電力傳輸工程

前言

　　開始接觸電力傳輸工程的學生，首先的感覺可能是，認為所研究的電力系統(tǒng)過于龐大、復雜而又奇妙，因此難于著手。　　這是很自然的，因為學生對于構(gòu)成電力傳輸?shù)膹碗s輸配電網(wǎng)絡(luò)和沒有使用過的變電設(shè)備及其控制、運行方法等都是平時很難接觸到的?！　Υ瞬挥脫?，只要有一些數(shù)學與電氣電子技術(shù)基礎(chǔ)的讀者都容易入門。本書是由長期在這個領(lǐng)域從事教學的4位老師執(zhí)筆編寫的，編寫中對于送配電和變電的硬件與軟件內(nèi)容注意從基本事項說起。通過本書的學習，隨著逐步對電力傳輸技術(shù)的基本原理的深刻理解，興趣就會增加，想學好這門課的欲望也就自然而然產(chǎn)生了?！　⊥ㄟ^進一步的學習，對最初難于著手、難于理解的電力系統(tǒng)，會逐步地弄清它的組成。在懂得了電力傳輸中要使用電線、電纜和變壓器的同時，如下一些疑問也會一個個得到解答。例如，為什么需要電容器與電抗器？電壓、功率因數(shù)與無功功率的關(guān)系怎樣？為什么要用高電壓？線路故障時電壓與電流的分布是怎樣的？送配電電路和變電設(shè)備中出現(xiàn)一次性瞬時過電壓波是怎么一回事？避雷器的作用是什么？斷路器的切斷時間應(yīng)是多少？繼電保護系統(tǒng)是用什么方式和如何動作的？線路與環(huán)境之間存在什么關(guān)系？為什么使用由晶閘管這種半導體開關(guān)器件所組成的交直流換流器？高次諧波是如何發(fā)生的？其相應(yīng)的防范措施是什么？　　最后，對電力系統(tǒng)能如下理解就可以了，即它是“全球范圍的巨大的電路網(wǎng)絡(luò)”，通過對它的合理設(shè)計、建設(shè)、運行和控制，可以傳輸電力。掌握了這些，就可以慢慢體會到本書最后一章所敘述的“電力傳輸技術(shù)100多年來的發(fā)展歷程”，進而對將來繼續(xù)發(fā)展所呈現(xiàn)出來的各種課題親自進行選題，并對之進行挑戰(zhàn)！　　人類為了建筑高度的文明，享受豐裕的生活，任何時候都不能缺少電力。為此，我們希望讀者理解對起重要作用的電力傳輸技術(shù)進行學習的意義，期待你們成長為對電力傳輸發(fā)展作出貢獻的研究者和工程技術(shù)人員。　　最后，向?qū)Ρ緯木庉嫼桶l(fā)行工作作出貢獻的OHM社表示深切感謝。

內(nèi)容概要

　　《電力傳輸工程》是“21世紀工程技術(shù)新型教程系列”之一。書中介紹了電力的傳輸；送配電纜路的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)；變電所的組成；電力的傳輸特性；故障時的現(xiàn)象和故障計算；穩(wěn)定度的概念和輸送功率；過電壓與絕緣配合；繼電保護方式；直流輸電；電磁感應(yīng)和無線電干擾；配電和負載的關(guān)系；將來電力傳輸技術(shù)的展望等?！　懈接性S多典型的例題和豐富的習題解答?！　　峨娏鬏敼こ獭房晒氖码娏鬏斞芯亢蛻?yīng)用的工程技術(shù)人員學習，也可作為高等院校有關(guān)專業(yè)的教學對于參考書。

