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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