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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