電氣工程基礎(chǔ)

前言

　　能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而電力是最重要能源之一，電力工業(yè)的超前發(fā)展是保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要條件之一。最近30年來，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)電力工業(yè)也得到很大發(fā)展。近年來，由于各行業(yè)對(duì)具備電氣工程技術(shù)的畢業(yè)生需求越來越大，我國(guó)許多高校紛紛開辦或轉(zhuǎn)辦電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)?！　‖F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使電氣工程的知識(shí)體系有了很大的擴(kuò)展，除了傳統(tǒng)的電磁、電路、電子理論外，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融人電力系統(tǒng)的測(cè)量、控制和保護(hù)中，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的全面自動(dòng)化。因此，電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)也從高級(jí)專門人才的培養(yǎng)轉(zhuǎn)向?qū)捒趶?、?fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)?！　≡谏鲜霰尘跋?，針對(duì)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合注冊(cè)電氣工程師執(zhí)業(yè)考試　要求，我們編寫了本教材。在本書的編寫過程中，我們力求做到：　　（1）內(nèi)容全面。本書全面論述了有關(guān)電力網(wǎng)分析、電力工程設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備制造與安裝、電力系統(tǒng)運(yùn)行等方面的基本知識(shí)。全書共分10章，主要內(nèi)容包括電力工程概論、電力網(wǎng)及其分析、變電站的一次設(shè)備、電氣主接線與配電裝置、電力系統(tǒng)短路分析、電氣設(shè)備的選擇、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、二次系統(tǒng)與自動(dòng)裝置、接地與電氣安全、電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)。通過學(xué)習(xí)本教材，可掌握電氣工程的全部基礎(chǔ)知識(shí)，也就掌握了電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)方向的基本內(nèi)容，從而具備從事電力行業(yè)工作的基本能力?！　。?）實(shí)用性強(qiáng)。以工程應(yīng)用作為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)培養(yǎng)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。在能　夠說明基本原理的情況下，盡量減少理論推導(dǎo)過程，使內(nèi)容通俗易懂；通過大量的例題和設(shè)　計(jì)實(shí)例，使學(xué)生盡快掌握解決實(shí)際工程技術(shù)問題的方法；豐富的技術(shù)資料可使本教材成為電　力工程方面的簡(jiǎn)化工具書?！　。?）資料最新。本教材全部使用新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)程，本著面向未來、兼顧現(xiàn)實(shí)、淘汰落后　的原則，重點(diǎn)論述應(yīng)用前景看好的新技術(shù)、新設(shè)備和新方法，使之成為面向21世紀(jì)的教材。　?。?）方便教學(xué)。書后附以電力工程設(shè)計(jì)常用表格、課程設(shè)計(jì)參考題目以及習(xí)題參考答　案，方便理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)?！　”緯舌嵵葺p工業(yè)學(xué)院馮建勤、馮巧玲、張文忠、魏云冰、陳繼斌、和萍，鄭州航空工　業(yè)管理學(xué)院何琳琳，河南工業(yè)大學(xué)張華共同完成。馮建勤、馮巧玲擔(dān)任主編，負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)　稿；張文忠、魏云冰、陳繼斌擔(dān)任副主編；燕山大學(xué)榮雅君教授、鄭州大學(xué)楊麗徙教授擔(dān)任　主審。在此向他們表示衷心的感謝?！　∮捎诰幷咧R(shí)水平有限，編寫時(shí)間倉(cāng)促，書中疏漏在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書為21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材。    本書共分10章，主要內(nèi)容包括電力工程概論、電力網(wǎng)及其分析、變電站的一次設(shè)備、電氣主接線與配電裝置、電力系統(tǒng)短路分析、電氣設(shè)備的選擇、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、二次系統(tǒng)與自動(dòng)裝置、接地與電氣安全以及電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)。本書全面論述了有關(guān)電力網(wǎng)分析、電力工程設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備制造與安裝、電力系統(tǒng)運(yùn)行等方面的基本知識(shí)，具有內(nèi)容全面、實(shí)用性強(qiáng)資料最新、方便教學(xué)等特點(diǎn)。