本書是在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和新工科建設(shè)背景下,從培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才的目標(biāo)出發(fā),結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要而編寫的新形態(tài)立體化教材。本書以110kV及以下電壓等級的發(fā)電、輸變電和供用電工程的設(shè)計(jì)計(jì)算為主線,論述了電力工程的基礎(chǔ)理論知識和基本計(jì)算方法。全書共九章,包括概論,負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償,電力網(wǎng),短路電流及其計(jì)算,供配電一次系統(tǒng),電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ),供配電系統(tǒng)的二次回路與綜合自動化,防雷、接地與電氣安全,電力工程電氣設(shè)計(jì)。
本書重點(diǎn)突出、圖文并茂,注重工程實(shí)踐、強(qiáng)化課程思政,部分知識點(diǎn)配有動畫或現(xiàn)場視頻,重點(diǎn)內(nèi)容配有例題和微課視頻,便于讀者學(xué)習(xí)、鞏固和思考。每章后均有在線測試題,讀者掃描二維碼可進(jìn)行在線自測。
本書可作為電氣類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材,還可作為自動化類專業(yè)“工廠供電”課程的教材,也可作為電氣工程技術(shù)人員的工具書和參考書。
本書配有免費(fèi)的電子課件和習(xí)題解答,歡迎選用本書作教材的教師登錄機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)(www.cmpedu.com)注冊后下載。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念,融入思政元素,注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
《電力工程基礎(chǔ)》第3版自2016年出版以來已多次重印,被國內(nèi)多所高校選作教材。在此期間,隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出,我國的高等工程教育正在進(jìn)行著一系列的深化改革,相繼提出了關(guān)于新工科建設(shè)、一流本科課程建設(shè)和課程思政建設(shè)的實(shí)施意見,旨在全面提高高等工程教育質(zhì)量和高校人才培養(yǎng)質(zhì)量,培養(yǎng)造就一批工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、能夠適應(yīng)國家戰(zhàn)略需求和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)工程技術(shù)人才。在此大背景下,編者根據(jù)多年來的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)和使用本書的一些體會,結(jié)合部分院校教師使用后提出的建設(shè)性意見,對第3版進(jìn)行了修訂。第4版在保持原有教材特色和體系的基礎(chǔ)上,著重在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了修訂:
(1)本書是在第3版的基礎(chǔ)上,以110kV及以下電壓等級的發(fā)電、輸變電和供用電工程的設(shè)計(jì)計(jì)算為主線進(jìn)行重新整理、改寫和增減,內(nèi)容更加優(yōu)化和實(shí)用,條理更加清晰。
(2)對第3版第五章中的部分電氣設(shè)備及相關(guān)附錄表進(jìn)行了更新,并對第九章工程設(shè)計(jì)示例中的部分內(nèi)容進(jìn)行了重新計(jì)算、設(shè)計(jì)和修改,在第四章還增加了MATLAB/Simulink短路仿真設(shè)計(jì)示例,因此,本書與工程實(shí)際結(jié)合更加緊密,工程實(shí)踐性更強(qiáng)。
(3)本書強(qiáng)化課程思政,結(jié)合電力系統(tǒng)知識體系在部分章節(jié)融入了相關(guān)的思政素材,實(shí)現(xiàn)了知識傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合。
(4)本書為新形態(tài)立體化教材,部分知識點(diǎn)提供了動畫或現(xiàn)場視頻講解,掃描相關(guān)二維碼即可觀看相應(yīng)內(nèi)容。
為了使讀者更好地理解電力工程技術(shù)中的相關(guān)概念和原理,本書對內(nèi)容較為重要的知識點(diǎn)進(jìn)行了雙色印刷,并針對書中的重點(diǎn)難點(diǎn)及其相關(guān)的例題或習(xí)題,制作了大量微課視頻,因此,本書重點(diǎn)更加突出,便于讀者有側(cè)重地學(xué)習(xí)、鞏固和思考。本書每章后都有在線測試題,讀者掃描二維碼可進(jìn)行在線自測。此外,本書配有免費(fèi)的電子課件和習(xí)題解答,選用本書作為教材的教師可登錄機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)(www.cmpedu.com)注冊后下載。
本書既可作為電氣類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材,又可作為自動化類專業(yè)“工廠供電”課程的教材,也可作為電氣工程技術(shù)人員的工具書和參考書。
本書由孫麗華負(fù)責(zé)全書的構(gòu)思、編寫組織和統(tǒng)稿工作,其他參加本版修訂工作的有孫會琴、趙靜、冉海潮、劉慶瑞。
在本書修訂過程中,編者查閱了大量的相關(guān)書刊、資料及現(xiàn)行的國家政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,在此向所有參考文獻(xiàn)的作者致以衷心的感謝!本書的修訂還得到了機(jī)械工業(yè)出版社的大力協(xié)助,得到了兄弟院校以及許繼集團(tuán)有限公司、石家莊科林電氣股份有限公司、河北天業(yè)電氣有限公司等電力企業(yè)的大力支持,在此一并表示真誠的感謝!此外,在電力設(shè)計(jì)院工作30余載的同學(xué)劉亞林、辛紅等正高級工程師對本書的修訂提出了許多寶貴的意見,另有其他同學(xué)也提供了友情幫助,在此一并向他們表示誠摯的感謝!
