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上册3

基础篇3

第1章 输配电系统3

1.1引言3

1.2输配电系统的任务4

1.3供电可靠性5

1.4输配电系统遵循的基本法则8

1.4.1分层级的电压等级9

1.5输配电系统的不同层级10

1.5.1输电层13

1.5.2高压配电层14

1.5.3变电站层14

1.5.4馈线层16

1.5.5供电层18

1.5.6输电和配电的划分18

1.6公用配电设备19

1.6.1输电线路和配电线路20

1.6.2变压器20

1.6.3开关21

1.6.4保护以及保护装置21

1.6.5电压调节装置22

1.7输配电系统费用24

1.7.1输电系统费用24

1.7.2变电站费用24

1.7.3馈线系统费用26

1.7.4供电层费用26

1.7.5运行和维护费用27

1.7.6设备改造费用28

1.7.7电能损耗费用28

1.7.8输配电系统总费用31

1.8配电系统设计的不同类型32

1.8.1辐射状系统33

1.8.2环状系统34

1.8.3网状系统35

1.8.4大主干线与多分支线的布局方式37

1.8.5变电站和馈线的供电区域38

1.8.6供电区域的动态分配38

1.9系统论方法和双Q规划40

1.9.1双Q规划42

1.9.2双Q法是既可降低费用又可改进可靠性的技术44

1.10总结46

1.10.1输配电规划的三个基本要求46

1.10.2输配电的6个基本法则47

1.10.3多个层级的互联47

1.10.4离散的设备规格48

1.10.5有效的规划技巧：供电区域的动态分配48

1.10.6改造费用高于新建费用48

1.10.7峰荷是非同时发生的48

1.10.8损耗费用可能相当可观48

1.10.9实现可靠性目标的传统方法49

1.10.10实现可靠性目标的现代方法49

参考文献49

第2章 用户的用电需求及电力负荷51

2.1引言51

2.1.1电力的数量和质量是用户用电价值的两个重要方面51

2.2数量的需求：电力负荷53

2.2.1恒功率、恒电流以及恒阻抗负荷53

2.2.2终端用途模型与负荷电压特性模型的关系56

2.2.3暂态负荷特性56

2.2.4电能的终端用途57

2.2.5负荷曲线及其分析57

2.2.6负荷曲线的具体测量方法59

2.2.7负荷持续曲线61

2.2.8电力需求的空间分布62

2.3质量的需求：电能质量及供电质量63

2.3.1基于停电损失费用的供电质量评估63

2.3.2基于供电质量的整体价值规划64

2.3.3停电损失费用65

2.3.4电压骤降导致的短时停电65

2.3.5 SEMI F47标准67

2.3.6电压骤降的本质68

2.3.7停电频率和停电持续时间对费用的影响69

2.3.8事先通告可降低停电损失费用71

2.3.9不同用户类型的停电损失费用71

2.3.10不同供电区域的停电损失费用72

2.3.11同一用户类型中不同用户的停电损失费用72

2.3.12不同用电时段的停电损失费用73

2.3.13应用用户停电损失费用数据的推荐方法74

2.3.14电压涌流和谐波所导致的损失费用74

2.3.15用户可靠需求的终端用途模拟75

2.4市场分类和用电价值77

2.4.1费用为王78

2.4.2电价传统上仅由数量决定79

2.4.3提供可变的可靠性水平80

2.5双Q分析：数量、质量与费用的关系81

2.5.1基于双Q的规划和工程设计83

2.6总结85

参考文献86

第3章 电力负荷的行为与同时性88

3.1引言88

3.2峰荷的同时性以及负荷曲线的特征88

3.2.1电器的占空比（电器工作时间的百分比）90

3.2.2多个负荷曲线的聚合形成负荷的同时性效应90

3.2.3空调和热泵负荷的占空比91

3.2.4负荷的同时性行为92

3.2.5同时性等效负荷曲线可视为单个居民负荷的数学期望值96

3.3负荷曲线的测量和模拟97

3.3.1对小规模用户组的用户负荷采样时需高采样率100

3.3.2采样率的确定102

3.3.3同时率与采样周期的估算102

3.4总结103

参考文献105

第4章 配电系统可靠性基础理论106

4.1引言106

4.1.1可靠性术语及定义107

4.2停运与停电的关系110

4.2.1停电频率和停电持续时间110

4.2.2停运的影响范围110

4.2.3停电类型112

4.3可靠性指标114

4.3.1负荷削减指标117

4.3.2可用性指标118

4.3.3可靠性指标的使用118

