電力工程基礎(chǔ)

前言

　　近年來，我國電力工業(yè)得到了持續(xù)迅速的發(fā)展，發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量已躍居世界第二位。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，對電力規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等各方面提出了更高的要求。培養(yǎng)更多掌握現(xiàn)代電力系統(tǒng)特點(diǎn)的人才和提高現(xiàn)有電力工業(yè)人員素質(zhì)，是我們高等電力教育工作者面臨的迫切任務(wù)。　　電力工業(yè)的發(fā)展也帶動了電力設(shè)備制造工業(yè)、電力電子工業(yè)以及通訊自動工程各行業(yè)的發(fā)展。為了更緊密地配合電力工業(yè)建設(shè)和改造，提高其運(yùn)行水平，這些行業(yè)的研究、設(shè)計(jì)、制造人員也需要全面深人地掌握電力系統(tǒng)的特性?！　∫酝?，我國高等教育學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)劃分較細(xì)。在電氣工程系中設(shè)有電力系統(tǒng)自動化、高電壓技術(shù)、電機(jī)制造、電器制造、工業(yè)企業(yè)自動化、絕緣技術(shù)、電磁測量等專業(yè)。這些專業(yè)的學(xué)生都要學(xué)一些電力工程方面的課程，但各有偏重，內(nèi)容不盡相同。　　目前，為了適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)在社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下對人才的需要，教學(xué)改革正朝著拓寬專業(yè)面的方向努力。在這種形勢下，我校設(shè)立了電氣學(xué)院學(xué)生必修課程——電力工程基礎(chǔ)。本書就是為該課程編寫的教材?！　∪珪卜?章。第1章概述我國電力工業(yè)的發(fā)展概況，電力系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)，簡述了各類發(fā)電廠的工作原理及運(yùn)行特性，并對電力負(fù)荷進(jìn)行了分析。第2章主要介紹電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的分析方法，包括電力網(wǎng)的等值電路、潮流計(jì)算方法，對電力網(wǎng)輸電的物理過程進(jìn)行了深入討論。第3章講述電力系統(tǒng)故障情況的分析方法，研究了突然短路的暫態(tài)過程及短路電流的計(jì)算方法。第4章介紹發(fā)電廠及變電站的主要電氣設(shè)備，主接線方式及其配電裝置的布置方式。第5章闡述了遠(yuǎn)距離輸電的有關(guān)問題及提高輸送能力的方法，同時還介紹了直流輸電以及交流柔性輸電（FACTS）的原理及應(yīng)用。第6章專門討論電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)問題，著重分析了電力網(wǎng)及元件的繼電保護(hù)原理。第7章對電力系統(tǒng)過電壓及接地問題進(jìn)行了專門介紹，闡述了電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)的措施。第8章討論電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，并對變電站自動化問題進(jìn)行了分析。第9章討論了電力網(wǎng)的接線方式和電氣設(shè)備的選擇方法，并介紹了工程設(shè)計(jì)中技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的原理。

內(nèi)容概要

本書全面闡述電力工業(yè)的基礎(chǔ)知識，包括：電力系統(tǒng)的構(gòu)成，電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行及故障情況分析計(jì)算，電力設(shè)備及其結(jié)構(gòu)方式和選擇的原則，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)和過電壓保護(hù)，電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)距離輸電等。本書力求使讀者能基本掌握和動用這些理論和方法，在各章均附有數(shù)字例題、思考題和習(xí)題。書中還盡力反映電力工業(yè)的新技術(shù)和發(fā)展趨勢，并對于本書難以容納的專門問題給讀者指出了有關(guān)的參考文獻(xiàn)，以利進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。    本書可作為高等學(xué)校電氣工程學(xué)院學(xué)生的教材，并可供電力工業(yè)、電力設(shè)備制造業(yè)、電力電子業(yè)的有關(guān)科研、設(shè)計(jì)與運(yùn)行、制造人員參考，也可作為相關(guān)部門的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

