电力生产过程及动力设备绪论
电气设备一次部分习题集
电气设备一次部分第1章绪论1-1 什么是发点厂、变电站、电力系统及电力网?1-2 试述火电厂、水电厂、核电厂的基本生产过程及其特点?1-3 电力系统有哪些优越性?电力系统运行要满足哪些基本要求?1-4 电能质量的主要指标是什么?1-5 什么是一次设备和二次设备?它们各自包含哪些内容?1-6 一次设备的额定电压是如何规定的?1-7 试确定图示电力系统用电设备、发电机和变压器的额定电压（变压器用额定电压比的形式表示）。
图中所示电压为电力网额定电压。
第2章电力系统中性点的运行方式2-1 电力系统的电源中性点有哪机种运行方式?什么叫小接地电流系统和大接地电流系统?2-2 在系统发生单相接地故障时,小接地电流和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化?为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行?应采取什么对策?2-3 电网对地电容与哪些因素有关?小接地电流系统单相接地电容电流与哪些因素有关?2-4 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取?2-5 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提高供电可靠性的措施?第3章电弧及电气触头的基本理论3-1 何为电弧?简述断路器触头断开时断口电弧的形成过程及由此而确定的基本灭弧方法?3-2 直流电弧稳定燃烧的条件为何?灭弧室和灭弧栅在灭弧原理上有何差别?3-3 交流电弧电流有何特点?熄灭交流电弧的条件是什么?3-4 什么叫介质强度恢复过程? 什么叫电压恢复过程?它们与哪些因素有关?3-5 在直流电弧和交流电弧中,将长电弧分割成短电弧灭弧是利用了什么原理?3-6 电气触头主要有哪几种接触形式?各有什么特点?3-7 如果电气触头发生振动是什么原因造成的?有什么危害?第4章电气设备及截流导体4-1 高压断路器的作用是什么?其常见类型有哪些?4-2 试述SF6断路器的灭弧装置的特点?4-3 隔离开关的作用是什么?4-4 熔断器的基本结构是什么?简述熔断器的熔断过程?4-5 电压互感器与电流互感器各有何作用,运行时有何特点?为什么工作时,电磁型电流互感器二次不能开路,而电压互感器不能短路。
《电气设备》一次部分1章绪论试题库
《电气设备》一次部分1章绪论试题库第1章绪论一．填空题：（每空2分）1．电气设备在长期正常工作时具有最佳技术性能和所规定的电压称为额定电压。
2．试确定下图所示电力系统中发电机的额定电压以及变压器的额定变比。
3．裸载流导体规定的基准环境温度为℃。
4．空气中敷设的电力电缆规定的基准环境温度为℃。
5．直埋的电力电缆规定的基准环境温度为℃。
6．开关电器规定的基准环境温度为℃。
7．电气设备额定电流系指在一定的下，其绝缘和载流部分不超过允许值时，所允许长期连续通过的最大电流值。
8．发电厂是生产电能的特殊工厂，电能的是在同一瞬间进行的，电能质量的两个主要指标和标准分别是和。
9．电力网是由各电压级的组成，统一的整体。
10．建立电力系统有许多方面的优越性，其中主要的两个方面是：（1）；（2）。
11．保证电力系统运行的经济性的三个很重要的经济指标是能耗率、、和。
13.试确定下图所示电力系统中发电机的额定电压以及变压器的额定变比。
14.试确定下图所示电力系统中发电机的额定电压以及变压器的额定变比。
15.电能生产的最主要特点是_________________________________。
16.衡量电力系统电能质量的指标，通常是指__________ ________________三项，而_____ ______二项更为重要。
17.升压变压器高压侧额定电压通常应比系统额定电压等级高______ ______。
18.降压变压器低压侧额定电压通常应比系统额定电压等级高_____ _______。
19.电力系统运行必须满足的基本要求是________________ _______________；______________________________；__________________________________。