4.3.4基于可靠性指标的分析119

4.4不同电力企业可靠性指标的差异120

4.4.1可靠性指标统计方式的差异121

4.4.2停电持续时间估计的差异122

4.4.3可靠性目标设定的差异123

4.5可靠性的同业对比123

4.5.1同业对比研究的类型123

4.5.2同业对比研究的驱动力和目的127

4.5.3一次性“改进”计划127

4.5.4持续性改进计划128

4.5.5同业对比过程中的注意事项130

4.6总结135

参考文献137

第5章 经济学基础和费用评估138

5.1引言138

5.2费用139

5.2.1初始费用和持续费用139

5.2.2固定费用和可变费用140

5.2.3沉入费用141

5.2.4嵌入费用、边际费用和增量费用142

5.2.5收入需求142

5.3资金的时间价值144

5.3.1货币是贬值的144

5.3.2现值分析145

5.3.3现值系数和折扣率的确定方法147

5.3.4现值系数是一个决策工具152

5.3.5现值分析的例子153

5.3.6综合现值系数的例子154

5.3.7隐式现值系数157

5.3.8年平均费用158

5.3.9收益和成本的折算方法是相似的161

5.4费用的差异性162

5.4.1不同时段的费用163

5.4.2事故情况下的费用164

5.4.3电压等级对费用的影响164

5.4.4输配电费用的空间分布166

5.4.5费用的空间分布和综合资源规划167

5.5结论168

参考文献170

第6章 规划方案的评估、优选和审批171

6.1引言171

6.2评估、比较、优选及审批172

6.2.1评估和比较173

6.2.2单属性比较和多属性比较174

6.2.3单属性规划174

6.2.4多属性规划174

6.2.5各种决策模式179

6.3传统电力企业的最小费用方法181

6.3.1受监管的电价、最小费用及严格的标准181

6.3.2应用实例184

6.3.3最小费用法的优势186

6.3.4新建项目的优选和审批186

6.4收益/成本比（B/C）方法187

6.4.1可选项目的评估和决策187

6.4.2改造和维修的示例188

6.4.3投资回收期190

6.4.4 DSM示例191

6.4.5电力企业规划流程中基于B/C的评估与优选196

6.5收益/成本增量比（iB/C）方法197

6.5.1处理定额预算的传统方法198

6.5.2 iB/C分析法201

6.5.3基于iB/C的比值进行优选204

6.5.4 iB/C是一种多属性决策过程209

6.5.5基于iB/C的定额预算规划210

6.5.6同时考虑两个及以上可靠性指标214

6.5.7在可靠性最优分析中增加运行和管理费用215

6.5.8在评估中考虑DSM或其他方案作为可选方案216

6.5.9 iB/C法的总结和重点218

6.5.10决策层的战略规划分析221

6.5.11基于iB/C法的资产管理策略221

6.6基于利润的规划模式222

6.6.1非电力企业的工业例子223

6.6.2馈线案例的利润分析224

6.7总结225

6.7.1评估、优选和选择：关键传动环节226

6.7.2传统的标准驱动与面向项目的最小费用法226

6.7.3传统模式的改进228

6.7.4基于B/C的评估和审批228

6.7.5基于回收期的B/C评估229

6.7.6 iB/C法、优选以及基于组合的审批229

6.7.7基于利润的规划模式231

6.7.8电力企业决策中不存在普遍的“真理”231

6.7.9不确定性和风险的宏观背景232

参考文献234

第7章 设备的额定值、载荷水平、寿命及失效235

7.1引言235

7.2额定容量和使用寿命235

7.2.1额定容量的概念236

7.2.2载荷水平、额定值和使用寿命236

7.2.3载荷水平与寿命终结237

7.2.4电气设备的使用寿命及失效的概念模型238

7.2.5设备寿命的评价模式和标准239

7.2.6制定额定值的原因240

7.2.7载荷水平影响设备寿命的方式241

7.2.8周围环境温度对设备寿命的影响242

7.2.9动态载荷水平与设备寿命的关系242

7.2.10紧急载荷水平所导致的寿命损失245

7.2.11寿命损失表246

7.2.12周期性载荷水平与寿命的关系247

7.2.13绕组类设备的寿命与载荷水平的关系250

7.3设备的老化、劣化和损坏250

7.3.1设备寿命与终结性失效252

7.3.2劣化与损坏252

7.3.3设备磨损253

7.3.4外部因素所导致的损坏255