作者簡介

　　松浦虔士，1960年大阪大學工學部電氣工學專業(yè)畢業(yè)，1976年，工學博士，現(xiàn)在大阪大學研究生院工學研究專業(yè)電氣工作教授。

書籍目錄

第1章 電力是如何傳輸?shù)?.1 電力的產(chǎn)生與輸送1.2 電力的傳輸電壓1.2.1 傳輸電壓的探討1.2.2 頻率與線路回路1.3 電力的傳輸方式1.3.1 交流輸電方式1.3.2 直流輸電方式1.4 輸電系統(tǒng)的構(gòu)成1.4.1 交流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成1.4.2 直流輸電方式的基本構(gòu)成1.4.3 電力傳輸網(wǎng)的構(gòu)成練習題第2章 送配電線路的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)2.1 架空送配電線路2.1.1 電線2.1.2 絕緣子2.1.3 支撐物2.1.4 鐵塔2.2 地下送配電線路2.2.1 地下送配電2.2.2 電力電纜2.3 低壓配電線的電氣接線方式2.3.1 樹枝狀方式2.3.2 組合方式2.3.3 低壓網(wǎng)絡(luò)方式2.4 高壓配電線的電氣接線方式2.4.1 樹枝狀方式2.4.2 環(huán)狀方式2.4.3 高壓網(wǎng)絡(luò)方式練習題第3章 變電所的組成3.1 變電所及其功能3.1.1 變電所3.1.2 變電所的構(gòu)成器件及其作用3.2 變電所的運行和控制3.2.1 變電所運行的目的3.2.2 監(jiān)視裝置3.2.3 事故的對應(yīng)措施3.3 交直流換流站的功能練習題第4章 .電力的傳輸特性4.1 電壓降4.2 電壓變化率4.3 功率損耗和功率因數(shù)的改善4.3.1 功率損耗4.3.2 功率因素的改善4.4 送電電壓與送電功率的關(guān)系練習題第5章 故障現(xiàn)象和故障計算5.1 傳輸系統(tǒng)的故障5.1.1 電力傳輸系統(tǒng)的事故5.1.2 簡單電路的故章 計算5.2 三相交流與對稱分量法5.3 三相交流發(fā)電機的基本方程5.4 故障計算實例5.4.1 單相接地故障5.4.2 兩相接地故障5.4.3 兩相短路故障5.4.4 簡單電力系統(tǒng)的單相接地故障練習題第6章 穩(wěn)定性的概念和輸送功率6.1 電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性6.2 穩(wěn)定性的解析模型6.2.1 單機對無限大母線系統(tǒng)的搖擺方程式6.2.2 雙機系統(tǒng)的搖擺方程式6.3 靜態(tài)穩(wěn)定6.4 暫態(tài)穩(wěn)定6.4.1 分段計算法6.4.2 等面積定則6.5 電壓穩(wěn)定性6.6 提高送電容量的方法練習題第7章 過電壓與絕緣配合7.1 雷電波7.1.1 雷電電荷的發(fā)生和雷電放電的機理7.1.2 雷電過電壓7.1.3 雷電觀測7.2 操作過電壓7.2.1 操作過電壓發(fā)生7.2.2 操作過電壓倍數(shù)7.3 暫時過電壓7.4 絕緣措施7.4.1 防雷措施7.4.2 過電壓抑制措施7.4.3 防污穢措施7.4.4 超高壓送電線的絕緣設(shè)計例子7.5 絕緣配合練習題第8章 繼電保護方式8.1 保護繼電器的功能與種類8.1.1 保護繼電器的功能8.1.2 保護繼電器的種類8.2 送電線的保護方式8.2.1 短路保護8.2.2 接地保護8.3 母線的保護方式8.3.1 單母線保護方式8.3.2 母線保護方式8.4 變壓器的保護方式8.4.1 比率差動保護方式8.4.2 高次諧波抑制式比率差動保護方式8.4.3 瓦斯保護8.5 發(fā)電機的保護方式8.5.1 相間短路保護方式8.5.2 內(nèi)部接地保護方式8.5.3 層間短路保護方式8.5.4 失磁保護方式練習題第9章 直流輸電9.1 直流輸電的組成和方式9.1.1 直流輸電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)9.1.2 直流輸電線路的方式9.2 換流器的工作原理9.2.1 換流器中的三相橋式電路9.2.2 正向換流器（整流）的工作原理9.2.3 逆變器的工作原理9.3 直流輸電的特性和運行、控制9.3.1 正向換流器和逆變器的特性9.3.2 直流輸電系統(tǒng)的運行和控制練習題第10章 電磁感應(yīng)和無線電干擾10.1 靜電感應(yīng)10.1.1 靜電感應(yīng)的原理10.1.2 靜電感應(yīng)電壓的計算10.1.3 感應(yīng)電流的計算10.1.4 電力線周圍空間的電場計算10.1.5 對于人體的靜電感應(yīng)10.1.6 防止靜電感應(yīng)影響的措施10.2 電磁感應(yīng)10.2.1 電磁感應(yīng)的原理10.2.2 電磁感應(yīng)電壓的計算10.2.3 電力線周圍空間的磁場計算10.2.4 對于人體的電磁感應(yīng)10.2.5 防止電磁感應(yīng)影響技術(shù)……第11章 配電與負載的關(guān)系11.1 負載的增加和配電設(shè)備的規(guī)劃（配電規(guī)劃）11.2 負載與事故措施（配電線的保護方式）11.3 負載與高次諧波的影響練習題第12章 電力傳輸技術(shù)展望12.1 電力傳輸技術(shù)的發(fā)展12.2 電力傳輸技術(shù)的未來練習題練習題簡答參考文獻

