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前言1

第1章 绪论1

1.1 电力工程的发展1

1.2 电力系统概述2

1.2.1 电力系统的构成2

1.2.2 电力系统的基本参量5

1.2.3 发电厂的类型6

1.2.4 变电所的类型8

1.2.5 电力系统的特点和要求8

1.3 电力系统计算的标幺制8

1.3.1 标幺值的计算与选择9

1.3.2 标幺值之间的换算11

1.3.3 复杂网络中标幺值的计算11

1.3.4 频率、角速度和时间的基准值15

思考题与习题16

参考文献16

第1篇 电力设备17

第2章 输电设备17

2.1 输电线路17

2.1.1 输电线路的结构特点17

2.1.2 电缆线路及附件25

2.1.3 架空线路模型26

2.1.4 电力线路的等效电路34

2.1.5 输电线路覆冰危害及除冰防冰36

2.2 变压器39

2.2.1 双绕组变压器的参数计算39

2.2.2 三绕组变压器的参数计算42

2.2.3 自耦变压器的参数计算46

2.3 直流输电48

2.3.1 直流输电概述48

2.3.2 直流输电系统的工作原理54

2.3.3 直流输电系统的等效电路59

思考题与习题60

参考文献61

第3章 电力负荷62

3.1 负荷曲线62

3.2 负荷分类64

3.3 负荷模型64

3.3.1 负荷模型概述64

3.3.2 静态负荷模型65

3.3.3 电动机负荷模型67

3.3.4 综合负荷模型68

思考题与习题69

参考文献69

第4章 同步发电机70

4.1 同步发电机的基本方程与参数70

4.1.1 abc坐标系下的方程70

4.1.2 派克-戈列夫变换72

4.1.3 dq0坐标系下的方程75

4.2 同步发电机的稳态方程与参数78

4.2.1 稳态条件78

4.2.2 稳态电压方程78

4.2.3 相量方程、相量图、等效电路图79

4.3 同步发电机的动态方程与参数81

4.3.1 次暂态方程与参数81

4.3.2 暂态方程与参数83

4.4 励磁系统及调压器87

4.5 原动机及调速器89

思考题与习题91

参考文献91

第5章 高压绝缘与继电保护92

5.1 高压绝缘与接地92

5.1.1 高电压与绝缘的成因92

5.1.2 过电压保护92

5.1.3 接地94

5.2 继电保护95

5.2.1 继电保护概述95

5.2.2 线路的继电保护96

5.2.3 电力变压器保护111

5.2.4 发电机保护112

5.3 电力系统的监测与控制114

5.3.1 电力系统的监测与控制的复杂性114

5.3.2 电力系统的监测与控制的内容114

5.3.3 电力系统运行状态114

5.3.4 现代电网调度自动化系统及其发展115

思考题与习题116

参考文献117

第6章 其他电力设备118

6.1 电弧与灭弧118

6.1.1 电弧产生和熄灭的物理过程118

6.1.2 灭弧的物理过程120

6.1.3 熄灭交流电弧的基本方法121

6.2 高压断路器123

6.2.1 电力系统对高压断路器的要求123

6.2.2 高压断路器的型号、分类和特点124

6.2.3 SF6高压断路器126

6.3 隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器129

6.3.1 隔离开关129

6.3.2 高压负荷开关132

6.3.3 高压熔断器133

6.4 低压电器136

6.4.1 低压熔断器136

6.4.2 低压刀开关138

6.4.3 低压断路器140

6.4.4 接触器140

6.5 互感器141

6.5.1 互感器概述141

6.5.2 电流互感器142

6.5.3 电压互感器148

思考题与习题152

参考文献152

第7章 电气主接线153

7.1 电气主接线概述153

7.1.1 对电气主接线的基本要求153

7.1.2 电气主接线的基本类型154

7.1.3 电气主回路中开关的配置原则154

7.2 电气主接线的基本形式155

7.2.1 单母线接线155

7.2.2 单母线分段接线156

7.2.3 单母线带旁路母线接线156

7.2.4 双母线接线158

7.2.5 双母线分段接线159

7.2.6 双母线带旁路母线接线160

7.2.7 3/2断路器双母线接线160

7.2.8 单元接线161

7.2.9 桥形接线161

7.2.10 角形接线163

7.3 电气主接线实例分析163

7.3.1 火力发电厂电气主接线163

7.3.2 水力发电厂电气主接线166

7.3.3 变电所电气主接线167

思考题与习题168

参考文献168

第2篇 电力系统稳态分析169

第8章 电力系统的潮流169

8.1 电力系统潮流概述169

8.2 输电线路运行特性及简单电力系统潮流计算170

8.2.1 电力线路上的电压降落、功率损耗和电能损耗170

8.2.2 变压器上的电压降落、功率损耗和电能损耗175

8.2.3 简单辐射形网络的潮流计算176

8.3 复杂电力系统的潮流计算180

8.3.1 潮流计算方法概述180

8.3.2 电力网络方程180

8.3.3 节点功率方程与节点的分类187

8.3.4 牛顿-拉夫逊法189

8.4 电力系统优化潮流简介198

8.4.1 优化潮流的数学模型198

8.4.2 优化潮流的算法199

思考题与习题199

参考文献202

第9章 电力系统的频率204

9.1 电力系统频率概述204

9.1.1 电力系统频率的概念204

9.1.2 电力系统频率的测量205

9.2 电力系统的频率特性206

9.2.1 发电机组的频率特性206

9.2.2 电力负荷的频率特性209

9.2.3 电力系统的有功功率一频率特性210

9.3 电力系统的频率调整210

9.3.1 电力系统频率的一次调整210

9.3.2 电力系统频率的二次调整213

9.3.3 互联系统的频率调整214

思考题与习题218

参考文献219

第10章 电力系统的电压220