7.35老化和劣化的类型256

7.4提高设备可靠性和延长设备寿命的措施265

7.4.1更换陈旧设备265

7.4.2现有设备的改型265

7.4.3现有设备的改造265

7.4.4设备的大修266

7.4.5重点检修和一般检修266

7.4.6例行检查和维修266

7.4.7检查267

7.4.8状态评估267

7.4.9降低额定值以延长剩余寿命267

7.5总结269

参考文献273

第8章 设备失效与系统性能274

8.1引言274

8.2设备的失效率随着设备年限的增加而增大274

8.2.1失效、失效率及寿命274

8.2.2设备失效概率的定量分析275

8.2.3失效率总是随时间的推移而上升276

8.2.4失效发生时间的预测278

8.3电力系统设备的失效和年限280

8.3.1例1：失效率上升的形式及对设备的影响280

8.3.2例2：一个实际的案例283

8.3.3其他例子285

8.3.4设备更换政策的分析286

8.4总结287

参考文献289

第9章 载荷供电距离和电压无功工程290

9.1引言290

9.2配电系统的电压特性291

9.2.1导线截面逐级缩小配置与电压降292

9.2.2 R、X及它们的比值296

9.2.3以“电压不变”的原则设计电力系统297

9.2.4电压调整和闪变标准298

9.3载荷供电距离和配电容量298

9.3.1载荷供电距离298

9.3.2载荷供电距离是馈线系统设计的一种有效工具303

9.3.3载荷供电距离和K因子的比较305

9.3.4载荷供电距离术语306

9.4基于系统论对载荷供电距离、电流和电压性能进行优化306

9.4.1导线的经济截面选择307

9.4.2经济载荷供电距离307

9.4.3电流和电压性能的优化308

9.5配电系统电压降管理309

9.5.1馈线负荷的均衡化311

9.5.2馈线结构的灵活应用312

9.5.3增大截面或增加相数315

9.5.4缩小相间距316

9.5.5并联电容器317

9.5.6串联电容器317

9.5.7分布式发电318

9.5.8电力电子技术318

9.5.9储能装置319

9.6电压无功控制及补偿319

9.6.1无功功率产生的原因319

9.6.2无功功率对馈线系统经济性的影响320

9.6.3功率因数和X/R比321

9.6.4并联电容器的应用321

9.6.5电容器的影响322

9.6.6电容器配置的2/3原则323

9.6.7负荷不均匀分布时电容器的应用问题325

9.6.8基于2/3原则的一般导则327

9.6.9电容器配置的实用导则327

9.6.10 2/3原则的优缺点329

9.6.11可投切电容器的实际应用331

9.6.12电容器和功率因数的战略规划336

9.6.13电压调节装置338

9.7总结338

参考文献340

第10章 分布式资源341

10.1引言341

10.1.1负功率的计量341

10.1.2明确电量减少和峰荷降低的受益者342

10.2电能和需求的管理方法342

10.2.1名目不同，本质相同343

10.2.2电能管理方法的基本形式344

10.3降压节能369

10.3.1电力系统降压的相关事宜370

10.3.2降压节能措施只有短期效应372

10.3.3降压节能后的占空比反弹372

10.3.4降压节能措施的实际节能效果373

10.3.5降压节能可作为一种削峰方法374

10.3.6实施降压节能计划的费用375

10.3.7基于电力企业的立场评价降压节能计划376

10.4分布式发电377

10.4.1燃料发电的三种方式377

10.4.2分布式发电的容量范围377

10.4.3卡诺循环378

10.4.4燃料效率与热耗率曲线379

10.4.5往复式活塞内燃发动机驱动的分布式发电机组379

10.4.6燃气轮机驱动的分布式发电机组382

10.4.7利用燃料电池的分布式发电384

10.4.8利用余热的热电联产和冷热电联供385

10.4.9可再生能源：水能、风能和太阳能385

10.5电能储存系统388

10.5.1稳定电力供应389

10.5.2保证停机时的电力供应391

10.5.3增强分布式发电的可调度性392

10.5.4储能装置的性能协调392

10.6分布式资源的成本效益评估394

10.6.1传统体制下的需求侧管理评估框架394

10.6.2分布式资源的成本效益评估396

10.6.3四种费用类型396

10.6.4初始费用和持续费用评估398

10.6.5成本和发电量均需折现400

10.7总结402

参考文献404