章節(jié)摘錄

　　單調(diào)諧濾波器在特定的頻率（諧振頻率）顯示低阻抗特性。一般在66kV以下回路中所使用的由于機器的損耗能夠確保Q（品質(zhì)因數(shù)），故只由電容與電感構(gòu)成?！　「咄V波器，是在電抗器與電阻并聯(lián)的回路上再串聯(lián)電容器，在諧振頻率以上濾波器的阻抗低，幾乎是平坦的特性，諧振頻率時濾波器阻抗與單調(diào)諧濾波器比較要大，因此發(fā)生量比較大的五次至十三次諧波時，電壓畸變不能減小，還為了使工頻（基波）下的電阻損耗小，有必要提高高通濾波器的諧振頻率，故與低次的單調(diào)諧濾波器組合起來使用?！　〔还苣囊环N濾波器，在工頻下，都作為相位移相電容器供給容性的無功功率，因此具有改善功率因數(shù)和抑制高次諧波的特征。但是，由系統(tǒng)阻抗引起的脫諧、頻率變動和系統(tǒng)阻抗變化造成的抑制效果下降、過大的高次諧波流入等問題，在濾波器設(shè)置時進行充分的預(yù)先調(diào)查和系統(tǒng)分析是不可缺少的。　?。?）有源濾波器的設(shè)置　　有源濾波器不利用LC濾波器的諧振特性，而是根據(jù)逆變器應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)生反相位的高次諧波，因而能抵消高次諧波，成為理想的濾波器。　　有源濾波器與高次諧波負載并聯(lián)連接，用電流互感器（CT）測出負載電流，通過產(chǎn)生與負載電流中含有的高次諧波成分相位相反的電流，抵消電源電流中所含有的高次諧波電流，使電源電流成為正弦波?！　∵€有，有源濾波器在系統(tǒng)中的作用隨其控制方式而不同，并聯(lián)有源濾波器作為系統(tǒng)的并聯(lián)電阻，串聯(lián)有源濾波器作為系統(tǒng)的串聯(lián)電阻起作用。靈活應(yīng)用這一功能，可抑制功率因數(shù)改善用電容器與系統(tǒng)阻抗的串、并聯(lián)諧振，同時也可以補償多數(shù)不特定的高次諧波發(fā)生源的高次諧波電流。這里要注意到根據(jù)系統(tǒng)條件不同，有時會有從有源濾波器流向連接于負載側(cè)的電容器和LC濾波器高次諧波電流的情況?！　。?）改善功率因數(shù)用電容器夜間斷開　　一般，在高壓用戶處接有電容器，目的是用容性無功功率改善功率因數(shù)。該電容器（以下簡稱sc）在重負載時，可以使功率因數(shù)接近l，但在夜間輕負載時，也大多不斷開SC，引起與系統(tǒng)阻抗之間諧振而產(chǎn)生高次諧波的擴大。因此，作為受到影響一方的相應(yīng)措施，可以考慮斷開輕負載時的SC。由此，斷開的SC不僅避開了影響，而且系統(tǒng)的高次諧波阻抗變更。也可抑制諧振造成的高次諧波的擴大。這里要特別注意到因為SC的斷開，有可能使諧振點接近特定的高次諧波頻率的情況?！　。?）串聯(lián)電抗容的連接

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