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第一部分 电力网 1

第1章 电力系统的基本概念 1

1.1 电力系统概述 1

1.1.1 电力系统的组成 1

1.1.2 电力系统的特点和运行的基本要求 4

1.2 电力负荷和负荷曲线 5

1.2.1 电力负荷的分级及其对供电的要求 5

1.2.2 负荷曲线 6

1.2.3 与负荷曲线和负荷计算有关的物理量 7

1.3 电力系统中性点的接地方式 10

1.3.1 中性点不接地系统 10

1.3.2 中性点经消弧线圈接地系统 12

1.3.3 中性点直接接地系统 13

1.3.4 各种接地方式的比较及应用范围 13

复习思考题 14

第2章 电力线路 15

2.1 杆塔 15

2.1.1 钢筋混凝土电杆 15

2.1.2 铁塔 17

2.2 电力线路 17

2.2.1 电力线路及其接线 17

2.2.2 架空线路的结构和敷设 18

2.2.3 电力电缆线路 21

2.3 金具 27

2.3.1 金具的分类 27

2.3.2 电缆金具 28

2.3.3 金具的选择 28

复习思考题 29

第3章 电力网的等值电路 30

3.1 电力线路的参数及其等值电路 30

3.2 变压器的参数及其等值电路 32

复习思考题 34

第4章 电能损耗及无功补偿 35

4.1 配电网功率损耗与电能损失 35

4.1.1 有功功率损耗的主要类型 35

4.1.2 电能损耗的计算 36

4.2 线损理论计算 36

4.2.1 线损理论计算的意义 36

4.2.2 线损理论计算的目的 36

4.2.3 线损理论计算的要求 37

4.2.4 线损理论计算的设备资料和运行资料 37

4.2.5 线损理论计算的范围 38

4.2.6 线损理论计算的对象和方法 38

4.3 降低线损的技术措施 38

4.3.1 降低线损的建设性措施 39

4.3.2 降低线损的运行措施 40

复习思考题 40

第5章 电力网导线截面积的选择 41

5.1 确定导线截面积的基本原则 41

5.2 导线截面积的选择 41

5.2.1 按导线的允许载流量选择导线截面积 41

5.2.2 按机械强度选择导线截面积 45

5.2.3 按允许电压损失选择导线截面积 45

5.2.4 按经济电流密度选择导线截面积 46

复习思考题 47

第6章 安全用电与节约用电 48

6.1 人身触电的基本知识 48

6.1.1 触电的种类 48

6.1.2 电击和电伤 49

6.1.3 影响触电者触电时的危险程度的因素 50

6.1.4 防止触电的措施 51

6.1.5 触电急救办法 51

6.1.6 触电医疗救护方法 51

6.2 防雷与接地技术 51

6.2.1 防雷击 51

6.2.2 接地技术 53

6.3 电气设备的防火 56

6.3.1 电气火灾形成的原因 56

6.3.2 电气线路火灾的预防措施 56

6.3.3 电气火灾的扑救 57

6.4 节约用电 58

6.4.1 节约用电的意义 58

6.4.2 节约用电的一般措施 58

6.4.3 国家鼓励的节约用电措施 59

6.4.4 电力变压器的经济运行 59

复习思考题 61

第二部分 电力工程 62

第7章 电弧的形成与熄灭 62

7.1 电弧的形成 62

7.1.1 弧隙中导电质点的产生 62

7.1.2 电弧的产生与维持 63

7.2 电弧的熄灭 63

7.2.1 电弧中的去游离 63

7.2.2 交流电弧的电压和电流 64

7.2.3 交流电弧的熄灭 64

复习思考题 66

第8章 发电厂和变电所的电气设备 67

8.1 熔断器 67

8.1.1 熔断器的工作原理 67

8.1.2 熔断器的工作性能 67

8.1.3 熔断器的种类 69

8.2 隔离开关 69

8.2.1 隔离开关的用途、要求与分类 69

8.2.2 户内隔离开关 70

8.2.3 户外隔离开关 70

8.2.4 隔离开关的维护 71

8.3 高压断路器 73

8.3.1 SF6断路器 74

8.3.2 真空断路器 79

8.4 绝缘子和母线 83

8.4.1 绝缘子 83

8.4.2 母线 84

8.5 互感器 85

8.5.1 电流互感器 86

8.5.2 电压互感器 89

8.6 电抗器 92

8.6.1 普通电抗器 92

8.6.2 分裂电抗器 93

8.7 避雷器 95

8.7.1 阀型避雷器 96

