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前言1

第1章 电能系统概论1

1．1概述1

1．1．1能和能源1

1．1．2电能系统与电力系统的定义3

1．1．3发电厂、变电所、电力网概述3

1．1．4我国的电力工业发展概况8

1．2电能系统负荷与负荷曲线9

1．2．1电能系统的负荷与分类9

1．2．2电能负荷曲线及其特性系数10

1．2．3电能负荷的计算13

1．3电能系统的电压等级15

1．4输电线路17

1．4．1架空线路18

1．4．2电缆线路21

1．5发电厂、变电所电气设备22

1．5．1开关电器开断电路时的电弧22

1．5．2高压断路器与重合器24

1．5．3隔离开关27

1．5．4负荷开关与分段器27

1．5．5熔断器28

1．5．6仪用互感器29

1．5．7避雷器34

1．6电能系统的电气连接方式35

1．7三相电能系统中性点运行方式37

1．7．1中性点不接地电力系统37

1．7．2中性点经消弧圈接地系统39

1．7．3中性点直接接地系统39

1．8电能系统的运行特点与基本要求40

1．9电能系统的运动监视、控制与保护41

1．9．1发电厂变电所的运行监视与控制41

1．9．2电能系统的运行监视与控制42

1．9．3电力系统的故障与继电保护43

1．10安全接地45

1．10．1电流对人体的危害45

1．10．2保护接地的基本概念46

1．10．3保护接地的技术要求47

第2章 电力系统元件及其参数49

2．1概述49

2．2 输电线路50

2．2．1输电线路单位长度电阻51

2．2．2输电线路单位长度电抗51

2．2．3输电线路并联电导54

2．2．4输电线路并联电容和电纳54

2．2．5输电线路的等效电路及数学模型57

2．2．6输电线路不对称运行参数63

2．3．1双绕组变压器66

2．3电力变压器66

2．3．2三绕组变压器69

2．3．3自耦变压器74

2．4同步发电机75

2．4．1同步发电机稳态运行参数及其数学模型76

2．4．2同步发电机暂态参数81

2．4．3同步发电机的零序电抗和负序电抗84

2．5负荷85

2．6标幺值87

2．6．1多电压等级网络中参数归算88

2．6．2电力系统标幺值92

3．2 简单输电线路的分析和计算99

3．2．1电压降落、功率损耗99

第3章 电力系统稳态分析99

3．1概述99

3．2．2简单输电系统的潮流计算103

3．2．3电网的电能损耗108

3．3电力网潮流计算模型110

3．3．1电力网等效电路110

3．3．2电力网的数学模型112

3．3．3节点导纳矩阵112

3．3．4节点阻抗矩阵115

3．4．1电力网潮流计算的功率方程式116

3．4电力网潮流计算方程式116

3．4．2电力网稳态分析的运行变量117

3．4．3电力网节点性质的分类117

3．4．4潮流计算时的约束条件118

3．5牛顿拉夫逊法118

3．6牛顿拉夫逊法潮流计算122

3．6．1潮流计算时的修正方程式122

3．6．2牛顿拉夫逊潮流计算的解算过程126

3．7类牛顿拉夫逊的快速解耦潮流算法133

3．8配电网潮流计算的特点138

3．8．1辐射形配电网潮流计算的特点138

3．8．2配电网的前推回推潮流计算方法139

第4章 电力系统故障分析144

4．1电力系统故障分析的目的与内容144

4．2三相对称短路的基本分析144

4．3无阻尼绕组发电机突然短路后的电磁暂态过程146

4．4无阻尼绕组发电机短路电流表达式150

4．5有阻尼绕组发电机短路电流表达式151

4．6三相短路电流周期分量的实用计算153

4．7分析不对称故障的基本理论162

4．8电力系统元件的不对称参数165

4．9简单不对称短路故障时电流与电压的计算方法168

4．9．1单相接地短路f（1）的计算步骤169

4．9．2两相短路f（2）的计算步骤170

4．9．3两相接地短路 f（1.1）的计算步骤171

4．9．4正序等效定则173

第5章 电能系统电气接线179

5．1概述179

5．2电能系统电气接线的基本要求180

5．3高压输电网的接线方式180

5．4城市电力网的接线方式182