20.变压器使用环境最高气温不超过________，最高年平均气温不超过________。
21.变压器是一种_____ ____的变换装置。
电厂燃气轮机概论绪论
15
1.2 叶轮机械的应用
发电设备—核电蒸汽轮机
16
1.2 叶轮机械的应用
发电设备—水轮机
17
1.2 叶轮机械的应用
发电设备—风力机
18
1.2 叶轮机械的应用
• 拖动设备：
–飞机发动机、 –舰船发动机、 –坦克发动机、 –机车发动机、 –设备动力、 – ……
19
1.2 叶轮机械分类
• 主要缺点：
–单级功率较小（解决办法：多级）
24
1.2 对叶轮机械的要求
• 对叶轮机械（特别是对发电）的要求：
– 高负荷 – 高效率 – 高可靠性 – 长寿命 – 高环保 – 机动性好 – 自动化程度高 – 可维护性好 – 经济性好
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1.2 叶轮机械技术
• 多门类科学技术的综合产品：
–流体力学、工程热力学、传热传质理论、燃烧理论、…… –结构力学、转子动力学、断裂力学、材料力学、故障诊断…… –控制理论、信息技术、计算机与网络技术…… –技术经济、投资、财务分析 –污染控制理论与技术 –现代测量技术、激光测速、全息技术、新型传感器、流场显示、 数据处理等专门技术 –CFD、集群计算机、并行计算、信息与网络技术
可用能
流动能：流体的动能与势能，驱动
• 机械能与电能是能量的高级形式
3
1.1 前言
•化石能源的转换形式遵循着下列路线：
传热传质 燃料的化学能 燃料的热（内能） （燃烧） （两相流） 功能转换 功电转换 化学反应
工质内能 机械功 电能 （热机） （发电机）
4
1.1 前言
热 流动功 功 机械功
鉴于叶轮机械是功能转换过程中 最重要和最先进的机械，这里重 点阐述叶轮机械原理与工作过程
第一章电力系统概论
第一章绪论General introduction第一节电力系统概论General introduction of electric power industry一、电力系统的构成Composing of power system<一>电力工业在国民经济中的地位 The status of power industry in national economic1．电力工业是社会公共基础事业，是国民经济的一个重要部门。
2．为社会生产的各个领域提供动力，与社会生活密切相关；3．“经济要发展，电力要先行”。
从各国经济发展看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%—1.5%。
<二> 电力系统的形成 Development of power system1 初期电厂建在用电区附近，规模很小，孤立运行。
2 随着生产的发展和科学技术的进步，用电量和发电厂容量不断增加，但由于发电所需的一次能源通常离负荷中心较远，因此形成了电力网和电力系统。
<三>基本概念 Basic conception电力系统：发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器设备所组成的电气上的整体。
电力网：电力系统中输送、分配电能的部分（变压器和输配电线路）。
动力系统：电力系统+发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽机；水电厂的水库、水轮机；核电厂的反应堆）二、电力系统的发展The history of electric power industry1．国外电力系统的发展历史1831 法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统；1882年德国 1500-2000V 直流输电系统1885年单相交流输电1891年三相交流输电俄国人展示了现代电力系统模式2．国内电力系统发展历史1882年第一座电厂在上海建成1882—1945年全国总装机容量185万KW，年发电量仅43亿KWh2000年全国总装机容量3亿KW，年发电量13556亿KWh并建成500kV交流、直流超高压输电线路，7个跨省电力系统西南大容量水电的开发，山西陕西和内蒙西部大量坑口电厂的建设，使得全国联网的格局逐步形成。
