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前言 1

第1章 电能系统概论 1

1．1概述 1

1．1．1能和能源 1

1．1．2电能系统与电力系统的定义 3

1．1．3发电厂、变电所、电力网概述 3

1．1．4我国的电力工业发展概况 8

1．2电能系统负荷与负荷曲线 9

1．2．1电能系统的负荷与分类 9

1．2．2电能负荷曲线及其特性系数 10

1．2．3电能负荷的计算 13

1．3电能系统的电压等级 15

1．4输电线路 17

1．4．1架空线路 18

1．4．2电缆线路 21

1．5发电厂、变电所电气设备 22

1．5．1开关电器开断电路时的电弧 22

1．5．2高压断路器与重合器 24

1．5．3隔离开关 27

1．5．4负荷开关与分段器 27

1．5．5熔断器 28

1．5．6仪用互感器 29

1．5．7避雷器 34

1．6电能系统的电气连接方式 35

1．7三相电能系统中性点运行方式 37

1．7．1中性点不接地电力系统 37

1．7．2中性点经消弧圈接地系统 39

1．7．3中性点直接接地系统 39

1．8电能系统的运行特点与基本要求 40

1．9电能系统的运动监视、控制与保护 41

1．9．1发电厂变电所的运行监视与控制 41

1．9．2电能系统的运行监视与控制 42

1．9．3电力系统的故障与继电保护 43

1．10安全接地 45

1．10．1电流对人体的危害 45

1．10．2保护接地的基本概念 46

1．10．3保护接地的技术要求 47

第2章 电力系统元件及其参数 49

2．1概述 49

2．2 输电线路 50

2．2．1输电线路单位长度电阻 51

2．2．2输电线路单位长度电抗 51

2．2．3输电线路并联电导 54

2．2．4输电线路并联电容和电纳 54

2．2．5输电线路的等效电路及数学模型 57

2．2．6输电线路不对称运行参数 63

2．3．1双绕组变压器 66

2．3电力变压器 66

2．3．2三绕组变压器 69

2．3．3自耦变压器 74

2．4同步发电机 75

2．4．1同步发电机稳态运行参数及其数学模型 76

2．4．2同步发电机暂态参数 81

2．4．3同步发电机的零序电抗和负序电抗 84

2．5负荷 85

2．6标幺值 87

2．6．1多电压等级网络中参数归算 88

2．6．2电力系统标幺值 92

3．2 简单输电线路的分析和计算 99

3．2．1电压降落、功率损耗 99

第3章 电力系统稳态分析 99

3．1概述 99

3．2．2简单输电系统的潮流计算 103

3．2．3电网的电能损耗 108

3．3电力网潮流计算模型 110

3．3．1电力网等效电路 110

3．3．2电力网的数学模型 112

3．3．3节点导纳矩阵 112

3．3．4节点阻抗矩阵 115

3．4．1电力网潮流计算的功率方程式 116

3．4电力网潮流计算方程式 116

3．4．2电力网稳态分析的运行变量 117

3．4．3电力网节点性质的分类 117

3．4．4潮流计算时的约束条件 118

3．5牛顿拉夫逊法 118

3．6牛顿拉夫逊法潮流计算 122

3．6．1潮流计算时的修正方程式 122

3．6．2牛顿拉夫逊潮流计算的解算过程 126

3．7类牛顿拉夫逊的快速解耦潮流算法 133

3．8配电网潮流计算的特点 138

3．8．1辐射形配电网潮流计算的特点 138

3．8．2配电网的前推回推潮流计算方法 139

第4章 电力系统故障分析 144

4．1电力系统故障分析的目的与内容 144

4．2三相对称短路的基本分析 144

4．3无阻尼绕组发电机突然短路后的电磁暂态过程 146

4．4无阻尼绕组发电机短路电流表达式 150

4．5有阻尼绕组发电机短路电流表达式 151

4．6三相短路电流周期分量的实用计算 153

4．7分析不对称故障的基本理论 162

4．8电力系统元件的不对称参数 165

4．9简单不对称短路故障时电流与电压的计算方法 168

4．9．1单相接地短路f（1）的计算步骤 169

4．9．2两相短路f（2）的计算步骤 170

4．9．3两相接地短路 f（1.1）的计算步骤 171

4．9．4正序等效定则 173

第5章 电能系统电气接线 179

5．1概述 179

5．2电能系统电气接线的基本要求 180

5．3高压输电网的接线方式 180

