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編輯推薦： 本书从应用型人才培养的实际出发，在保证知识体系完整的前提下，简化理论性较强的内容，突出对供配电技术的基本概念、基本理论和基本方法的介绍。本书重点强调理论知识的实际应用，突出基本概念的理解和掌握，简化公式推导过程，前后知识衔接紧密，表述深入浅出，通俗易懂，易于教学和自学。在实践性较强的章节中，尽量穿插图片和视图，帮助学生理解和掌握。此外，本书简化课程内容，增加了新设备、新技术的内容，精简例题和习题，每章后有本章小结，使教材易学、易懂，便于自学。本书*后章节内容安排了课程设计和实验内容。课程设计内容是帮助学生从整体上认识和掌握供配电所涉及的几大问题，通过课程设计使学生基本了解企业供配电这门课程在企业和电气工程相关专业中所处的位置，从而更有针对性的进行学习。本书中实验内容只是提纲性质，各学校可根据提纲和本校实际情况编写适合自己使用的实验指导书或任务书。 內容簡介： 本书系统论述了企业供配电技术的整体功能和相关技术知识，重点介绍了供配电系统的组成和结构、相关计算与系统的设计以及系统的运行和管理。本书注重理论联系实际，理论力求全面、系统和通俗易懂，并重点介绍与反映现代供配电技术的新设备和新技术。全书共13章，分别介绍了电力系统概论； 电力负荷及其计算； 短路电流及其计算； 企业变配电所及一次系统； 电气设备的选择； 企业电力线路； 供配电系统的继电保护； 供电系统的二次回路和自动装置； 电气安全、防雷与接地； 电气照明； 节约用电； 供配电课程设计； 实验与实训。每章节前有知识点提示，每章后有小结和习题，对提高学生实践能力和知识掌握能力起到积极作用。 本书可作为应用型本科电气工程及其自动化、电气工程等相关专业的教材，也可供高职高专电力系统自动化技术、电气自动化技术等相关专业的学生使用。另外，还可供从事供配电运行、管理和工程技术人员参考。 目錄： 第1章电力系统概论 1.1电力系统的基本概念 1.1.1发电厂简介 1.1.2电力系统简介 1.1.3供配电系统概况 1.1.4对电力系统的基本要求 1.2电力系统的电压 1.3电力系统的中性点运行方式 1.3.1中性点不接地的电力系统 1.3.2中性点经消弧线圈接地的电力系统 1.3.3中性点直接接地的电力系统 本章小结 习题 第2章电力负荷及其计算 2.1电力负荷与负荷曲线 2.1.1电力负荷 2.1.2负荷曲线 2.2用电设备的设备容量 2.3计算负荷及其确定方法 2.3.1按需要系数法确定计算负荷 2.3.2按利用系数法确定计算负荷 2.3.3单相用电设备计算负荷的确定 2.4电网的功率损耗 2.4.1线路的功率损耗 2.4.2变压器的功率损耗 2.5工厂的计算负荷 2.6功率因数和无功功率补偿 2.6.1功率因数的计算 2.6.2功率因数的人工补偿 2.7尖峰电流计算 本章小结 习题 第3章短路电流及其计算 3.1短路的基本知识 3.1.1短路的原因 3.1.2短路的危害 3.1.3短路的形式 3.2无限大容量电力系统的三相短路 3.2.1无限大容量电力系统的概念 3.2.2无限大容量供电系统三相短路电流的变化过程 3.2.3有关短路的物理量 3.3短路电流的计算 3.3.1概述 3.3.2采用有名值进行短路计算 3.3.3采用标幺值法进行短路计算 3.3.4两相和单相短路电流的计算 3.4短路电流的效应和稳定度校验 3.4.1概述 3.4.2短路电流的电动效应和动稳定度 3.4.3短路电流的热效应和热稳定度 本章小结 习题 第4章企业变配电所及一次系统 4.1概述 4.2电气设备中的电弧问题 4.3电力变压器 4.3.1变压器的分类与型号 4.3.2变压器的构成及主要技术参数 4.3.3变压器运行中的检查与维护 4.4企业常用的高、低压电气设备 4.4.1高压熔断器 4.4.2高压隔离开关 4.4.3高压负荷开关 4.4.4高压断路器 4.4.5互感器 4.4.6低压电气设备 4.5新设备简介 4.5.1新型熔断器 4.5.2新型断路器 4.5.3智能型断路器 4.5.4成套配电装置 4.6变配电所的作用与类型 4.6.1变配电所的作用 4.6.2变配电所的类型 4.7企业变配电所的主接线 4.7.1企业常见主接线 4.7.2主接线实例 4.8企业变电所的位置、布局和结构 4.8.1变配电所所址选择的一般原则 4.8.2各级变配电所布置设计要求 4.8.3各级变配电所配电装置安全净距的确定及校验方法 4.9电气设备的运行与维护 4.9.1断路器的正常巡视、检查 4.9.2隔离开关在运行中的监视及检查 4.9.3熔断器的巡视检查 本章小结 习题 第5章电气设备的选择 5.1常用电气设备选择和校验的条件 5.1.1电气设备选择的一般原则 5.1.2技术条件 5.1.3环境条件 5.1.4环境保护 5.2电力变压器的选择 5.2.1变压器选择条件 5.2.210kV及以下变电所变压器的选择 