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电气工程基础第一章绪论第一节我国电力工业发展概况及前景电力市场的基本特征是：开放性、竞争性、计划性和协调性。
电力市场的基本原则是：公平、公开和公正。
第二节电力系统基本概念一次能源：煤、石油、天然气、水能等随自然演化生成的动力资源是能源的直接提供者，称为一次能源。
二次能源：电能是由一次能源转换而成的，称为二次能源。
由发电厂生产的电能,经过由变压器和输电线路组成的网络输送到城市、农村和工矿企业供给用户的电能消耗。
变电站是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用.由变电站和不同电压等级输电线路组成的网络，称为电力网。
由发电厂内的发电机、电力网内的变压器和输电线路及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体,称为电力系统。
由图可以看出，为减少由发电机生产的电能在输送过程中的损耗，一般先经过变电站的升压变压器将电压升高后，再通过输电线路送入电力系统.由于用户用电设备的额定电压较低,因此电能送到用户地区后要经过变电站将电压降低后供给用户用电设备消耗。
电力网按电压等级的高低、供电范围的大小分为：错误!地方电力网：电压等级35kV及以下，供电半径在20—50km以内的电力网，(一般企业和农村乡镇）错误!区域电力网:电压等级35kV以上，供电半径超过50km，（电压等级为110—220kV的网络就属于）○，3超高压远距离输电网:电压等级为330-750kV的网络,一般由远距离输电线路连接而成。
它的主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时HIA联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统.如我国的东北、华北、华东、华中、西北和南方等电网。
变电站是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。
根据其在电力系统中的地位分: 错误!枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，高压侧电压为330—500kV,连接电力系统高压和中压的几个部分。
全站一旦停电，将引起整个电力系统解列。
电力系统概念概要
35 60 110 220 330 500 -
3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11.0
38.5 66 121 242 363 550 -
电气设备 最高电压
/kV 3.6 7.2 12
24
40.5 72.5 126 252 363 550 800
⑶ 三类负荷：指不属于第一类、第二类的其它负荷。对这类负荷中断供 电，造成的损失不大。因此，对三类负荷的供电无特殊要求。
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
❖ 电力系统负荷曲线 ❖ 分类：
按时间分类： 日负荷曲线：
日平均负荷曲线 日负荷持续曲线 三、电力系统日负荷曲线 最小负荷 最大负荷 基荷、峰荷、腰荷
1. 低于3kV系统的额定电压
低于3kV交流三相/单相电力系统额定电压和电气设备 额定电压
电力系统额 定电压/kV
发电机 额定电 压/kV
变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组
0.22/0.127 0.23 0.22/0.127 0.23/0.133
0.38/0.22 0.40 0.38/0.22 0.40/0.23
电力系统 额定电压
/kV 3
6
10 20 35 60 110 220 330 500 750
发电机 额定电压
/kV 3.15
6.30
10.50 13.80 15.75 18.0 20.0 22.0 24.0
电力变压器额定电压/kV
一次绕组 二次绕组
3 及 3.15 6 及 6.30 10 及 10.5
A
B
负
荷
C
a. 电路图
电气化铁路牵引供变电技术—第一章—绪论
第一章 概 述
