本书以供电工程设计和技术应用为主线，论述了工业与民用建筑供电系统的基本理论、工程设计和运行管理等基本知识。全书共分9章，内容包括供电系统基本概念、电力负荷计算、短路电流及其计算、一次系统、电力线路、供电系统的保护、供电系统的保护接地和防雷、供电系统的电能质量和供电系统变电所的自动化等。为便于教学，重要章节都配有例题，每章均有习题，且书中例题与习题大多来源于工程实际。附表为理解实例，自解习题必要的资料。

本书面向应用型人才培养，强调工程综合应用，突出供电系统的工程设计和工程应用。内容新颖，增添了我国供电技术相关的新标准、新规范以及国内外相关的先进技术。

本书适用于普通高校电气工程及其自动化、自动化、建筑电气与智能化等专业及相近专业的本科教学，适当取舍后也可作为高专、高职和成教教材，还可供相关专业人员专业培训，自学提高及硕士教学参考书目。

Power Supply Technology

供电系统属于电力系统的终端，它的安全运行与否，直接关系到电力系统的安全稳定运行，关系到国民经济的发展和人民生命财产的保障。随着科技的发展，各领域的交叉和融合日益增强，要求学生不仅掌握本学科领域的技术，还要了解交叉领域的相关技术。供电技术涉及城市供电、企业供电、煤矿供电等多个领域，相关领域的供电技术都要求学生掌握，因此急需一部将以上各领域的供电技术融合在一起的教材。本教材以工厂供电为基础，融入了城市供电和煤矿供电的相关技术。随着电力行业的飞速发展，智能电网已成为未来电网的发展方向，很多相关新技术和新设备已经开始应用，许多陈旧的设备和技术已被淘汰，急需将供电系统的新技术和相关新标准、新规范引入供电技术教材中，使电气工程及其自动化及相关专业学生既能掌握传统的理论知识，又能熟悉先进技术，完全能适应供用电领域的工作要求，从而为我国供用电事业的发展和技术创新做出贡献。

本书具有如下特点： 

1. 实用性强。面向应用型人才的培养，具有大量工程实用案例，面向就业，注重培养学生的实践能力，理论联系实际，将负荷计算和短路电流计算与实际供电系统设计联系起来，将继电保护原理与供电系统的实际保护结合起来，将供电系统设计贯穿于全书的各章节，突出了系统的工程设计和工程应用。

2. 章节安排合理。从简单供电系统的组成入手，由简单的供电系统理论知识到实际的供电系统，再到先进的供电技术，由浅入深，易于学生掌握理解。

3. 内容新颖。借鉴国内外最新的教材，加入当前最先进供电技术和国内最新标准及规定，具有突出的时代性，使学生熟悉国内外现行新产品和前沿技术。

4. 知识体系完备。内容涵盖城市供电、企业供电、煤矿供电等多个领域的供电技术，适应于各领域教学需求，还可供相关领域专业人员培训、自学使用。

本书以大型工矿企业变电所设计为主线，分别阐述了供电系统的电力负荷计算、短路电流计算、一次系统设备和主接线选择、电力线路选择、继电保护、接地保护与防雷等相关技术，并均配有相关例题。此外，还介绍了供电系统电能质量提高和变电所自动化的知识，使学生可以自行设计一个中小型变电所。

本书共分9章。庞清乐担任主编，负责全书的构思、统稿和定稿，并编写了第1章和第8章，郭文编写了第5章，李希年编写了第3章，初永丽编写了第2章，张勇编写了第6章，杨福刚编写了第7章，刘新允编写了第9章，郝广涛编写了第4章。山东大学的高厚磊教授担任本书的主审，并提出了许多宝贵意见。在此一并表示衷心的感谢。

本书适用于普通高校电气工程及其自动化、自动化、建筑电气与智能化等专业及相近专业的本科教学，适当取舍后也可作为高专、高职和成教教材，还可供相关专业人员专业培训，自学提高及硕士教学参考书目。

