架空输电线路电气设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 电力系统发展历史 1

1.2 现代电力系统结构 2

1.3 现代输电系统的选择 3

1.4 架空输电线路的组成部分 5

1.5 本书结构 6

1.5.1 学习基本目标 6

1.5.2 与工业资源和标准的联系 7

1.5.3 面向水平 7

1.5.4 第1章 绪论 8

1.5.5 第2章 电网的交流电路和序电路 8

1.5.6 第3章 交流电力系统分析的矩阵法 8

1.5.7 第4章 架空输电线路模型 8

1.5.8 第5章 输电线路建模 8

1.5.9 第6章 交流输电线路潮流分析迭代法 9

1.5.10 第7章 对称性故障分析 9

1.5.11 第8章 非对称故障 9

1.5.12 第9章 电压与潮流控制 9

1.5.13 第10章 交流电网的稳定性 9

1.5.14 第11章 高压直流输电系统及柔性输电装置 9

1.5.15 第12章 输电线路的电晕效应及电场效应 10

1.5.16 第13章 输电线路的雷电特性 10

1.5.17 第14章 输电线路绝缘配合 10

1.5.18 第15章 架空线路导线的载流特性 10

第2章 电网的交流电路和序电路 12

2.1 引言 12

2.2 单相电路 12

2.2.1 单相电路功率 12

2.2.2 复功率 14

2.3 三相电路 17

2.3.1 平衡三相电路 17

2.3.2 不平衡三相电路 21

2.4 单线图和单相等效电路描述 26

2.5 标幺制 27

2.5.1 定义 27

2.5.2 标幺制的优点 28

2.6 电力系统元件对称序阻抗 30

2.6.1 对称负载阻抗 30

2.6.2 同步发电机 34

2.6.3 电力变压器 36

2.6.4 传输线 38

2.7 序网络 39

思考题 41

参考文献 41

第3章 交流电力系统分析的矩阵法 42

3.1 引言 42

3.2 发电机和阻抗的表示 42

3.3 节点分析法与节点导纳矩阵（Ybus） 43

3.4 回路分析法与节点阻抗矩阵（Zbus） 46

3.5 科龙节点缩减（Kron Reduction）消元法 48

3.6 戴维南等效阻抗与阻抗矩阵Zbus的元素 49

3.7 Zbus的修正 54

3.8 直接构建Zbus的算法 57

思考题 62

参考文献 62

第4章 架空输电线路参数 63

4.1 引言 63

4.2 电阻 63

4.2.1 直流电阻 63

4.2.2 交流电阻 64

4.3 电感 65

4.3.1 双线式实心导体 68

4.3.2 应用几何平均半径的复导线 69

4.3.3 等间距三相输电线路 72

4.3.4 不等间距三相输电线路 72

4.3.5 具有导线组的分裂导线输电线路 73

4.3.6 双回路输电线路 75

4.3.7 接地回线 77

4.4 电容 77

4.4.1 双实心导线线路 78

4.4.2 三相导线等间距的输电线路 79

4.4.3 三相导线不等间距的输电线路 80

4.4.4 采用自几何均距（GMR）的分裂导线 80

4.4.5 具有中性线和接地回线的输电线路 82

4.4.6 双回路输电线路 87

思考题 88

参考文献 88

第5章 输电线路模型 89

5.1 引言 89

5.2 二端口网络表示输电线路的方法 89

5.3 短输电线路模型 90

5.4 中等长度输电线路 95

5.5 长输电线路 98

5.5.1 采用指数形式表示 98

5.5.2 采用双曲函数形式表示 100

5.5.3 π形等效电路 105

5.6 输电线路潮流分布 105

5.6.1 最大潮流 106

5.6.2 波阻抗负载 106

5.6.3 费兰梯（Ferranti）效应 109

5.6.4 输电线路负载能力 111

思考题 113

参考文献 114

第6章 交流输电线路潮流分析迭代法 115

6.1 引言 115

6.2 电力潮流问题 115

6.3 高斯-塞德尔分析方法 117

6.4 牛顿-拉夫逊法 127

6.5 解耦牛顿-拉夫逊潮流功率 136

6.6 快速解耦牛顿-拉夫逊潮流功率 137

思考题 140

参考文献 141

第7章 对称性故障分析 142

7.1 引言 142

7.2 R-L串联电路故障 142

7.3 连接单台同步发电机的空载线路故障 146

7.4 连接单台同步发电机的带负载线路故障 151

7.5 电网系统故障 154

7.5.1 采用同步发电机电动势计算电网系统故障 154

7.5.2 采用戴维南等效电路计算网络系统故障 157

7.5.3 利用母线节点阻抗矩阵Zbus计算电网系统故障 158

思考题 165

参考文献 166

第8章 非对称性故障 167

8.1 引言 167

8.2 非对称性故障的类型 167

8.3 采用序网路互连的故障计算方法 168

8.3.1 单相接地（线对地）短路故障 171

8.3.2 两相或线对线短路（L-L）故障 175

8.3.3 两相短路接地（L-L-G）故障 177

8.3.4 开路故障 180

思考题 182

参考文献 183

第9章 电压与潮流控制 184

9.1 引言 184

9.2 无功功率的产生与吸收 184

9.2.1 负载 184

9.2.2 架空输电线路 184

9.2.3 地下电缆 185

9.2.4 电力变压器 185

9.2.5 电容器组 185

9.2.6 并联电抗器 185

9.2.7 同步电机 185

9.3 串联补偿 186

9.4 并联补偿 190

9.4.1 并联电容器 191