第二节 牵引供电系统概述
一、牵引供电系统的电流制
电力牵引供电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变 压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电 力机车负载提供所需电流制式的电能，并完成牵引电能传输、配电等 全部功能的完整系统。电流制是指牵引供电系统中牵引网的供电电流 种类。目前中国主要采用直流制和交流制。
③三级负荷。是指不属于上述一类和二类负荷的其他负荷。如： 农村负荷等。对供电无特殊要求。
第一章 概 述
三、电力系统中性点运行方式 电力系统的中性点的运行方式主要有中性点不接地、中性点
经消弧线圈接地和中性点直接接地三种。前两种又称为小电流 接地系统，后一种称为大电流接地系统。
中性点不接地
中性点经消弧线圈接地
第一章 概 述
总结： 线路首端至末端损耗组成：绕组损耗（5%）+线路损耗（5%） ①普通线路：首端高10%，末端为线路额定电压。 ②连接发电机：首端高5%，末端变压器高5%。 ③连接短线路发电机：首端高5%，末端为线路额定电压。
第一章 概 述
2、电能的电压指标 （1）电压偏差
电压偏差是指用电设备的实际工作电压与额定电压的差值，通常 用百分数表示。
太光发电是不通过热过程而直接将太阳的光能转换成电能。 7）潮汐发电— 利用潮汐的动能和势能发电。
第一章 概 述
①火力发电厂 按照能源输出的形式可分为：凝汽式发电厂、热电厂。 火力发电厂结构：燃烧系统，汽水系统，电气系统。
化学能——蒸汽热能——电能 特点： 布局灵活，建设周期较短，投资较少，但运行费用较高； 启动时间长，煤耗大； 污染环境。
中性点直接接地
第一章 概 述
1、中性点不接地 ①发生单相金属性接地（直接接地故障，阻抗值小）或单相非金
第0章 绪论_电力系统的重要性
电气化在生产中所占的比重
在产品成本中所占的比重一般很小（除 电化工业外）。例如在机械工业中，电 费开支仅占产品成本的5%左右。 从投资额来看，一般机械工厂在供电设 备上的投资，也仅占总投资的5%左右。
生产电气化的优点
工业生产实现电气化以后可以大 大增加产量，提高产品质量，提高劳 动生产率，降低劳动成本，减轻工人 的劳动强度，改善工人的劳动条件， 有利于实现生产过程自动化。
电能
电能是一种清洁的二次能源。它是由自然界 中存在的一次能源中储存的能量（如燃料中 的化学能、水的势能、核能、风能、太阳能 等）转换而来； 同时，电能又能很方便地转换为人们所需要 的其它形式的能量
如 电炉将电能转换为热能； 电动机将电能转换为机械能； 电灯将电能转换为光能； 蓄电池将电能转换为化学能等。
电能的优势
（1）可以与多种形式能源之间进行相互转换；
（2）具有一次能源不具备的：便于大规模生产、远距离传输、在 分配系统中无限分割、并易于精密控制的特点；
（3）能够精确实现分散、定时、定量、定点使用；
（4）是化石燃料清洁利用的最好方式； （5）新能源和可再生能源必须转换成电力才能被方便利用； （6）是最清洁、高效、安全、优质的能源，合理使用电力可以节 约一次能源。
电力系统-现代战争的攻击重点
1991以美国为首的多国联盟对伊拉克进行海湾战 争,石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场,使伊 拉克全国供电系统85%瘫痪。 科索沃战争美国空军对南斯拉夫的空袭中使用的石 墨炸弹纤维更细更易导电，对电力破坏性更大。首 次攻击就造成南斯拉夫全国70%的地区断电。北 约发言人宣称：“我们掌握了南联盟的电力开关。” 2007年台湾《联合报》称，台湾“中科院”正着 手研制石墨炸弹，导弹的覆盖范围包括大陆的北京 和上海。如果台湾使用石墨炸弹攻击大陆城市，将 会造成大陆城市的所有电力供应瘫痪。
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三、能源和电能
电能
交流：与直流相比，开断电流容易，输送大功率。 高压直流用于远距离输送大功率，连接不同频率或非同 步运行的系统，向海岛送电等。 正弦波：通过电器设备后波形基本还是正弦波。 50~60HZ：国内50HZ,国外大多采用60HZ 三相：三相设备经济、三相系统形成的旋转磁场是电 动机工作的基础。
