電氣工程基礎(chǔ)

1 電力工程基礎(chǔ)(1)
1.1 電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位(1)
1.1.1 電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位(1)
1.1.2 我國電力工業(yè)的發(fā)展簡況(1)
1.1.3 我國的電力市場(3)
1.2 各類發(fā)電廠生產(chǎn)過程簡介(3)
1.2.1 火力發(fā)電廠(4)
1.2.2 水力發(fā)電廠(5)
1.2.3 核電廠(7)
1.2.4 其它能源發(fā)電(8)
1.3 電力系統(tǒng)的組成(9)
1.3.1 電力系統(tǒng)的組成(9)
1.3.2 組成電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)(11)
1.4 對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求(12)
1.4.1 電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)(12)
1.4.2 對電力系統(tǒng)的基本要求(13)
1.5 電力系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)(14)
1.5.1 電壓(14)
1.5.2 頻率(16)
1.6 電力系統(tǒng)的接線方式和電壓等級(16)
1.6.1 電力系統(tǒng)的接線方式(16)
1.6.2 電力系統(tǒng)的電壓等級(18)
1.6.3 電壓等級的選擇(19)
本章小結(jié)(19)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(20)
2 電力網(wǎng)的參數(shù)計(jì)算和等值電路(22)
2.1 概述(22)
2.2 電力線路的結(jié)構(gòu)(22)
2.2.1 架空線路(22)
2.2.2 電纜線路(28)
2.3 架空線路的參數(shù)計(jì)算和等值電路(31)
2.3.1 電阻(31)
2.3.2 電抗(31)
2.3.3 電納(33)
2.3.4 電導(dǎo)(33)
2.3.5 電力線路的等值電路(34)
2.4 變壓器的等值電路及參數(shù)計(jì)算(36)
2.4.1 雙繞組變壓器(37)
2.4.2 三繞組變壓器(39)
2.4.3 自耦變壓器(43)
2.4.4 變壓器的π型等值電路(46)
2.5 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇(49)
2.5.1 導(dǎo)線截面選擇的技術(shù)條件(49)
2.5.2 導(dǎo)線截面選擇的經(jīng)濟(jì)條件(51)
2.5.3 導(dǎo)線截面選擇的實(shí)用方法(51)
2.6 標(biāo)幺制(53)
2.6.1 標(biāo)幺制的概念(53)
2.6.2 基準(zhǔn)值的選擇(53)
2.6.3 不同基準(zhǔn)值標(biāo)幺值之間的換算(54)
2.6.4 變壓器聯(lián)系的不同電壓等級中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算(55)
本章小結(jié)(58)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(58)
3 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析(60)
3.1 概述(60)
3.2 電力網(wǎng)的功率分布和電壓計(jì)算(60)
3.2.1 電力網(wǎng)的功率損耗(60)
3.2.2 電力網(wǎng)環(huán)節(jié)首、末端的功率、電壓平衡關(guān)系(64)
3.2.3 電力網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算(69)
3.2.4 電磁環(huán)網(wǎng)的功率分布與電壓計(jì)算(84)
3.3 電力系統(tǒng)潮流與計(jì)算機(jī)算法簡介(87)
3.3.1 潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型(87)
3.3.2 潮流計(jì)算方法(92)
3.4 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整(106)
3.4.1 頻率調(diào)整的必要性(106)
3.4.2 電力系統(tǒng)的有功功率——頻率靜態(tài)特性(108)
3.4.3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整(112)
3.4.4 電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷在各類發(fā)電廠間的合理分配及有功功率的平衡(114)
3.4.5 有功功率平衡方程式及備用容量(115)
3.5 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整(116)
3.5.1 電壓調(diào)整的必要性(116)
3.5.2 電力系統(tǒng)的無功功率——電壓靜態(tài)特性(118)
3.5.3 電力系統(tǒng)的無功功率平衡(120)
3.5.4 電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式(126)
3.5.5 改變發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)壓(128)
3.5.6 改變變壓器的分接頭調(diào)壓(128)
3.5.7 改變電力網(wǎng)的無功功率分布調(diào)壓(133)
3.5.8 改變電力網(wǎng)的參數(shù)調(diào)壓(138)
3.6 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(142)
3.6.1 電力網(wǎng)中的能量損耗(142)
3.6.2 火電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配(149)
3.6.3 電力系統(tǒng)無功功率最優(yōu)分布簡介(153)
3.7 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式(155)
3.7.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)(155)
3.7.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)(158)
3.7.3 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(160)
本章小結(jié)(161)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(163)
4 電力系統(tǒng)短路(166)
4.1 概述(166)
4.1.1 短路的一般概念(166)
4.1.2 恒定電壓源電路的三相短路(168)