前言 第1章　緒論　1.1　電力工業(yè)的特點(diǎn)　1.2　我國的電力工業(yè)　1.3　電力系統(tǒng)的負(fù)荷　1.4　各類發(fā)電廠和生產(chǎn)過程　1.5　電力線路的結(jié)構(gòu)　小結(jié)　思考題及習(xí)題第2章　電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析與計(jì)算　2.1　概述　2.2　三相輸電線路　2.3　電力變壓器　2.4　多電壓級電力系統(tǒng)　2.5　簡單電力系統(tǒng)的運(yùn)行分析　2.6　復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算　2.7　無功功率平衡及無功功率與電壓的關(guān)系　2.8　電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整　2.9　電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整　小結(jié)　思考題及習(xí)題第3章　電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算　3.1　概述　3.2　無限大功率電源供電的三相短路電流分析　3.3　同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的物理過程及短路電流的分析　3.4　電力系統(tǒng)三相短中的實(shí)用計(jì)算　3.5　電力系統(tǒng)不對稱短路的分析和計(jì)算　3.6　計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短電流原理及框圖　小結(jié)　思考題及習(xí)題第4章　發(fā)電廠和變電站的主設(shè)備及主系統(tǒng)　4.1　概述　4.2　高壓斷路器　4.3　隔離開關(guān)　4.4　熔斷器　4.5　低壓開關(guān)　4.6　電流互感器　4.7　電壓互感器　4.8　電氣主接線　4.9　限制短路電流的措施　　4.10　配電裝置　小結(jié)　思考題及習(xí)題第5章　遠(yuǎn)距離大容量輸電　5.1　概述　5.2　遠(yuǎn)距離輸電線路的功率傳輸特性　5.3　電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定　5.4　電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定　5.5　直流輸電　5.6　靈活交流輸電系統(tǒng)　小結(jié)　思考題及習(xí)題第6章　繼電保護(hù)　6.1　概述　6.2　電網(wǎng)的電流保護(hù)　　6.3　電網(wǎng)的距離保護(hù)　6.4　電網(wǎng)的高頻保護(hù)　6.5　縱聯(lián)差動保護(hù)　6.6　大型電動機(jī)并聯(lián)電容器組的保護(hù)　小結(jié)　思考題及習(xí)題第7章　電力系統(tǒng)過電壓及接地　7.1　概述　7.2　雷電過電壓防雷保護(hù)　7.3　輸電線路的防雷　7.4　發(fā)電廠、變電站的防雷　7.5　電力系統(tǒng)的工頻電壓升高　7.6　電力系統(tǒng)的操作過電壓　7.7　諧振過電壓　7.8　電力系統(tǒng)接地　小結(jié)　思考題及習(xí)題第8章　電力系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)　8.1　概述　8.2　數(shù)據(jù)傳輸　8.3　監(jiān)控系統(tǒng)廠站端　8.4　監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端　小結(jié)　思考題及習(xí)題第9章　電網(wǎng)設(shè)計(jì)及電氣設(shè)備選擇　9.1　概述　9.2　電網(wǎng)設(shè)計(jì)　9.3　導(dǎo)線電纜的選擇　9.4　變壓器的選擇　9.5　電氣設(shè)備選擇的基本原則　9.6　電氣設(shè)備的選擇　9.7　經(jīng)濟(jì)評價方法　小結(jié)　思考題及習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.4.4 抽水蓄能電廠　　在我國電力系統(tǒng)的日負(fù)荷曲線上，一般上午和下午各出現(xiàn)一次高峰，半夜則有一低谷。當(dāng)系統(tǒng)最小負(fù)荷率β較小時，在火電機(jī)組和核電比重較大的系統(tǒng)可能出現(xiàn)機(jī)組最小技術(shù)出力大于日最小負(fù)荷的情況。這時為了維持在谷荷時火電廠和核電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，可利用系統(tǒng)盈余的發(fā)電出力從高程較低的下水庫抽水到高程較高的上水庫，把電能轉(zhuǎn)換為水能，蓄存起來。在白天出現(xiàn)峰荷時再從上水庫放水發(fā)電。這就是抽水蓄能電廠的主要功能和它的工作特性。抽水蓄能電廠按其運(yùn)行周期可以分為：　?、偃粘樗钅茈姀S，以日為運(yùn)行周期。在夜間負(fù)荷處于低谷時進(jìn)行一次抽水，約8～12h；白天出現(xiàn)峰荷時發(fā)電一到二次，總時間約6～10h，如圖1-14所示?！　、谥艹樗钅茈姀S，以周為運(yùn)行周期。一般仍維持夜間抽水，白天發(fā)電的方式。但在周末系統(tǒng)負(fù)荷較低時，可利用盈余的發(fā)電出力延長抽水時間，使下周工作日能加長擔(dān)任峰荷的時間，多發(fā)電。顯然，它所需的庫容較日抽水蓄能電廠大?！　、奂境樗钅茈姀S，它可將汛期多余水量抽蓄到上水庫里，供枯水期增加發(fā)電量?！　∧壳肮ぷ魉^在600m以下的抽水蓄能電廠幾乎全部采用可逆式機(jī)組，即其水輪機(jī)在抽水時工作在水泵狀態(tài)，在發(fā)電時工作在通常的水輪機(jī)狀態(tài)。這種機(jī)組運(yùn)行的靈活性有的已超過常規(guī)的水力發(fā)電機(jī)組，從開始起動到帶滿負(fù)荷僅需11s，運(yùn)行的可靠性也大大提高?！　〕樗钅茈姀S除了調(diào)峰填谷以外，對電力系統(tǒng)還有以下功能：　?、贀?dān)任系統(tǒng)備用容量。當(dāng)系統(tǒng)水電比重較小時，大部分設(shè)備備用容量要由火電廠承擔(dān)，這就迫使部分火電機(jī)組經(jīng)常處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)，因而效率降低，煤耗上升。在此情況下可以充分利用抽水蓄能機(jī)組靈活可靠的特點(diǎn)，替代火電機(jī)組充當(dāng)事故備用?！　、趽?dān)任系統(tǒng)負(fù)荷備用，以發(fā)揮其調(diào)頻作用。③擔(dān)任調(diào)相任務(wù)，當(dāng)不進(jìn)行抽水及發(fā)電時，距負(fù)荷中心較近的抽水蓄能電廠可以利用同步發(fā)電機(jī)多帶無功負(fù)荷，進(jìn)行調(diào)相?！　、苁顾姀S更好地發(fā)揮綜合利用效益。水庫具有綜合利用效益的水電廠，其發(fā)電經(jīng)常受到限制。例如擔(dān)負(fù)灌溉用水的水電廠，在農(nóng)田不用水的季節(jié)，水庫應(yīng)保留蓄水量以備以后灌溉之用，使發(fā)電量減小。如裝設(shè)抽水蓄能機(jī)組，則該水電廠每天仍可發(fā)電調(diào)峰，夜間再從下水庫抽回到上水庫，使灌溉水量不受損失。

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