电力规划是根据社会经济发展需求、能源资源和负荷 的分布，确定合理的电源结构和战略布局，确立电网 电压等级、输电方式和合理的网架结构等。 电力工业必须超前发展，所以要做好电力规划。 美加大停电的经验教训（2003、8、14） 加强电力总体规划，确定合理的电网结构和布局，留 有足够的容量和能量的备用，建成容量充足、结构合 理、运行灵活的联合电力系统。
绪论
——电力生产过程
课程特点
对象：非电力专业学生
要求：掌握概念为主，能够对电力生产过 程有一个感性认识 形式：课堂讲授与多媒体教学相结合 目标：不愧为电力大学的学生
发电机的发明——电力工业的基础
1820年，奥斯特发现了电流的磁作用后，
感应电动势的大小与磁通量的变化定律： 磁现象 电现象
联合电力系统
全国大联网
1988年，500kV直流输电线路，葛洲坝到上海南桥， 使华中与华东两大电力系统互联，是中国第一个跨 大区的联合电力系统。 2001年5月，东北、华北电网通过500kV姜(姜家营) 绥(绥中)线互联 2003年9月，华北、华中电网通过500kV辛(辛安)嘉 (获嘉)线互联 三峡工程建设实现了华中、川渝、华东和南方电网 的互联
二、电力工业发展特点
联合电力系统
发展联合电力系统得好处
各系统间电负荷的错峰效益（东西时差、南北温差） 提高供电可靠性、减少系统备用容量 有利于安装单机容量较大的机组 进行电力系统的经济调度（水、火经济调度，机组间的 经济调度） 调峰能力互相支援、减少调峰机组容量
二、电力工业发展特点
二、电力工业发展特点
电力市场
含义：电力市场既是电能生产与运营的组织、 指挥、控制和管理中心，也是电能商品集中交 易和结算的场所 目的 ：是要建立一种平等竞争的环境 电价：是电力市场的支点。
电能是一种商品，由于电能具有垄断性和发、供、 用同时性的特点，电价具有特殊性
我国电力体制改革的总体目标：建立全国统一， 竞争开放，规范有序的电力市场
洁净煤发电技术
包括在发电设备中实现煤的清洁燃烧和高效利用的发电技术 煤炭利用前的净化处理技术 煤炭燃烧过程中的洁净燃烧技术 烟气净化技术 煤的转化
绿色能源的开发与利用
绿色能源：通过特定的发电设备，将风能、太阳能、生 物质能、海洋能和地热能等可再生能源转换得来的电能。
三、能源和电能
三、能源和电能
能源分类
按获得的方法分一次能源和二次能源
一次能源：煤，石油、天然气、水能、风能 二次能源：电力、蒸汽、煤气、焦炭、汽油
按被利用的程度分常规能源和新能源
常规能源：煤、石油、天然气、水能 新能源：太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质 能、氢能、核能
按能否再生分为可再生能源和非再生能源
能源的重要性：生活上，军事上
三、能源和电能
能源资源
我国煤、水力资源较丰富，但石油、天然气和核能等资源相对较少
煤炭
我国煤炭资源存储量丰富，质量优良、但主要分布在新疆、内蒙、 山西、陕西4省（81.3%）。 1993年起，煤炭产量居世界第一位
中国水能资源居第一位。但分布不均匀，西南占大部分
水能
其他资源
石油，现代工业的“血液”。1996年底，我国石油探明储量约 32.87亿吨，居世界9位。 天然气，主要分布在中、西部，优质燃料和化工原料。 铀，我国铀储量可供4000万kw核电厂运行30年。海水含铀
三、能源和电能
电能
电能作为一种二次能源，可以从多种途径获得（如水力 发电、火力发电、核能发电、太阳能发电等）；同时又便于 转换为其它能量形式（如电动力、电热、电化学能、电光源 等），以满足社会生产和生活的种种需要。与其它能源相比， 电能在生产、传送、使用中更易于调控。这一系列优点，使 电能成为最理想的二次能源，格外受到人们关注。 然而，电能无法大量储存，电能的生产与消耗几乎是在 同一瞬间完成的，发电、输电、变电、配电、用电各环节紧 密相关，组成一个互相影响、互相制约、始终处于连续工作 状态的整体。因此，电能从一开始生产就具有鲜明的系统性。
最大发电厂容量
一、我国电力工业发展简况
三峡工程
湖北省宜昌县三斗坪镇 设计装机容量1820 （26×70）万kw，单机 容量70万kw，年均发电 量847亿kw.h，是世界 上最大的发电厂。
