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1、电气工程导论学习综述报告学校: 专业 班级: 学号:姓名:目录1、引言2、对电力系统及其自动化的认识3、对高压与绝缘技术的认识4、对电力电子与电气传动的认识5、对电工新技术与电机电气的认识6、对建筑电气与建筑智能化的认识电气工程导论学习综述报告1、引言电气工程学科是研究电磁现象，规律及应用的一门学科。在人类 生产生活规模化，生活集中化及社会工业化的进程中，人类不断努力 终于逐步形成了电气工程的基础理论。随着严重的环境与能源问题， 人类又在寻找新的一次能源，并使近代发电技术向大容量高参数机组 和自动化方向发展。随着国民经济的发展，电气工程学科出现了电机 与电器，电力系统，高压与绝缘技术，电气技术
2、等分支。它们有着共 同的基础理论及内在的必然联系，这些共同的基础理论及内在的必然 联系形成了电气工程学科深刻的内涵。通过学习电气工程导论，让我对电气学科的历史、现状和未 来的发展要求有了比较深刻的认识，对自己在今后的学习中所要围绕 的中心，有了全面的了解。通过学习，我明白了在今后的学习中，要 发挥电气学科的吃苦耐劳精神、对知识的探索精神以及对难点的锲而 不舍的奋斗精神。通过几个月的学习，我对电气学科有了新的认识，并对电气学科 产生了浓厚的兴趣。我相信，在今后的学习中，我会努力学好所有的 课程，并以饱满的热情投入学习和工作中。2、对电力系统及其自动化的认识（1）电力工业电力工业是指：生产与销售电
3、能的德行业。电力工业的性质是：一种能源工 业，现代社会不可缺少的一种公共事业，发展国民经济的一种基础产业；任务是 向用户提供安全，可靠，优质，经济的电能。电力工业包含以下五个直接生产环 节：发电，变电，输电，配电，用电；电力工业还包含以下一些环节：规划，勘 测设计，施工，系统统一调度，电力科研与发电，电力设备制造，以及电力工程 教育培训等。（2）电力系统电力系统是指：发电，变电，输电，配电，用电等设备和相应辅助系统，按 规定的技术和经济要求组成的一个统一系统。电力系统的根本任务是向用户提供 安全，可靠，优质，经济的电能。对电力系统的基本要求：有充足的备用容量， 实现快速控制。联网优越性：能跟经
4、济合理的开发利用一次能源；能解决能源与负荷分布地 区不平衡问题；可以错风，减少装机和设备；有利于采用标准化大型设备，节省 投资和提高运行经济性；故障时相互支援，提高运行安全性；便于集中管理，实 现经济调度和电力合理分配。电力系统规划与设计要在国家经济发展计划指导下，对动力资源合理开发利 用的条件下，协调发展发电，变电，输电，配电系统。以尽可能少的投资满足用 户需求，适当安排备用以保证运行灵活性和安全可靠性，及要有足够的抗干扰能 力。为充分发挥电力系统的功能和作用，应满足以下主要要求：满足客户需求（包 括数量和质量两方面），安全可靠性，经济性，环保和生态要求等。此外，电力系统继电保护和安全自动装
5、置用于及时发出警告，或直接跳闸以 终止事件发展。输电系统的稳定性，是输电系统安全运行的重要因素。可以采取自动调节励 磁装置，改善电网结构及减小电路电抗，快速切除短路和自动重合闸，系统解列 与异步运行和再同步，采用快速气门控制等方法实现。电力系统分析是用仿真计算或模拟试验方法，对系统的稳态和受到干扰后的 暂态行为进行考查，做出分析，提出系统改善性能的措施。包括：稳态分析（包 含：潮流计算，谐波分析）。鼓掌分析，暂态分析（含：电磁暂态过程分析，电 机暂态过程分析）。电力系统自动化是应用现代控制理论，电子技术，计算机技术，通信技术， 图像显示技术等学科的最新成就来实现的，表现在变电站自动化，电网调度