書后還附有電力工程設(shè)計(jì)常用表格、課程設(shè)計(jì)參考題目以及習(xí)題參考答案。本書可免費(fèi)提供配套電子課件，下載地址：http://jc.cepp.com.cn。    本書可供普通高等院校電氣工程及其自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的師生使用，也可供電氣工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第一章  電力工程概論  第一節(jié)  電力系統(tǒng)的基本知識(shí)  第二節(jié)  電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)  第三節(jié)  電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式  第四節(jié)  電力負(fù)荷與負(fù)荷計(jì)算  思考題與習(xí)題第二章  電力網(wǎng)及其分析  第一節(jié)  電力網(wǎng)的接線方式  第二節(jié)  電力線路的結(jié)構(gòu)  第三節(jié)  電力線路的參數(shù)和等效電路  第四節(jié)  變壓器的等效電路與參數(shù)計(jì)算  第五節(jié)  電力網(wǎng)的功率損耗、電能損耗與電能節(jié)約  第六節(jié)  電力網(wǎng)的電壓計(jì)算  第七節(jié)  導(dǎo)線截面的選擇  思考題與習(xí)題第三章  變電站的一次設(shè)備  第一節(jié)  一次回路與一次設(shè)備  第二節(jié)  開關(guān)電器中電弧的產(chǎn)生與熄滅  第三節(jié)  高壓斷路器  第四節(jié)  高壓隔離開關(guān)  第五節(jié)  熔斷器與負(fù)荷開關(guān)  第六節(jié)  互感器  第七節(jié)  電抗器  第八節(jié)  低壓電器  思考題與習(xí)題第四章  電氣主接線與配電裝置  第一節(jié)  對(duì)電氣主接線的基本要求  第二節(jié)  電氣主接線的基本形式及其適用范圍  第三節(jié)  主變壓器的選擇  第四節(jié)  限制短路電流的措施  第五節(jié)  電氣主接線中的設(shè)備配置  第六節(jié)  配電網(wǎng)接線  第七節(jié)  配電裝置的特點(diǎn)、型式選擇及典型布置實(shí)例  第八節(jié)  成套配電裝置  第九節(jié)  電氣工程設(shè)計(jì)  思考題與習(xí)題第五章  電力系統(tǒng)短路分析  第一節(jié)  電力系統(tǒng)短路概述  第二節(jié)  標(biāo)幺值  第三節(jié)  無限容量系統(tǒng)三相短路電流計(jì)算  第四節(jié)  有限容量系統(tǒng)三相短路電流的實(shí)用計(jì)算  第五節(jié)  不對(duì)稱短路故障的分析計(jì)算  第六節(jié)  電動(dòng)機(jī)對(duì)短路沖擊電流的影響  第七節(jié)  低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算  思考題與習(xí)題第六章  電氣設(shè)備的選擇  第一節(jié)  電氣設(shè)備的發(fā)熱和電動(dòng)力計(jì)算  第二節(jié)  電氣設(shè)備選擇的一般原則  第三節(jié)  高壓開關(guān)電器的選擇  第四節(jié)  互感器的選擇  第五節(jié)  限流電抗器的選擇  第六節(jié)  母線和電纜的選擇  第七節(jié)  支柱絕緣子和穿墻套管的選擇  第八節(jié)  低壓開關(guān)電器的選擇  思考題與習(xí)題第七章  電力系統(tǒng)繼電保護(hù)  第一節(jié)  繼電保護(hù)概述  第二節(jié)  繼電保護(hù)的配置與整定原則  第三節(jié)  電力網(wǎng)的相問短路保護(hù)  第四節(jié)  電力網(wǎng)的接地短路保護(hù)  第五節(jié)  電力變壓器保護(hù)  第六節(jié)  電動(dòng)機(jī)保護(hù)  思考題與習(xí)題第八章  二次系統(tǒng)與自動(dòng)裝置  第一節(jié)  二次接線圖  第二節(jié)  斷路器的控制和信號(hào)回路  第三節(jié)  中央信號(hào)  第四節(jié)  電氣測(cè)量?jī)x表的接線  第五節(jié)  輸電線路的自動(dòng)重合閘  第六節(jié)  備用電源自動(dòng)投入裝置  第七節(jié)  同期裝置  思考題與習(xí)題第九章  接地與電氣安全  第一節(jié)  電氣安全知識(shí)  第二節(jié)  接地的有關(guān)概念  第三節(jié)  接地和接零  第四節(jié)  剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的工作原理和應(yīng)用  第五節(jié)  接地電阻計(jì)算  思考題與習(xí)題第十章  電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)  第一節(jié)  過電壓與雷電的基本知識(shí)  第二節(jié)  直接雷擊的防護(hù)措施  第三節(jié)  雷電沖擊波及其防護(hù)措施  第四節(jié)  發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)  第五節(jié)  輸電線路的防雷保護(hù)  第六節(jié)  電力系統(tǒng)中避雷器的配置  思考題與習(xí)題附錄Ⅰ  課程設(shè)計(jì)任務(wù)書附錄Ⅱ  短路電流計(jì)算曲線數(shù)字表附錄Ⅲ  部分電力設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)附錄Ⅳ  導(dǎo)體及線纜技術(shù)數(shù)據(jù)附錄Ⅴ  習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　3.