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第一章供配电系统1

1—1电力负荷的分级及供电要求1

一、电力负荷的分级1

二、供电要求6

1—2供电电源的确定7

一、工作电源7

二、保安电源与保安负荷7

三、电源的选用8

1—3电源系统结线8

一、一般要求8

二、电源电压的确定8

三、电源系统结线8

四、钢铁企业电源系统图举例13

1—435～11OkV变电所14

一、变电所的位置14

二、主变压器的选择14

三、变电所主结线15

四、所用电19

五、变电所主结线图举例20

1—5配电系统23

一、一般要求23

二、配电电压的确定23

三、车间电源23

四、配电系统结线24

五、网络结构31

六、配电系统结线图举例31

1—66～1OkV车间变、配电所31

一、6～1OkV主结线32

二、6～1OkV车间变、配电所主要设备的选用33

三、车间变、配电所主结线系统图举例33

1—7技术经济比较39

一、技术比较的内容39

二、经济比较的内容39

三、有色金属消耗的计算40

1—8供配电设计的原始资料40

一、需向电力部门提出的资料内容40

二、需向电力部门取得的资料内容40

三、设计基础资料40

附录1—1方案设计参考资料41

一、技术数据41

二、变配电设施的综合经济指标43

三、发电厂综合经济指标52

四、全国各地供电价格54

第二章负荷计算56

2—1 概述56

2—2 设备容量的确定56

2—3 用需要系数法确定计算负荷56

2—4 用二项式法确定计算负荷61

2—5 用利用系数法确定计算负荷64

2—6 用单位产品耗电量法计算负荷65

2—7 单相负荷计算65

2—8 照明负荷计算66

2—9 尖峰电流计算66

2—10 企业年电能消耗量计算67

2—11 电力损耗计算68

2—12 年电能损耗计算78

2—13 直流负荷计算80

2—14 负荷计算示例82

附录2—1 钢铁企业单位产品耗电指标87

附录2—2 钢铁企业年电能利用率a和最大系数Km值90

附录2—3 钢铁企业按车间估算负荷系数Kx值90

附录2—4 电弧炉的负荷计算91

第三章无功功率补偿92

3—1 提高功率因数的意义和方法92

3—2 提高用电设备的自然功率因数93

3—3 采用同步电动机补偿93

3—4采用静电电容器补偿95

一、静电电容器补偿容量的计算95

二、静电电容器的装设地点95

三、静电电容器装置的电气接线和安装结构95

四、电容器室的布置和对土建，通风的要求95

3—5 高次谐波对并联补偿电容器的影响及消除措施96

3—6动态无功功率补偿97

一、用可控硅开关控制电容器97

二、无功能量静止补偿器100

三、用快速动作的同步调相机进行补偿101

第四章短路电流计算103

4—1 短路电流计算的目的及一般规定103

4—2电路元件的计算及网络变换104

一、基准值104

二、各元件标幺值的计算104

三、网络简化利用对称关系的概念104

四、并联电源支路的合并104

五、分布系数法105

六、等值电源的合并105

4—3 各元件电抗，电抗标幺值的求得及有关公式106

4—4架空线、电缆、6～10kV母线、变压器及其它电气设备的阻抗114

一、架空线和电缆的电抗114

二、母导线的电抗114

三、变压器、调相机、发电机及电抗器的电抗标幺值115

四、同步电动机的电抗115

4—5三相短路电流计算122

一、由无限容量电力系统供电的三相短路电流计算122

二、有限电源供电的短路电流计算122

三、短路电流冲击值和第一周期全短路电流有效值计算126

四、短路电流冲击值应考虑异步电动机反馈电流的影响127

五、示例128

4—6 两相短路电流计算135

4—7电压在1kV及以下低压电力网的短路电流计算136

一、电压在1kV及以下低压电力网短路电流计算的特点136

二、电路中主要元件阻抗136

三、等效网络137

四、短路电流计算137

五、示例138

4—8 直流电机供电网络的短路电流计算151

第五章电压波动与电压偏移152

5—1电动机起动时电压波动的计算及其限制措施152

一、计算系统中各元件阻抗的标幺值152

二、由无限大容量电源供电时，电动机起动电压波动计算152

三、电源容量与电动机容量相差不大时，电动机起动电压波动计算156

四、常用估算公式158

五、限制起动电流引起的电压波动的措施158

5—2轧钢机工作时的电压波动及其限制措施158

一、概述158

二、电压波动对受电设备的影响159

三、电压波动计算159

四、限制冲击负荷引起的电压波动的措施160

5—3电弧炼钢炉电压波动及其限制措施161

一、电压波动计算161

二、电压波动范围161

三、电弧炉产生的谐波161

四、防止电弧炼钢炉引起的电压波动的措施161

5—4可控整流装置引起的交流侧高次谐波电压及其消除措施162

一、可控整流装置引起的交流侧高次谐波162

二、高次谐波电压对电气设备的影响163

