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第1章 电力系统概论1

1.1 电力系统和供配电系统概述1

1.1.1 电力系统1

1.1.2 供配电系统3

1.1.3 供配电的要求和课程任务3

1.2 电力系统的额定电压4

1.3 电力系统的运行状态和中性点运行方式6

1.3.1 电力系统的运行状态6

1.3.2 电力系统的中性点运行方式6

1.4 电能质量指标9

1.4.1 电压质量指标9

1.4.2 频率质量指标11

1.4.3 波形质量指标11

1.5 电力负荷12

1.5.1 按对供电可靠性要求的负荷分类12

1.5.2 按工作制的负荷分类13

小结13

思考题和习题14

第2章 负荷计算15

2.1 负荷曲线15

2.1.1 日负荷曲线15

2.1.2 年负荷曲线15

2.1.3 负荷曲线的有关物理量16

2.2 用电设备的设备容量17

2.2.1 设备容量的定义17

2.2.2 设备容量的确定17

2.3 负荷计算的方法18

2.3.1 估算法19

2.3.2 需要系数法19

2.3.3 单相负荷的计算21

2.4 功率损耗和电能损耗24

2.4.1 功率损耗25

2.4.2 电能损耗26

2.5 用户负荷计算27

2.6 尖峰电流的计算33

2.7 功率因数和无功功率补偿33

2.7.1 功率因数的计算33

2.7.2 功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法35

2.7.3 并联电容器补偿36

2.7.4 并联电容器的装设与控制37

2.7.5 补偿后用户的负荷计算和功率因数计算40

小结41

思考题和习题42

第3章 短路电流计算44

3.1 短路概述44

3.2 无限大功率电源供电系统三相短路分析45

3.2.1 无限大功率电源的概念45

3.2.2 无限大功率电源供电系统三相短路暂态过程46

3.2.3 三相短路的有关物理量48

3.3 无限大功率电源供电系统三相短路电流的计算50

3.3.1 标幺制50

3.3.2 短路回路元件的标幺值阻抗51

3.3.3 三相短路电流计算52

3.3.4 电动机对三相短路电流的影响55

3.3.5 两相短路电流的计算55

3.3.6 单相短路电流的计算56

3.4 短路电流的效应56

3.4.1 短路电流的电动力效应56

3.4.2 短路电流的热效应58

小结60

思考题和习题61

第4章 变配电所及其一次系统63

4.1 电压的选择63

4.1.1 供电电压的确定63

4.1.2 配电电压的确定64

4.2 变电所的配置64

4.2.1 变电所的类型64

4.2.2 变电所的位置选择65

4.3 变压器的选择67

4.3.1 变压器型号选择67

4.3.2 变压器台数和容量的确定68

4.3.3 变压器的实际容量和过负荷能力69

4.4 变电所主要电气设备70

4.4.1 高压断路器70

4.4.2 高压隔离开关73

4.4.3 高压负荷开关73

4.4.4 高压熔断器75

4.4.5 互感器76

4.4.6 避雷器82

4.4.7 高压开关柜82

4.4.8 低压电气设备83

4.5 变配电所主接线86

4.5.1 变配电所主接线概述86

4.5.2 变电所常用主接线87

4.5.3 总降压变电所主接线89

4.5.4 10kV变电所主接线90

4.5.5 车间变电所主接线91

4.5.6 配电所主接线92

4.5.7 主接线实例92

4.6 变电所的布置和结构93

4.6.1 变电所的布置93

4.6.2 变电所的结构96

4.6.3 变电所布置和结构实例99

小结102

思考题和习题102

第5章 电气设备的选择104

5.1 电气设备选择的一般原则104

5.2 高压开关电器的选择105

5.2.1 高压断路器的选择106

5.2.2 高压隔离开关的选择106

5.2.3 高压熔断器的选择107

5.3 互感器的选择107

5.3.1 电流互感器的选择107

5.3.2 电压互感器的选择110

5.4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管的选择111

5.4.1 母线的选择111

5.4.2 支柱绝缘子的选择112

5.4.3 穿墙套管的选择113

5.5 高压开关柜选择114

5.6 低压熔断器的选择115

5.7 低压断路器的选择117

5.7.1 低压断路器选择的一般原则117

5.7.2 低压断路器脱扣器的选择和整定117

5.7.3 前后级低压断路器选择性的配合119

5.7.4 低压断路器灵敏度的校验119

小结120

思考题和习题121

第6章 电力线路122

6.1 电力线路的接线方式122

6.1.1 放射式接线122

6.1.2 树干式接线122

6.1.3 环形接线124

6.2 导体和电缆选择的一般原则124

6.2.1 导体和电缆型号的选择原则124

6.2.2 导体和电缆截面的选择原则126

6.3 按允许载流量选择导体和电缆截面127

6.3.1 三相系统相导体（相线）截面的选择127

6.3.2 中性导体和保护导体截面的选择127

6.4 按允许电压损失选择导体和电缆截面129

6.4.1 线路电压损失的计算129

6.4.2 按允许电压损失选择导体和电缆截面132

6.5 按经济电流密度选择导体和电缆截面134

6.6 电力线路的结构和敷设135

6.6.1 电力线路的结构135

6.6.2 电力线路的敷设137

6.6.3 车间电力平面布置图139

小结141

思考题和习题142

第7章 供配电系统的继电保护144

7.1 继电保护的基本知识144

7.1.1 继电保护的任务144

7.1.2 保护的分类144

7.1.3 对继电保护的要求145

7.1.4 继电保护的基本工作原理和构成145