由于編者水平有限,書中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處,敬請讀者批評指正。
編 者
高等院校教師
目 錄
前言
本書常用字符表 1
第一章 概論 5
第一節(jié) 電力系統(tǒng)的基本概念 5
第二節(jié) 發(fā)電廠和變電所的類型 9
第三節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓與
電能質(zhì)量 15
第四節(jié) 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 22
第五節(jié) 我國電力工業(yè)發(fā)展概況及
未來展望 27
本章小結(jié) 30
思考題與習(xí)題 31
第二章 負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償 33
第一節(jié) 概述 33
第二節(jié) 計(jì)算負(fù)荷的確定 39
第三節(jié) 功率損耗與電能損耗計(jì)算 44
第四節(jié) 企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定 48
第五節(jié) 功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償 50
第六節(jié) 尖峰電流的計(jì)算 57
本章小結(jié) 58
思考題與習(xí)題 59
第三章 電力網(wǎng) 60
第一節(jié) 電力網(wǎng)的接線方式 60
第二節(jié) 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和
等效電路 64
第三節(jié) 電力網(wǎng)的電壓計(jì)算 74
第四節(jié) 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 80
本章小結(jié) 86
思考題與習(xí)題 86
第四章 短路電流及其計(jì)算 88
第一節(jié) 概述 88
第二節(jié) 無限容量系統(tǒng)三相短路
暫態(tài)分析 90
第三節(jié) 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流
計(jì)算 93
第四節(jié) 有限容量系統(tǒng)三相短路電流的
實(shí)用計(jì)算 100
第五節(jié) 不對稱短路電流計(jì)算簡介 106
第六節(jié) 電動機(jī)對短路電流的影響 114
第七節(jié) 低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 115
第八節(jié) 短路電流的效應(yīng) 118
第九節(jié) 三相短路的MATLAB仿真 123
本章小結(jié) 127
思考題與習(xí)題 128
第五章 供配電一次系統(tǒng) 130
第一節(jié) 電氣設(shè)備概述 130
第二節(jié) 高低壓開關(guān)電器 130
第三節(jié) 高低壓保護(hù)電器和
限流電器 141
第四節(jié) 電力變壓器 147
第五節(jié) 互感器 152
第六節(jié) 高低壓成套配電裝置 160
第七節(jié) 電氣主接線 163
第八節(jié) 電氣設(shè)備的選擇 172
第九節(jié) 變配電所的總體布置 185
本章小結(jié) 189
思考題與習(xí)題 190
第六章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ) 192
第一節(jié) 繼電保護(hù)的基本知識 192
第二節(jié) 電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù) 199
第三節(jié) 電網(wǎng)的接地保護(hù) 210
第四節(jié) 電力變壓器的保護(hù) 215
第五節(jié) 高壓電動機(jī)的保護(hù) 231
第六節(jié) 微機(jī)保護(hù)簡介 234
本章小結(jié) 239
思考題與習(xí)題 240
第七章 供配電系統(tǒng)的二次回路與
綜合自動化 242
第一節(jié) 二次回路概述 242
第二節(jié) 操作電源 244
第三節(jié) 斷路器的控制回路 246
第四節(jié) 中央信號回路 251
第五節(jié) 絕緣監(jiān)察裝置和測量儀表 254
第六節(jié) 變電所常用自動裝置 258
第七節(jié) 配電網(wǎng)自動化簡介 262
第八節(jié) 變電所綜合自動化簡介 266
本章小結(jié) 270
思考題與習(xí)題 271
第八章 防雷、接地與電氣安全 272
第一節(jié) 過電壓與防雷 272
第二節(jié) 電氣裝置的接地 281
第三節(jié) 電氣安全 290
本章小結(jié) 294
思考題與習(xí)題 294
第九章 電力工程電氣設(shè)計(jì) 296
第一節(jié) 電力工程電氣設(shè)計(jì)概述 296
第二節(jié) 110kV降壓變電所電氣設(shè)計(jì) 298
第三節(jié) 某機(jī)械廠高壓供配電系統(tǒng)
電氣設(shè)計(jì) 318
附錄 333
附錄A 常用電氣設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù) 333
附錄B 短路電流周期分量計(jì)算曲線
數(shù)字表 348
參考文獻(xiàn) 352