工廠供配電技術

本書按照應用型本科電氣類專業工廠供配電課程教學大綱所要求的專業知識和技能進行編寫。較全面地敍述了工廠供配電系統的整體功能和相關的技術知識，重點敍述了工廠供配電系統的組成和結構、系統設計、計算及供配電系統的運行、管理。本書結合工程教育認證有關要求，強調成果導向，內容上緊緊圍繞培養電氣技術應用型專門人才的目標，着重加強教學內容的針對性和實用性，淡化煩瑣的理論推導及設計論證；各章配有預期學習結果、思考題、習題，可使教學過程更加突出重點。

本書可作為應用型本科、高職高專院校電氣類專業教材，還可作為從事工廠供配電系統運行管理或其他相關行業的工程技術人員的參考書 ^[1] 

第1章概論1

1.1供配電系統基本知識1

1.1.1電力系統1

1.1.2供配電系統概況3

1.1.3供電的基本要求5

1.2電力系統的電壓5

1.2.1額定電壓的國家標準5

1.2.2供電電能的質量7

1.2.3電壓調整8

1.2.4供配電系統配電電壓的選擇8

思考題9

習題9

第2章供配電系統的常用電氣設備10

2.1概述10

2.1.1供配電系統電氣設備的定義10

2.1.2電氣設備的分類10

2.2電弧的產生及滅弧方法11

2.2.1電弧及其主要危害11

2.2.2電弧的產生11

2.2.3電弧的熄滅12

2.2.4開關電器中常用的滅弧方法13

2.2.5對電氣觸頭的基本要求14

2.3電力變壓器15

2.3.1概述15

2.3.2電力變壓器的分類及特點15

2.3.3電力變壓器的結構16

2.3.4三相電力變壓器的聯結組別17

2.3.5三相電力變壓器的銘牌及主要技術數據19

2.3.6電力變壓器的並列運行條件19

2.4互感器20

2.4.1電流互感器20

2.4.2電壓互感器23

2.5熔斷器26

2.5.1高壓熔斷器27

2.5.2低壓熔斷器30

2.6高壓開關設備32

2.6.1高壓隔離開關32

2.6.2高壓負荷開關34

2.6.3高壓斷路器35

2.6.4重合器41

2.6.5分斷器43

2.6.6智能電器44

2.7低壓開關設備46

2.7.1低壓刀開關46

2.7.2刀熔開關46

2.7.3低壓負荷開關47

2.7.4低壓斷路器48

2.8避雷器53

2.8.1閥式避雷器54

2.8.2金屬氧化物避雷器55

2.9成套配電裝置56

2.9.1高壓成套配電裝置57

2.9.2低壓成套配電裝置61

思考題64

習題64

第3章變配電所及電力線路的結構和電氣主接線65

3.1變配電所的結構與佈置65

3.1.1變配電所的類型和所址的選擇65

3.1.2變配電所的總體佈置67

3.1.3變配電所的結構69

3.2變配電所的主接線方案74

3.2.1概述74

3.2.2變配電所常用主接線類型和特點77

3.2.3高壓配電所主接線方案的介紹79 ^[1] 