8.7.2 管型避雷器 96

8.7.3 氧化锌避雷器 97

8.7.4 保护间隙 98

8.7.5 避雷器的运行维护 98

8.8 电气主接线 98

8.8.1 单母线接线 99

8.8.2 双母线接线 101

8.8.3 无母线接线 104

复习思考题 107

第9章 短路电流的计算 108

9.1 概述 108

9.2 无限大容量系统三相短路电流的计算 109

9.2.1 无限大容量系统 109

9.2.2 三相短路电流的变化过程 109

9.2.3 冲击短路电流ish 111

9.2.4 无限大容量系统三相短路电流的计算程序 112

9.3 发电机供电电路内三相短路 114

9.3.1 短路电流曲线 114

9.3.2 三相短路电流的一般计算方法 115

9.3.3 应用运算曲线求任意时刻短路电流周期分量的有效值 116

9.4 不对称短路电流的计算 118

9.4.1 对称分量法 118

9.4.2 各序分量电流各自产生各序分量的电压降 118

9.4.3 序阻抗和序网络图的拟制 119

9.4.4 不对称短路电流的计算（采用标么值） 121

复习思考题 122

第10章 电气设备的选择 123

10.1 电气设备的电动力及发热计算 123

10.1.1 两平行圆导体间的电动力 123

10.1.2 两平行矩形截面导体间的电动力 124

10.1.3 三相母线短路时的电动力 124

10.1.4 校验电气设备动稳定的方法 125

10.2 导体的发热计算 126

10.2.1 概述 126

10.2.2 导体的长期发热计算 127

10.2.3 导体短路时的发热量计算 128

10.3 电气设备选择的一般条件 132

10.4 母线电缆及绝缘子的选择 133

10.4.1 母线的选择 133

10.4.2 电缆的选择 137

10.4.3 绝缘子的选择 138

10.5 高压断路器、隔离开关和熔断器的选择 139

10.5.1 高压断路器的选择 139

10.5.2 高压隔离开关的选择 140

10.5.3 熔断器的选择 140

10.6 互感器的选择 141

10.6.1 电流互感器的选择 141

10.6.2 电压互感器的选择 143

10.7 限流电抗器的选择 145

10.7.1 按额定电压选择 145

10.7.2 按额定电流选择 145

10.7.3 电抗百分值选择 146

10.7.4 热稳定和动稳定校验 147

10.8 变压器的选择 148

10.8.1 变压器容量的选择 148

10.8.2 变压器台数的选择 149

10.8.3 变压器类型的选择 149

复习思考题 149

第11章 配电装置和接地装置 150

11.1 配电装置 150

11.1.1 概述 150

11.1.2 屋内外配电装置的安全净距 151

11.1.3 屋内配电装置 153

11.1.4 屋外配电装置 156

11.2 接地装置 158

11.2.1 接地装置的作用 159

11.2.2 接地装置的接地电阻允许值 160

11.2.3 接地装置的布置 162

复习思考题 163

第12章 变电所的二次接线 164

12.1 二次接线的图纸 164

12.1.1 原理接线图 164

12.1.2 展开接线图 164

12.1.3 屏面布置图 166

12.1.4 安装接线图 166

12.2 二次接线的安装工艺 168

12.2.1 展开接线图上二次回路编号 168

12.2.2 安装接线图二次回路编号 170

12.2.3 接线端子排的编号 171

12.2.4 连接导线的编号——相对编号法 172

复习思考题 172

第13章 变电所的自动装置 173

13.1 备用电源自动投入装置 173

13.1.1 对备用电源自动投入装置的要求 173

13.1.2 备用电源自动投入的基本原理 173

13.1.3 两路低电压电源互为备用的APD电路 174

13.2 电力线路的自动重合闸装置 175

13.2.1 对自动重合闸的要求 175

13.2.2 电气一次自动重合闸装置 176

复习思考题 178

第三部分 电力系统继电保护 179

第14章 电力系统继电保护概述 179

14.1 电力系统继电保护的作用 179

14.1.1 电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果 179

14.1.2 继电保护装置及其任务 179

