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第1章　概论1

1.1　电能与电力系统1

1.1.1　电气工程1

1.1.2　电力系统1

1.1.3　电能的商品属性5

1.2　电力系统的表达5

1.2.1　结构描述6

1.2.2　运行状态描述7

1.2.3　术语与符号8

1.3　电力系统的标准电压9

1.3.1　为什么要规定不同的电压等级10

1.3.2　标准电压10

1.3.3　对标准电压的解读11

1.4　电力负荷及其对供电可靠性要求13

1.4.1　电力负荷的含义13

1.4.2　负荷分级与供电可靠性15

1.5　城市电网与供配电系统16

1.5.1　城市电网简介16

1.5.2　供配电系统的概念19

1.5.3　本课程特点19

思考与练习题20

第2章　供配电系统的构成21

2.1　供配电系统的电压层次21

2.1.1　供配电系统的负荷与电源21

2.1.2　供配电系统按电压层次的分类21

2.2　变配电所的电气主结线22

2.2.1　主结线的含义22

2.2.2　一次系统常用设备及功能23

2.2.3　构成电气主结线的基本要素24

2.2.4　几种典型的电气主结线25

2.3　供配电系统的网络结线32

2.3.1　放射式配电32

2.3.2　树干式配电33

2.3.3　环式配电33

2.3.4　各种配电方式的综合应用34

2.4　供配电设施之变配电所35

2.4.1　变配电所电气装置35

2.4.2　变配电所平面布置与土建要求39

2.5　供配电设施之电力线路42

2.5.1　架空线路42

2.5.2　电缆线路46

思考与练习题48

第3章　供配电系统计算基础49

3.1　单相交流电路计算49

3.1.1　单相交流电路中的功率49

3.1.2　功率三角形与功率因数50

3.1.3　功率值正负与功率流的方向51

3.1.4　功率的叠加51

3.2　三相交流电路计算51

3.2.1　交流三相平衡电路中的电压和电流52

3.2.2　交流三相平衡电路中的功率54

3.2.3　交流三相电路的求解54

3.3　标幺制及基值选取56

3.3.1　标幺制56

3.3.2　基值的选取56

3.4　变压器主要电气参数59

3.4.1　额定参数60

3.4.2　开路试验所得出的参数61

3.4.3　短路试验所得出的参数62

3.5　交流异步电动机主要电气参数64

3.5.1　电动机的工作制与定额64

3.5.2　电动机的额定功率和额定电流65

3.5.3　电动机的启动电流和启动时间66

3.6　电力线路阻抗与导纳67

3.6.1　电阻67

3.6.2　电抗68

3.6.3　电导69

3.6.4　电纳69

3.6.5　电力线路的等效电路69

思考与练习题69

第4章　负荷计算71

4.1　负荷调查与分析71

4.1.1　负荷调查71

4.1.2　负荷曲线的指标体系72

4.2　负荷热效应与计算负荷概念74

4.2.1　负荷的热效应74

4.2.2　计算负荷75

4.3　负荷计算77

4.3.1　需要系数法77

4.3.2　二项式法80

4.3.3　单位指标法81

4.3.4　负荷计算方法的讨论81

4.3.5　三相负荷不平衡情况的处理82

4.4　功率与电能损耗计算84

4.4.1　电网的功率损耗84

4.4.2　电网的电能损耗85

4.5　无功功率补偿86

4.5.1　功率因数的工程计算86

4.5.2　无功功率补偿原理与计算87

4.5.3　补偿电容器的接线方式89

4.5.4　无功补偿的控制方式89

4.5.5　补偿装置的装设地点90

4.6　负荷计算示例90

思考与练习题92

第5章　短路电流计算94

5.1　短路概述94

5.1.1　供配电系统中性点运行方式94

5.1.2　短路发生的原因与危害95

5.1.3　中、高压系统的短路类型96

5.2　供配电系统三相短路暂态过程97

5.2.1　远端短路与无限大容量电源系统97

5.2.2　磁链守恒定律97

5.2.3　三相短路过程分析98

5.3　供配电系统三相短路全电流特征分析101

