电气工程手册 石化、石油、天然气行业电气工程师用书PDF电子书下载

目录 1

第1章　装置电力负荷估算 1

1.1 单线图初步 1

1.2 负载调度 2

1.3 电源容量的确定 8

1.4 裸电缆馈电与变压器馈电的备用容量 11

1.5 与原动机有关的发电机额定参数 12

1.5.1 低环境温度下运行 12

1.5.2 原动机的更新 12

1.6 与从动机相关的电机额定参数 12

1.7 单线图的开发 13

1.7.1 单线图要点 13

1.7.2 独立配电盘和电机控制装置 14

1.8.2　机械工程师 15

1.8.1 工艺工程师 15

1.8 与其他专业的相互协调 15

1.8.3　仪器仪表工程师 16

1.8.4 通信与系统安全工程师 16

1.8.5 生产装置与操作工程师 16

参考文献 16

第2章　燃气轮机驱动的发电机 17

2.1 燃气轮机发动机的分类 17

2.1.1 由航空工业派生的燃气轮机 17

2.1.2 轻工业燃气轮机 17

2.1.3 重工业燃气轮机 18

2.1.4 单轴与双轴燃气轮机 18

2.1.5 燃气轮机的燃料 20

2.2 由燃气轮机获取能量 20

2.2.1 低效率的压缩机与涡轮机的作用效果 23

2.2.2　发电机最大做功 25

2.2.3 比热容的变化 26

2.2.4 管道压降以及燃烧室压降的影响 27

2.2.5 热流率以及燃料消耗 28

2.3 燃气轮机的功率输出 30

2.3.1 机械能损耗以及电能损耗 30

2.3.2 电力装置设计阶段需要考虑的因素 31

2.4 燃气轮机启动方法 32

2.5　燃气轮机速度调整 33

2.5.1 开环转速-转矩特性 33

2.5.2 闭环转速-功率特性 34

2.5.3　燃气轮机调速系统 36

2.5.4 有静差调整的燃气轮机的负载分配 37

2.5.5 负载分配控制器 41

2.6.1 现代实践 43

2.6 燃气轮机转速调整系统的数学模型 43

2.6.2 转速调整系统典型参数值 48

参考文献 49

其他资料 49

第3章 同步发电机与同步电机 50

3.1 发电机与电机的共同之处 50

3.2 简化的发电机运行理论 50

3.2.1 稳态电枢反应 51

3.2.2 瞬态电枢反应 51

3.2.3 次瞬态电枢反应 52

3.3 电压与电流相量图 52

3.4 导出电抗 54

3.5 发电机传送的有功功率和无功功率 56

3.5.1 一般情况 56

3.5.2 凸极发电机特殊情况 57

3.5.3 凸极发电机简化情况 58

3.6 凸极发电机功率-角度图 59

3.7 发电机电压选择 60

3.8　发电机典型参数 60

3.9 高压发电机与高压感应电机的结构特点 62

3.9.1 外壳 63

3.9.2 电抗 63

3.9.3 定子绕组 64

3.9.4 接线盒 64

3.9.5 冷却方法 65

3.9.6 轴承 65

参考文献 66

第4章 自动电压调整 67

4.1 现代实践 67

4.1.1 测量电路 67

4.1.3　功率放大器 68

4.1.2 误差测量电路 68

4.1.4 主激励器 71

4.2 IEEE标准自动电压调整模型 72

4.2.1 示例一 74

4.2.2 示例二 74

4.2.3　饱和常数的确定 74

4.2.4 自动电压调整系统典型参数值 78

参考文献 78

第5章　感应电机 79

5.1 三相电机运行原理 79

5.2 基本特性 80

5.2.1 电机转矩-转速特性 80

5.2.2 电机启动电流-转速特性 85

5.2.3 负载转矩-转速特性 86

5.2.4 电阻和电抗改变时对特性曲线的影响 87

5.2.5 示例 88

5.2.6 两极和四极感应电机的典型阻抗数据 91

5.2.7 用两条并联支路描述深槽效应 94

5.3　感应电机结构 96

5.4 缩减系数 97

5.5 电机额定功率和从动机额定功率的匹配 98

5.6 电源电压对额定功率的影响 99

5.7 系统故障等级的影响 99

5.8 电缆电压降的考虑 100

5.9 电机的临界时间 101

5.10 感应电机启动方法 101

5.10.1 星-角方法 102

5.10.2 科恩道夫自动变压器方法 102

5.10.5　部分绕组方法 104

参考文献 104

5.10.4 串电抗器方法 104

5.10.3 电力电子学软启动方法 104

第6章　变压器 106

6.1 工作原理 106

6.2 变压器效率 108

6.3 变压器调整率 108

6.4 三相变压器绕组连接 109

6.5 变压器结构 111

6.6 变压器浪涌电流 113

参考文献 115

第7章　开关装置与电机控制装置 116

7.1 公用词汇 116

7.2 结构 116

7.2.1 电源汇流排 117

7.2.3 馈线与汇流排开关装置 118

7.2.2　接地汇流排 118

7.2.4 分离类型 120

7.2.5 环境温度的影响系数 121

7.2.6 额定标称电流 121