6、自动 化，配电自动化等方面。由于现代电力自动化程度的提高，使得用电质量得到了 保持，因此为现代高精技术的发展提供了基础，同时由于自动化程度的提高减少 了维护费用，取得了经济效益。随着电力系统规模和容量的不断扩大，系统结构运行方式日益复杂，单纯依 靠人力已是无能为力。必须运用现代控制理论，电子技术，计算机技术，通信技 术，图像显示技术等科学技术的最新成就来实现电力系统自动化。例如：电力系 统自动化，电网调度自动化,配电网自动化等等。（3）电力系统的发展趋势与前景就电力系统而言，技术上发展的特征可用“大机组，大电网，高电压”来描 述，而在输配电领域，可靠性已成为规划、设计、运行应考虑的重要因素。另
7、一 方面，厂网分开，独立经营，出现了独立发电机IPP独立电网管理中心ISO等新 的独立实体。于是，灵活（柔性）交流输电FACTS，电能储存技术，电能质量 控制，现代大都市供电技术，新一代能量管理系统AEMS等新技术也陆续出现。在全球电力体制改革和各种新技术开发的推动下，我国电网的发展，对电网 技术的进步和储存提出更高的要求。展望我国电网技术发展趋势将是：FACTS 技术，AEMS，配电综合自动化DOC，人工智能控制技术AIC等等。3、对高压与绝缘技术的认识对于电力生产者来说，在实现可持续发展的条件下保证高质量、高效率、低 污染的电能供应，以达到保护生态环境，节约能源，实现电力供应与经济、社会
8、环境的可持续发展相适应。发展能源的指导方针是：大力（优先）发展水电，继 续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电。同步发展电网，促进全国联 网。（1）高电压和绝缘是相互依赖，不可分割的整体。绝缘体是相对于导体而言的，指的是其电阻率很高，通常流过的泄露电流非 常小，可以忽略不计。高压与绝缘技术的基本任务是研究如何得到高电压；为什么会出现高电压； 在高电压下绝缘介质及其系统的特性以及高电压在其他领域中的应用。它的特点 是：实验性强、理论性强、交叉性强等等。（2）主要运用范围为了研究和测试电压的需要，建立有工频高电压、支流高电压、雷电冲击高 电压、操作冲击高电压、冲击大电流以及高功率脉冲技术等装
9、置；测量用的有静 电电压表、高压示波器、专用的分压器、分流器等。近年来，随着计算机和微电 子技术的广泛应用，数字化测量技术和电器设备在线运行状态的再线监测、故 障诊断技术得到了很大的发展。高压送电线路的路径应综合考虑施工、运行、交通条件和线路长度等因素， 进行方案比较，作到安全可靠、经济合理，尽量避开重冰区、不良地质带，电台、 机场、弱电线路等的相互影响，等等。由于外部因素的原因（雷击）或者电力系统内部的电磁场能量转换常常会产 生稳态、暂态乃至变化速度非常快的过电压。对于电力系统来说，雷击造成的电 器设备损坏或者跳闸停电事故是电力系统停电的主要原因之一，大气中的污染沉 积在绝缘子表面，在毛毛雨
10、、雾（露）条件下的污染层受潮而使放电电压大大降 低，造成闪络事故；由于开关或者电磁场参数的组合不当可能产生很高的操作过 电压或者谐振过电压，造成电气设备损坏事故。防止雷电直击电气设备一般采用避雷针（线）以及与其相连接的接地装置。 对于入侵波的防护主要采用避雷器，避雷器要保正可靠的熄灭工频弧（或电流） 使电力系统恢复正常运行。为了避免这些事故的发生，就必须提高电力设备的性能。例如：绝缘子方面， 对绝缘子评价要遵守以下五项准则：寿命周期，失效率，失效检出率，事故率， 可靠性实验。影响绝缘子可靠性的三大因素：材料（包括：玻璃、瓷、复合材料）， 产品结构和耐污性能，制造水平，等等。我们可以从这几个方面
11、提高绝缘子性能。（3）高电压与绝缘技术的理论基础是绝缘介质的放电和击穿理论以及与它 相关的理论知识。按其状态绝缘介质可以分为气体、液体和固体。它们在高电压 的作用下的表现是不同的，气体的绝缘性质可以迅速恢复，固体绝缘性质不在恢 复，液体介质在一定限度内绝缘性质可以恢复，但恢复速度较慢。放电还可以发生在局部场强处而不扩散，称为电晕放电；也可以发生在气体、 固体交界面，称为界面放电。随着通过电流的大小，电场的强弱以及气体压力大 小的不同分为辉光放电、火花放电和电弧放电。归纳起来，高电压与绝缘技术大体上涉及以下八个内容：固体液体介质、气 体介质与系统、污秽特性、高压实验与测量技术和标准化与质量管理、