自2003年首次并网发电，到目前为止，三峡工程已有１２台机组投产发 电。所发电能送往华中、华东和广东、重庆等地。实现了华中、川渝、华东 和南方电网的互联 已经完成投资１１３１亿元，预计到２００９年整个工程竣工时，三峡 的总投资将在１８００亿元之内。
二、电力工业发展特点
IT技术
IT技术在电力系统中的应用集中在两个方面
电气设备的微机化 电力系统各类复杂计算由计算机自动实现
SCADA系统，EMS系统，DMS系统，就地或区域的 综合监控系统，MIS系统等 电力电子设备的采用，产生非正弦波形，形成 谐波
谐波治理
二、电力工业发展特点
物质、能量和信息
物质、能量和信息是构成客观世界的三大基础 能量的形式
机械能 热能 化学能 辐射能 核能 电能
三、能源和电能
能源含义
能源是能量的来源或源泉，即指人类取得能量的来 源，包括已经开发可供直接使用的自然资源和经过加工 或转换的能量来源，而尚未开发的自然资源称为能源资 源。
一、我国电力工业发展简况
核电工业
1991年12月，自行设计，30万kw浙江秦山核电 厂首次并网发电 1994年，大亚湾厂（引进290万kw） 2002年，岭澳核电厂（2100万kw）
目前中国的核电厂主要位于沿海的广东省和浙江省。 总发电能力为700万千瓦
二、电力工业发展特点
做好电力规划，加强电网建设
大机组、大电厂
高度自动化
以计算机为中心的安全监测和经济调度系统，实行功率和频率的 自动调整，火电厂实行单元集中控制，水电厂和变电站实行无人 值班和远方集中控制。
二、电力工业发展特点
电力工业现代化
我国电力工业今后发展目标
优化发展火电，优先开发水电，积极发展核电，因 地制宜地发展新能源，同步发展电网，认真治理对 环境的污染。使我国电力工业走向低能耗、低污染、 高效率的发展道路。
一、我国电力工业发展简况
中国电力工业起点：
1882年7月26日，上海，直流发电机（蒸汽机带动）， 照明用电 水力发电始于1912年农历4月12日，云南昆明螳螂川， 石龙坝水电厂，2台240kW水轮机组
总装机容量、年发电量
1949年，装机容量：184.86万kW（世界21位） ， 年发电量：43.1亿kWh（世界25位） 2003年，装机容量： 3.8亿kW（世界2位） ， 年发电量： 19000亿kWh（世界2位）
电力工业的飞速发展还体现在电力系统容量、电厂规模和 单机容量的大幅提高上
一、我国电力工业发展简况
电力系统容量，电网输电电压等级
华东、华北、东北和华中四大电网容量均已超过4000万kw 1953年,中国自行设计施工的第一条220千伏输电线路(369 公里)建成,从丰满水电站输送电能到虎石台变电所 1974年，第一条330kV输电线路，甘肃刘家峡水电厂到陕西 关中地区 1981年，第一条500kV输电线路，河南姚孟电厂到武汉 1988年，500kV直流输电线路，葛洲坝到上海南桥， 1080km，输送容量120万kW，使华中与华东两大电力系统互 联，是中国第一个跨大区的联合电力系统。 西北750kV输变电工程（青海官亭-兰州东，建设中）
可再生能源：水能、风能、太阳能、海洋能 非再生能源：煤、石油、天然气、核燃料等
三、能源和电能
按能源本身的性质（能否直接储存）分为含能 体能源和过程性能源
含能体能源：煤、石油、天然气、核燃料、地热、 氢能等 过程性能源：水能、风能、海洋能、电能等
按对环境的污染分清洁能源和非清洁能源
清洁能源：太阳能、水能、海洋能等 非清洁能源：煤、石油等
1831年年底，他发明了一种电磁电流 发生器，这就是最原始的发电机
法拉第
书店学徒 戴维的助手 著名的化学家 1831年发现电磁感应定律
电力系统的萌芽
美国纽约珍珠街电厂（1882）
这是世界上第一座较正规的电厂. 由发电机经输电线与电灯相连， 这是最早的住户式电站的典型， 属于电力系统的萌芽 直流输电电压低，损耗大 直流输电 三相交流输电
二、电力工业发展特点
电力工业现代化
国外电力技术的先进水平主要表现
超高压、大系统
系统容量在（4-8）亿 kw以上，交流输电电压为500、750和 1150kV，直流为500kV和750kV。
火电厂容量（460-640）万kw，最大机组容量130-165万kw 水电厂容量1260万kw，最大机组容量（70-80）万kw； 抽水蓄能电厂容量210万kw，最大机组容量45.7万kw 核电厂容量（400-800）万kw，最大机组容量（100-145）万kw。