《电气工程基础》课程教学大纲

《电气工程基础》课程教学大纲

课程代码：0801758 课程负责人：刘涤尘 课程中文名称：电气工程基础

课程英文名称：Foundation of Power Engineering 课程类别：必修 课程学分数：5 课程学时数：90

授课对象：电气工程与自动化专业大三学生

本课程的前导课程：《工程数学》、《电工基础》、《电机学》、《电子技术》、《自动控制理论》、《计算机技术基础》。 一、教学目的

使学生建立电力系统的基本概念，掌握电力系统稳态分析、电力系统故障分析的基本原理及计算方法，熟悉电力系统稳定的基本概念。使学生了解高电压交、直流输电技术的基本概念、远距离输电线路的自然功率与电压分布、各种过电压的形成及其限制措施；建立二次系统的概念，看懂二次接线图，了解电力系统继电保护、自动装置的原理及作用，了解电力系统通信的基本原理。 二、教学要求

熟悉“电力系统的组成和运行；电力系统的负荷特性与模型；简单电力系统稳定的基本物理概念和提高电力系统稳定性的措施；远距离输电线路的自然功率与电压分布；发电厂、变电所常用的控制与信号系统；电力系统常用的三种主要通信方式光纤通信、微波中继通信和电力线载波通信的基本原理；电力系统调度自动化的基本原理；配电网自动化的构成及功能。” 掌握“电力系统主设备元件的物理特性及等值电路；标幺值的概念、计算方法；各种操作过电压的形成及其影响因素；数字通信的基本原理；同步发电机同期并列装置和电力系统自动低频减负荷等电力系统常用的自动控制装置的基本原理。” 重点掌握“电力系统经典潮流计算的基本方法、电力系统有功功率与频率之间的关系、无功功率与电压之间的关系以及电力系统经济运行的基本概念和计算方法；电力系统对称和简单不对称故障的物理过程分析和计算方法；架空输电线路、变电站的雷害过程及防雷措施；输电线路电流保护的整定计算原则以及变压器纵差动保护的基本原理。”

三、课程内容与学时分配

1 概论

熟悉电力工业在国民经济中的地位；熟悉电力系统、电力网和动力系统的划分；熟悉火力发电厂、水力发电厂的基本生产过程，了解核电厂以及其他新能源发电厂的特点；掌握电力网的组成及作用，了解架空线路的额定电压与输送功率和输送距离的关系；掌握额定电压的基本概念以及电力系统中各设备额定电压的确定方法；熟悉对电力系统运行的特点以及对电力系统运行的基本要求；了解我国电力工业的现状和发展前景。

本章内容：

1.1 电力工业在国民经济中的地位 1.2 电力网、电力系统和动力系统的划分 1.3 发电厂 1.4 电力网 1.5 电力系统

1.6 我国电力工业的现状和发展前景

重点：电力网、电力系统和动力系统的划分及各设备额定电压的确定原则。 难点：各设备额定电压的确定原则。

2 电力系统的负荷

掌握负荷的表示方法、负荷曲线和负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用；掌握最大负荷利用时间Tmax的物理意义；熟悉负荷特性，了解负荷的数学模型；熟悉谐波分析中常用的若干特征量和电力系统中的主要谐波源及其特点。

本章内容：

2.1 负荷的表示方法 2.2 负荷的特性与模型 2.3 电力系统中的谐波

重点：负荷曲线的类型以及各类负荷曲线的作用；最大负荷利用时间Tmax的物理意义以及负荷特性。

难点：负荷特性。

3 电力系统主设备元件

掌握双绕组的Γ型等值电路、等值电路中各参数的物理含义及其计算方法；熟悉三绕组变压器的等值电路及其参数的计算；了解变压器的π型等值电路；熟悉架空线路的主要组成部分及各部分的作用；掌握架空线路各参数的物理意义以及影响线路参数大小的因素；了解架空线路参数的计算公式；掌握输电线路的一字型等值电路、π型等值电路和T型等值电路及其适用范围；了解电缆线路。

掌握开关电弧的产生和熄灭原理；熟悉高压断路器的种类、结构、应用范围；掌握油断路器和六氟化硫断路器灭弧室的工作原理和特点；掌握真空电弧的特征及真空灭弧室的结构特点和工作原理；熟悉负荷开关与熔断器组合的应用；熟悉隔离开关的种类和作用。 掌握电磁式电压互感器和电流互感器的工作特点、性能要求、误差来源和接线方式；熟悉提高互感器精度所采取的措施；了解电容式电压互感器的工作原理。

本章内容：

3.1 电力变压器的等值电路及参数计算 3.2 输电线路 3.3 高压开关电器 3.4 高压互感器

重点：双绕组变压器参数的计算方法及Γ型等值电路；架空线路参数的物理意义、影响因素及等值电路；开关电弧的产生和熄灭原理；油断路器、六氟化硫断路器灭弧室的灭弧原理和性能；电磁式高压互感器的工作特点和接线方式。