三、供电系统对电压畸变因数的要求163

四、消除交流侧高次谐波电压的措施163

5—5电压偏移及其改善措施164

一、电压偏移计算164

二、各种情况下允许的电压降和电压偏移值164

三、电压偏移对用电设备的影响164

四、改善电压偏移的主要措施166

第六章高压设备选择169

6—1 选择设备时应校验的项目169

6—2按工作电压、工作电流及断流容量选择169

一、按工作电压选择169

二、按工作电流选择169

三、按断流容量选择170

6—3短路电流热效应计算170

一、短路延续时间的决定170

二、短路电流的热效应171

三、按热稳定计算导体最小截面171

四、计算公式172

6—4短路电流电动效应计算173

一、基本公式173

二、断路器、负荷开关、隔离开关及电抗器动稳定计算173

三、电流互感器动稳定计算173

四、母线的动稳定计算174

五、按共振条件校验母线180

六、支柱绝缘子和穿墙套管动稳定计算181

6—5 短路电流校验简化计算表格183

6—6电力变压器的负荷能力与容量选择196

一、变压器容量选择196

二、环境温度对变压器负荷能力的影响——Kt系数的确定197

三、变压器的正常过负荷能力——K1倍数的确定198

四、变压器的事故过负荷198

6—7限流电抗器电抗值的选择198

一、普通电抗器电抗值的选择198

二、分裂电抗器电抗值的选择199

6—8高海拔地区高压设备的选择200

一、高海拔地区环境条件200

二、电器设备的选择200

第七章直流操作电源201

7—1蓄电池直流电源201

一、蓄电池组选择201

二、充电设备选择203

三、直流系统及直流屏203

四、直流回路熔断器及载流导体的选择205

五、计算实例208

六、蓄电池的布置与安装209

7—2整流式直流电源212

一、电容储能跳闸装置212

二、复式整流装置218

附录7—1铁磁谐振稳压器简介224

一、工作原理224

二、稳压器主要参数的确定224

第八章继电保护227

8—1 总则227

8—2电力变压器的保护228

一、保护装设的原则228

二、保护原理图230

三、保护整定计算232

四、计算实例242

8—33～10kV电动机的保护247

一、保护装设的原则247

二、保护原理图248

三、保护整定计算250

四、计算实例253

8—4电炉变压器的保护255

一、保护装设的原则255

二、保护原理图256

三、保护整定计算257

8—5硅整流变压器的保护257

一、保护装设的原则257

二、保护原理图258

三、保护的整定258

8—66～10kV静电电容器的保护260

一、保护装设的原则260

二、保护原理图260

三、保护整定计算260

四、计算实例260

8—7变电所母线保护261

一、保护装设的原则261

二、保护原理图261

三、保护整定计算261

8—8母线分段断路器及联络断路器的保护263

一、保护装设的原则263

二、保护原理图263

三、保护整定计算264

四、计算实例264

8—96～lOkV架空和电缆线路的保护265

一、保护装设的原则265

二、保护原理图265

三、保护整定计算265

四、计算实例267

8—10 6～lOkV母导线的保护271

8—11 35kV线路的保护271

一、保护装设的原则271

二、保护原理图273

三、保护整定计算275

四、计算实例279

8—12交流操作的继电保护280

一、交流操作的继电保护接线280

二、交流操作的继电保护整定计算280

8—13保护装置的动作配合282

一、保护装置的动作配合要求282

二、继电保护装置之间的电流配合282

三、继电保护装置之间的时限配合284

四、继电保护与自动装置的配合284

五、继电保护与熔断器的配合284

8—14保护用电流互感器285

一、保护用电流互感器的选择原则285

二、按照10%误差曲线校验的步骤286

三、电流互感器允许误差的计算290

8—15小接地电流电网中接地电容电流的计算及补偿292

一、单相接地电容电流的计算292

二、单相接地电容电流的补偿原则和方法293

三、消弧线圈主要参数的选择和接有消弧线圈的变压器的校核293

附录8—1 各种保护装置在故障时回路内的电流分布296

附录8—2同步电动机的短路比及在失步时定子电流倍数的估算301

一、同步电动机的短路比301

二、同步电动机在失步时定子电流倍数的估算303

附录8—3常用继电器的技术性能303

一、BCH-2型差动继电器303

二、BCH-1型差动继电器303

三、DL-10系列电流继电器304

四、DD-11型接地继电器306

五、GL-10、GL-20系列过电流继电器306

附录8—4操动机构中的脱扣器309

一、CS2型手力操动机构309

二、CT7型弹簧操动机构310

附录8—5 各种零序电流互感器的单相接地保护灵敏度311

附录8—6 高压熔断器熔丝的安时特性曲线312

第九章供电自动装置及电动机自起动315

