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第1章 智能建筑供配电系统简介1

1.0 内容简介及学习策略1

1.1 电力系统1

1.1.1 电力系统的组成1

1.1.2 电力系统的运行特点3

1.2 电力系统的额定电压4

1.2.1 额定电压的规定4

1.2.2 电力设备额定电压的确定5

1.2.3 传输容量与传输距离8

1.3 供配电系统的中性点运行方式8

1.3.1 中性点接地系统9

1.3.2 中性点不接地或经消弧线圈接地系统9

1.3.3 低压配电系统的形式11

1.4 建筑供配电系统13

1.4.1 建筑供配电系统的组成及分类13

1.4.2 建筑供配电系统中的电压等级14

1.4.3 建筑供配电系统的发展趋势14

1.5 智能建筑电气工程15

1.5.1 智能建筑的定义及特征15

1.5.2 智能建筑中的电气工程15

1.6 供配电系统设计的基本内容17

习题18

第2章 负荷计算及无功补偿19

2.0内容简介及学习策略19

2.1 电力负荷19

2.1.1 用电设备的工作制与负荷持续率19

2.1.2 设备容量的确定21

2.2 负荷曲线22

2.2.1 日负荷曲线23

2.2.2 年负荷曲线24

2.2.3 计算负荷26

2.3 三相负荷计算方法27

2.3.1 需要系数法27

2.3.2 二项式计算法31

2.3.3 利用系数法34

2.3.4 指标估算法35

2.4 单相负荷计算方法37

2.4.1 单相负荷接于相电压和线电压的等效三相负荷计算37

2.4.2 单相负荷的等效三相负荷的简化计算38

2.5 尖峰电流的计算40

2.5.1 电动机顺序起动的尖峰电流计算40

2.5.2 电动机同时起动的尖峰电流的计算41

2.6 供配电系统的损耗计算41

2.6.1 线路上的功率损耗和电能损耗计算41

2.6.2 变压器的功率损耗和电能损耗44

2.7 无功功率补偿计算方法45

2.7.1 提高功率因数的意义45

2.7.2 功率因数计算46

2.7.3 功率因数的改善47

2.7.4 并联电力电容器的补偿方法48

2.8 负荷计算实例53

2.8.1 工业建筑负荷计算示例53

2.8.2 民用建筑负荷计算示例53

习题56

第3章 建筑供配电一次系统的构成58

3.0内容简介及学习策略58

3.1 负荷等级及供电要求58

3.1.1 负荷分级58

3.1.2 各级负荷的供电要求59

3.2 应急电源61

3.2.1 应急电源的种类61

3.2.2 应急电源的选择62

3.3 配变电站主接线63

3.3.1 常用电气设备的功能及符号63

3.3.2 配变电所主接线65

3.4 高低压配电系统主接线配置图74

3.4.1 高压配电系统主接线图74

3.4.2 低压配电系统图76

3.5 配变电所的布置80

3.5.1 配变电所位置的选择80

3.5.2 配变电所的形式80

3.5.3 配变电所的结构与布置81

3.5.4 户外箱式变电站的布置89

3.6 柴油发电机房的布置89

3.6.1 柴油发电机房位置的选择90

3.6.2 柴油发电机房的布置90

3.7 供配电系统的配电网络92

3.7.1 高压配电网络92

3.7.2 低压配电系统95

习题98

第4章 短路电流的计算100

4.0内容简介及学习策略100

4.1 短路产生的原因、危害及种类100

4.1.1 短路产生的原因100

4.1.2 短路的危害101

4.1.3 短路的种类101

4.2 无限大容量电源系统三相短路电流暂态过程的分析102

4.2.1 无限大容量电源系统102

4.2.2 三相短路过程的分析102

4.2.3 三相短路的有关物理量105

4.3 短路回路阻抗的计算106

4.3.1 标幺制及基值106

4.3.2 短路回路中元件阻抗的计算109

4.3.3 短路回路中总阻抗的计算111

4.3.4 三相短路电流的计算112

4.4 三相短路电流的计算示例114

4.4.1 采用有名值法计算三相短路电流的步骤114

4.4.2 采用标幺值计算三相短路电流的步骤115

4.4.3 变压器低压侧出线处三相短路电流的估算118

4.5 大功率异步电动机对短路电流的影响118

4.6 低压短路电流的计算119

4.7 不对称短路的短路电流计算122

4.7.1 对称分量法简介122

4.7.2 两相短路电流的计算124

4.7.3 单相短路电流的计算124

4.7.4 变压器的穿越电流125

习题127

第5章 电气设备的选择方法129

5.0内容简介及学习策略129

5.1 短路电流的力效应和热效应129

5.1.1 短路电流的力效应129

5.1.2 短路电流的热效应131

5.1.3 短路电流校验计算133

5.2 开关电气的灭弧原理135

5.2.1 电弧的产生及危害135

5.2.2 电弧的熄灭方法136

5.3 高压开关电器及其选择138

5.3.1 常用高压开关电器139

5.3.2 高压电器的选择与校验条件144

5.3.3 高压断路器的选择147

5.3.4 高压熔断器的选择149

5.4 低压电气设备的选择151

5.4.1 常用的低压开关电器151

5.4.2 低压开关电器的选择与校验项目154

5.4.3 低压开关柜的选择155

5.5 互感器及其选择156

5.5.1 电流互感器的使用和选择157

5.5.2 电压互感器的使用和选择162

5.6 配电变压器的选择166

5.6.1 变压器的类型和连接组别的选择166

5.6.2 配变压器的台数和容量的选择169

5.7 自备应急电源的选择171

5.7.1 柴油发电机组的选择171

5.7.2 不间断电源装置（UPS）的选择174

5.7.3 应急电源装置（EPS）的选择175

习题176

第6章 供配电系统线缆的选择方法178

6.0内容简介及学习策略178