4.2 同步發(fā)電機(jī)等值電路(172)
4.2.1 同步發(fā)電機(jī)的基本方程(172)
4.2.2 電感系數(shù)(174)
4.2.3 派克-戈列夫方程(177)
4.2.4 同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路(179)
4.3 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的近似分析(186)
4.4 電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算(188)
4.4.1 交流電流初始值計(jì)算(188)
4.4.2 應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流(交流分量有效值)(197)
4.5 對稱分量法及元件的序阻抗和等值電路(199)
4.5.1 對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用(199)
4.5.2 電力系統(tǒng)元件的序電抗(204)
4.5.3 零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成(212)
4.6 不對稱故障的分析和計(jì)算(215)
4.6.1 不對稱短路的分析(215)
4.6.2 非故障處電流、電壓的計(jì)算(221)
本章小結(jié)(224)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(225)
5 發(fā)電廠和變電站的一次系統(tǒng)(227)
5.1 概述(227)
5.2 電氣主接線(229)
5.2.1 對主接線的基本要求(229)
5.2.2 主接線的基本接線形式(229)
5.2.3 電氣主接線實(shí)例(233)
5.3 高壓電器(239)
5.3.1 開關(guān)電器的電弧問題(239)
5.3.2 高壓斷路器(237)
5.3.3 高壓隔離開關(guān)(245)
5.3.4 高壓負(fù)荷開關(guān)(246)
5.3.5 高壓熔斷器(247)
5.3.6 高壓開關(guān)柜(249)
5.4 互感器(250)
5.4.1 概述(250)
5.4.2 電流互感器(250)
5.4.3 電壓互感器(255)
5.5 低壓電器(256)
5.5.1 低壓熔斷器(257)
5.5.2 低壓刀開關(guān)(258)
5.5.3 低壓斷路器(259)
5.5.4 低壓配電屏(263)
5.6 電器設(shè)備的選型(264)
5.6.1 電器設(shè)備選擇的一般條件(264)
5.6.2 高壓一次設(shè)備的選型(265)
5.6.3 互感器的選型(267)
5.6.4 低壓一次設(shè)備的選型(267)
5.6.5 成套配電裝置的選型(268)
5.7 變電站的總體布置(268)
5.7.1 對總體布置的要求(268)
5.7.2 6～10kv變配電所總體布置方案(269)
5.7.3 220kv變電站總平面布置(270)
5.7.4 組合式及箱式變電站簡介(270)
本章小結(jié)(271)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(272)
6 發(fā)電廠和變電站的二次系統(tǒng)(274)
6.1 概述(274)
6.1.1 原理接線圖(274)
6.1.2 展開接線圖(275)
6.1.3 安裝接線圈(275)
6.2 控制與信號系統(tǒng)(276)
6.2.1 控制開關(guān)(276)
6.2.2 操作機(jī)構(gòu)(276)
6.2.3 斷路器控制回路(277)
6.3 絕緣監(jiān)察(281)
6.3.1 信號電橋(282)
6.3.2 測量電橋(282)
6.4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本概念與要求(283)
6.4.1 電力系統(tǒng)故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)(283)
6.4.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)任務(wù)和作用(283)
6.4.3 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的基本要求(283)
6.4.4 繼電保護(hù)的基本原理(285)
6.4.5 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展概況(286)
6.5 輸電線路的繼電保護(hù)(286)
6.5.1 輸電線路的電流保護(hù)(286)
6.5.2 輸電線路相間短路的方向電流保護(hù)(291)
6.5.3 輸電線路的接地保護(hù)(294)
6.5.4 線路距離保護(hù)(298)
6.5.5 高頻保護(hù)(303)
6.5.6 電力變壓器保護(hù)(308)
6.5.7 發(fā)電機(jī)保護(hù)(312)
6.5.8 母線保護(hù)(314)
6.5.9 微機(jī)型繼電保護(hù)概論(315)
6.6 常用自動裝置(320)
6.6.1 自動重合閘(321)
6.6.2 備用電源自動投入裝置(apd)(322)
6.6.3 按頻率自動減負(fù)荷載裝置工作原理(323)
6.7 操作電源(325)
6.7.1 蓄電池組直流電源(325)
6.7.2 硅整流電容儲能直流電源(325)
6.7.3 帶鎘鎳電池的硅整流直流系統(tǒng)(325)
6.7.4 復(fù)式整流直流系統(tǒng)(326)
6.7.5 交流操作電源(327)
本章小結(jié)(327)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(327)
7 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行(329)
7.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念(329)
7.2 同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性(330)
7.2.1 轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程(330)
7.2.2 發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和功率(331)
7.3 多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率(332)
7.4 簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定(333)
7.4.1 單機(jī)無窮大系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性(333)
7.4.2 負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定(336)
7.5 小干擾法分析電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定(337)