本书配有电子课件和部分习题答案，欢迎选用作教材的老师索取。索取邮箱： stefam@163.com。

由于编者水平有限，书中难免存在缺点和错误，敬请同行专家和使用本书的广大师生、工程技术人员批评指正。

庞清乐2015年7月

教学建议

Power Supply Technology

 

本书计划讲授120学时，由于各学校培养方案的不同，对学生的供配电知识和能力的要求不同，各学校可根据教学要求做相应增减，有些章节和内容可通过自学、参观、实习或课程设计完成。

各章节知识概括和教学要点如下： 

第1章首先介绍电力系统和供电系统的基本概念； 然后讲述电力系统的电压和供电质量； 接着讲述了电力系统的中性点接地方式和低压配电系统的接地形式； 最后介绍我国电力工业现状和发展方向。本章是供电系统的概述，重点内容是电力系统的组成、电力系统的电压和电力系统中性点接地方式。

第2章首先介绍电力负荷的分级、用电设备的工作制及负荷曲线的有关概念； 然后重点讲述用电设备组计算负荷和企业计算负荷的计算方法； 电力线路和变压器的功率损耗与电能损耗的计算； 最后讲述尖峰电流的计算。本章内容是供电系统运行分析和设计的基础，重点内容是企业计算负荷的计算。

第3章首先介绍短路的基本概念； 然后介绍无限大容量供电系统短路过程分析； 并重点讲述了无限大容量供电系统的短路电流计算； 最后讲述短路电流的效应和短路稳定度校验。本章内容是供电系统运行分析和设计的基础，重点内容是无限大容量供电系统的三相短路电流计算。

第4章首先介绍供电系统一次设备的分类、电弧问题及一次设备选择的一般原则； 然后分别介绍高压一次设备、低压一次设备、电力变压器、互感器的类别、功能及其选择； 最后介绍供电系统的主接线图。本章属于供电系统设计的主体内容之一，重点内容是高压一次设备的选择和供电系统的主接线。

第5章首先讲述电力线路的任务、类型及其接线方式； 接着介绍工厂电力线路的结构； 然后重点讲述导线和电缆的选择计算； 最后讲述电力线路的运行维护问题。本章属于供电系统设计的内容之一，重点内容是导线和电缆的选择计算。

第6章首先讲述继电保护的基本概念； 接着介绍单端供电网络的保护； 然后讲述变压器的保护； 最后讲述供电系统微机保护。本章属于供电系统设计的内容之一，重点内容是单端供电网络和变压器的继电保护设计。

第7章首先讲述电流对人体的危害、接地装置和接地电阻的计算； 接着介绍了保护接地； 然后讲述了雷电波的特性； 最后讲述了防雷装置和供电系统的防雷措施。本章是供电系统设计的内容之一，重点内容是供电系统的保护接地和防雷设计。

第8章首先概述电能质量的概念； 接着讲述电压偏差及其调节； 然后介绍电压波动和闪变及其抑制和电力谐波及其抑制； 最后讲述供电系统的三相不平衡及其补偿。本章是供电系统管理的主要内容，重点内容是电压偏差调节、电压波动抑制、电力谐波抑制和三相不平衡补偿方法。

第9章首先概述变电所自动化系统的基本功能和结构； 然后介绍备用电源自动投入装置和自动重合闸装置； 接着讲述变电所的电压和无功综合控制，介绍中性点不接地系统单相接地自动选线装置； 最后讲述电力负荷管理与控制。本章是供电系统管理的主要内容，重点内容是变电所自动化的结构、备用电源自动投入装置、自动重合闸装置、电压和无功综合控制、中性点不接地系统单相接地自动选线和电力负荷管理与控制的原理。

