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第1章 系统分析1

1.1概述1

1.2潮流1

1.2.1目的1

1.2.2举例分析1

1.3系统稳定性8

1.3.1引言8

1.3.2分析过程8

1.3.3静态稳定性11

1.3.4暂态稳定性15

1.3.5动态稳定性21

1.3.6异步电动机的影响21

1.3.7暂态稳定性研究的数据要求和解释22

1.3.8事例分析26

1.4短路分析32

1.4.1目的32

1.4.2举例分析32

第2章 图样和图解38

2.1概述38

2.2方块图38

2.3原理图42

2.3.1表示方法42

2.3.2主电路42

2.3.3控制、信号和监视电路42

2.4生产商的图42

2.4.1组合布线/电缆线图42

2.4.2英国惯例48

2.4.3欧洲惯例50

2.4.4其他系统53

2.5计算机辅助设计53

2.6事例分析54

2.7图形符号55

附录2A继电保护识别——数字编码55

附录2B德国、英国、美国/加拿大和国际符号之间的比较64

第3章 变电站布置71

3.1概述71

3.2变电站设计依据71

3.21供电可靠性71

3.2.2可扩展性71

3.2.3可维护性72

3.2.4运行灵活性72

3.2.5保护配置72

3.2.6短路极限72

3.2.7占地面积72

3.2.8成本73

3.3可选择的布置73

3.3.1单母线73

3.3.2变压器馈线74

3.3.3网形77

3.3.4环形78

3.3.5双母线78

3.3.6 1 1/2断路器79

3.4空间要求80

3.4.1引言80

3.4.2安全距离80

3.4.3相间和相对地的安全距离83

第4章 变电站辅助电源86

4.1概述86

4.2直流电源86

4.2.1蓄电池和充电器的配置86

4.2.2蓄电池充电器元件88

4.2.3安装要求92

4.2.4典型的查询数据——直流配电盘93

4.3蓄电池94

4.3.1引言94

4.3.2蓄电池容量94

4.3.3蓄电池的特性94

4.3.4蓄电池尺寸计算98

4.3.5典型的查询数据99

4.4交流电源101

4.4.1电力电源101

4.4.2低压交流配电盘故障率水平103

4.4.3辅助变压器的低压连接103

4.4.4可扩建性105

4.4.5典型的查询数据105

4.4.6接地变压器选择106

4.4.7不间断电源109

第5章 电流互感器和电压互感器113

5.1概述113

5.2电流互感器113

5.2.1引言113

5.2.2保护用CT分类113

5.2.3计量用CT115

5.2.4设计和结构的研究116

5.2.5端子标记117

5.2.6技术说明117

5.3电压互感器118

5.3.1引言118

5.3.2电磁式电压互感器118

5.3.3电容式电压互感器118

5.3.4技术说明119

5.4发展趋势119

第6章 绝缘子122

6.1概述122

6.2绝缘材料122

6.2.1聚合材料和树脂材料122

6.2.2玻璃和瓷123

6.3绝缘子类型123

6.3.1支柱绝缘子123

6.3.2盘形（悬式）绝缘子126

6.3.3长棒形绝缘子126

6.4污秽控制128

6.4.1环境/爬距128

6.4.2补救措施130

6.4.3特定爬电途径的计算130

6.5绝缘子的技术规范130

6.5.1标准130

6.5.2设计特性132

6.6试验132

6.6.1取样试验和例行试验132

6.6.2技术细节133

第7章 变电站建筑设施134

7.1概述134

7.2照明134

7.2.1术语134

7.2.2内部照明137

7.2.3外部照明143

7.2.4控制147

7.3配电特性148

7.4供热、通风和空气调节150

7.4.1空气循环150

7.4.2空气调节151

7.4.3供暖154

7.5火灾探测和抑制154

7.5.1引言154

7.5.2灭火器155

7.5.3通道、急救和安全155

7.5.4火灾探测157

7.5.5火灾扑灭158

7.5.6电缆、控制盘和电源159

第8章 接地和连接160

8.1概述160

8.2设计标准160

8.2.1接触电压和跨步电压160

8.2.2接触电压和跨步电压的限制161