7.5.1 簡單系統(tǒng)中狀態(tài)變量偏移量的線性狀態(tài)方程(337)
7.5.2 根據(jù)特征值判斷簡單系統(tǒng)的穩(wěn)定性(337)
7.5.3 多機(jī)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的簡化分析(339)
7.6 提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施(340)
7.6.1 采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置(340)
7.6.2 減小元件的電抗(341)
7.6.3 改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采用中間補(bǔ)償設(shè)備(342)
7.7 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定(343)
7.7.1 簡單系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性(343)
7.7.2 等面積定則(345)
7.7.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程的求解(347)
7.7.4 提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施(352)
本章小結(jié)(356)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(356)
8 遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)(358)
8.1 概述(358)
8.2 交流遠(yuǎn)距離輸電線路(359)
8.2.1 遠(yuǎn)距離輸電線路的基本方程(359)
8.2.2 遠(yuǎn)距離輸電線路的自然功率與電壓分布(360)
8.2.3 交流遠(yuǎn)距離輸電線路的參數(shù)補(bǔ)償(361)
8.3 柔性輸電技術(shù)(362)
8.3.1 柔性交流輸電系統(tǒng)(362)
8.3.2 柔性輸電系統(tǒng)控制裝置簡介(362)
8.4 高壓直流輸電(366)
8.4.1 直流輸電的工作原理(367)
8.4.2 直流輸電系統(tǒng)的控制方式(369)
8.4.3 直流輸電系統(tǒng)的諧波及其抑制(370)
8.4.4 直流輸電系統(tǒng)的接線方式(371)
8.5 交直流輸電特性比較(373)
8.5.1 直流輸電線路比交流輸電線路造價(jià)低(373)
8.5.2 直流輸電不存在穩(wěn)定性的問題(373)
8.5.3 直流輸電系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度快(373)
8.5.4 直流輸電線路單極接地后恢復(fù)時(shí)間快(373)
8.5.5 可以限制短路容量的增大(373)
8.5.6 直流輸電中的缺點(diǎn)及直流輸電適用場合(374)
本章小結(jié)(374)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(375)
9 高電壓技術(shù)(376)
9.1 概述(376)
9.2 高電壓絕緣的基本理論(376)
9.2.1 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)與損耗(376)
9.2.2 氣體放電規(guī)律(379)
9.2.3 沿面放電(381)
9.2.4 液體與固體的擊穿(381)
9.3 高電壓絕緣診斷技術(shù)(382)
9.3.1 絕緣的老化(382)
9.3.2 絕緣診斷技術(shù)(383)
9.4 雷電過電壓(390)
9.4.1 過電壓及其危害(390)
9.4.2 雷電過電壓的形成及危害(391)
9.4.3 避雷針和避雷線(393)
9.4.4 避雷器(395)
9.5 工頻過電壓(399)
9.5.1 空載線路電容效應(yīng)引起的工頻過電壓(400)
9.5.2 不對稱短路引起的工頻過電壓(400)
9.5.3 突然甩負(fù)荷引起的工頻過電壓(401)
9.5.4 工頻過電壓的限制措施(402)
9.6 諧振過電壓(403)
9.6.1 諧振的類型(403)
9.6.2 鐵磁諧振過電壓的限制措施(403)
9.7 操作過電壓(404)
9.7.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電弧接地過電壓(404)
9.7.2 切除空載變壓器產(chǎn)生的過電壓(405)
9.7.3 切除空載線路引起的過電壓(406)
9.7.4 空載線路的合閘過電壓(408)
本章小結(jié)(408)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(409)
10 配電網(wǎng)自動化(4116)
10.1 配電網(wǎng)及其自動化的內(nèi)容與功能(411)
10.1.1 配電網(wǎng)的構(gòu)成(411)
10.1.2 配電網(wǎng)自動化的主要內(nèi)容(412)
10.1.3 配電網(wǎng)自動化的主要功能(413)
10.2 配電網(wǎng)自動化的通信(417)
10.2.1 配電網(wǎng)自動化的通信方式及要求(417)
10.2.2 配電網(wǎng)自動化的幾種通信技術(shù)(419)
10.2.3 配電自動化中通信系統(tǒng)規(guī)約(430)
10.3 配電所及變電站自動化(433)
10.3.1 遠(yuǎn)動裝置的基本功能與要求(433)
10.3.2 微機(jī)遠(yuǎn)動裝置及技術(shù)特點(diǎn)(435)
10.3.3 變電站自動化的信息采集(437)
10.4 配電網(wǎng)的饋線自動化(439)
10.4.1 重合器與饋線電氣元件的配合(440)
10.4.2 具有ftu的饋線自動化(444)
10.5 配電網(wǎng)的負(fù)荷控制(448)
10.5.1 負(fù)荷控制的類型及負(fù)荷控制系統(tǒng)(448)
10.5.2 幾種負(fù)荷控制與管理系統(tǒng)(452)
10.6 配電與用電的管理自動化(453)
10.6.1 配電管理與地理信息系統(tǒng)(453)
10.6.2 用電管理中的自動抄表與遠(yuǎn)程電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(460)
本章小結(jié)(468)
復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題(468)
附錄Ⅰ常用高壓一次設(shè)備(470)
附錄Ⅱ常用低壓一次設(shè)備(475)
附錄Ⅲ短路電流周期分量計(jì)算曲線數(shù)字表(478)
附錄Ⅳ導(dǎo)線常用規(guī)格及載流量(482)
附錄Ⅴ架空線路、電纜線路參數(shù)(484)
附錄Ⅵ鋁芯紙絕緣電纜的長期允許電流(487)
附錄Ⅶ變壓器的技術(shù)參數(shù)(488)
附錄Ⅷ電力電容器參數(shù)(495)
主要參考文獻(xiàn)(497)