10.1 电力系统电压概述220

10.1.1 无功功率负荷与电压的关系220

10.1.2 电压偏移的危害223

10.1.3 电压偏移的标准224

10.2 电力系统中无功功率的平衡与补偿224

10.2.1 电力系统中无功功率负荷与无功功率损耗224

10.2.2 电力系统中的无功电源225

10.2.3 电力系统的无功功率平衡与补偿228

10.3 电力系统中的电压管理与调压方法229

10.3.1 中枢点电压管理229

10.3.2 电压调整的方法230

10.4 电力系统中的谐波239

10.4.1 谐波及其产生239

10.4.2 谐波的危害240

10.4.3 谐波的抑制240

思考题与习题242

参考文献244

第3篇 电力系统暂态分析245

第11章 电力系统的对称故障246

11.1 电力系统故障概述246

11.2 无穷大电源供电系统的三相短路247

11.2.1 定性分析248

11.2.2 冲击电流和最大有效值电流249

11.3 同步发电机的突然三相短路252

11.3.1 定性分析252

11.3.2 各分量的初瞬值252

11.3.3 各分量的终值253

11.3.4 各分量的时间常数253

11.3.5 合成转换254

思考题与习题257

参考文献258

第12章 电力系统的不对称故障259

12.1 对称分量法259

12.1.1 对称分量法的基本原理259

12.1.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用260

12.2 电力系统各序网络的形成及序网方程263

12.2.1 序阻抗263

12.2.2 正序和负序网络267

12.2.3 零序网络268

12.3 不对称故障的分析计算270

12.3.1 不对称故障时故障点的电流和电压计算270

12.3.2 非故障点的电流和电压计算279

12.3.3 非全相运行的分析和计算282

12.4 电力系统不对称故障的计算机算法简介285

思考题与习题287

参考文献289

第13章 电力系统的稳定290

13.1 电力系统稳定概述290

13.1.1 电力系统稳定的定义与类型290

13.1.2 电力系统稳定分析的模型291

13.2 简单电力系统的静态稳定295

13.3 简单电力系统的暂态稳定300

13.3.1 概述300

13.3.2 定性分析300

13.3.3 稳定判据—等面积定则302

13.4 简单电力系统的电压稳定305

13.4.1 概述305

13.4.2 定性分析305

13.4.3 稳定判据308

13.5 简单电力系统的动态稳定309

13.6 多机电力系统的稳定分析方法309

13.6.1 直接法309

13.6.2 小干扰法309

13.6.3 数值计算法311

13.7 提高电力系统稳定性的措施313

13.7.1 提高静态稳定性的措施313

13.7.2 提高暂态稳定性的措施314

13.7.3 提高电压稳定性的措施315

13.7.4 抑制低频振荡的措施316

思考题与习题317

参考文献318

第4篇 电力工程的设计与管理320

第14章 电力网络接线的设计320

14.1 输电网接线320

14.1.1 输电网接线的基本要求320

14.1.2 输电网的规划设计方法321

14.1.3 输电网的接线方式321

14.1.4 输电网接线实例323

14.2 配电网接线325

14.2.1 配电网的结构325

14.2.2 配电网的基本要求325

14.2.3 配电网的接线方式326

思考题与习题331

参考文献331

第15章 电气设备的选择333

15.1 电气设备选择的一般条件333

15.1.1 按正常工作条件选择电气设备333

15.1.2 按短路条件校验热稳定和动稳定335

15.2 输电线路的选择337

15.2.1 架空线路的选择337

15.2.2 电力电缆的选择344

15.3 发电厂及变电所主变压器的选择345

15.3.1 主变压器的容量和台数345

15.3.2 主变压器的负载率347

15.3.3 主变压器的型式347

15.4 支柱绝缘子及穿墙套管的选择349

15.4.1 支柱绝缘子的选择349

15.4.2 穿墙套管的选择350

15.5 高压断路器、隔离开关和高压熔断器的选择351

15.5.1 高压断路器的选择351

15.5.2 隔离开关的选择352

15.5.3 高压熔断器的选择353

15.6 电流和电压互感器的选择354

15.6.1 电流互感器的选择354

15.6.2 电压互感器的选择357

15.6.3 电流和电压互感器的配置原则358

15.7 SF6封闭式组合电器的选择360

15.7.1 一般规定360

15.7.2 性能要求361

15.8 硬母线的选择361

15.8.1 硬母线的材料、类型与布置方式362

15.8.2 硬母线的截面积选择及热稳定、电晕校验362

15.8.3 硬母线的动稳定校验363

思考题与习题366

参考文献366

第16章 电力管理与电力市场367

16.1 电力工程管理概述367

16.1.1 我国电力工业体制改革历程367

16.1.2 我国电力市场化改革368

16.2 电力市场基础369

16.2.1 电力市场的基本概念369

16.2.2 电力市场的建设370

16.2.3 我国电力市场的发展372

16.3 电力市场的电价问题373

16.3.1 制定电价的基本原则373

16.3.2 制定电价的理论方法374

16.3.3 电价的计算方法375

16.4 电源侧管理378

16.4.1 能源的分类378

16.4.2 常规能源发电378

16.4.3 新型能源发电379

16.4.4 不同能源电厂的发展建议382

16.5 需求侧管理382

16.5.1 需求侧管理的概念382

16.5.2 需求侧管理的内容和手段383

16.5.3 实施需求侧管理的模式383

16.5.4 需求侧管理的实施流程384

16.5.5 需求侧管理节能技术384

思考题与习题385

参考文献385

附录 电力工程常用术语386