8.3变电站接地计算163

8.3.1环境条件163

8.3.2接地材料165

8.3.3接地电阻和接地电位升167

8.3.4有害电压允许极限169

8.4计算机仿真170

参考文献173

第9章 绝缘配合174

9.1概述174

9.2系统电压174

9.2.1工频电压174

9.2.2过电压175

9.3安全净距183

9.3.1空气183

9.3.2 SF6186

9.4绝缘配合的程序186

9.4.1 IEC标准的方法186

9.4.2统计的方法187

9.4.3非统计的方法187

9.5冲击电压保护188

9.5.1棒状或火花间隙188

9.5.2避雷器189

参考文献200

第10章 继电保护201

10.1概述201

10.2系统结构201

10.2.1故障201

10.2.2不接地系统202

10.2.3阻抗接地系统202

10.2.4直接接地系统202

10.2.5电网结构202

10.3电力系统保护原理204

10.3.1用时间鉴别204

10.3.2用电流值鉴别205

10.3.3用时间和故障电流值鉴别205

10.3.4单元保护205

10.3.5信号通道辅助206

10.4电流继电器206

10.4.1引言206

10.4.2反时限继电器206

10.4.3其他特性曲线208

10.4.4在双对数坐标纸上绘制继电器曲线209

10.4.5电流继电器的应用举例209

10.5差动保护方案216

10.5.1偏置差动保护（比率制动式差动保护）216

10.5.2高阻抗保护219

10.5.3变压器保护应用举例219

10.5.4辅助线单元保护222

10.5.5母线保护225

10.6距离继电器227

10.6.1引言227

10.6.2基本原理227

10.6.3继电器特性228

10.6.4保护区段231

10.6.5切换继电器232

10.6.6典型的架空输电线路保护方案233

10.7辅助继电器236

10.7.1跳闸和辅助设备236

10.7.2交流辅助继电器239

10.7.3计时器239

10.7.4低电压继电器239

10.7.5低频继电器239

10.8计算机辅助分级作法240

10.8.1基本输入数据240

10.8.2电网故障水平241

10.8.3 CT电流比和保护装置242

10.8.4继电器整定242

10.9实际的配电电网情况研究243

10.9.1引言243

10.9.2主变电站保护243

10.9.3牵引系统保护243

10.9.4 21 kV配电系统和保护基本原理244

10.9.5 21 kV辅助线单元保护246

10.9.6 21 kV后备保护247

10.9.7接地故障指示器的使用248

10.9.8小结248

10.10近期在控制、保护和监控方面的进步248

10.10.1基本情况248

10.10.2发展249

参考文献250

第11章 熔断器和小型断路器251

11.1概述251

11.2熔断器251

11.2.1类型和标准251

11.2.2定义和术语254

11.2.3 HRC型熔断器256

11.2.4高压熔断器258

11.2.5管式熔断器的结构262

11.3熔断器动作263

11.3.1快速动作263

11.3.2选择性263

11.3.3电缆保护265

11.3.4电动机保护266

11.3.5半导体器件保护267

11.4小型断路器268

11.4.1运行268

11.4.2标准269

11.4.3应用271

参考文献275

第12章 电缆276

12.1概述276

12.2代码和标准276

12.3电缆和材料的类型278

12.3.1一般设计标准278

12.3.2电缆结构281

12.3.3海底电缆288

12.3.4接头和终端288

12.4电缆尺寸的确定289

12.4.1引言289

12.4.2敷设在空气中的电缆290

12.4.3直接敷设在地下的电缆290

12.4.4敷设在管道中的电缆294

12.4.5接地和互连294

12.4.6短路额定值295

12.4.7计算举例296

12.5电缆损耗的计算305

12.5.1介质损耗305

12.5.2屏蔽或护套损耗305

12.6电缆的燃烧特性306

12.6.1引言306

12.6.2有毒和腐蚀性气体306

