电气工程基础 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 电力工业的特点及构成 1

1.2 我国的电力工业 5

1.3 电力系统的负荷 6

1.3.1 电力负荷的组成 6

1.3.2 电力负荷的特性 7

1.3.3 电力负荷曲线 8

1.4 各类发电厂的生产过程 10

1.4.1 火电厂 10

1.4.2 水电厂 12

1.4.3 核电厂 14

1.4.4 抽水蓄能电厂 15

1.4.5 风力发电厂 16

1.5 电力线路的结构 17

1.5.1 导线和避雷线 17

1.5.2 杆塔 18

1.5.3 绝缘子和金具 19

1.5.4 电缆 20

小结 21

思考题及习题 21

第2章 电力系统正常运行时的分析和计算 22

2.1 概述 22

2.2 三相输电线路 22

2.2.1 架空线路的电阻 23

2.2.2 架空线路的电抗 23

2.2.3 输电线路的电纳 26

2.2.4 输电线路的电导 28

2.2.5 输电线路的稳态方程和等值电路 28

2.3 电力变压器 31

2.3.1 双绕组变压器的等值电路 31

2.3.2 三绕阻变压器的等值电路 33

2.4 多电压级电力系统 36

2.4.1 多电压级电力网的等值电路 36

2.4.2 标幺值表示的多电压级电力网的等值电路 37

2.5 简单电力系统的运行分析 37

2.5.1 电力网的电压降和功率损耗 38

2.5.2 辐射形电力网的潮流计算 40

2.5.3 电力系统中的电能损耗计算 43

2.6 复杂电力系统潮流计算 45

2.6.1 节点电压方程与导纳矩阵和阻抗矩阵 45

2.6.2 具有非标准变比变压器的等值电路 48

2.6.3 电力系统的功率方程 49

2.6.4 牛顿-拉夫逊潮流计算方法 50

2.7 无功功率平衡及无功功率与电压的关系 55

2.7.1 无功功率平衡 55

2.7.2 无功功率与电压水平的关系 57

2.8 电力系统的电压调整 59

2.8.1 电压调整的原理图 59

2.8.2 利用发电机进行调压 60

2.8.3 改变变压器变比调压 60

2.8.4 并联无功补偿设备调压 62

2.8.5 线路串联电容补偿装置调压 65

2.9 电力系统的有功功率和频率调整 66

2.9.1 有功功率平衡和频率的关系 67

2.9.2 有功负荷的变动规律 67

2.9.3 电力系统有功功率电源备用 67

2.9.4 电力系统的频率调整 68

小结 70

思考题及习题 71

第3章 电力系统的短路电流计算 75

3.1 概述 75

3.2 无限大功率电源供电系统的三相短路电流 76

3.2.1 三相短路的暂态过程 76

3.2.2 短路冲击电流和最大有效值电流 77

3.3 同步发电机突然三相短路的物理过程及短路电流的分析 79

3.3.1 同步发电机在空载情况下突然三相短路的物理过程 80

3.3.2 无阻尼绕组同步发电机空载时的突然三相短路电流 82

3.3.3 无阻尼绕组同步发电机负载时的突然三相短路电流 84

3.3.4 有阻尼绕组同步发电机的突然三相短路电流 86

3.4 电力系统三相短路的实用计算 88

3.4.1 电抗标幺值的近似计算 89

3.4.2 短路电流交流分量起始值的计算 90

3.5 电力系统不对称短路的分析和计算 95

3.5.1 对称分量法 95

3.5.2 电力系统各元件的序阻抗 96

3.5.3 电力系统的各序等值网络 99

3.5.4 电力系统不对称短路故障处电压、电流的分析及计算 101

3.5.5 不对称短路非故障处电压、电流的计算 107

3.6 计算机计算复杂系统短路电流原理及框图 109

3.6.1 三相短路电流的计算机算法 109

3.6.2 不对称短路电流的计算机算法 110

小结 112

思考题及习题 113

第4章 电气设备和电气主系统 117

4.1 概述 117

4.2 高压断路器 117

4.2.1 高压断路器中电弧的产生与熄灭 117

4.2.2 弧隙电压恢复过程 119

4.2.3 断路器开断短路电流时弧隙电压恢复过程分析 120

4.2.4 不同短路形式对断路器开断能力的影响 122

