何联系？ 4-5 为什么求解潮流方程时要将系统中的节点分类？通常分成几类？各类节点有何联系？ 4-6 何谓平衡节点？为什么潮流计算中必须有一个而且只有一个平衡节点？ 4-7 牛顿-拉夫逊法的基本原理是什么？其潮流计算的修正方程式是什么？直角坐标与极坐标表示的修正方程式的个数有什么不同？为什么？ 4-8 试问：用牛顿-拉夫逊法求解潮流时，在每次迭代过程中，哪些量是已知的，哪些量是待求的，已知量是如何获取的。方程中的待求量表示什么样的量。 4-9 P-Q 分解法推导时采用了什么假设？它为何既能提高计算速度又能保证同样的精度？如果实际电力系统的情况与采用的假设不符，会出现什么情况？如何克服？ 4-10 何谓稀疏技术？其包含哪些方面的内容？ 4-11 某六节点系统如图1所示。图中接地支路标注的是导纳标幺值（两侧相同），串联支路标注的是阻抗标幺值。试：（1）写出该网络的节点导纳矩阵；（2）若从节点4新建一条支路至节点6，如何修改导纳矩阵？（3）若支路3-4断开，如何修改导纳矩阵？（4）若变压器变比变为1:1.1，如何修改导纳矩阵？[注：（2）、（3）、（4）问均在（1）问基础上修改]。 图1 题4-11系统图 4-12 某系统节点导纳矩阵如下，试画出该系统网络结构并在图中标明各支路参数（串联和并联支路导纳）。 ????? ???????-+-+--+-+-+--+-+-+--=299.0j 0655.00216.0j 0387.01147.0j 0268.00072.0j 0129.0072.0j 0129.00216.0j 0387.0072.0j 0129.03763.0j 0731.012.0j 025.01147.0j 0268.0012.0j 025.02347 .0j 0483.0Y 4-13 试用牛顿-拉夫逊法解下列方程： ()()0 10 112 2 222 11=--= =--=x x x f x x x f ()102) 0(1==x x ，作两次迭代。注：准确解为618.121==x x （另一解为618.021-==x x ） 。 第一讲：电力系统的概念 电力系统的组成 1 发电部分（Generation ）： 发电厂，将燃料（煤炭，燃油）的化学能，核燃料的原子能，水库的水能等转化为电能。 （1） 一次能源转换： 水库 锅炉 核反应堆（核锅炉） 水电厂：利用水的势能发电（可再生能源），必须有很大的水库蓄水，受气象与季节影响大。 火电厂：能源为煤、油、天燃气（不可再生），还需要空气和水。 核电站：能源为核燃料（铀），还需要空气和水。 抽水蓄能电站：同步电发电机与电动机合一，峰谷调节，快速备用。在电网负荷高峰时作为发电 机运行，将上游水库的水放到下游水库。在电网负荷低谷时作为同步电动机发电机运行，将下游 水库的水吸到到下游水库。 （2） 原动机： 水轮机 汽轮机 （3） 发电机 2 输配电部分 （Power TransmissionGrid ） ： 输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心 V A " 石口 …用户 10KV 110KV 110KV 380V 10KV 10KV 1 110KV / i-\ -f * 4 r 、 1 ______ 380V 口口 □ □, 380V 380V 500KV 火电厂汽轮机锅炉 库 220KV 35KV F 220KV i 00 :配网 10KV 10KV 380V □ □ r 电网 电力系统 动力系统 地调 市调 8 网调 省调 水电厂水轮机 水n 380V — 占220KV \ -JL, I V A V A 亠"?二 ： 一 500KV 串补 ，丄it ■ 10KV （1）输电线 （2）变电站 2.1一次设备变压器断路器（开关）隔离开关（刀闸）限流电抗器（电感）载流导体（母线/输电线） CT/PT （Current Transformer/ Potential Transformer）绝缘子 接地装置补偿装置（调相机/电容/静补装置）中性点设备 避雷设备 2.2二次设备控制系统：直流电压，控制短路器开合信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）测量系统： 测量表计同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备测量设备 保护设备控制设备监视设备（包括故障录波） 3配电部分（Distribution Network system） 电压等级与调度范围的划分 1. 