9—1自动重合闸装置(ZCH)315

一、选择ZCH原则315

二、ZCH接线图315

三、ZCH整定计算319

9—2备用电源自动投入装置(BZT)320

一、对BZT的基本要求320

二、lkV以上网络的BZT接线图320

三、lkV以下网络的BZT接线图325

9—3自动按频率减负荷装置(ZPJH)327

一、ZpJH装置的整定327

二、ZPJH装置原理图327

9—4电动机自起动328

一、概述328

二、感应电动机自起动计算329

三、同步电动机自起动计算331

四、计算举例334

第十章变电所二次接线336

10—1 变电所控制方式336

10—2断路器的控制、信号回路336

一、断路器的控制、信号回路的设计原则336

二、灯光监视的断路器控制、信号回路接线337

三、音响监视的断路器控制、信号回路接线339

四、隔离开关的位置指示信号340

五、隔离开关与断路器的闭锁接线340

六、断路器控制、信号回路接线图实例340

10—3电气测量与电能计量348

一、计测仪表装置的设计原则348

二、常用测量与计量仪表的接线图349

三、电流互感器及二次电流回路352

四、电压互感器及二次电压回路352

五、绝缘监视359

10—4中央信号装置361

一、中央信号装置的设计原则361

二、中央信号装置的主要设备——冲击继电器362

三、中央事故信号装置的接线362

四、中央预报信号装置的接线364

五、闪光装置367

10—5二次回路的保护及控制、信号回路的设备选择367

一、二次回路的保护367

二、控制开关的选择367

三、信号灯及其附加电阻的选择368

四、跳、合闸位置继电器的选择368

五、电气“防跳”继电器的选择368

六、串接信号继电器与附加电阻的选择368

10—6控制屏、继电器屏及信号屏设计369

一、屏面布置的要求369

二、屏面设备的布置尺寸370

三、屏结构的选型370

四、屏面布置实例371

10—7二次回路配线375

一、导线和电缆的一般要求375

二、端子排375

三、屏的内部接线375

四、小母线375

五、外部接线376

六、控制电缆芯数和根数的选择376

七、控制电缆的敷设376

附录10—1 二次回路标号377

附录10—2 DX-11型信号继电器在交流回路中的应用378

一、继电器线圈的阻抗、动作安匝及容量378

二、继电器在交流回路中的实际应用379

三、防止“抖动”的措施379

第十一章变电所结构与布置380

11—1屋内高压配电装置380

一、一般要求380

二、电气间距381

三、通道，围栏及出口381

四、防火、蓄油及隔爆设施381

五、设备安装381

六、成套配电装置的布置与安装383

七、布置方案389

11—2屋外高压配电装置397

一、一般要求397

二、电气间距397

三、通道及围栏397

四、防火及蓄油设施399

五、导线与绝缘399

六、配电装置的布置尺寸400

七、布置实例402

11—3 35～110kV变电所405

一、变电所位置405

二、变电所结构与布置406

三、控制室408

四、主变压器检修及油设施408

五、变电所布置实例409

11—4 1OkV及以下变(配)电所409

一、变(配)电所位置409

二、变电所结构与布置409

三、屋外变压器装置410

四、屋内变压器装置416

五、低压配电装置428

六、变电所布置实例432

11—5土建、通风、采暖、水道设计条件439

一、土建设计条件439

二、通风、采暖设计条件441

三、水道设计条件441

附录11—1 BSJL型全密闭变压器441

第十二章高压电力电缆的选择与敷设443

12—1高压电力电缆的选择443

一、电缆型号及其使用范围443

二、电缆型号的选择443

三、电缆截面的选择及其载流量443

12—2电缆的敷设457

一、选择敷设方式的一般原则457

二、电缆直接埋地敷设458

三、电缆在排管中敷设458

四、电缆在沟内敷设465

五、电缆在隧道内敷设467

六、电缆穿钢管敷设468

七、电缆的散热计算470

第十三章母线与母线通道471

13—1母线截面及形式的选择471

一、母线截面的选择471

二、母线形式的选择474

13—2大电流母线的电阻和电抗474

一、母线的电阻计算474

二、母线的电抗计算475

13—3三相母线电压降及换位计算476

一、三相单回路母线电压降计算476

二、双回路平行母线电压降计算476

三、平行的备用母线上感应电压计算477

13—4电力损失计算478

一、有功电力损失计算478

二、无功电力损失计算478

13—5计算实例478

一、单回路母线的计算实例478

二、双回路平行母线的计算实例478

13—6母线通道的布置和安装结构479

一、母线通道型式的选择479

二、母线通道的总平面布置480

三、母线的安装481

四、防雷、接地及安全措施481

13—7 辅助设施481

13—8 对土建设计要求481

附录13—1 各种形状母线截面的几何均距482