7.2.7 故障峰值电流 121

7.2.8 基频AC部分 122

7.2.9　DC部分 122

7.2.10 双频AC部分 123

7.2.11 故障分断电流 123

7.2.12 故障周期 126

7.3 开关装置 126

7.3.1 开关装置的出口开关装置 126

7.3.2 MCC的出口开关装置 126

7.4 MCC的出口电路熔断器 127

7.5 安全联锁装置 128

7.6 控制与指示装置 129

7.6.1 电机的再启动与再加速 129

7.6.2　微机化系统 130

7.7　铸壳断路器 133

7.7.1 与熔断器比较 133

7.7.2 工作特性 133

7.7.3 预期电流与切断电流 134

7.7.4 I2t特性 135

7.7.5 断路器的完全串接与部分串接 135

7.7.6 断路器串联下相互协调示例 137

7.7.7　成本与经济性 141

参考文献 141

第8章　熔断器 142

8.1 概述 142

8.3 电路阻抗比的作用 143

8.2　熔断器的工作过程 143

8.4 I2t特性 144

参考文献 149

第9章　电缆、电线及电缆敷设 150

9.1 电缆中电气材质 150

9.1.1 铜和铝 150

9.1.2 锡 151

9.1.3 磷青铜 151

9.1.4 电镀钢板 152

9.1.5 铅 152

9.2.2 弹性材料 153

9.2.3 聚合物 153

9.2.4 塑料 153

9.2.1 橡胶 153

9.2 电缆中非导电材料 153

9.2.5 树脂 154

9.2.6 热塑性树脂 154

9.2.7 热固性树脂 155

9.3 电力电缆与控制电缆的结构 156

9.3.1 电缆结构说明 156

9.3.2 导线 157

9.3.3 导线的半导体屏蔽层 160

9.3.4 绝缘 161

9.3.5 绝缘层的半导体屏蔽 161

9.3.6 内护套 161

9.3.7 铅护套 162

9.3.8 铠装电缆 162

9.3.9 外护套 162

9.4 电力电缆的额定电流 162

9.4.2 电缆额定持续电流 163

9.4.1 持续负载电流 163

9.4.3 电缆电压降 172

9.4.4 过流保护 197

9.5 增强型电缆 198

9.5.1 阻燃性能 198

9.5.2 耐火性能 199

9.5.3 散发毒气与烟气的性能 199

9.5.4 阻燃电缆与耐火电缆的应用 200

参考文献 200

第10章　危险区域分类与设备选择 201

10.1 历史发展 201

10.2 当前情况 201

10.3 危险区域分类基础 202

10.3.2 温度类别 203

10.3.3 气体与蒸汽分组 203

10.3.1 气体与蒸汽 203

10.4 危险区 204

10.4.1 非危险区域 204

10.4.2　危险区域2区 204

10.4.3 危险区域1区 204

10.4.4 危险区域0区 205

10.4.5 相邻危险区 205

10.5 危险区保护类型 205

10.5.1 d型保护类型 206

10.5.2 e型保护类型 206

10.5.3 i型保护类型 207

10.5.4 m型保护类型 207

10.5.5 N型和n型保护类型 207

10.5.6 o型保护类型 208

10.5.7 p型保护类型 208

10.5.10 de型保护类型 209

10.5.8 q型保护类型 209

10.5.9 s型保护类型 209

10.6 防水和防尘保护类型 210

10.6.1 欧洲标准 210

10.6.2　美国标准 211

10.7 危险区域设备认证 213

10.8　设备铭牌标记 214

参考文献 214

其他资料 215

第11章　故障计算与稳定性分析 216

11.1 概述 216

11.2 高压恒压源 216

11.3　低压恒压源 218

11.4 非恒压源——所有电压等级 219

11.5.1 故障前条件或初始条件 220

11.5 故障发生在发电机一侧时的故障计算 220

11.5.2 计算对称故障电流的有效值 221

11.6 计算次瞬态过程对称故障电流有效值分量 224

11.7 采用倍增系数对11.6节中的故障电流I？进行计算 231

11.7.1 示例 231

11.7.2　分断电流能力 233

11.8 计算故障电流的计算机程序 234

11.8.1 故障电流计算——对称电流的有效值和峰值 235

11.8.2 最简单情况 235

11.8.3 已知电路的阻抗比 235

11.8.4 已知发电机的详细数据 235

11.8.5 电机对故障电流的影响 235

11.9 电抗器的应用 236

11.10 关于IEC60363和IEC60909的应用说明 240

11.11 稳定性分析 241

11.11.1 静态稳定性 241

11.11.2 瞬态稳定性 244

参考文献 248

其他资料 249

第12章　继电保护 250

12.1 过流保护介绍 250

