电气工程基础

《电气工程基础》：21世纪高等学校规划教材

本书为21世纪高等学校规划教材。本书共分10章，主要内容包括电力工程概论、电力网及其分析、变电站的一次设备、电气主接线与配电装置、电力系统短路分析、电气设备的选择、电力系统继电保护、二次系统与自动装置、接地与电气安全以及电力系统过电压保护。本书全面论述了有关电力网分析、电力工程设计、电气设备制造与安装、电力系统运行等方面的基本知识，具有内容全面、实用性强资料近期新、方便教学等特点。书后还附有电力工程设计常用表格、课程设计参考题目以及习题参考答案。本书可免费提供配套电子课件，下载地址：http://jc.cepp.com.cn。本书可供普通高等院校电气工程及其自动化及相关专业的师生使用，也可供电气工程技术人员参考。

前言
第一章 电力工程概论
第一节 电力系统的基本知识
第二节 电力系统的电压等级
第三节 电力系统中性点接地方式
第四节 电力负荷与负荷计算
思考题与习题

第二章 电力网及其分析
第一节 电力网的接线方式
第二节 电力线路的结构
第三节 电力线路的参数和等效电路
第四节 变压器的等效电路与参数计算
第五节 电力网的功率损耗、电能损耗与电能节约
第六节 电力网的电压计算
第七节 导线截面的选择
思考题与习题

第三章 变电站的一次设备
第一节 一次回路与一次设备
第二节 开关电器中电弧的产生与熄灭
第三节 高压断路器
第四节 高压隔离开关
第五节 熔断器与负荷开关
第六节 互感器
第七节 电抗器
第八节 低压电器
思考题与习题

第四章 电气主接线与配电装置
第一节 对电气主接线的基本要求
第二节 电气主接线的基本形式及其适用范围
第三节 主变压器的选择
第四节 短路电流的措施
第五节 电气主接线中的设备配置
第六节 配电网接线
第七节 配电装置的特点、型式选择及典型布置实例
第八节 成套配电装置
第九节 电气工程设计
思考题与习题

第五章 电力系统短路分析
第一节 电力系统短路概述
第二节 标幺值
第三节 无限容量系统三相短路电流计算
第四节 有限容量系统三相短路电流的实用计算
第五节 不对称短路故障的分析计算
第六节 电动机对短路冲击电流的影响
第七节 低压电网短路电流计算
思考题与习题

第六章 电气设备的选择
第一节 电气设备的发热和电动力计算
第二节 电气设备选择的一般原则
第三节 高压开关电器的选择
第四节 互感器的选择
第五节 限流电抗器的选择
第六节 母线和电缆的选择
第七节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择
第八节 低压开关电器的选择
思考题与习题

第七章 电力系统继电保护
第一节 继电保护概述
第二节 继电保护的配置与整定原则
第三节 电力网的相问短路保护
第四节 电力网的接地短路保护
第五节 电力变压器保护
第六节 电动机保护
思考题与习题

第八章 二次系统与自动装置
第一节 二次接线图
第二节 断路器的控制和信号回路
第三节 中央信号
第四节 电气测量仪表的接线
第五节 输电线路的自动重合闸
第六节 备用电源自动投入装置
第七节 同期装置
思考题与习题

第九章 接地与电气安全
第一节 电气安全知识
第二节 接地的有关概念
第三节 接地和接零
第四节 剩余电流动作保护器的工作原理和应用
第五节 接地电阻计算
思考题与习题

第十章 电力系统过电压保护
第一节 过电压与雷电的基本知识
第二节 直接雷击的防护措施
第三节 雷电冲击波及其防护措施
第四节 发电厂和变电站的防雷保护
第五节 输电线路的防雷保护
第六节 电力系统中避雷器的配置
思考题与习题
附录Ⅰ 课程设计任务书
附录Ⅱ 短路电流计算曲线数字表
附录Ⅲ 部分电力设备技术数据
附录Ⅳ 导体及线缆技术数据
附录Ⅴ 习题参考答案
参考文献

    .提高电力系统运行的经济性
     电力工业作为国民经济发展的基础工业，其消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗量中占有很大的比重。因此，提高电力系统运行的经济性具有十分重要的意义。
     （1）在发电环节，要综合各类发电厂的运行特点，合理安排其发电顺序，实现电源的优化组合。例如，在丰水时期，多发水电；充分利用自然界中的风能、太阳能；同时，使有功功率负荷在各发电设备之间的分配达到很优，从而使其在生产电能的过程中消耗的能源最少。
     （2）在输送电能环节，要采取各种措施降低网络损耗，提高电能的传输效率。
     （3）结合本地区的区域特点，积很好力于新能源的开发和利用，减少电能的生产和输送成本。例如，在大城市的周边建造垃圾发电厂，在偏远的农村积极推进生物质发电或风力发电等。
     四、建立大型电力系统的优点
     水电厂的生产受季节影响较大，丰水期水量过剩，枯水期水量短缺，这样就会导致不同季节发电量与需求量之间的不平衡，而不能大量储存又是电能生产的优选特点，因此，为了充分利用水资源，减少煤炭消耗，提高整个电力系统运行的经济效益，在实际系统中一般由水、火、核、风电厂联合运行，组成大型电力系统。
     建立大型电力系统有以下优点：
     （1）减少了系统中的总装机容量。在电力系统中，发电设备的总装机容量一般根据系统的优选计算容量加上备用容量来设计，这样就可以避免系统某些部件发生故障或检修时因停电而带来的损失。由于各个发电厂所在地区生产、生活状况以及时差、季差的不同，它们的优选负荷并不是同时出现的，因此系统联网后的优选负荷小于各发电厂单独供电时优选负荷之和，同时备用容量也小得多，这样就可以减少整个系统的总装机容量。
     （2）提高供电的可靠性。系统联网后，各个发电厂之间的备用容量就可以相互支援，互为备用，这样就可以大大减少事故的发生率，提高供电的可靠性。
     （3）可以安装大容量的发电机组。孤立运行的发电机组由于受备用容量的，机组容量不可能选用得很大，而电网互联后，由于系统内有足够的备用容量，就可以选用大容量机组。大容量机组效率高，占地面积小，而且降低了投资和运行费用。
     （4）可以合理利用一次能源，提高系统运行的经济性。基于上述优点，世界上越来越多的国家都开始建设全国统一电网。我国的电力工业也已进入“大电网”的新时代。随着三峡电网的建设，将逐步呈现以三峡为中心，北、中、南三大电网互联的统一格局。
     第二节 电力系统的电压等级
     一、电力系统的额定电压等级
     所谓额定电压，就是发电机、变压器和电气设备等在正常运行时具有优选经济效益时的电压。国家根据国民经济的发展需要和电机电器的制造水平统一考虑规定了标准电压等级系列，这样有利于电器制造业的生产标准化和系列化，有利于设计的标准化和选型，有利于电器的互相连接和更换，有利于备件的生产和维修等。表1-6给出了我国三相交流电力网和用电设备的额定电压。