5.2.335~110kV变电所主变压器的选择 5.2.4变压器阻抗和电压调整方式的选择 5.3互感器的选择和校验 5.3.1电流互感器选择 5.3.2电压互感器选择 5.4高压开关设备的选择和校验 5.4.1高压断路器 5.4.2高压隔离开关 5.4.3高压负荷开关 5.4.4高压熔断器 5.4.5高压负荷开关熔断器组合电器 5.4.6中性点设备选择 5.4.7高压电瓷选择 5.5低压开关设备的选择和校验 5.5.1低压配电电器选择要求 5.5.2开关电器和隔离电器的选择 5.6低压保护电器的选择和校验 5.6.1短路保护和保护电器选择 5.6.2过负载保护和保护电器选择 5.6.3按接地故障保护要求选择保护电器 5.6.4按设备起动时不误动作要求选择保护电器 5.7限流电抗器的选择和校验 本章小结 习题 第6章企业电力线路 6.1电力线路的接线方式 6.1.1高压配电线路的接线方式 6.1.2低压配电线路的接线方式 6.2电力线路的结构和技术要求 6.3导线和电缆截面的选择 6.3.1导线和电缆形式的选择 6.3.2导线和电缆截面选择的条件 6.3.3按发热条件选择导线和电缆的截面 6.3.4按经济电流密度选择导线和电缆的截面 6.3.5线路电压损耗的计算 6.4电力线路的运行与维护 6.4.1架空线路的运行维护 6.4.2电缆线路的运行维护 6.4.3车间配电线路的运行维护 6.4.4线路运行中突然停电的处理 本章小结 习题 第7章供配电系统的继电保护 7.1继电保护基本知识 7.1.1保护装置的作用 7.1.2对保护装置的要求 7.2常用的保护继电器 7.2.1电磁式电流继电器 7.2.2电磁式时间继电器 7.2.3电磁式中间继电器 7.2.4电磁式信号继电器 7.2.5感应式电流继电器 7.3高压电力线路继电保护 7.3.1过电流保护 7.3.2电流速断保护 7.4变压器继电保护 7.4.1变压器故障类型 7.4.2变压器保护配置 7.4.3瓦斯保护 7.4.4差动保护 7.4.5过电流保护、电流速断保护和过负荷保护 7.5低压配电系统保护 7.5.1熔断器保护 7.5.2自动开关保护 本章小结 习题 第8章供电系统的二次回路和自动装置 8.1概述 8.1.1二次回路及其分类 8.1.2操作电源及其分类 8.1.3高压断路器的控制和信号回路 8.1.4供电系统的自动装置 8.2操作电源 8.2.1由蓄电池组供电的直流操作电源 8.2.2由整流装置供电的直流操作电源 8.2.3交流操作电源 8.3高压断路器的控制和信号回路 8.3.1手动操作的断路器控制和信号回路 8.3.2电磁操作的断路器控制和信号回路 8.3.3弹簧操作机构的断路器控制和信号回路 8.4自动装置简介 8.4.1电力线路的自动重合闸装置（ARD） 8.4.2备用电源自动投入装置（APD） 8.5变电站综合自动化系统 8.5.1变电站综合自动化系统概述 8.5.2变电站综合自动化系统的基本功能 8.5.3变电站综合自动化系统的结构 8.5.4变电站综合自动化系统实例 本章小结 习题 第9章电气安全、防雷与接地 9.1电气安全 9.1.1电气安全的有关概念 9.1.2触电的急救处理 9.1.3安全用电的一般措施 9.2过电压与防雷 9.2.1过电压的形式 9.2.2雷电的基本知识 9.2.3防雷设备 9.2.4防雷措施 9.3电气装置的接地 9.3.1接地的有关概念 9.3.2电气设备的接地 9.3.3接地电阻和接地装置的装设 9.3.4低压配电系统的漏电保护和等电位连接 本章小结 习题 第10章电气照明 10.1电气照明概述 10.1.1照明技术的有关概念 10.1.2照明方式和照明种类 10.2常用电光源和灯具 10.2.1电光源的分类 10.2.2常用电光源、适用场所及技术特性 10.2.3工厂常用电光源类型的选择 10.2.4工厂常用灯具的类型及其选择与布置 10.3照度标准与计算 10.3.1照度标准 10.3.2照度计算 10.4照明供电系统 10.4.1照明线路的一般要求 10.4.2常用照明供电系统 10.4.3照明供电系统组成及接线方式 本章小结 习题 第11章节约用电 11.1节约用电的意义和措施 11.1.1节约用电的意义 11.1.2节约用电的措施 11.2电动机与变压器的节能 11.2.1电动机的节能 11.2.2变压器的节能 11.3照明工程节能标准与措施 11.3.1照明节能的原则措施 11.3.2应用高效光源的节能效益和经济效应 11.3.3照明节能的技术措施 本章小结 习题 第12章供配电课程设计 12.1设计任务书 12.2设计说明书 12.3设计图样 第13章实验与实训 13.1供配电系统常用继电器特性实验 13.2供电线路的定时限过电流保护实验 13.3供电线路的反时限过电流保护实验 13.4电力变压器定时限过电流保护实验 13.5断路器控制及二次回路实验 13.66~35kV系统的绝缘监视实验 13.7供配电系统一次重合闸实验 13.8备用电源自动投入实验 13.9供配电系统的倒闸操作实训 13.10电气主接线图认知实训 附录 参考文献 內容試閱： 本书从应用型本科学生的实际需求出发，在保证知识体系完整的前提下，简化理论性较强的内容，详细介绍供配电技术的基本概念、基本理论和基本方法。