12.2　发电机保护 252

12.2.1 电源发电机 252

12.2.2 过流 253

12.2.3 定子微分电流保护继电器 256

12.2.4　磁场故障继电器 257

12.2.5 反向作用功率继电器 258

12.2.6 反相序继电器 259

12.2.7 定子接地故障继电器 259

12.2.9 端子电压欠压保护 261

12.2.10 欠频与超频保护 261

12.2.8　端子电压过压保护 261

12.3 应急柴油发电机 262

12.4　馈线变压器保护 262

12.4.1 过流保护 264

12.4.2 高设定或瞬间电流 266

12.4.3 上游电源设备特性 267

12.5 电源电缆保护 268

12.5.1　过流保护 268

12.5.2　短路保护 268

12.5.3　接地故障保护 268

12.6 配电盘中的汇流排 269

12.6.1 汇流排区段保护 269

12.6.2 过流保护 270

12.6.3 欠压保护 270

12.7 高压感应电机保护 271

12.7.1　过载或热保护 272

12.7.3 反相序 274

12.7.4 线芯平衡接地故障 274

12.7.2 瞬间过载电流或高设定过载电流 274

12.7.5 定子微分电流 275

12.7.6 失电流 275

12.7.7 限定电机连续启动次数 276

12.7.8 欠电流 276

12.7.9 绕组超温 276

12.7.10 轴超温 276

12.7.11 剧烈振动 276

12.8 低压感应式电机 277

12.8.1 过载或热保护 277

12.8.2 瞬间或高设定过流 278

12.8.3 反相序 278

12.9 低压静态负载保护 279

12.9.1 延时过流保护 279

12.8.4 线芯平衡接地故障 279

12.8.6 限定电机连续启动次数 279

12.8.5 失电流 279

12.9.2 瞬时或高设定过流保护 280

12.9.3 线芯平衡接地保护 280

12.10 标准反比时间继电器、高反比时间继电器和超反比时间继电器的数学公式 280

参考文献 282

第13章　接地与屏蔽 283

13.1 接地的用途 283

13.1.1 电击 283

13.1.2　设备损坏 284

13.1.3　零参考电位 285

13.2　现场设备 285

13.2.1　钢结构 285

13.2.2　就地装置 286

13.2.3 砖混结构 287

13.3　接地系统设计 287

13.3.1 高压系统 288

13.3.2　低压三相系统 289

13.3.3 IEC中的接地系统类型 290

13.3.4　接地回路阻抗 294

13.3.5　接地棒与接地栅 296

13.4 接地的结构细节 299

13.4.1 金属框架、外壳与机柜钢架 299

13.4.2 螺纹孔入口和光孔入口 300

13.4.3 电缆单端接地 300

13.5 电子线路中电缆的屏蔽与接地 301

13.5.1 电容与电感机理 301

13.5.2　抗外部干扰的屏蔽层 302

13.5.3　屏蔽接地 305

13.5.4　高频屏蔽 306

13.5.5 电源接地、机柜与干净地 307

参考文献 308

第14章　变速电气驱动 310

14.1 介绍 310

14.1.1　环境 311

14.1.2 电源 311

14.1.3 经济性 312

14.2　第一类方法 312

14.2.1 简单的变压电源 313

14.2.2 定子绕组变极 314

14.2.3　磁极调幅电机 315

14.2.4 绕线型转子感应电机 315

14.3.2 变频变压供电 316

14.3.1 变压恒频供电 316

14.3 第二类方法 316

14.4 变速直流电机 317

14.5 潜电泵 318

14.5.1　简介 318

14.5.2　潜电泵结构 318

14.6 交流电机控制系统 320

参考文献 323

第15章　谐波电压和谐波电流 324

15.1　概述 324

15.2　整流器 325

15.2.1 二极管桥路 325

15.2.2 晶闸管桥路 327

15.2.3 电力晶体管桥路 329

15.2.4　直流电机 329

15.3.1 6脉冲波形的简化 333

15.3 电源电流谐波分量 333

15.3.2 换向延迟简化 334

15.3.3 线电流波形的傅里叶系数 334

15.3.4 12脉冲波形的简化 337

15.4 逆变器 340

15.4.1 基本工作原理 340

15.4.2 三相电力逆变器 341

15.4.3 感应电机电压源馈线 342

15.5 电源滤波 348

15.6 保护、报警与指示 349

参考文献 350

第16章　基于计算机的电力管理系统 351

16.1 简介 351

16.2 典型结构 351

16.3 主要功能 351

16.3.1 高速分区切断负载 352

16.3.2 分区切断负载优先表 354

16.3.3 低速分区切断负载 356