附录13—2大电流母线附近钢结构的损耗和发热484

一、钢结构的功率损耗及温升计算484

二、母线附近钢筋混凝土的损耗和温升计算489

第十四章架空线路490

14—1概述490

一、总则490

二、架空线路的设计490

三、力学计算所需原始资料490

四、勘测要求493

14—2导线及避雷线的选择493

一、材质及物理性能493

二、导线及避雷线的技术规范和载流量494

三、导线及避雷线截面选择495

四、架空线路常用电气计算式和表格496

14—3导线及避雷线的力学计算500

一、安全系数500

二、比载500

三、应力计算500

四、弧垂计算511

五、关于避雷线的最大使用应力及安全系数512

六、导线及避雷线长度计算512

七、断线计算512

八、防震计算522

九、安装曲线524

十、计算举例525

14—4杆塔的设计和计算528

一、杆塔型式、要求、荷重条件和结构528

二、导线及避雷线在杆塔上的布置531

三、杆塔外荷重计算532

四、杆塔强度及拉线计算541

五、离心成型环形钢筋混凝土电杆国家技术标准548

六、绝缘子和金具548

14—5线路的选择和杆塔定位554

一、规定及原则554

二、选线、定位所需资料和准备工作562

三、定位模板的制作和使用563

四、选线、定位工作中的验算564

五、选线与定位568

六、定位中应注意的事项569

14—6混凝土杆塔基础570

一、土壤资料570

二、基础上拔及倾覆稳定安全系数572

三、关于基础的一些规定572

四、底盘573

五、卡盘574

六、拉线盘583

14—710(6)kV相分裂导线590

一、导线选择590

二、线路参数计算590

三、导线排列591

四、间隔棒安装592

五、弧垂及应力计算594

六、杆塔及基础设计595

七、某工程的1OkV，3XLJ-400相分裂导线595

第十五章防雷及过电压保护601

15—1钢铁企业建筑物和构筑物的防雷保护601

一、适用范围601

二、对雷电活动规律性的认识601

三、建、构筑物的防雷分类602

四、建、构筑物的防雷措施602

五、特殊构筑物的防雷措施605

六、对山区防雷的建议606

七、防雷装置607

八、建筑物年可能雷击次数的经验公式607

15—2架空电力线路的保护608

一、线路的一般保护608

二、线路交叉部分的保护609

15—3变电所的保护610

一、变电所防直击雷的保护610

二、配电装置对线路侵入波的保护611

三、小容量变电所的简化保护613

15—4 旋转电机的保护614

15—5 配电网的保护616

15—6过电压保护装置616

一、避雷针和架空避雷线保护范围计算616

二、阀型避雷器621

三、管型避雷器621

四、保护间隙622

五、消弧线圈622

六、阀型避雷器的电气特性623

第十六章接地和接零624

16—1概述624

一、接地接零的类型624

二、接地接零的作用624

三、各种中性点工作制625

四、接地装置设计时的基本要求625

16—2接触电压与跨步电压627

一、接触电压与跨步电压的概念627

二、工程计算方法627

三、减少接触电压和跨步电压的一般措施628

16—3接地接零的要求及范围628

一、接地接零的要求628

二、需要接地和不需要接地的范围630

16—4接地电阻值、接地线、接地网631

一、接地电阻值的要求631

二、接地线的选择633

三、接地网的布置635

四、高土壤电阻率(ρ>5×104Ω·cm)地区的接地措施635

16—5接地电阻的计算637

一、土壤和水的电阻率637

二、自然接地体的散流电阻638

三、人工接地体的散流电阻639

四、热稳定度校验641

五、计算举例641

16—6利用自然设施的按地及山区的接地646

一、利用建、构筑物基础中的钢筋作为接地体646

二、利用架空地线及中性线作为接地线646

三、山区的接地646

16—7接零651

一、单相短路电流的计算651

二、各序阻抗关系652

三、变压器的正序、负序、零序阻抗(短路电压为5.5％时)652

四、零线的选择653

五、“相—零”回路阻抗计算657

六、变压器—干线组系统中短路电路各元件的电阻、电抗和电流计算值667

16—8过电压保护接地670

一、单独接地体的冲击接地电阻670

二、由n个相同的水平射线组成的接地装置的冲击电阻670

三、由水平接地体联接的n个垂直接地体组成的接地装置的冲击电阻671

四、接地体的利用系数及典型线路的接地装置671

五、接地电阻的估算式672

六、计算举例672

16—9防静电接地674

一、静电形成的过程674

二、防静电措施674

三、防静电接地675

16—10电法保护678

一、概述678

二、设计电法保护时应考虑的因素681

三、设计图纸的主要内容684

四、管道电位和电流的分布685

五、阴极保护站的设计690

六、保护器保护的设计693

七、排流保护的设计701

八、保护设备的构件703