电网与电压等级国家规定的等级： 3、6、10、35、110、220、330、500、750（KV） 1、3.5、11、22. 、33.、50.、75 （万伏） 其中： 500，330，220KV 用于大电力系统主干线，330KV 文革期间建成的西北电网。准备提高一个电压等级750KV ，330KV 首先上升为750KV ，其余为新建。世界最高电压等级1100KV 。 电压等级为500/220/110（KV ）的设备升压变压器（发电机—变压器组） 降压变压器 线路 电力系统的基本概念： 电力系统是由发电机、变压器、电力线路及用电设备组成的发电、输电、配电和用电的整体。 电力网是由变电所、电力线路等变换、输送和分配电能的设备连接在一起所组成的网络。它将发电厂与用户连接在一起。是电能产生与消费的纽带。 目前我国有5个跨省的电力系统，即华北、华东、华中、东北、西北电力系统，其中华东电力系统总装机容量和年发电量都占据首位 电力系统的特点及运行应满足的基本要求： 电能作为一种商品，它的生产、输送、分配和使用与其他工业产品相比有明显不同的特点，主要表现在以下几个方面： 电能的生产、传输及消费几乎同时进行，因为发电设备任何时刻生产的电能必须与消耗的电能相平衡。 电能与国民经济各部门之间的关系密切。电能的中断或减少直接影响国民经济生产各部门及人们的生活。 电力系统的暂态过程非常短暂。电能以电磁波的形式传输，传输速度为30万KM/S，电力系统的发电机、变压器、电力线路以及用电设备的投入和退出，都在一瞬间完成。故障的产生及发展非常短促，电力系统的暂态过程非常迅速。 对电能质量的要求颇为严格。电能的质量的好坏由电压的大小、频率和波形质量能否满足要求来衡量。任一个参数不满足要求都将造成不良的影响，甚至造成产品不合格，损坏设备或大面积停电等。 为适应上述特点，对电力系统的运行提出如下基本要求： 一、保证供电的可靠性。 间断供电，将会使生产停顿，生活混乱甚至危及人身和设备的安全，给国民经济造成极大损失，这种损失远远超出对电力系统本身的损失。造成对用户中断供电的原因主要有： 电力系统的设备发生故障； 1、电力系统的误操作； 2、电力系统继电保护的误动作； 3、运行管理水平低，维修质量不合格等。 提高电力系统运行的可靠性，应改善设备质量，提高运行管理水平和技术水平及运行检修人员的责任心。另一方面要完善电力系统的结构，提高抗干扰能力，充分发挥计算机进行监视和控制的优势，不断提高电力系统的自动化水平。 二、保证良好的电能质量。电压质量和频率质量一般以偏离额定值的大小来衡量，实际用电设备均按额定电压设计，电压偏高或偏低都将影响用电设备运行的技术指标和经济指标，甚至不能正常工作。一般规定，电压偏移不应超过额定电压的±5%；频率偏差不超过±0.2~0.5HZ等。正弦交流电的波形质量一般以波形的畸变率衡量。所谓波形的畸变率指的是各次谐波有效值的平方和的方根值与基波有效值的百分比。10KV允许为4%。 三、保证系统运行的经济性。 合理发展电网，优化电网结构和运行方式，降低电能传输过程中的损 一、库伦定律 ①电荷： ①电荷量（简称电量）：用来度量带电体（静电）所含电量的多少。其符号是Q，单位是库伦（简称库），用符号C表示。通常正电荷量用正数表示，负电荷量用负数表示。 ②元电荷：也可叫做基本电荷。任意电荷量都等于该元电荷的整数倍，用e 表示。e= 1.6021892×10-19C，可取e=1.6×10-19C。它是一个电子或质子所带电荷量。 ③点电荷：忽略其体积的带电质点，其所带电荷可以用Q或q来表示。 ④净电荷：在导体中，未被电性抵消的电荷量叫做净电荷量，简称净电荷。 ⑤电荷平分原理：两个点电荷或体积相等的两个电荷相遇后，各自所带的电荷量为两个点电荷电量之和的一半。（正电荷用正值代入，负电荷用负值代入。） ②库伦定律： ①概念：在真空中的两个点电荷间的作用力的大小与它们的电量乘积成正比，与它们之间距离平方成反比，作用力的方向存在于它们的连线上。其中的这种作用力叫做静电力或库伦力。其方向遵循：同种电荷相斥，异种电荷相吸 ②公式其中k就是静电力恒量，在真空条件下其值为 k=9.0×109 二、电场、电场强度和电场线 ①电场： ①电场：电荷间的互相作用是通过电场发生的，只要有电荷，其周围就有电场。静电力就是电场对其他电荷的作用力。 ②对电场的认识：电场对处于其中的电荷有力的作用，可对电荷做功，从而具有能量和动量，而没有静止质量，具体形状等。 ②电场强度和电场线： ①电场强度：①概念：我们定义：电场力与检验电荷量的比值叫做其电场的电场强度。