本书强调理论知识的实际应用，突出基本概念的理解和掌握，简化公式推导过程，前后知识衔接紧密，表述深入浅出，通俗易懂，易于教学和自学。在实践性较强的章节中，尽量穿插图片和视图，帮助学生理解和掌握相关知识。此外，本书简化课程内容，增加了新设备、新技术的内容，精简例题和习题，每章后有本章小结，使教材易学、易懂，便于自学。本书最后几章安排了课程设计和实验与实训内容。课程设计帮助学生从整体上认识和掌握供配电涉及的几大问题，使其基本了解企业供配电这门课程在企业和电气工程相关专业中的位置，从而更有针对性地进行学习。书中的实验与实训内容只列出提纲，各学校可根据提纲和本校实际情况编写适合的实验指导书或任务书。本书由辽宁科技学院副教授李润生、工程师孙振龙和成都工业学院教授张祥军编写。李润生负责全书统稿，并编写第1章、第2章、第3章、第5章、第10章和附录； 孙振龙编写第4章、第6章、第9章、第11章、第12章和第13章； 张祥军编写第7章和第8章。本书在编写的过程中，参考了许多文献和资料，在此向相关的作者表示诚挚的感谢！同时，由于编者水平有限，书中难免存在不妥和疏漏之处，恳请广大读者批评和指正。编者2017年1月 第3章短路电流及其计算 知识点1. 短路的原因、危害和形式。2. 无限大容量系统短路的变化过程和有关物理量。3. 短路电流的计算。4. 短路电流的效应和动热稳定度校验等。 3.1短路的基本知识3.1.1短路的原因 电力系统运行有三种状态： 正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。电力系统中最常见的故障就是短路。短路是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。造成短路的主要原因有：1 电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行，绝缘自然老化； 或由于设备本身不合格，绝缘强度不够，而被正常电压击穿； 或绝缘正常，但是被过电压包括雷电过电压击穿； 或设备绝缘受到外力损伤。2 工作人员由于未遵守安全操作规程，发生误操作； 或者误将低电压设备接入较高电压的电路中。3 鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘。3.1.2短路的危害短路电流比正常电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安，甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即1 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。2 短路时，电压骤降，严重影响电气设备正常运行。3 短路可造成停电，而且越靠近电源，停电范围越大。4 严重的短路会影响电力系统运行的稳定性，使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。5 单相短路电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰。由此可见，短路的危害是十分严重的，因此必须设法消除可能引起短路的一切因素； 同时，需要计算短路电流，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，保证在发生可能出现的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件如电抗器等，也必须计算短路电流。3.1.3短路的形式在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。三相短路用文字符号k3表示，如图31（a）所示； 两相短路用k2表示，如图31（b）所示； 单相短路用k1表示，如图31（c）和（d）所示。 图31短路的类型虚线表示短路电流的路径 两相接地短路，是指中性点不接地系统中两个不同相均发生单相接地而形成的两相短路，如图31（e）所示； 也指两相短路后又接地的情况，如图31（f）所示，都用k1，1表示。它实质上就是两相短路，因此也可用k2表示。上述三相短路属对称性短路； 其他形式的短路属非对称短路。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，在作为选择检验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。 