12、高压电气 设备在线监测和故障诊断与专家系统、雷电过电压快速暂态电磁耦合、高电 压技术的应用、电磁场计算与测量。4、对电力电子与电气传动的认识（1）电气传动生产过程自动化大致可分为两类：一类是以电动机为执行机构的控制生产机 械运动的系统，称为电气传动；另一类是以自动化仪表为执行机构，控制连续变 化量的生产过程，称为仪表自动化。电气传动是电气传动自动化的简称，它主要 是控制机械运动参量。再实际生产中，这两类控制是经常相互交叉、相互支持的。 电气传动是以电动机为执行机构、即是以电动机去拖动生产机械，它是以电力作 为动力，因此电气传动也称为电力拖动。与其它的拖动方式相比较，电力拖动有许多优点：电能的生
13、产、变换、传输、 分配都比较经济，使用和控制较方便；电力拖动比蒸汽、水力、压缩空气等为动 力的拖动效率要高，电动机与被拖动的机械的连接简便；电力拖动所用的电机类 型较多，有各种运行特性以适应不同生产机械的需要。电力传动从控制的角度分为：断控制系统（控制不连续，一般只控制电动机 的起动、制动、或作不连续的运行速度的控制。）；连续控制系统（控制连续，主 要体现在电动机能进行平滑的速度调节。采用各种类型的自动化元件、电力电子 器件及现代控制技术。）（2）电力电子电力电子包含电力电子器件、变流电路和控制电路三部分。电力电子器件：进入90年代，电力电子器件发展的主要目标是高性能化，既大容量、高频率、易驱
14、动、低损耗，因而评价的主要标准是：容量、开关速度、 驱动功率、通态压降、芯片利用率。变流电路的基本功能是使交流和直流电能进行相互转换，基本转换形式有四 种：整流、逆变、斩波、交一交变频先进的控制技术是实现电力电子技术应用的关键，也是实现电气工程自动化 的关键。控制技术包含有数字技术和模拟技术两种方式，模拟技术由模拟电子技 术为基础，数字技术由数字电子技术为基础，在工程中模拟技术和数字技术都会 融合在一起。电力电子技术这三部分内容是以电力电子器件的制造技术为核心技术，相互 支撑、相互促进、不断改革、发展的。（3）电力电子的发展趋势进入90年代电力电子器件的研究和开发，已进入高频化，标准模块化，集
15、 成化和智能时代。从理论分析和实验证明电气产品的体积与重量的缩小与供电频 率的平方根成反比，也就说，当我们将50Hz的标准二频大幅的提高之后，使 用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小，使电气设备制造节约材料， 运行时节电就更加明显，设备的系统性能亦大为改善，尤其是对航天工业其意义 十分深远的。故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向，而 硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势，目前先进的模块，已经包括开关元 件和与其反向并联的续流二极管在内及驱动保护电路多个单元，并都以标准化和 生产出系列产品，并且可以在一致性与可靠性上达到极高的水平。目前世界上许 多大公司已开发出IPM
16、智能化功率模块，如日本三菱、东芝及美国的国际整流 器公司已有成熟的产品推出。日本新电元公司的IPM智能化功率模块的主要特 点是：3.1它内部集成了功率芯片，检测电路及驱动电路，使主电路的结构为最简。3.2其功率芯片采用的是开关速度高，驱动电流小的IGBT，且自带电流传 感器，可以高效地检测出过电流和短路电流，给功率芯片以安全的保护。3.3在内部配线上将电源电路和驱动电路的配线长度控制到最短，从而很好 地解决了浪涌电压及噪声影响误动作等问题。3.4自带可靠的安全保护措施，当故障发生时能及时关断功率器件并发出故 障信号，对芯片实施双重保护，以保证其运行的可靠性。总之，电力电子技术成为信息产业和传统产业之间的重要接口，弱电与被控 强电之间桥梁。电力电子技术的应用深入到工业生产和社会活动的各个方面。5、对电工新技