它是用来描述场源电荷发出电场的性质的物理量，与检验电荷无关。其符号是E，单位是N/C。电场强度是个矢量，其方向就是场源电荷的电场对 电场内正电荷的静电力方向。②k就是静电力恒量，Q是源电荷的电量。 ②电场线：①概念：电场线是这样一种曲线，它能表示电场强度，它每一点的切线方向与该处电场强度方向一致。电场强度方向就是电场线的方向。 ②电场线的性质：电场线的疏密可以表示电场强度的大小，电场线越密，电场强度越大。场源电荷为正电荷的电场线箭头指向背离源电荷方向，场源电荷为负电荷的电场线箭头指向靠近源电荷方向。 1电路基本概念和基本定律 知识要点 ·了解电路和电路模型的概念； ·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性； ·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。 随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。 1.1电路和电路模型 1.1.1 电路的概念 1. 电路及其组成 简单地讲，电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。 手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路， 但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。 电源是向电路提供电能的装置。它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。 图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。 图1-1手电筒照明实际电路 2. 电路的种类及功能 工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类：一是完成能量的传输、分配和转换的电路。如图1-1中，电池通过导线将电能传递给灯，灯将电能转化为光能和热能。这类电路的特点是大功率、大电流；二是实现对电信号的传递，变换、储存和处理的电路，如图1-2是一个扩音机的工作过程。话筒将声音的振动信号转换为电信号即相应的电压和电流，经过放大处理后，通过电路传递给扬声器，再由扬声器还原为声音。这类电路特点是 物理基本概念和基本规律 物体的运动决定于它所受的合力和初始运动条件： . 2. 伽利略斜面实验是牛顿第一定律的实验基础，把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验是科研究的一种重要方法。 3.牛顿第二定律中的F 应该是物体受到的合外力。 应用牛顿第二定律时要注意同时、同向、同体. 4. 速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量必须注意方向，只有大小、方向都相等的两个矢量才相等。所有物理量必须要有单位。 5. 同一直线上矢量的运算: 先规定一个正方向, 跟正方向相同的矢量为正,跟正方向 相反的矢量为负,求出的矢量为正值,则跟规定的方向相同,求出的矢量为负值,则跟规定的 方向相反 6. 力和运动的合成、分解都遵守平行四边形定则。三力平衡时，任意两力的合力跟第三力等值反向。 三力的大小必满足以下关系：︱F 1-F 2︱≦ F 3 ≦ F 1+F 2 7. 小船渡河时 若V 船 ＞ V 水 船头垂直河岸时，过河时间最小；航向（合速度）垂直河岸时，过河的位移最小。 若 V 船 ＜ V 水 船头垂直河岸时，过河时间最小；只有当V 船 ⊥ V 合 时， 过河的位移最小。 8. 平抛运动的研究方法——“先分后合”， 9. 功的公式 W=FScos α 只适用于恒力做功，变力做功一般用动能定理计算。 10. 机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧的弹力做功的情况，应用于光滑斜面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子 等情况。 11. 功能关系--------功是能量转化的量度 ⑴重力所做的功等于重力势能的减少 ⑵电场力所做的功等于电势能的减少 ⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 ⑷合外力所做的功等于动能的增加 ⑸只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒 ⑹重力和弹簧的弹力做功以外的力所做的功等于机械能的增加 静匀 匀速圆周运动 匀加速直线运动 2. 