难点：三绕组变压器参数的计算及等值电路；六氟化硫断路器旋弧式灭弧装置；真空电弧、真空断路器触头；高压互感器的误差分析。

4 电力系统的接线方式

熟悉无备用和有备用电力网的接线方式及其优缺点；掌握电气主接线的各种形式及其基本要求；掌握有汇流母线的单母线、双母线等接线的特点、倒闸操作顺序和优缺点、改进措施以及应用范围；掌握无汇流母线的单元接线、桥形接线和角形接线的特点、应用范围；熟悉典型的发电厂主接线形式；掌握中性点不同接地方式的特点及使用范围。

本章内容： 4.1 电力网的接线 4.2 发电厂、变电所主接线

4.3 中性点接地方式

重点：单母接线及其倒闸操作；双母接线及其倒闸操作；桥形接线的特点；中性点接地方式的特点。

难点：单母接线、双母接线的倒闸操作步骤；各种中性点接地方式的分析及单相接地故障等值电路的确定。

5 电力系统稳态分析

掌握电压降落、电压损耗、电压偏移等基本概念；掌握线路和变压器中的功率损耗和电压降落的计算公式及公式应用的注意点；掌握开式网络的潮流计算方法；熟悉简单闭式网和电磁环网的潮流计算；了解电力系统有功功率与频率之间的关系、有功功率平衡的必要性及备用容量的分类和类型、各类电厂的运行特点和合理组合；掌握负荷和发电机的功-频静特性；掌握电力系统一次调频、二次调频的过程及特点；了解电力系统无功功率和电压之间的关系、无功功率平衡的必要性、主要的无功电源及其特点；了解电压调整的原理和要求以及电压调整的必要性；掌握各种无功补偿和调压措施的原理和特点；掌握变压器分接头、并联电容器容量和调相机容量以及串联电容器容量的计算方法；掌握网损率的概念；了解计算网损的基本方法；掌握降低网损的技术措施；掌握等耗量微增率原则的基本原理。

本章内容：

5.1 电力系统的潮流计算 5.2 电力系统的频率与有功功率 5.3 电力系统的电压与无功功率 5.4 电力系统经济运行

重点：电压降落、电压损耗、电压偏移等基本概念；线路和变压器中的功率损耗和电压降落的计算；开式网络的潮流计算方法；一次调频、二次调频的过程及特点；各种无功电源及其特点；中枢点调压方式及电压调整的基本原理；各种无功补偿和调压措施的原理以及调压的计算方法；网损率的概念；降低网损的技术措施；火电厂间经济功率分布的等耗量微增率原则。

难点：开式网络的潮流计算方法；简单闭式网和电磁环网的潮流计算方法；一次调频、二次调频的过程及特点；各种无功补偿和调压措施的原理以及调压的计算方法。

6 电力系统的对称故障分析

了解短路的概念、类型、原因和危害；掌握标幺值的定义、特点、基准值的选择以及电力系统各元件标幺值的近似计算公式和运用；掌握恒定电势源电路突然三相短路的短路电流暂态变化过程以及短路电流周期分量、非周期分量、短路冲击电流、短路电流的有效值和母线残压的计算方法；熟悉同步发电机对称短路时稳态短路电流的分析与计算、同步发电机对称短路的暂态过程、次暂态过程、暂态电抗、暂态电势、次暂态电抗、次暂态电势等物理概

念；了解异步电动机对称短路时的暂态过程；掌握电力系统三相短路电流实用计算中输入阻抗、转移阻抗、电流分布系数和计算曲线法中计算电抗、发电厂合并原则以及用计算曲线解题等内容。

本章内容：

6.1 短路的一般概念 6.2 标幺制

6.3 恒定电势源供电系统的三相短路 6.4 有限容量电源的三相短路 6.5 电力系统三相短路电流的实用计算

重点：标幺值的定义、基准值的选择以及电力系统各元件标幺值的近似计算公式和运用；恒定电势源电路突然三相短路的分析、短路电流各分量的计算；输入阻抗、转移阻抗、电流分布系数和计算电抗的物理概念以及计算曲线和三相短路电流的实用计算。

难点：基准值的选择以及电力系统各元件标幺值的近似计算公式；恒定电势源电路短路电流各分量的计算；输入阻抗、转移阻抗、电流分布系数的计算；计算曲线和三相短路电流的实用计算。

7 电力系统元件的序阻抗和等值网络

掌握对称分量法及其在不对称短路计算中的应用；掌握变压器的零序参数及其等值电路；了解架空输电线路的负序和零序参数计算原理，熟悉双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路；熟悉同步电机序阻抗的物理概念；熟悉负荷序阻抗的表示方法；掌握各序网以及复合序网的制定方法。

本章内容：

7.1 对称分量的原理

7.2 变压器在各序电压作用下的等值电路及其序阻抗特性 7.3 输电线路在各序电压作用下的序阻抗及等值电路 7.4 架空输电线路的各序电纳（选学内容） 7.5 同步电机的序阻抗 7.6 负荷的序阻抗

7.7 电力系统各序网络的制定