16.3.4 禁止大型电机启动 356

16.3.5 单线图的VDU显示 357

16.3.6 发电机组有功功率分配 358

16.3.7 系统频率的同步控制 358

16.3.8 发电机组无功功率分配 358

16.3.9 母线电压的同步控制 360

16.3.10 燃气轮机的状态监测 360

16.3.11 调度主发电机组的启动与停车 361

16.3.12 电机负载再加速控制 362

16.3.13 主发电机组自动同步 362

16.3.14 数据记录、数据压缩、趋势显示、报警、消息和状态报告 363

17.1.1 逆变器 364

第17章　不间断电源 364

17.1 AC不间断电源 364

17.1.2 子电路额定电流和逆变器额定电流的配合 365

17.1.3 对地漏电检测 366

17.2 DC不间断电源 366

17.2.1 UPS电池组充电器 366

17.2.2 电池组 369

17.3 冗余配置 370

参考文献 371

第18章　其他内容 372

18.1 照明系统 372

18.1.1 照明装置类型 373

18.1.2 照度等级 374

18.2.1 灯语闪光信号灯 375

18.2.2 白红闪烁灯 375

18.2 导航辅助系统 375

18.2.3 导航浮标 376

18.2.4 照明指示盘 376

18.2.5 航空危险照明 377

18.2.6 直升机着陆系统 377

18.2.7 雷达 377

18.2.8 无线电测向器 377

18.2.9 声呐设备 378

18.3 阴极保护 378

参考文献 378

第19章　设备规格书的制作 379

19.1 规格书的用途 379

19.2 规格书的典型格式 380

19.2.1　概述 380

19.2.2　供货范围 380

19.2.6 性能或功能要求 381

19.2.5 技术定义与非技术定义 381

19.2.3 工作环境条件 381

19.2.4 采用的国际标准 381

19.2.7 设计与结构细节 382

19.2.8　检验与测试 383

19.2.9　备品备件 384

19.2.10　技术文件 384

19.2.11　附录 386

第20章 同步发电机与感应电机的一般电气理论 387

20.1 概述 387

20.2 同步发电机 387

20.3 感应电机的一些说明 395

20.3.1　导出电抗 396

20.3.2 三相短路的应用 396

20.3.3 感应电机的导出电抗与时间常数 398

20.3.4 等效电路的导出参数 399

20.3.5 重复或强调要点 400

20.3.6 感应电机对三相短路电流的影响 405

参考文献 407

其他资料 408

附录 409

附录A 电气文献中常用的缩略语 409

附录B 电力系统设计和设备选型的常用标准表 417

B.1 国际电工技术协会（欧洲） 417

B.2 石油协会（英国） 423

B.3 国际标准化组织（全世界范围） 423

B.4 英国标准协会（英国） 424

B.5 美国石油协会（美国） 426

B.6 国际电气研究咨询委员会（法国） 426

B.10 电子电气工程师协会（美国） 427

B.11 其他一些参考资料（英国） 427

B.8 电气咨询委员会（英国） 427

B.9 德国电气研究与检验协会（德国） 427

B.7 工程设备与材料用户协会（英国） 427

附录C 电力系统中保护设备、控制和指示设备的编号系统 428

C.1 电力系统中电路保护性继电器、控制和报警装置的使用 428

C.2 电力系统设备编号及功能 430

附录D 燃气轮机驱动发电机的欠频和过热保护 432

参考文献 435

附录E　项目产生文件类型列表 436

E.1 承包商文件 436

E.2 制造商文件 439

附录F　燃气轮机性能的计算示例 440

F.1 要求及给定数据 440

F.4 基本解 441

F.3 详细要求 441

F.2 基本要求 441

F.5 详细解 442

附录G 计算含有感应电机电路压降的计算示例 445

参考文献 466

附录H 计算接地棒、接地栅系统的接地电流和电击电位差示例 466

附录I 国际单位制换算 476

I.1 基本SI单位 476

I.2 非电导出单位 476

I.3 电导出单位 476

I.4 换算 476

I.4.1　长度 476

I.4.4　质量和密度 477

I.4.5　速度和加速度 477

I.4.2 面积 477

I.4.3　体积 477

I.4.6　力 478

I.4.7 力矩 478

I.4.8　功率 478

I.4.9　能量和功 478

I.4.10　压强 478

I.4.13 电与磁 479

I.4.14其他量 479

I.4.12照度 479

I.4.11 惯性惯量与动量 479

I.5 国际标准化组织（ISO）条件 481

I.6　标准温度与标准压力（STP）条件 481

I.7　标准常数 481

I.8 十进制单位常用前缀 481

参考文献 481

关键词英汉对照 482