静止 匀速运动 匀加速直线运动 匀减速直线运动 匀变速曲线运动 4. F= - kx 简谐运动 3. F 大小不变且始终垂直V 力和运动的关 系 V=0 V ≠0 1. F=0 V=0 V ≠0 F 、V 同向 F 、V 反向 F 、V 夹角α F=恒量 5. F 是变力 F 与v 同向————————变加速运动 F 与v 反向————————变减速运动 电磁场与传输理论B基本概念 1.1什么是右手法则或右手螺旋法则？ 1.2标量函数的梯度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.3什么是通量？什么是环量？ 1.4矢量函数的散度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.5矢量函数的旋度的定义是什么？物理意义是什么？ 1.6什么是拉普拉斯算子？ 1.7直角坐标系中梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子在的表示式是怎样的？ 1.8三个重要的矢量恒等式是怎样的？ 1.9什么是无源场？什么是无旋场？ 1.10在无限大空间中是否存在既无源又无旋的场？为什么？ 2.1什么是自由空间？什么是线性各向同性的电介质？什么是线性各向同性的磁介质？什 么是微分形式欧姆定律？ 2.2电磁学的三大基本实验定律是哪三个？ 2.3穿过任一高斯面的电场强度通量与该闭合曲面所包围的哪些电荷有关？穿过任一高斯 面的电位移通量与该闭合曲面所包围的哪些电荷有关？高斯面上的场矢量与高斯面外的电荷是否有关？为什么？ 2.4磁场强度沿任一闭合回路的环量与哪些电流有关？磁感应强度沿任一闭合回路的环量 与哪些电流有关？闭合回路上的磁场强度与闭合回路以外的电流是否有关？为什么？ 2.5什么是位移电流？什么是位移电流密度？ 2.6什么是电磁场的边界条件？他们是如何得到的？在不同媒质分界面上，永远是连续的 是电磁场的哪些分量？电磁场的哪些分量当不存在传导面电流和自由面电荷时是连续的？ 2.7边界条件有哪三种常用形式？他们有什么特点？什么是理想介质？什么是理想导体？ 3.1静电场是无源场还是无旋场？ 3.2静电场边界条件有哪两种常用形式？他们有什么特点？ 3.3什么是静电场折射定律？ 3.4静电场中任一点的电位是否是唯一的？电场强度是否是唯一的？ 3.5什么是等位面？电场强度矢量与等位面有什么关系？为什么？ 3.6什么是电位的泊松方程和拉普拉斯方程？什么是电场强度的泊松方程和拉普拉斯方 程？ 3.7静电场的能量和能量密度是如何计算的？ 3.8导体的电容与哪些因素有关？与导体的电位和所带的电量是否有关？ 3.9什么是电容器？电容器的电容是如何定义的？电容器的电容与其电场储能有什么关 系？ 3.10静电场的边值问题可以分为哪三类？ 3.11什么是直接积分法？什么情况下可以采用直接积分法？直接积分法的基本步骤是什 么？ 3.12直角坐标系中一维电位分布的拉普拉斯方程的通解是怎样的？电荷均匀分布和线性分 布区域电位的通解各是怎样的？ 3.13什么是分离变量法？什么是分离常数？什么是分离方程？ 3.14直角坐标系中的分离常数有哪几个？直角坐标系中的分离方程是怎样的？ 3.15直角坐标系中的分离方程的通解与分离常数有什么关系？ 3.16直角坐标系中分离变量法的的两种常见的二维问题是指什么情况？ 3.17什么是直角坐标系中分离变量法的基本问题？ 3.18如何根据基本问题的边界条件选取通解的具体形式？ <<电力系统分析自学指导书>> 第一章电力系统的基本概念 (一)课程容 1，l 电力系统概述。 1．2 电力系统的接线方式和电压等级。 1．3 电力系统分析的容与工具。 (二)学习目的与要求 本章为电力系统概述。本章主要介绍电力系统的构成、电力系统的近况、电力系统的额定电压等级及接线方式、电力系统运行的基本要求、电力系统分析课程的研究容及研究工具。 本章重点是电力系统的构成、电能生产特点、电力系统运行的基本要求、接线方式及 特点、电压等级及电压分布、中性点运行方式及特点。 要求考生领会掌握本章的重点容。 (三)考核知识点与考核要求 1．地理接线图与电气接线图，要求达到领会层次 1．1 地理接线图、电气接线图。 1，2 电气接线图中符号意义。 1．