6.1 常用线缆类型及选择178

6.1.1 常用线缆的基本组成178

6.1.2 线缆额定电压的选择180

6.1.3 线缆材料的选择181

6.1.4 阻燃电缆的选择183

6.1.5 耐火电线电缆的选择184

6.1.6 母线的选择186

6.2 线缆的选择要求和选择项目187

6.2.1 线缆选择的基本要求187

6.2.2 电力线缆截面选择项目187

6.3 线缆截面的选择方法188

6.3.1 按发热条件选择线缆截面188

6.3.2 按允许线路电压损失选择导线截面190

6.3.3 按机械强度校验导线截面195

6.3.4 按短路条件选择导线截面积196

6.4 中性线及保护线的导体截面选择方法197

6.4.1 中性导体选择197

6.4.2 保护线（PE）导体选择200

6.5 按经济电流密度选择导线截面201

习题202

第7章 高压供配电系统的继电保护204

7.0内容简介及学习策略204

7.1 继电保护的基本原理204

7.1.1 继电保护的作用和原理204

7.1.2 继电保护的要求及保护分类206

7.2 常用保护继电器及接线方式208

7.2.1 常用的保护继电器208

7.2.2 电流保护装置的接线方式214

7.3 单电源供电线路的继电保护216

7.3.1 相间短路保护216

7.3.2 线路过负荷保护227

7.3.3 单相接地保护228

7.4 配电变压器的继电保护230

7.4.1 配电变压器的故障形式与保护配置230

7.4.2 变压器相间短路保护231

7.4.3 二次侧单相短路保护233

7.4.4 变压器过负荷保护234

7.4.5 瓦斯保护与温度保护234

7.5 母线的继电保护239

7.6 微机保护简介241

7.6.1 微机保护的功能242

7.6.2 微机保护的硬件结构242

习题243

第8章 低压配电系统中的保护245

8.0 内容简介及学习策略245

8.1 低压配电系统的保护要求与保护元件245

8.1.1 低压配电系统的保护要求245

8.1.2 低压配电系统中常用的保护元件246

8.2 低压配电线路的保护255

8.2.1 低压断路器作线路保护255

8.2.2 低压熔断器作线路保护258

8.3 低压配电系统接地故障的保护261

8.3.1 TN系统接地故障的保护261

8.3.2 TT系统接地故障的防护262

8.3.3 IT系统接地故障的防护265

8.3.4 剩余电流保护装置（RCD）的应用268

8.4 保护电器的级间配合271

8.4.1 熔断器与熔断器的级间配合272

8.4.2 断路器的级间配合272

8.4.3 断路器与熔断器的级间配合272

8.5 低压保护电器计算示例274

习题278

第9章 配变电所二次回路与自动装置279

9.0内容简介及学习策略279

9.1 配变电所常用操作电源279

9.1.1 二次回路概述279

9.1.2 站用电源及操作电源280

9.2 断路器的控制与信号回路283

9.2.1 概述283

9.2.2 电磁操作机构的断路器控制及信号回路285

9.3 电气测量与电能计量287

9.3.1 电气测量的配置及要求287

9.3.2 电能计量装置289

9.4 自动重合闸装置290

9.4.1 自动重合闸的作用及要求290

9.4.2 自动重合闸装置与保护的配合291

9.4.3 自动重合闸装置二次图292

9.5 备用电源自动投入装置295

9.5.1 备用电源自动投入装置的作用及要求295

9.5.2 备用电源自动投入装置二次回路296

9.6 配电网的自动化与智能化299

9.6.1 配电网自动化系统299

9.6.2 智能配电网302

习题303

第10章 供配电系统过电压与防雷保护304

10.0内容简介及学习策略304

10.1 过电压及其危害304

10.1.1 内部过电压的产生及分类304

10.1.2 雷电过电压的产生及其特性参数305

10.1.3 过电压的危害作用311

10.2 直击雷过电压的防护312

10.2.1 直击雷防护装置的保护原理312

10.2.2 建筑物的防雷分类313

10.2.3 接闪器的保护范围计算314

10.2.4 防护雷电流的反击321

10.3 雷电侵入波过电压的防护322

10.3.1 雷电侵入波过电压的防护原理322

10.3.2 避雷器的保护特性323

10.4 雷击电磁脉冲的防护327

10.4.1 防雷分区与防护分级328

10.4.2 SPD电涌保护器原理及特性331

10.4.3 SPD的接线方式334

10.4.4 SPD的选择与配合337

10.5 接地系统与等电位连接保护339

10.5.1 接地系统339

10.5.2 等电位连接342

10.6 供配电系统的防雷保护344

10.6.1 配变电所的防雷保护344

10.6.2 低压配电系统中的防雷保护345

习题346

第11章 电能质量348

11.0内容简介及学习策略348

11.1 概述348

11.1.1 供配电系统中的电能质量348

11.1.2 评价供配电系统电能质量的主要指标349

11.2 电压偏差350

11.2.1 电压偏差及其影响350

11.2.2 电压偏差的允许值351

11.2.3 电压偏差的改善措施353

11.3 电压波动和电压闪变355

11.3.1 电压波动和电压闪变及其影响355

11.3.2 电压波动和电压闪变的允许值356

11.3.3 电压波动和闪变的限制措施358

11.4 三相电压不平衡度360

11.4.1 三相电压不平衡度及其影响360

11.4.2 三相电压不平衡度的改善措施361

11.5 谐波361

11.5.1 谐波及谐波含量362

11.5.2 谐波的影响365

11.5.3 谐波的允许值366

11.5.4 抑制谐波的措施369

习题373

附录A374

参考文献392