9.4.2 并联电抗器 193

9.5 电压控制方法 195

9.5.1 发电机励磁控制系统 195

9.5.2 无功功率注入 196

9.5.3 可调分接头的变压器 197

思考题 202

参考文献 203

第10章 交流电网的稳定性 204

10.1 引言 204

10.2 同步电机动力学特性及其转子运动方程 204

10.3 静态稳定性 209

10.4 暂态稳定性 213

10.4.1 等面积法则 214

10.4.2 转子运动方程数值解 228

10.5 提高系统稳定性的措施 233

10.5.1 快速重合闸 233

10.5.2 断路器的单极运行 233

10.5.3 静态稳定性极限的提高 233

10.5.4 快速切除故障 233

10.5.5 快速励磁系统 233

10.5.6 快速调阀 233

10.5.7 HVDC连接 234

思考题 234

参考文献 234

第11章 高压直流输电系统及柔性输电装置 235

11.1 引言 235

11.2 高压直流输电的历史 235

11.3 特性与缺陷 237

11.4 换流器 238

11.4.1 整流器 239

11.4.2 逆变器 248

11.5 高压直流输电线路 249

11.5.1 基本结构配置 249

11.5.2 运行与控制 251

11.5.3 滤波器和电容器组 253

11.5.4 背靠背换流站 254

11.6 柔性交流输电系统（FACTS） 254

11.6.1 晶闸管控制器 255

11.6.2 基于变流器的控制器 256

思考题 258

参考文献 259

第12章 输电线路的电晕效应及电场效应 260

12.1 引言 260

12.2 电晕特性 260

12.3 单根导线初始电晕的计算 262

12.4 分裂导线表面电位梯度的计算 267

12.5 电晕损失 269

12.6 电磁干扰 272

12.6.1 无线电干扰 272

12.6.2 电视干扰 274

12.6.3 数字无线电系统的干扰 276

12.7 可听噪声 276

12.8 电晕风及其振动效应 278

12.9 电晕试验 278

12.10 超高压与特高压输电系统的发展 279

思考题 280

参考文献 281

第13章 输电线路的雷击特性 282

13.1 引言 282

13.2 雷电冲击特性 282

13.3 雷电冲击电流幅值的统计特性 284

13.4 输电线路的雷击 287

13.5 雷电防护 290

13.6 输电线路的架空地线防雷 292

13.6.1 架空地线 294

13.6.2 绕击率计算 295

13.6.3 绕击闪络率计算方法 299

13.6.4 采用避雷器降低绕击闪络率 300

13.7 杆塔结构的接地 303

13.7.1 跨步电压与接触电压 304

13.7.2 三端接地电阻测试：电位降法 305

13.7.3 三端接地电阻测试：斜探针法 306

13.7.4 土壤电阻率与电阻的关系 307

13.8 反击跳闸率的计算方法 310

13.8.1 绝缘相耦合电压的计算 310

13.8.2 杆塔电感电位升高的计算 312

13.8.3 塔基阻抗电位升高的计算 313

13.8.4 雷电反击率计算 315

思考题 317

参考文献 318

第14章 输电线路绝缘配合 319

14.1 引言 319

14.2 绝缘配合的统计特性 319

14.2.1 数据分布的分类方法 319

14.2.2 单串绝缘子闪络的正态分布 321

14.2.3 并联绝缘子串闪络的正态分布 323

14.2.4 对数分布 326

14.2.5 威布尔（Weibull）分布 328

14.2.6 干布尔（Gumbel）分布 329

14.3 电气强度的统计特性 331

14.3.1 空气中的闪络过程 331

14.3.2 空气间隙的操作冲击闪络强度 331

14.3.3 电力系统中空气间隙闪络电压强度 335

14.3.4 绝缘子串的雷电冲击闪络强度 336

14.3.5 湿润污秽绝缘子表面的交流闪络过程 338

14.3.6 覆冰污秽绝缘子表面的交流闪络过程 341

14.4 电气强度和环境影响因素的统计特性 342

14.4.1 操作冲击 342

14.4.2 雷电冲击 344

14.4.3 绝缘子表面污染 347

14.4.4 湿沉降的电导率 347

14.4.5 气候因素 348

14.5 绝缘配合 349

14.5.1 绝缘配合的惯用法：污秽地区绝缘子泄漏距离选择 349

14.5.2 单因素作用的统计方法——操作过电压 351

14.5.3 双因素作用的惯用／统计方法——风偏摆动与操作过电压 354

14.5.4 非直接相关的双因素统计方法——接地电阻和雷电流峰值 359

14.5.5 非直接相关的三因素统计方法——绝缘子污秽、冰水电导率与冰厚 361

思考题 363

参考文献 364

第15章 架空输电线路导线的载流特性 365

15.1 引言 365

15.2 架空输电线路导线材料 365

15.3 输电线路绞线 367

15.4 钢芯铝绞线（ACSR）的截面积 368

15.5 钢芯铝绞线（ACSR）的直流电阻 370

15.6 钢芯铝绞线的交流电阻 371

15.7 钢芯铝绞线（ACSR）的机械性能 374

15.8 单档导线弧垂与张力的关系 379

15.9 温度对导线弧垂和张力的影响 382

15.10 多档线路导线弧垂与张力的关系 384

15.11 线路运行状态与额定容量 389

15.12 输电线路导线载流量的计算方法 391

15.13 大载流量导线 395

思考题 396

参考文献 397