7.1.5 继电保护技术的发展146

7.2 常用的保护继电器147

7.2.1 电磁式继电器147

7.2.2 感应式电流继电器149

7.3 电力线路的继电保护151

7.3.1 电力线路的常见故障和保护配置151

7.3.2 电流保护的接线方式和接线系数151

7.3.3 过电流保护152

7.3.4 电流速断保护156

7.3.5 阶段式电流保护160

7.3.6 单相接地保护164

7.3.7 过负荷保护166

7.4 电力变压器的继电保护167

7.4.1 电力变压器的常见故障和保护配置167

7.4.2 变压器二次侧短路流经一次侧的穿越电流和电流保护的接线方式167

7.4.3 变压器的电流保护170

7.4.4 变压器的气体保护173

7.4.5 变压器的差动保护174

7.5 高压电动机的继电保护181

7.5.1 高压电动机的常见故障和保护配置181

7.5.2 高压电动机的过负荷保护和电流速断保护182

7.5.3 高压电动机的单相接地保护183

7.6 6～10kV电力电容器的继电保护184

7.6.1 6～10kV电力电容器的常见故障和保护配置184

7.6.2 电容器组的电流速断保护184

7.6.3 电容器组的过电流保护184

7.6.4 电容器组的过负荷保护184

7.6.5 电容器组的过电压保护185

7.6.6 电容器组的单相接地保护185

7.7 微机保护187

7.7.1 配电系统微机保护的功能187

7.7.2 微机保护装置的硬件结构188

7.7.3 微机保护装置的软件系统189

小结193

思考题和习题194

第8章 变电所二次回路和自动装置196

8.1 二次回路与操作电源196

8.1.1 二次回路概述196

8.1.2 直流操作电源196

8.1.3 交流操作电源199

8.1.4 所用变压器及其供电系统199

8.2 高压断路器控制回路200

8.2.1 对高压断路器控制回路的要求201

8.2.2 电磁操动机构的断路器控制回路201

8.2.3 弹簧操动机构的断路器控制回路203

8.3 中央信号回路204

8.3.1 对中央信号回路的要求205

8.3.2 中央事故信号回路205

8.3.3 中央预告信号回路206

8.4 测量和绝缘监视回路208

8.4.1 测量仪表配置208

8.4.2 直流绝缘监视回路210

8.5 自动重合闸装置（ARD）211

8.5.1 对自动重合闸的要求211

8.5.2 电气一次自动重合闸装置211

8.6 备用电源自动投入装置（APD）213

8.6.1 对备用电源自动投入装置的要求213

8.6.2 备用电源自动投入装置的接线214

8.7 二次回路安装接线图215

8.7.1 二次回路安装接线图基本知识215

8.7.2 屏面布置图217

8.7.3 端子排图217

8.7.4 屏后接线图219

8.8 智能变电站221

8.8.1 变电站自动化221

8.8.2 智能变电站223

小结228

思考题和习题229

第9章 电气安全、防雷和接地231

9.1 电气安全231

9.1.1 电气安全的含义和重要性231

9.1.2 电气安全措施231

9.1.3 电气防火和防爆232

9.1.4 触电及防护232

9.2 过电压和防雷233

9.2.1 过电压及雷电概述233

9.2.2 防雷装置235

9.2.3 电力装置的防雷保护241

9.2.4 建筑物的防雷保护244

9.3 接地247

9.3.1 接地概述247

9.3.2 接地装置252

9.3.3 接地电阻254

9.3.4 低压配电系统的等电位联结258

小结260

思考题和习题260

第10章 电气照明262

10.1 电气照明概述262

10.1.1 照明技术的有关概念262

10.1.2 照明方式和种类264

10.1.3 照明质量265

10.1.4 绿色照明265

10.2 常用照明光源和灯具266

10.2.1 照明光源266

10.2.2 灯具的类型、选择及布置270

10.3 照度计算272

10.3.1 照度标准272

10.3.2 照度计算273

10.4 照明配电及控制276

10.4.1 照明配电系统276

10.4.2 照明配电方式277

10.4.3 照明控制277

10.4.4 照明配电系统图278

10.4.5 电气照明平面布置图278

小结280

思考题和习题280

第11章 供配电系统的运行和管理281

11.1 节约电能281

11.1.1 节约电能的意义281

11.1.2 节约电能的一般措施281

11.1.3 电力变压器的经济运行282

11.2 电压偏差与调节284

11.2.1 电压偏差与调节概述284

11.2.2 电压调节的方法285

11.3 电压波动、闪变与抑制288

11.3.1 电压波动和闪变288

11.3.2 电压波动和闪变的测量和估算289

11.3.3 电压波动和闪变的抑制293

11.4 谐波与抑制293

11.4.1 谐波计算与标准293

11.4.2 谐波源295

11.4.3 谐波的危害296

11.4.4 电网谐波的抑制297

11.5 变配电所的运行和维护298

11.5.1 变配电所的规章制度和值班制度299

11.5.2 变配电所的送电和停电操作299

11.5.3 变配电设备的巡视规定301

11.5.4 智能变电站的运行和维护302

11.6 电力线路的运行和维护302

11.6.1 架空线路的运行维护302

11.6.2 电缆线路的运行维护303

11.6.3 车间配电线路的运行维护303

11.6.4 线路运行中突遇停电的处理304

11.7 供配电系统综合管理和智能化304

11.7.1 供配电监控管理系统305

11.7.2 供配电系统综合管理和智能化305

小结306

思考题和习题306

附录A 常用设备的主要技术数据308

参考文献332