3.2.410(6)/0.4kV變電所（車間變電所）主接線方案介紹81

3.2.5變配電所主要電氣設備的配置85

3.3箱式變電站85

3.4電力線路的結構與敷設87

3.4.1架空線路的結構與敷設87

3.4.2電纜線路的結構與敷設92

3.4.3車間線路的結構和敷設95

3.5電力線路的接線方式98

3.5.1高壓電力線路的接線方式98

3.5.2低壓電力線路的接線方式101

思考題103

習題103

第4章供配電系統的負荷計算104

4.1電力負荷和負荷曲線104

4.1.1計算負荷的目的和意義104

4.1.2用電設備容量的確定105

4.1.3負荷曲線106

4.2計算負荷的確定108

4.2.1單個用電設備的負荷計算108

4.2.2用電設備組的負荷計算108

4.2.3單項用電設備計算負荷的確定111

4.3變配電所總計算負荷的確定112

4.3.1供配電系統的功率損耗112

4.3.2車間或全廠計算負荷的確定113

4.3.3無功功率補償114

4.4尖峯電流的計算116

4.4.1概述116

4.4.2單台用電設備尖峯電流的計算116

4.4.3多台用電設備尖峯電流的計算116

思考題117

習題117

第5章短路電流計算118

5.1短路概述118

5.1.1短路原因及後果118

5.1.2短路種類119

5.2無限大容量電力系統及其三相短路分析120

5.2.1無限大容量電力系統概念120

5.2.2無限大容量電力系統發生三相短路時的物理過程120

5.2.3有關的物理量122

5.3短路電流計算123

5.3.1短路電流計算方法123

5.3.2採用標幺製法計算短路電流123

5.3.3採用短路功率法計算短路電流126

5.3.4兩相短路電流計算128

思考題129

習題129

第6章供配電設備及導線的選擇校驗130

6.1電氣設備選擇及檢驗的一般原則130

6.2電力變壓器的選擇131

6.2.1電力變壓器實際容量的計算132

6.2.2電力變壓器的台數選擇132

6.2.3變電所主變壓器容量的選擇133

6.3高低壓開關電器的選擇及校驗134

6.3.1高壓隔離開關的選擇及校驗134

6.3.2高壓負荷開關的選擇及校驗135

6.3.3高壓斷路器的選擇及校驗135

6.3.4高、低壓開關櫃的選擇136

6.4互感器的選擇和校驗138

6.4.1電流互感器的選擇與校驗138

6.4.2電壓互感器的選擇140

6.5電力線路的截面選擇及校驗140

6.5.1概述140

6.5.2按發熱條件選擇導線和電纜的截面141

6.5.3按經濟電流密度選擇導線和電纜的截面143

6.5.4按電壓損耗選擇導線和電纜的截面144

6.5.5母線的選擇148

思考題148

習題148

第7章電力系統中性點接地方式150

7.1中性點不接地系統150

7.2中性點經消弧線圈接地系統152

7.2.1消弧線圈的工作原理153

7.2.2消弧線圈的補償方式153

7.2.3消弧線圈的結構153

7.2.4消弧線圈容量選擇、台數及安裝地點154 ^[1] 

7.2.5中性點經消弧線圈接地系統適用範圍154

7.2.6交流網絡接地故障點的尋找155

7.3中性點經電阻接地系統155

7.4中性點直接接地系統157

思考題158

習題158

第8章防雷、接地和電氣安全159

8.1過電壓、防雷及其設計159

8.1.1過電壓及雷電的有關概念159

8.1.2防雷設計162

8.1.3雷的防禦164

8.1.4建築物防雷類別及其防雷措施165

8.1.5信息系統的防雷措施167

8.2電氣裝置接地169

8.2.1接地有關概念169

8.2.2電氣裝置的接地和接地電阻172

8.2.3接地裝置的裝設172

8.2.4接地裝置的計算173

8.2.5低壓配電系統的等電位聯結175

8.3靜電及其防護176

8.3.1靜電的產生及其危害176

8.3.2靜電放電形式及干擾的傳遞177

8.3.3防靜電方法178

8.3.4國家對靜電防護的要求180

8.4電氣安全與觸電急救180

8.4.1電流對人體作用180

8.4.2安全電壓和人體電阻181

8.4.3電氣安全的一般措施182

思考題185

習題185

第9章供配電系統的運行維護和管理187

9.1變配電所的運行維護187

9.1.1變配電所的巡視檢查187

9.1.2電力變壓器的運行與維護188

9.1.3配電設備的巡視與維護191

9.2供配電線路的運行與維護193

9.2.1架空線路的運行與維護193

9.2.2電纜線路的運行與維護193

9.2.3車間配電線路的運行維護194

9.3倒閘操作195

9.3.1倒閘操作的基本知識196

9.3.2倒閘操作技術197

9.3.3倒閘操作步驟199

9.3.4倒閘操作實例200

9.4電力節能201

9.4.1電能節約的意義201

9.4.2節約電能的基本措施202

9.4.3並聯電容器的使用204

思考題206

習題206

第10章供配電系統的繼電保護207

10.1繼電保護裝置的概念207

10.1.1繼電保護裝置的任務207

10.1.2繼電保護裝置的基本要求207

10.1.3繼電保護裝置的組成及常用保護繼電器208

10.2高壓配電電網的繼電保護216

10.2.1概述216

10.2.2保護裝置的接線方式216

10.2.3帶時限的過電流保護217

10.2.4電流速斷保護223

10.2.5中性點不接地系統的單相接地保護226

10.3電力變壓器的繼電保護230

10.3.1概述230

10.3.2變壓器的瓦斯保護（氣體繼電保護）230

10.3.3變壓器的過電流保護、電流速斷保護和過負荷保護231

10.3.4變壓器低壓側的單相短路保護234 ^[1] 

10.3.5變壓器的差動保護236

10.4低壓配電系統的保護237

10.4.1熔斷器保護237

10.4.2低壓斷路器保護241

10.4.3低壓斷路器與熔斷器在低壓電網保護中的配合243

10.5電子技術在繼電保護中的應用243

10.5.1晶體管定時限過電流保護和電流速斷保護的基本組成243

10.5.2晶體管定時限過電流保護電路分析244

思考題246

習題246

第11章工廠變電所二次迴路和自動裝置247

11.1二次迴路概述247

11.2操作電源248

11.2.1直流操作電源248

11.2.2交流操作電源250

11.2.3所用變壓器252

11.3高壓斷路器控制迴路253

11.3.1高壓斷路控制迴路的要求253

11.3.2手動操作的斷路器控制迴路254

11.3.3電磁操動機構的斷路器控制迴路254

11.3.4彈簧操動機構的斷路器控制迴路258

11.4中央信號迴路259

11.4.1對中央信號迴路的要求259

11.4.2中央事故信號迴路260

11.4.3中央預告信號迴路261

11.5測量和絕緣監測監視迴路263

11.5.1測量儀表配置263

11.5.2直流絕緣監視迴路264

11.6二次迴路安裝接線圖265

11.6.1二次迴路的接線要求265

11.6.2二次迴路的接線266

11.7自動重合閘裝置（ARD）271

11.7.1對自動重合閘的要求271

11.7.2電氣一次自動重合閘裝置272

11.8備用電源自動投入裝置（APD）273

11.8.1對備用電源自動投入裝置的要求273

11.8.2備用電源自動投入裝置273

11.9變電站綜合自動化275

11.9.1概述275

11.9.2變電所的微機保護276

11.9.3變電所的微機監控系統278

11.9.4變電站綜合自動化系統實例285

思考題287

習題287

參考文獻288 ^[1]