14.2 继电保护的基本原理和保护装置的组成 180

14.2.1 继电保护的基本原理 180

14.2.2 继电保护装置的组成 181

14.3 对继电保护的要求及继电保护技术的发展 181

14.3.1 对继电保护的要求 181

14.3.2 继电保护技术的发展史 183

复习思考题 183

第15章 电网的电流保护 184

15.1 单侧电源电网相间短路的电流保护 184

15.1.1 电磁型继电器 184

15.1.2 晶体管型继电器 186

15.1.3 电流互感器 187

15.1.4 无时限电流速断保护（电流Ⅰ段） 188

15.1.5 限时电流速断保护（电流Ⅱ段） 191

15.1.6 定时限电流保护（电流Ⅲ段） 193

15.1.7 电流三段保护小结 195

15.1.8 电流保护的接线方式 196

15.2 多侧电源电网相间短路的方向电流保护 198

15.2.1 方向性电流保护的工作原理 198

15.2.2 相间短路方向继电器的90°接线方式 200

15.2.3 整流型相间短路方向继电器的构成原理 201

15.2.4 方向性电流保护的整定计算和三相原理接线图 202

15.2.5 对方向性电流保护的评价 204

15.3 中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护 204

15.3.1 接地故障时零序电流、零序电压及零序功率的特点 204

15.3.2 零序电流过滤器 204

15.3.3 零序电压互感器 205

15.3.4 零序电流速断保护（零序Ⅰ段） 206

15.3.5 限时零序电流速断保护（零序Ⅱ段） 206

15.3.6 定时限零序过电流保护（零序Ⅲ段） 207

15.3.7 方向性零序电流保护 208

15.3.8 对零序电流保护和方向性零序保护的评价 210

15.4 中性点非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流及方向保护 210

15.4.1 中性点不接地电网中单向接地故障的特点 211

15.4.2 中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故障的特点 212

15.4.3 绝缘监视 214

15.4.4 零序电流保护 215

复习思考题 215

第16章 电网的距离保护 216

16.1 距离保护概述 216

16.1.1 距离保护的基本概念 216

16.1.2 时限特性 217

16.1.3 距离保护的组成 217

16.2 阻抗继电器 218

16.2.1 概述 218

16.2.2 具有圆及直线动作特性的阻抗继电器 219

16.3 影响距离保护正确工作的因素及采取的措施 222

16.3.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响 223

16.3.2 电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路 224

16.3.3 电压回路断线对距离保护的影响 225

16.4 距离保护的整定计算 225

16.4.1 距离保护Ⅰ段 225

16.4.2 距离保护Ⅱ段 225

16.4.3 距离保护Ⅲ段 226

16.4.4 阻抗继电器的整定 227

16.4.5 精确工作电流校验 228

16.4.6 对距离保护的评价 228

复习思考题 228

第17章 电网的差动保护 229

17.1 电网的纵联差动保护 229

17.1.1 纵联差动保护的工作原理 229

17.1.2 纵联差动保护的不平衡电流 230

17.1.3 纵联差动保护的整定计算 231

17.1.4 纵联差动保护的应用 231

17.2 平行线路横联差动方向保护 231

17.2.1 横联差动方向保护的工作原理 231

17.2.2 横联差动方向保护的相继动作区和死区 232

17.2.3 横联差动方向保护的整定计算 233

17.2.4 横联差动方向保护的优缺点及应用范围 234

复习思考题 234

第18章 电网高频保护 235

18.1 高频保护的基本概念 235

18.1.1 概述 235

18.1.2 载波通道的构成原理 235

18.1.3 高频信号的利用方式 236

18.2 高频闭锁方向保护 237

18.2.1 高频闭锁方向保护的基本原理 237

18.2.2 高频闭锁负序方向保护 238