5.3.1　三相短路全电流极大值条件分析101

5.3.2　三相短路全电流特征值102

5.3.3　异步电动机对短路冲击电流的影响104

5.4　标幺值法计算三相短路电流106

5.4.1　不同电压等级电网中基值的选取106

5.4.2　元件阻抗计算109

5.4.3　用标幺值法计算短路电流111

5.4.4　计算示例112

5.5　短路容量及其讨论114

5.5.1　Sk与Sk＊114

5.5.2　关于短路容量的讨论114

5.6　不对称短路的短路电流计算116

5.6.1　不对称短路电流计算的困难所在116

5.6.2　对称分量法简介117

5.6.3　不对称短路电流计算121

5.6.4　变压器穿越电流分析122

思考与练习题124

第6章　中压系统继电保护126

6.1　故障与保护126

6.1.1　供配电系统的不正常运行与故障126

6.1.2　保护的目的、种类与要求126

6.1.3　故障判别与保护动作依据128

6.2　保护用继电器的保护特性129

6.2.1　简介129

6.2.2　电磁式继电器原理结构与特性131

6.2.3　感应式继电器原理结构与特性132

6.3　电流保护装置的接线方式与工作原理135

6.3.1　互感器与继电器的接线方式135

6.3.2　保护装置的工作原理137

6.4　线路相间短路的电流三段保护139

6.4.1　电流速断保护140

6.4.2　定（反）时限过电流保护141

6.4.3　限时电流速断保护145

6.4.4　电流三段保护的综合应用145

6.5　线路不正常运行状态保护146

6.5.1　过负荷保护146

6.5.2　小接地系统单相接地保护147

6.6　配电变压器保护150

6.6.1　相间短路的电流速断和过电流保护151

6.6.2　低压侧单相短路的零序电流保护152

6.6.3　相间短路的差动保护153

6.6.4　过负荷保护155

6.6.5　根据故障效应设置的保护155

6.7　其他设备保护简介及保护整定计算示例156

6.7.1　高压异步电动机、电力电容器、母线分段断路器保护设置156

6.7.2　线路继电保护整定计算示例156

思考与练习题158

第7章　中压系统配电设备选择160

7.1　短路电流的效应160

7.1.1　短路电流通过平行导体产生的电动力效应160

7.1.2　短路电流的热效应160

7.2　电气设备选择的一般性问题166

7.2.1　电气设备选择的基本原则166

7.2.2　按正常工作条件选择设备参数167

7.2.3　按短路动、热稳定校验设备参数167

7.2.4　按环境条件校验参数169

7.3　配电断路器选择170

7.3.1　开关电器的电弧与灭弧170

7.3.2　断路器简介173

7.3.3　断路器参数选择174

7.3.4　断路器操动机构176

7.4　熔断器及其选择177

7.4.1　熔断器的工作原理177

7.4.2　熔断器的保护特性178

7.4.3　熔断器的主要参数及选择179

7.4.4　熔断器类型简介180

7.5　负荷开关-熔断器组合及其选择180

7.5.1　负荷开关简介180

7.5.2　负荷开关-熔断器电器组合中的转移电流与交接电流181

7.6　互感器及其选择183

7.6.1　电流互感器183

7.6.2　电压互感器188

7.6.3　互感器的二次负载计算192

7.6.4　互感器的选择192

思考与练习题193

第8章　低压配电系统及设备选择194

8.1　低压系统接地形式分类194

8.1.1　名词解释194

8.1.2　低压系统的三种接地形式195

8.2　低压系统短路电流计算200

8.2.1　低压系统短路电流计算的特点200

8.2.2　三相与两相短路电流计算201

8.2.3　单相短路电流计算201

8.2.4　计算示例203

8.3　低压配电设备205

8.3.1　低压断路器205

8.3.2　低压熔断器207

8.3.3　开关、隔离器及熔断器组合电器208

8.3.4　剩余电流保护电器209

8.4　低压配电线路的过电流保护211