12.6.3烟气排放307

12.6.4氧指数和温度指数307

12.6.5阻燃/可燃性307

12.6.6耐火性308

12.6.7力学性能308

12.7控制和通信电缆309

12.7.1低压和多芯控制电缆309

12.7.2电话电缆310

12.7.3光缆312

12.8电缆管理系统317

12.8.1标准电缆敷设安排317

12.8.2计算机辅助的电缆安装系统319

12.8.3界面说明322

参考文献324

第13章 开关设备325

13.1概述325

13.2术语和标准325

13.3开合328

13.3.1基本原理328

13.3.2特殊的开合情况335

13.3.3开关和隔离开关338

13.3.4接触器342

13.4灭弧介质343

13.4.1引言343

13.4.2六氟化硫（SF6）345

13.4.3真空348

13.4.4油349

13.4.5空气350

13.5操动机构352

13.5.1合闸和分闸352

13.5.2联锁354

13.5.3整体接地354

13.6设备技术规范355

13.6.1 12kV户内金属封闭开关柜举例355

13.6.2 145kV敞开式开关设备举例364

13.6.3配电系统开关设备举例368

13.6.4配电环网单元368

参考文献372

第14章 电力变压器373

14.1概述373

14.2标准和原理373

14.2.1变压器的基本作用373

14.2.2变压器等效电路374

14.2.3电压和电流分布375

14.2.4变压器的阻抗表示法375

14.2.5分接头转换开关（分接开关）379

14.2.6适用的标准385

14.3电压、阻抗和额定容量387

14.3.1引言387

14.3.2电压降387

14.3.3阻抗387

14.3.4电压比和分接开关的一般说明387

14.3.5无励磁分接开关及电压比388

14.3.6有载分接开关及电压比388

14.3.7基本绝缘水平389

14.3.8失量组标号和中性点接地389

14.3.9决定阻抗和分接范围的计算举例390

14.4热工设计397

14.4.1引言397

14.4.2温升397

14.4.3温度引起的预期寿命降低398

14.4.4环境温度399

14.4.5太阳光发热399

14.4.6变压器的冷却方式分类399

14.4.7冷却类型的选择401

14.4.8冷却类型在现场的改变402

14.4.9损耗的投资402

14.5结构方面403

14.5.1铁心403

14.5.2绕组403

14.5.3油箱和外壳405

14.5.4冷却装置406

14.5.5低火险类型407

14.5.6中性点接地变压器408

14.5.7电抗器408

14.6辅助设备409

14.6.1引言409

14.6.2气体继电器409

14.6.3突发压力继电器和气体分析继电器410

14.6.4压力释放装置410

14.6.5温度监测410

14.6.6吸湿器411

14.6.7其他附件411

14.6.8变压器订货的细节问题412

参考文献422

第15章 变电站和架空线路基础423

15.1概述423

15.2土壤调查423

15.3基础形式429

15.4基础设计432

15.5现场工作433

15.5.1测量433

15.5.2挖土方433

15.5.3打桩433

15.5.4土方工程433

15.5.5混凝土433

15.5.6钢结构的固定435

第16章 架空线路路径436

16.1概述436

16.2路径选择的目标436

16.3初步的路径选择436

16.3.1测量设备要求436

16.3.2航空测量437

16.3.3地面测量438

16.3.4地面土壤条件438

16.3.5通行权、通道和地形438

16.3.6最佳条件选择438

16.4线路的测量和纵断面图绘制440

16.4.1精度要求440

16.4.2纵断面图的要求440

16.4.3计算机辅助设计技术441

第17章 构架、铁塔和电杆442

17.1概述442

17.2环境条件443

17.2.1典型的参数443

17.2.2对铁塔或支撑结构设计的影响因素444

17.2.3导线负荷450

17.3结构设计454

17.3.1网格型钢铁塔设计要考虑的问题454

17.3.2铁塔的试验463