3.2无限大容量电力系统的三相短路3.2.1无限大容量电力系统的概念 实际电力系统的容量和阻抗都有一定的数值，发生短路时，系统母线电压下降。但对于中小型企业变配电系统来说，其设备的容量远比系统容量要小，阻抗则较系统阻抗大得多，所以当企业变配电系统发生短路时，系统母线上的电压变化不大。实际计算中，往往不考虑系统母线电压的变动，即认为系统母线电压维持不变。此种电源便认为是无穷大容量的电力系统，即系统容量等于无穷大，其内阻抗等于零。按无穷大容量电力系统计算所得的短路电流，是装置通过的最大短路电流，比实际的短路电流偏大，但不会引起显著的误差。图32所示为无限大容量电力系统中发生三相短路。 图32无限大容量电力系统中发生三相短路 3.2.2无限大容量供电系统三相短路电流的变化过程图32（a）所示是一个电源为无限大容量的供电系统发生三相短路的电路图。图中，RWL和XWL为线路电阻和电抗，RL和XL为负荷电阻和电抗。由于三相对称，可用图32（b）所示的等效单相电路图来分析，图中R和X为短路电路的总电阻和总电抗。 设电源相电压u=Umsint，正常负荷电流i=Imsint-。现t=0时短路等效为开关突然闭合，则图32（b）所示等效电路的短路电流为 ik=Ikmsint-k Ikmsink-Imsine-t=ip inp31 式中： ik为短路电流瞬时值； Ikm=UmZ为短路电流周期分量幅值，Z=R2 X2，为短路电路的总阻抗［模］； k=arctanXR为短路电路的阻抗角； =LR，为短路电路的时间常数； ip为短路电流周期分量； inp为短路电流非周期分量。由式（31）可以看出： 当t时实际只经10个周期左右时间，inp0，这时 ik=ik=2Isint-32 式中： I为短路稳态电流。图33所示为无限大容量系统发生三相短路前、后，电流、电压的变化曲线。由图33可以看出，短路电流在到达稳定值之前，要经过一个暂态过程或称短路瞬变过程。这一暂态过程是短路非周期分量电流存在的那段时间。从物理概念上讲，短路电流周期分量是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，按欧姆定律应突然增大很多倍的电流； 短路电流非周期分量是因短路电路含有感抗，电路电流不可能突变，按楞次定律感生的用以维持短路初瞬间t=0时电流不致突变的一个反向衰减性电流。此电流衰减完毕一般经t0.2s，短路电流达到稳定状态。 图33无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线 3.2.3有关短路的物理量1. 短路电流周期分量 假设在电压u=0时发生三相短路，如图33所示。由式31可知，短路电流周期分量 ip=Ikmsint-k33 由于短路电路的电抗一般远大于电阻，即XR，k=arctanX／R90，因此短路初瞬间t=0时的短路电流周期分量 ip0=-ikm=-2I34 式中： I为短路次暂态电流有效值，它是短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。在无限大容量系统中，由于系统母线电压维持不变，所以其短路电流周期分量有效值习惯上用Ik表示在短路的全过程中维持不变，即I=I=Ik。2. 短路电流非周期分量短路电流非周期分量是由于短路电路存在电感，用于维持短路初瞬间的电流不致突变，而由电感引起的自感电动势产生的一个反向电流，如图33所示。由式31可知，短路电流非周期分量 inp=Ikmsink-Imsine-t 由于k90，而ImsinIkm，故 inpIkme-t=2Ie-t35 式中： 为短路电路的时间常数。由于=LR=X314R，因此短路电路R=0时，短路电流非周期分量inp将为不衰减的直流电流。非周期分量ik=ip inpI3ish=2.55I与周期分量ip叠加而得的短路全电流ik将为偏轴的等幅电流曲线。当然这是不存在的，因为电路中总有R，所以非周期分量总要衰减，而且R越大，越小，衰减越快。3. 短路全电流短路全电流为短路电流周期分量与非周期分量之和，即 ik=ip inp36 某一瞬时t的短路全电流有效值Ikt，是以时间t为中点的一个周期内的ip有效值Ipt与inp在t的瞬时值inpt的方均根值，即 Ikt=I2pt i2npt37 4. 短路冲击电流短路冲击电流为短路全电流中的最大瞬时值。由图33所示短路全电流ik的曲线可以看出，短路后经半个周期即0.01s，ik达到最大值，此时的电流即短路冲击电流。短路冲击电流按下式计算： ish=ip0.01 inp0.012I1 e-0.0138 或 ishKsh2I39 式中： Ksh为短路电流冲击系数。由式38和式39可知 Ksh=1 e-0.01=1 e-0.01RL310 当R0时，则Ksh2； 当L0时，则Ksh1。因此，1

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