5．4城市电力网的接线方式 182

5．4．1城市送电网接线方式的特点 182

5．4．2城市高压配电网接线方式的特点 183

5．4．3城市中压配电网接线方式的特点 185

5．5．1工业企业配电网的构成 187

5．5工业企业配电网的接线方式 187

5．5．2工业企业配电网的接线方式 188

5．6发电厂及变电所电气主接线的基本形式 191

5．6．1有母线接线 192

5．6．2无母线接线 197

5．7发电厂电气主接线 200

5．7．1向近区供电为主的发电厂电气主接线 200

5．7．2向远区供电为主的发电厂电气主接线 200

5．8变电所电气主接线 202

5．9主变压器台数与容量的确定 207

5．10电能系统电气接线图的选择 209

6．1电能系统规划设计的基本内容与电网设计的技术要求 212

第6章 电能系统的规划与设计 212

6．2电能系统设计的经济比较 214

6．3发电厂与变电所电气设计的基本内容 218

6．4载流导体发热与电动力的基本理论 218

6．4．1导体的长期发热 219

6．4．2导体的短时发热 220

6．4．3导体的短路电流电动力 226

6．5载流导体的选择 230

6．5．1裸导体的选择 230

6．5．2电力电缆选择 234

6．6．1电气设备选择的一般条件 238

6．6开关电气设备选择 238

6．6．2高压断路器选择 239

6．6．3隔离开关与负荷开关的选择 240

6．6．4高压熔断器的选择 240

6．7互感器的选择 240

6．7．1电压互感器的选择 240

6．7．2电流互感器的选择 242

6．8电抗器的作用和选择 247

6．9配电装置及发电厂变电所电气部分总体布置的概念 249

第7章 电能系统的运行与管理 255

7．1电能系统的运行管理问题 255

7．2．1电能系统的有功平衡 256

7．2电能系统的有功平衡与频率调整 256

7．2．2发电机与负荷的功率—频率特性 257

7．2．3电能系统频率的一次调整 259

7．2．4电能系统频率的二次调整 260

7．3电力系统的无功平衡与电压调整 264

7．3．1电力系统的无功平衡 264

7．3．2电力系统无功功率对电压的影响 265

7．3．3电压监视点与电压管理 266

7．3．4电压调整的方法 269

7．3．5电力系统综合调压 276

7．4．1忽略线损时电能系统有功经济分配 277

7．4电能系统有功、无功经济分配 277

7．4．2考虑线损后的有功经济分配 279

7．4．3电力系统无功功率经济分配 282

7．5电能系统运行稳定性的基本概念 283

7．5．1电能系统的同步运行稳定性 283

7．5．2电能系统的频率稳定性 286

7．5．3电能系统的电压稳定 287

7．6电力电子技术在电能系统运行中的应用 288

7．6．1直流输电系统及其运行特性 288

7．6．2灵活交流输电系统及其运行特性 291

7．7能量管理系统EMS(Energy Management System) 294

7．7．1数据采集与监控系统 294

7．7．2状态估计SE(State Estimation) 295

7．7．3安全分析SA(Security Analysis) 296

7．7．4安全控制SC(Security Control) 296

7．7．5自动发电控制AGC(Automatic Generation Control) 297

7．7．6电压与无功功率控制 298

7．7．7调度员培训仿真DTS（Dispatcher Training Simulator） 299

7．8配电管理系统DSM(Demand Manage-mentSide) 300

7．8．1需方管理DSM 300

7．8．2无人值班变电所与变电所综合自动化 301

7．8．3馈线自动化FA(Feeden Autonation) 302

7．8．4自动作图/设备管理/地理信息系统（AM/FM/GIS） 302

附录B 软导线 304

附录A 硬导线 304

附录 常用设备及其技术数据 304

附录C 支柱绝缘子和套管 308

附录D 电力电缆 310

附录E 断路器 313

附录F 隔离开关 317

附录G 熔断器 319

附录H 电流互感器 322

附录I 电压互感器 323

附录J 常用测量仪表 324

附录K 电抗器 325

附录L 汽轮发电机、水轮发电机、调相机 326

参考文献 331