17.4电杆和铁塔的类型463

17.4.1电杆结构463

17.4.2铁塔结构464

参考文献466

第18章 架空线路导体及技术说明467

18.1概述467

18.2环境条件467

18.3导线的选择468

18.3.1引言468

18.3.2导线类型468

18.3.3架空集束导线和BLX471

18.3.4导线断裂强度473

18.3.5双金属连接器474

18.3.6腐蚀475

18.4计算电气额定值475

18.4.1热平衡方程式475

18.4.2功率传输容量476

18.4.3电晕放电479

18.4.4架空线计算举例481

18.5设计档距、净空距离和负荷483

18.5.1设计档距483

18.5.2导线与地线的间距与净空距离493

18.5.3断线条件501

18.5.4导线试验/检查501

18.6架空线路金具501

18.6.1有关空气动力现象的金具501

18.6.2悬垂线夹503

18.6.3垂度调整器504

18.6.4其他各种金具部件504

18.7架空线路阻抗504

18.7.1感抗504

18.7.2容抗506

18.7.3电阻506

18.8变电站母线选择——事例分析506

18.8.1引言506

18.8.2导线直径/载流容量506

18.8.3基于重量的导线选择507

18.8.4导线短路电流容量510

18.8.5导线支持物的布置511

参考文献514

第19章 调试和试运行515

19.1概述515

19.2质量保证515

19.2.1引言515

19.2.2检查公布公告517

19.2.3局部验收试验517

19.2.4系统验收试验517

19.2.5文件和记录系统517

19.3工厂检查和试验519

19.3.1目的519

19.3.2技术规范和责任519

19.3.3型式试验519

19.3.4例行产品试验520

19.4现场检查和试验520

19.4.1调试和试验520

19.4.2维护检查521

19.4.3在线检查和测试523

19.5试验和调试方法524

19.5.1开关设备524

19.5.2变压器531

19.5.3电缆534

19.5.4保护538

附录19A调试试验程序要求549

附录19B图样、表和手册549

第20章 电磁兼容551

20.1概述551

20.2标准551

20.3依从性552

20.4试验553

20.4.1引言553

20.4.2磁场辐射的排放测量553

20.4.3电场辐射发射测量555

20.4.4传导辐射的测量556

20.4.5抗干扰性试验556

20.5屏蔽557

20.5.1引言557

20.5.2屏蔽线的使用557

20.5.3屏蔽盒和法拉第笼的使用557

20.5.4房间中屏蔽地板的使用558

20.6典型的实用公式560

20.6.1分贝参考水平560

20.6.2磁场强度计算561

20.6.3两对平行导线之间的互感561

20.6.4衰减系数562

20.7实例研究562

20.7.1屏蔽电力电缆562

20.7.2场强测量565

参考文献567

第21章 数据采集与监控系统568

21.1概述568

21.2可编程序控制器568

21.2.1功能568

21.2.2 PLC选择568

21.2.3应用举例571

21.3电力线载波通信576

21.3.1引言576

21.3.2电力线载波通信原理577

21.4数据采集与监控580

21.4.1引言580

21.4.2典型特性581

21.4.3系统设计问题582

21.4.4举例（海底隧道）583

21.5软件管理584

21.5.1软件——一个特殊的情况584

21.5.2软件生命周期585

21.5.3软件工具应用587

21.5.4软件工程管理589

参考文献590

第22章 项目管理591

22.1概述591

22.2项目评估591

22.2.1引言591

22.2.2财务评估592

22.2.3经济评估598

22.3筹集资金600

22.3.1筹集资金的责任600

22.3.2现金流600

22.3.3财源601

22.3.4出口信贷代理601

22.3.5降低资金风险602

22.3.6私人财力的利用603

22.4项目阶段604

22.4.1项目生命周期604

22.4.2现金流605