8.4.1　过电流及保护原则211

8.4.2　低压配电线路的短路保护212

8.4.3　低压配电线路的过负荷保护215

8.5　低压配电线路的接地故障保护216

8.5.1　电击防护概述216

8.5.2　TN系统的接地故障保护218

8.5.3　TT系统的接地故障保护220

8.5.4　IT系统的接地故障保护221

思考与练习题226

第9章　电力线缆与变压器选择228

9.1　电能质量概述228

9.1.1　电压偏差228

9.1.2　电压波动和闪变229

9.1.3　三相不平衡度230

9.1.4　谐波230

9.2　线路和变压器电压损失计算232

9.2.1　电力线路电压损失计算232

9.2.2　变压器电压损失计算235

9.3　电压偏差及电压调整235

9.3.1　电压调整的方式235

9.3.2　变压器电压分接头的调压方法237

9.4　变压器选择238

9.4.1　常用配电变压器类型及选择239

9.4.2　配电变压器参数选择239

9.4.3　配电变压器连接组选择241

9.4.4　配电变压器调压方式与电压分接头选择242

9.4.5　供配电系统设计中对变压器选择的考虑242

9.5　电力线缆选择244

9.5.1　线缆的允许载流量244

9.5.2　线缆额定电压选择247

9.5.3　线缆相导体截面选择248

9.5.4　中性线与保护线导体截面选择249

9.5.5　导体材料与电缆芯数的选择250

9.5.6　其他型式选择251

思考与练习题252

第10章　供配电系统过电压防护253

10.1　过电压与设备耐压253

10.1.1　过电压的分类253

10.1.2　电气设备的耐压254

10.2　避雷器256

10.2.1　避雷器的类别及工作原理257

10.2.2　阀式避雷器的主要参数260

10.3　传输线上的波过程262

10.3.1　传输线262

10.3.2　传输线上的行波266

10.4　大气过电压防护270

10.4.1　雷电参数270

10.4.2　输电线路的雷电过电压及防护271

10.4.3　变配电所的雷电过电压及防护276

10.5　内部过电压简介282

10.5.1　切除空载变压器引起的过电压283

10.5.2　间隙电弧接地过电压285

10.5.3　中性点位移290

10.5.4　高电位传导295

10.6　过电压保护应用示例298

10.6.1　10/0.4kV变配电所过电压防护298

10.6.2　高压电动机的过电压防护301

思考与练习题302

第11章　接地、建筑物防雷及低压系统电涌保护303

11.1　接地与接地装置303

11.1.1　接地的分类303

11.1.2　接地装置原理构成及接地电阻304

11.1.3　工程中的接地装置305

11.1.4　分别接地与共同接地307

11.1.5　跨步电压307

11.2　建筑物防雷措施307

11.2.1　建筑物防雷类别的确定307

11.2.2　建筑物外部防雷系统的构成309

11.2.3　反击及防护311

11.2.4　感应雷及雷电波侵入的防护312

11.3　接闪器保护范围的确定312

11.3.1　避雷针、线的保护范围313

11.3.2　避雷网的保护范围320

11.4　建筑物中雷击电磁脉冲防护320

11.4.1　用于雷击电磁脉冲防护的雷电流参数320

11.4.2　防雷区323

11.4.3　在建筑物上实施的防雷击电磁脉冲的措施325

11.5　电涌与电涌保护器329

11.5.1　电涌的来源329

11.5.2　电涌能量的计算332

11.5.3　电涌保护器334

11.6　低压配电系统电涌保护简介337

11.6.1　电涌保护的目的及在防雷保护中的地位338

11.6.2　电涌保护主要对象及耐受水平338

11.6.3　电涌保护系统的布局339

11.6.4　电压保护模式340

11.6.5　电涌保护器主要参数的选择341

11.6.6　电涌保护的级间配合344

11.6.7　电涌保护与系统中其他保护的配合345

思考与练习题348

参考文献350

附录351