本书常用符号表

一、 电气设备的文字符号

文字符号中文含义文字符号中文含义

AL低压配电屏，照明配电箱PEN保护中性线

ALE事故照明配电箱PJ有功电能表

AM电能计量柜PJR无功电能表

AP电力配电箱PV电压表

APD备用电源自动投入装置Q电力开关

ARD自动重合闸装置QF断路器

AT电源自动切换箱QK刀开关

AW电度表箱QL负荷开关

C电容器QS隔离开关

F避雷器R电阻

FD(L)跌开式熔断器（负荷型）S电力系统

FU熔断器SA控制开关

G发电机SB按钮

HDS高压配电所STS车间变电所

HSS总降压变电所T变压器

f频率TA电流互感器

K继电器，接触器TV电压互感器

KA电流继电器WA辅助小母线

KH热继电器WAS事故音响信号小母线

KM中间继电器WB母线

KO合闸接触器WC控制小母线

KR干簧继电器WF闪光信号小母线

KS信号继电器WL线路，灯光信号小母线

KT时间继电器WO合闸电源小母线

KV电压继电器WS信号电源小母线

L电感，电抗器X电抗

M电动机XB连接片

N中性线YO合闸线圈

PA电流表YR跳闸线圈，脱扣器

PE保护线

二、 物理量下角标的文字符号

文字符号中文含义文字符号中文含义

a年min最小

a有功N标称，额定

Al铝n数目

al允许np 非周期性的

av 平均oc 断路，开路

C电容， 电容器oh架空线路

c计算op动作

cab电缆p有功功率

cr 临界p周期性的

Cu铜pk 尖峰

d需要q无功功率

d基准qb 速断

d差动QF断路器

dql 不平衡r无功

E地，接地re返回，复归

e设备rel 可靠

e有效的S系统

ec 经济的s短延时

eq 等效的sh 冲击

FE熔体st 启动，起动

Fe铁T变压器

FU熔断器t时间

h高度TA电流互感器

h谐波tou 接触

i 任一数目TV电压互感器

i 电流u电压

ima 假想w工作

K继电器WL导线，线路

k短路x某一数值

L电感α吸收

L负荷，负载ρ 反射

l线路，线τ透射 

l 长延时θ 温度

M电动机∑总和

m最大，幅值φ相

man人工的0零，无，空，停止，每（单位），起始，周围（环境）

max最大30半小时最大

Power Supply Technology

 