22.4.3担保606

22.4.4预付款项和保留额607

22.4.5保险608

22.4.6项目停闭608

22.5合同的条款和条件608

22.5.1时间、成本和质量608

22.5.2合同的基本形式609

22.5.3合同的标准条款和条件610

22.5.4关键条款613

22.6招标615

22.6.1选择承包商615

22.6.2评估615

22.6.3招标评估616

22.7合同的范本形式——练习617

附录22A项目定义/调查表（设计咨询使用）618

附录22B投标检查表639

第23章 配电规划642

23.1概述642

23.2定义642

23.2.1需求量或平均需求量642

23.2.2最大需求量643

23.2.3需求因数644

23.2.4利用率644

23.2.5负荷率644

23.2.6不同时率644

23.2.7同时率645

23.2.8负荷不同时率646

23.2.9损耗率646

23.2.10负荷持续时间649

23.2.11损耗等效小时651

23.2.12峰值负荷能力系数651

23.3负荷预测652

23.3.1负荷预测的使用者652

23.3.2负荷预测的准备工作653

23.3.3微观负荷预测653

23.3.4宏观负荷预测655

23.3.5负荷预测的性质656

23.4系统参数657

23.4.1配电馈电接线布置657

23.4.2电压降的计算659

23.4.3正序电阻661

23.4.4感抗661

23.4.5配电馈电线和配电变压器的经济负荷661

23.4.6系统损耗662

23.5系统可靠性663

23.5.1引言663

23.5.2可靠性函数665

23.5.3可预测性分析667

23.6采用的图样和资料670

第24章 电能质量——电力系统中的谐波672

24.1概述672

24.2谐波的特性673

24.2.1引言673

24.2.2三相谐波673

24.3谐波的产生674

24.3.1引言674

24.3.2变压器674

24.3.3变流器675

24.3.4晶闸管桥675

24.3.5铁路和有轨电车牵引系统677

24.3.6静止无功补偿器和平衡器678

24.4谐波的影响679

24.4.1谐波的热效应679

24.4.2谐波过电压679

24.4.3谐振679

24.4.4干扰680

24.5谐波的限制681

24.5.1谐波滤波器681

24.5.2电容器解调683

24.6铁磁谐振和次谐振684

24.6.1引言684

24.6.2铁磁谐振的物理描述684

24.6.3次谐波686

24.6.4间谐波686

24.7谐波研究686

24.7.1要求686

24.7.2研究687

24.7.3测量688

参考文献688

第25章 电能质量——电压波动690

25.1概述690

25.2电力系统中电压波动的特性和原因691

25.2.1短时间中断和电压暂降及峰值691

25.2.2电压波动693

25.2.3电压闪变693

25.2.4缓慢电压波动694

25.2.5电压不平衡694

25.2.6阶跃事件695

25.3解决办法695

25.3.1能量储存695

25.3.2平衡695

25.3.3静态无功补偿装置697

25.3.4静态无功功率补偿装置697

25.4情况研究697

参考文献699

第26章 基础知识700

26.1概述700

26.2符号和术语700

26.2.1符号700

26.2.2单位及换算表701

26.3交流量705

26.4矢量表示法707

26.5矢量代数712

26.5.1 j算子712

26.5.2矢量的指数形式713

26.5.3矢量的极坐标形式713

26.5.4矢量的代数运算713

26.5.5 h算子714

26.6序分量715

26.6.1理论基础715

26.6.2计算方法和近似法715

26.6.3说明716

26.7网络故障分析717

26.7.1引言717

26.7.2基础公式718

26.7.3简化的网络换算举例721

26.8设计最优化725

26.8.1引言725

26.8.2技术问题727

26.8.3降低损耗729

26.8.4通信连接的增益和衰减736

26.8.5无功补偿737

26.8.6功率因数补偿计算程序739

参考文献741