提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性　　電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，其消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗量中占有很大的比重。因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義?！　。?）在發(fā)電環(huán)節(jié)，要綜合各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)，合理安排其發(fā)電順序，實(shí)現(xiàn)電源的優(yōu)化組合。例如，在豐水時(shí)期，多發(fā)水電；充分利用自然界中的風(fēng)能、太陽(yáng)能；同時(shí)，使有功功率負(fù)荷在各發(fā)電設(shè)備之間的分配達(dá)到最優(yōu)，從而使其在生產(chǎn)電能的過程中消耗的能源最少?！　。?）在輸送電能環(huán)節(jié)，要采取各種措施降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高電能的傳輸效率。　?。?）結(jié)合本地區(qū)的區(qū)域特點(diǎn)，積極致力于新能源的開發(fā)和利用，減少電能的生產(chǎn)和輸送成本。例如，在大城市的周邊建造垃圾發(fā)電廠，在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村積極推進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電等?！　∷?、建立大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)　　水電廠的生產(chǎn)受季節(jié)影響較大，豐水期水量過剩，枯水期水量短缺，這樣就會(huì)導(dǎo)致不同季節(jié)發(fā)電量與需求量之間的不平衡，而不能大量?jī)?chǔ)存又是電能生產(chǎn)的最大特點(diǎn)，因此，為了充分利用水資源，減少煤炭消耗，提高整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)際系統(tǒng)中一般由水、火、核、風(fēng)電廠聯(lián)合運(yùn)行，組成大型電力系統(tǒng)。　　建立大型電力系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：　?。?）減少了系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量一般根據(jù)系統(tǒng)的最大計(jì)算容量加上備用容量來設(shè)計(jì)，這樣就可以避免系統(tǒng)某些部件發(fā)生故障或檢修時(shí)因停電而帶來的損失。由于各個(gè)發(fā)電廠所在地區(qū)生產(chǎn)、生活狀況以及時(shí)差、季差的不同，它們的最大負(fù)荷并不是同時(shí)出現(xiàn)的，因此系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后的最大負(fù)荷小于各發(fā)電廠單獨(dú)供電時(shí)最大負(fù)荷之和，同時(shí)備用容量也小得多，這樣就可以減少整個(gè)系統(tǒng)的總裝機(jī)容量?！　。?）提高供電的可靠性。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后，各個(gè)發(fā)電廠之間的備用容量就可以相互支援，互為備用，這樣就可以大大減少事故的發(fā)生率，提高供電的可靠性。　?。?）可以安裝大容量的發(fā)電機(jī)組。孤立運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組由于受備用容量的限制，機(jī)組容量不可能選用得很大，而電網(wǎng)互聯(lián)后，由于系統(tǒng)內(nèi)有足夠的備用容量，就可以選用大容量機(jī)組。大容量機(jī)組效率高，占地面積小，而且降低了投資和運(yùn)行費(fèi)用?！　。?）可以合理利用一次能源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，世界上越來越多的國(guó)家都開始建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電網(wǎng)。我國(guó)的電力工業(yè)也已進(jìn)入“大電網(wǎng)”的新時(shí)代。隨著三峽電網(wǎng)的建設(shè)，將逐步呈現(xiàn)以三峽為中心，北、中、南三大電網(wǎng)互聯(lián)的統(tǒng)一格局?！　〉诙?jié) 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)　　一、電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)　　所謂額定電壓，就是發(fā)電機(jī)、變壓器和電氣設(shè)備等在正常運(yùn)行時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的電壓。國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要和電機(jī)電器的制造水平統(tǒng)一考慮規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)系列，這樣有利于電器制造業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，有利于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和選型，有利于電器的互相連接和更換，有利于備件的生產(chǎn)和維修等。表1-6給出了我國(guó)三相交流電力網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓。

圖書封面

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