18.3 高频闭锁距离保护 239

18.4 相差高频保护 240

18.4.1 相差高频保护的工作原理 240

18.4.2 相差高频保护的相位特性和相继动作区 242

复习思考题 244

第19章 自动重合闸 245

19.1 自动重合闸的作用及要求 245

19.1.1 自动重合闸在电力系统中的作用 245

19.1.2 对自动重合闸装置的基本要求 246

19.2 单侧电源线路的三相一次自动重合闸 246

19.2.1 电磁式三相一次自动重合闸的构成 246

19.2.2 电磁式三相一次自动重合闸的工作原理 247

19.3 双侧电源线路的三相一次自动重合闸 248

19.3.1 双侧电源线路重合闸装置的特点 248

19.3.2 快速自动重合闸方式 249

19.3.3 具有同步检定和无电压检定的重合闸 249

19.4 自动重合闸与继电保护的配合 250

19.4.1 自动重合闸前加速 250

19.4.2 自动重合闸后加速 251

19.5 重合器与分段器 252

19.5.1 线路自动重合器的功能与特点 252

19.5.2 线路自动分段器的功能特点 253

19.5.3 重合器与分段器的配合 253

复习思考题 254

第20章 电力变压器的继电保护 255

20.1 电力变压器的故障类型，不正常运行状态及其保护措施 255

20.2 变压器的瓦斯保护 255

20.3 变压器的电流速断保护 257

20.4 变压器的纵联差动保护 258

20.4.1 变压器纵联差动保护的原理 258

20.4.2 变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施 259

20.4.3 暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施 261

20.4.4 带制动特性的差动保护 265

20.5 变压器相间短路的电流和电压保护 266

20.5.1 变压器相间短路的过电流保护 266

20.5.2 低电压启动的过电流保护 267

20.5.3 复合电压启动的过电流保护 268

20.5.4 负序电流保护 269

20.5.5 变压器过负荷保护 270

20.6 变压器的零序电流保护 270

20.6.1 变电所单台变压器的零序电流保护 271

20.6.2 变电所多台变压器的零序电流保护 271

复习思考题 273

第21章 电力电容器保护 274

21.1 电力电容器的保护原理 274

21.1.1 电容器数量较少，用交流操作电源的电力电容器保护 274

21.1.2 当电容器数量较多，有直流操作电源时的电力电容器保护 275

21.1.3 电力电容器接地保护 278

21.2 电力电容器的保护整定 279

21.2.1 电容器整组电流保护整定 279

21.2.2 电容器分组电流保护整定 280

21.2.3 电容器的接地保护整定 281

复习思考题 281

第22章 微型计算机继电保护概述 282

22.1 微机保护系统简介 282

22.1.1 微机保护的应用和发展概况 282

22.1.2 微机保护的基本构成 282

22.1.3 微机保护的特点 282

22.2 微机保护的硬件框图简介 283

22.2.1 电压形成回路 283

22.2.2 采样保持电路与模拟低通滤波器 284

22.2.3 多路转换开关（MUX） 285

22.2.4 模数转换器 285

22.2.5 高度集成的数据采集系统DAS 286

22.2.6 CPU主系统 288

22.2.7 开关量输入、输出系统 288

22.3 微机保护的算法 289

22.3.1 数值滤波 289

22.3.2 正弦函数模型算法 290

22.3.3 傅里叶算法（傅氏算法） 291

22.3.4 解微分方程算法 291

22.4 微机变压器差动保护举例 291

22.4.1 概述 291

22.4.2 微机差动保护的动作判据和算法 292

22.4.3 微机变压器差动保护的软件流程 293

22.5 提高微机保护可靠性的措施 296

22.5.1 抗电磁干扰的措施 296

22.5.2 模拟量的自纠错 296

22.5.3 故障自诊断 297

22.6 变电站微机综合自动化系统简介 299

22.6.1 变电站微机综合自动化的基本概念 299

22.6.2 变电站综合自动化系统的结构形式 300

复习思考题 301

附录 302

参考文献 311