3 电力系统的构成。 2．电能生产特点，要求达到领会层次。 2．1 电能不能大量储存。 2，2 电能生产、输送、消费同时完成。 2．3 运行状态改变瞬间完成。 2．4 电能质量要求严格。 2．5 电能与国民经济各部门间关系密切。 3．供电可靠性与负荷分类，要求达到领会层次。 3．1 供电可靠性的重要性。 3．2 负荷的分类。 4 电能质量，要求达到领会层次。 4．1 电压偏移。 4．2 频率要求。 4．3 电压波动与闪变。 4．4 波形畸变。 4．5 电能质量恶化原因。 5 电力系统运行经济性,要求达到领会层次。 5．1 煤耗率。 5．2 网损率。 5．3 水电厂、火电厂互补性。 5．4 联合系统提高经济性与可靠性。 6．接线方式及特点，要求达到领会层次。 6．1 接线方式的种类。 6．2 各类接线方式的优缺点。 7．电压等级的划分及适用围，要求达到识记层次 7．1 额定电压、电压等级及电压分布。 7．2 我国规定的电压等级。 7．3 电压等级与供电围。 8．中性点运行方式，要求达到领会层次。 8．1 中性点运行方式种类。 8，2 确定中性点运行方式的根据。 8，3中性点运行方式的确定及供电可靠性。 第二章电力系统各元件的特性参数及等值电路 (一)课程容 2．1 发电机的参数及数学模型。 2．2 电力线路的参数及等值电路。 2．3 变压器的参数及等值电路。 2．4 负荷的数学模型。 2．5 电力网的等值电路。 (二)学习目的与要求 本章主要向考生介绍发电机的稳态参数模型、发电机的运行极限、据变压器的试验数据计算变压器的参数、变压器的两种等值电路、线路参数的计算公式及线路的等值电路、负荷的数学模型、标幺制、电网的等值电路图。 本章的重点是发电机的运行极限图、线路参数计算公式的应用、变压器参数计算公式、变压器n型等值电路图、标幺制、电网等值电路图。 要求考生对本章重点领会掌握。 (三)考核知识点与考核要求 1．发电机稳态运行相量图、运行极限图及功角特性，要求达到识记层次。 1，1 隐极机稳态相量图。 1．2 隐极机稳态运行极限图。 1．3 隐极机稳态运行功角特性。 2．变压器参数计算及等值电路，要求达到识记层次。 2．1 参数计算公式。 2，2 H型等值图。 2，3 H型图存在的条件。 2，4 H型图的优点。 2．5 理想变压器三种变比取值的意义。 3．线路参数及等值电路，要求达到识记层次 3．1 线路参数计算公式。 3．2 架空线路换位。 3．3 线路电纳等值含义。 3．4 长线路任意点的电压、电流计算公式。 4．负荷的数学模型，要求达到识记层次。 4．1 常用负荷的函数表达式。 5．电力网等值电路，要求达到识记层次。 5，1 标幺制。 电场基本概念 Prepared on 22 November 2020 基本概念、公式及规律： 1.两个规律： （1）库仑定律:真空中两个点电荷之间的相互作用力大小,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,方向在它们的连线上.(在判断方向时还要结合“同种电荷相互推斥,异种电荷相互吸引”的规律.)（2）电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消失，只能由一个物体转移到另一个物体上，或者从物体的一部分转移到另一部分，且总量保持不变. 2.两个概念: （1）电场强度:①电场强度是从力的角度来描述电场的性质;②电场中某一确定的点的电场强度是一定的(包括大小、方向). （2）电势:①电势是从能量的角度来描述电场的性质;②电场中某一确定点的电势在零势点确定之后是一定的;③某一点的电势跟零势点的选取有关,而两点间的电势差却跟零势点的选取无关. 3.公式: (1)电场力:①F=k②F=qE (2)电场强度:①E=②E=k③E= (3)电势差：①U AB=②U AB=-③U=Ed (4)电场力做功:①W=qU②W电=-△E P③W=Fscos (5)电势能:E P=q (6)电容:①C=②C= 注意：以上各公式的选用条件。 重要规律: 1.与电场强度相关的规律: （1）电场力的方向: 正电荷在电场中所受电场力的方向跟电场的方向相同,而负电荷所受电场力的方向跟电场方向相反. （2）电场线: ①电场线是理想模型,实际并不存在,它可形象地用来描述电场的分布. ②电场中任意两条电场线不会相交. ③电场线的疏密程度可定性的用来表示电场的强弱. ④电场线起始于正电荷(或无穷远处),终止于负电荷(或无穷远处) ⑤沿着电场线的方向电势越来越低;电场方向就是电势降低最快的方向. 