4.2.5 熄灭电弧及降低断口恢复电压上升速度的措施 124

4.2.6 高压断路器的基本类型及操作机构 126

4.3 隔离开关 128

4.4 高压熔断器 129

4.5 电流互感器 130

4.5.1 电磁式电流互感器的特点 130

4.5.2 电流互感器的误差 130

4.5.3 电流互感器的准确级和额定容量 132

4.5.4 电流互感器在使用中应注意的事项 134

4.5.5 电流互感器的接线 135

4.5.6 电流互感器在主接线中的配置 136

4.6 电压互感器 136

4.6.1 电磁式电压互感器 136

4.6.2 电容式电压互感器 139

4.6.3 电压互感器的接线 140

4.6.4 电压互感器接线应注意的事项 141

4.6.5 电压互感器在主接线中的配置 141

4.7 电气主接线 142

4.7.1 对电气主接线的基本要求 142

4.7.2 电气主接线的基本接线形式 142

4.7.3 各类发电厂和变电站电气主接线的特点 149

4.8 发电厂变电站限制短路电流的措施 150

4.8.1 选择适当的主接线形式和运行方式 150

4.8.2 加装限流电抗器 151

4.8.3 采用低压分裂绕组变压器 154

4.9 配电装置 155

4.9.1 配电装置的分类和基本要求 155

4.9.2 配电装置的安全净距 155

4.9.3 屋内配电装置 156

4.9.4 屋外配电装置 158

4.9.5 成套配电装置 159

小结 163

思考题及习题 164

第5章 电网设计及电气设备选择 167

5.1 概述 167

5.2 电网设计 167

5.2.1 电网设计应考虑的因素 167

5.2.2 电网接线的基本类型 168

5.2.3 电网方案的技术经济比较 172

5.3 导线和电缆的选择 173

5.3.1 按经济电流密度选择导线截面 173

5.3.2 按允许电压损耗选择导线截面 174

5.3.3 按允许载流量、电晕和机械强度校验导线截面 177

5.4 变压器的选择 178

5.4.1 变压器的负荷能力 179

5.4.2 变压器台数及容量的选择 180

5.4.3 变压器类型的选择 181

5.5 电气设备选择的基本原则 181

5.5.1 按正常工作条件选择电气设备 182

5.5.2 按短路情况校验 183

5.6 电气设备的选择 186

5.6.1 母线的选择 186

5.6.2 断路器及隔离开关的选择 188

5.6.3 高压熔断器的选择 190

5.7 经济评价方法 190

5.7.1 资金的时间价值 191

5.7.2 经济评价方法 194

小结 197

思考题及习题 198

第6章 远距离大容量输电 199

6.1 概述 199

6.2 远距离输电线路的功率传输特性 200

6.2.1 远距离输电线路的基本方程 200

6.2.2 线路的自然功率与电压分布 201

6.2.3 线路传输功率极限 202

6.3 电力系统静态稳定 204

6.3.1 简单电力系统的静稳极限 204

6.3.2 提高电力系统静态稳定性的措施 208

6.4 电力系统暂态稳定 210

6.4.1 简单系统的暂态稳定性 210

6.4.2 等面积定则 213

6.4.3 发电机转子运动方程的求解 214

6.4.4 提高暂态稳定性的措施 219

6.5 直流输电 221

6.5.1 直流输电系统的工作原理 222

6.5.2 直流输电系统的基本控制方式 228

6.5.3 直流输电系统的谐波、滤波和补偿问题 229

6.5.4 直流输电系统的接线方式 230

6.6 灵活交流输电 231

6.6.1 灵活交流输电的发展及现状 231

6.6.2 几种主要的FACTS装置 232

6.6.3 FACTS装置在电力系统中的应用 238

小结 239

思考题及习题 239

第7章 继电保护 241

7.1 概述 241

7.1.1 继电保护的任务 241

7.1.2 对继电保护装置的基本要求 241

7.1.3 继电保护的基本原理 243

7.1.4 电力系统继电保护的工作配合 244

7.1.5 继电保护技术发展概述 245