本书常用符号表Ⅴ

第1章供电系统基本概念

1.1电力系统与供电系统

1.1.1电力系统组成

1.1.2电力系统基本参数

1.1.3电力系统运行特点

1.1.4电力系统运行要求

1.1.5供电系统

1.2电力系统电压和供电质量

1.2.1电力系统的标准电压

1.2.2电气设备的额定电压

1.2.3供电质量的主要指标

1.3电力系统的中性点接地方式

1.4低压配电系统的接地形式

1.5我国电力工业现状与发展趋势

1.5.1我国电力工业现状

1.5.2我国电力工业发展趋势

习题

第2章电力负荷计算

2.1电力负荷和负荷曲线

2.1.1电力负荷的分级

2.1.2用电设备的工作制

2.1.3负荷曲线

2.2三相用电设备组计算负荷的确定

2.2.1设备容量的确定

2.2.2按需要系数法确定计算负荷

2.2.3按二项式法确定计算负荷

2.2.4按利用系数法确定计算负荷

2.2.5按单位产品电耗法确定计算负荷

2.3单相用电设备组计算负荷的确定

2.4供电系统的功率损耗和电能损耗

2.4.1供电系统的功率损耗

2.4.2供电系统的电能损耗

2.5功率因数及功率因数的提高

2.5.1功率因数

2.5.2功率因数对供电系统的影响

2.5.3功率因数的提高

2.6供电系统负荷的确定

2.6.1供电系统负荷的确定

2.6.2实例分析

2.7尖峰电流及其计算

习题

第3章短路电流及其计算

3.1短路的基本概念

3.1.1造成短路的原因

3.1.2短路的危害

3.1.3短路的类型

3.1.4计算短路电流的目的

3.2无限大容量供电系统短路过程分析

3.3无限大容量供电系统短路电流计算

3.3.1欧姆法

3.3.2标幺值法

3.4低压电网中的短路电流计算

3.4.1低压电网短路电流计算的特点

3.4.2低压电网中各元件的阻抗计算

3.4.3低压电网的短路电流计算

3.5无限大容量供电系统两相和单相短路电流计算

3.5.1两相短路电流的计算

3.5.2单相短路电流的计算

3.6短路电流的效应和稳定度校验

3.6.1短路电流的力效应和热效应

3.6.2短路电流的稳定度校验

习题

第4章一次系统

4.1概述

4.2电弧及其熄灭

4.3一般设备的选择原则

4.4高压一次设备

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高压开关柜

4.4.6限流电抗器

4.4.7消弧线圈

4.4.8高压一次设备的选择与校验

4.5低压一次设备

4.5.1概述

4.5.2一般设备的选择原则

4.5.3主要低压一次设备

4.6电力变压器及其选择

4.6.1概述

4.6.2变压器的结构和联结组别

4.6.3变电所变压器台数和容量的选择

4.6.4电力变压器的过负载能力

4.7互感器

4.7.1概述

4.7.2电流互感器

4.7.3电压互感器

4.8电气主接线

4.8.1概述

4.8.2变配电所的供电电压

4.8.3变配电所的设置

4.8.4电气主接线的类型

4.8.5供电系统实例

4.8.6变电所主接线设计原则

习题

第5章电力线路

5.1电力线路的接线方式

5.2电力线路的结构

5.2.1架空线路

5.2.2电缆线路

5.2.3室内（车间）线路

5.3导线和电缆的选择计算

5.3.1导线和电缆选择的一般规定

5.3.2导线和电缆截面选择计算的条件

5.3.3按发热条件选择导线和电缆截面

5.3.4按经济电流密度选择导线和电缆截面

5.3.5按线路电压损耗选择导线和电缆截面

习题

第6章供电系统的保护

6.1继电保护的基本概念

6.1.1继电保护的概述

6.1.2继电器与继电特性

6.2单端供电网络的保护

6.2.1过电流保护

6.2.2电流速断保护

6.2.3低电压保护

6.2.4中性点非有效接地系统的单相接地保护

6.2.5过负荷保护

6.3电力变压器的保护

6.3.1变压器的瓦斯保护

6.3.2变压器的电流保护

6.3.3变压器的差动保护

6.4低压配电系统的保护

6.4.1熔断器保护

6.4.2低压断路器保护

6.5供电系统的微机保护

6.5.1微机保护的特点

6.5.2微机保护装置的基本构成

6.5.3微机保护的软件实现

习题

第7章供电系统的保护接地与防雷

7.1供电系统的保护接地

7.1.1电流对人体的危害

7.1.2接地和接地装置

7.1.3保护接地

7.2供电系统的防雷保护

7.2.1雷电冲击波的基本特性

7.2.2防雷装置

7.2.3供电系统的防雷

习题

第8章供电系统的电能质量

8.1电能质量概述

8.2电压偏差及其调节

8.2.1电压偏差及其限值

8.2.2变压器对电压偏差的影响

8.2.3电压偏差的计算

8.2.4电压偏差的调节

8.3电压波动和闪变及其抑制

8.3.1电压波动和闪变的计算与评价

8.3.2电压波动和闪变的估算

8.3.3电弧炉引起的电压波动和闪变的估算

8.3.4电动机起动引起的电压波动的估算

8.3.5减小电压波动和闪变的措施

8.4电力谐波及其抑制

8.4.1谐波基础知识

8.4.2谐波的评价计算及其限值

8.4.3供电系统谐波分析计算

8.4.4并联电容器对谐波的放大作用

8.4.5谐波的抑制

8.5供电系统的三相不平衡

8.5.1三相不平衡的概念与危害

8.5.2三相不平衡度的计算及其限值

8.5.3三相不平衡的补偿

习题

第9章供电系统变电所的自动化

9.1概述

9.2变电所自动化系统的基本功能

9.3变电所综合自动化系统的结构

9.4备用电源自动投入装置

9.5自动重合闸装置

9.6变电所的电压、无功综合控制

9.7中性点不接地系统单相接地自动选线装置

9.8电力负荷管理与控制

9.8.1电力负荷管理

9.8.2电力负荷管理系统的结构与功能

习题

附录

参考文献