5．4．1城市送电网接线方式的特点182

5．4．2城市高压配电网接线方式的特点183

5．4．3城市中压配电网接线方式的特点185

5．5．1工业企业配电网的构成187

5．5工业企业配电网的接线方式187

5．5．2工业企业配电网的接线方式188

5．6发电厂及变电所电气主接线的基本形式191

5．6．1有母线接线192

5．6．2无母线接线197

5．7发电厂电气主接线200

5．7．1向近区供电为主的发电厂电气主接线200

5．7．2向远区供电为主的发电厂电气主接线200

5．8变电所电气主接线202

5．9主变压器台数与容量的确定207

5．10电能系统电气接线图的选择209

6．1电能系统规划设计的基本内容与电网设计的技术要求212

第6章 电能系统的规划与设计212

6．2电能系统设计的经济比较214

6．3发电厂与变电所电气设计的基本内容218

6．4载流导体发热与电动力的基本理论218

6．4．1导体的长期发热219

6．4．2导体的短时发热220

6．4．3导体的短路电流电动力226

6．5载流导体的选择230

6．5．1裸导体的选择230

6．5．2电力电缆选择234

6．6．1电气设备选择的一般条件238

6．6开关电气设备选择238

6．6．2高压断路器选择239

6．6．3隔离开关与负荷开关的选择240

6．6．4高压熔断器的选择240

6．7互感器的选择240

6．7．1电压互感器的选择240

6．7．2电流互感器的选择242

6．8电抗器的作用和选择247

6．9配电装置及发电厂变电所电气部分总体布置的概念249

第7章 电能系统的运行与管理255

7．1电能系统的运行管理问题255

7．2．1电能系统的有功平衡256

7．2电能系统的有功平衡与频率调整256

7．2．2发电机与负荷的功率—频率特性257

7．2．3电能系统频率的一次调整259

7．2．4电能系统频率的二次调整260

7．3电力系统的无功平衡与电压调整264

7．3．1电力系统的无功平衡264

7．3．2电力系统无功功率对电压的影响265

7．3．3电压监视点与电压管理266

7．3．4电压调整的方法269

7．3．5电力系统综合调压276

7．4．1忽略线损时电能系统有功经济分配277

7．4电能系统有功、无功经济分配277

7．4．2考虑线损后的有功经济分配279

7．4．3电力系统无功功率经济分配282

7．5电能系统运行稳定性的基本概念283

7．5．1电能系统的同步运行稳定性283

7．5．2电能系统的频率稳定性286

7．5．3电能系统的电压稳定287

7．6电力电子技术在电能系统运行中的应用288

7．6．1直流输电系统及其运行特性288

7．6．2灵活交流输电系统及其运行特性291

7．7能量管理系统EMS(Energy Management System)294

7．7．1数据采集与监控系统294

7．7．2状态估计SE(State Estimation)295

7．7．3安全分析SA(Security Analysis)296

7．7．4安全控制SC(Security Control)296

7．7．5自动发电控制AGC(Automatic Generation Control)297

7．7．6电压与无功功率控制298

7．7．7调度员培训仿真DTS（Dispatcher Training Simulator）299

7．8配电管理系统DSM(Demand Manage-mentSide)300

7．8．1需方管理DSM300

7．8．2无人值班变电所与变电所综合自动化301

7．8．3馈线自动化FA(Feeden Autonation)302

7．8．4自动作图/设备管理/地理信息系统（AM/FM/GIS）302

附录B 软导线304

附录A 硬导线304

附录 常用设备及其技术数据304

附录C 支柱绝缘子和套管308

附录D 电力电缆310

附录E 断路器313

附录F 隔离开关317

附录G 熔断器319

附录H 电流互感器322

附录I 电压互感器323

附录J 常用测量仪表324

附录K 电抗器325

附录L 汽轮发电机、水轮发电机、调相机326

参考文献331