电场基本概念（预习案） 【预习目标】（B） 1. 知道物质的电结构、电荷守恒 2. 能够对相关静电现象做出解释及理解“点电荷”模型 3. 知道电场、电场强度、电场力、电场线的概念 【预习任务】（B） 一.精读教材第一章1—3节及《优化方案》相关内容及例题 二. 基础知识回顾体验 1.物体带电的实质是。 2. 使物体带的方式有、和，试分别举例说明 3.电量平分规律： 4. 电荷守恒定律 5. 什么是点电荷？ 6. 什么是元电荷？ 7. 库仑定律 定律的适用条件是 定律表达式，静电力常量的值为 8. 电场：带电体周围存在的一种，是客观存在的。它的最基本的性质是 9. 电场强度： ①物理意义： ②定义：放入电场中某点的电荷所受跟它的的比值。定义式， 单位或。 ③方向：是量，规定电场中某的场强方向跟在该点所受电场力方向相同， 负电荷在电场中某所受的电场力的方向跟该点的的方向相反。 10. 电场线 ①为了直观形象地描述电场中各占为的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的方向表示该点的场强方向，电场线的表示强弱。 ②电场线的基本特点及各种典型电场的电场线分布。 . .. . .w 第 2 页 共 8 页 基础知识掌握情况的反馈 (C)1. 关于库仑定律，下列说法正确的是（ ） A. 库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体 B. 根据2 21F r q q k ＝，当两电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向无穷大 C. 若点电荷q 1的电荷量大于q 2的电荷量，则q 1对q 2的静电力大于q 2对q 1的静电力 D. 库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律 2. 如图是表示在一个电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图像，下列正确的是（ ） A. 这个电场是匀强电场 B. a 、b 、c 、d 四点的的电场强度大小关系是E d ＞E a ＞E b ＞E c C. a 、b 、c 、d 四点的的电场强度大小关系是E a ＞E b ＞E d ＞E c D. 无法确定这四个点的电场强度大小关系 (B)3. 两个相同的带电金属小球相距r 时，相互作用力大小为F ，将两球接触后分开，放 回原处，相互作用力大小仍等于F ，则两球原来所带电量和电性（ ） A ．可能是等量的同种电荷 B ．可能是不等量的同种电荷 C ．可能是不等量的异种电荷 D ．不可能是异种电荷 4. 用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。在如图中，左边是等量异种点电荷形成电场的的电场线，右边是场中的一些点：O 是电荷连线的中点，E 、F 是连线中垂线上相对O 对称的两点，B 、A 和C 、D 也相对O 对称。则（ ） A ． B 、 C 两点场强大小和方向都相同 B ．A 、 D 两点场强大小相等，方向相反 C ． E 、O 、 F 三点比较，O 的场强最强 D ．B 、O 、C 三点比较，O 点场强最弱 5. 如图所示，一电子沿等量同种电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过，不计电子的重力，则电子所受另一个力的大小和方向变化情况可能的是（ ） A ．先变大后变小，方向先向下在向上 B ．先变大后变小，方向先向上在向下 C ．先变小后变大，方向先向下在向上 D ．先变小后变大，方向先向上在向下 6. 一正电荷从电场中A 点由静止释放，只受电场力作用，沿电场运动到B 点，它运动的速度—时间图象如图所示。则A 、B 两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的（ ） F q a b c d O电力系统基本概念
大学物理C基本概念和规律总结
电磁学基础知识
物理基本概念和基本规律
第1章-电路基本概念与基本定律
电磁场理论的基本概念
高中物理电磁学知识点梳理2
电场基本概念
电力系统的基本概念
第一讲：电力系统的概念
电力系统的基本概念
高中物理概念电磁学
1电路基本概念和基本定律
h物理基本概念和基本规律
电磁场与传输理论B基本概念
电力系统的基本概念
电场基本概念
电场基本概念