7.2 电网电流保护 245

7.2.1 过电流继电器的工作原理 245

7.2.2 电流速断保护 246

7.2.3 限时电流速断保护 249

7.2.4 定时限过电流保护 251

7.2.5 电流保护的接线方式 254

7.2.6 电流保护的应用及评价 256

7.3 电网的距离保护 256

7.3.1 距离保护的基本原理 257

7.3.2 阻抗测量及动作特性 258

7.3.3 距离保护的整定计算 258

7.3.4 距离保护的应用及评价 262

7.4 输电线路纵联保护 262

7.4.1 输电线路纵联保护两侧信息的交换 263

7.4.2 高频纵联方向保护 265

7.4.3 纵联电流差动保护 267

7.5 电力变压器的继电保护 269

7.5.1 变压器纵联差动保护 270

7.5.2 励磁涌流及其识别方法 275

7.5.3 变压器保护的配置 277

小结 278

思考题及习题 279

第8章 电力系统自动化 282

8.1 概述 282

8.2 电网调度自动化 284

8.2.1 电网调度自动化的发展历程 284

8.2.2 电力系统的分层控制 285

8.2.3 电网调度自动化系统的基本组成部分 286

8.2.4 远动终端 286

8.2.5 数据传输 291

8.2.6 电网调度自动化系统主站 300

8.3 变电站综合自动化 308

8.3.1 变电站综合自动化系统的基本功能 308

8.3.2 变电站综合自动化系统的结构形式 309

8.3.3 变电站综合自动化系统的通信 312

8.3.4 变电站综合自动化系统的特点 313

8.4 配电网自动化 314

8.4.1 配电管理系统的主要组成部分 314

8.4.2 配电管理系统的结构和通信 315

8.4.3 馈线自动化 318

8.4.4 配电网图资地理信息系统 323

8.4.5 需求侧管理 325

8.4.6 远程自动抄表系统 326

小结 327

思考题及习题 327

第9章 电力系统过电压防护及绝缘配合 329

9.1 概述 329

9.2 气体放电的物理过程 329

9.2.1 气体放电的机理 330

9.2.2 自持放电 332

9.2.3 不均匀电场中气体放电 333

9.2.4 空气间隙的击穿特性 336

9.3 雷电过电压的产生与防护 337

9.3.1 雷电特性 337

9.3.2 线路感应雷过电压和直击雷过电压 341

9.3.3 雷电过电压的防护 342

9.4 工频过电压的产生与防护 345

9.4.1 工频过电压产生的机理 345

9.4.2 工频过电压的防护措施 349

9.5 操作过电压的产生与防护 349

9.5.1 操作过电压产生的机理 349

9.5.2 操作过电压的抑制措施 351

9.6 过电压的数值计算 352

9.6.1 集中参数元件的电磁暂态过程等值计算电路 353

9.6.2 分布参数元件的电磁暂态过程等值计算电路 356

9.6.3 电磁暂态过程求解算法 359

9.7 绝缘配合 361

9.7.1 配合原则 361

9.7.2 绝缘配合的方法 362

9.7.3 电气设备与输电线路试验电压的确定 363

小结 365

思考题及习题 366

第10章 电力市场 367

10.1 概述 367

10.1.1 电力市场化进程 367

10.1.2 电力市场结构的组成 368

10.2 微观经济学基础 370

10.2.1 需求、供给和市场价格 370

10.2.2 市场类型与价格确定 372

10.2.3 成本与市场效率 375

10.3 发电市场的竞价 376

10.3.1 实时电价的基本概念 376

10.3.2 分时竞价模式 377

10.3.3 分段竞价模式 380

10.4 输电费用 381

10.4.1 输电费用的构成 382

10.4.2 输电费用的简单分摊方法 382

10.4.3 输电费用分摊的潮流追踪方法 385

10.5 辅助服务 386

10.5.1 备用市场 386

10.5.2 无功市场 388

10.5.3 输电阻塞管理 391

小结 394

思考题及习题 394

参考文献 395