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第一篇电力系统稳态分析15

第一章电力系统的元件参数和等值电路及等值网络15

第一节电力系统的电压等级15

一、电力系统的额定电压等级15

二、电力线路的平均额定电压15

三、变压器的实际变比和平均额定电压之比15

第二节电力线路的参数和等值电路17

一、单位长度电力线路的参数17

二、电力线路的等值电路30

第三节变压器、电抗器的参数和等值电路30

一、双绕组变压器的参数和等值电路30

二、三绕组变压器的参数和等值电路30

三、自耦变压器的参数和等值电路30

四、电抗器的参数和等值电路30

第四节发电机和负荷的参数及等值电路37

一、发电机的电抗和电势37

二、负荷的功率、阻抗和导纳39

第五节电力系统的等值网络39

一、电压级的归算及以有名制表示的等值网络39

二、标么制和以标么制表示的等值网络39

三、电力系统等值网络的使用和简化39

思考题与习题47

第二章电力系统潮流的分析与计算49

第一节电力网元件的功率损耗和电压降落49

一、电力线路的功率损耗和电压降落49

二、变压器的功率损耗和电压降落49

三、电源和负荷功率49

第二节开式网络的潮流计算54

一、简单开式网络的潮流计算54

二、变电所较多的开式网络的潮流计算60

第三节环形网络的潮流计算60

一、环式网络中的功率分布60

二、两端供电网络中的功率分布60

三、环形网络的潮流计算60

第四节网络变换法69

一、等值电源法69

二、负荷移置法73

思考题与习题73

第三章电力系统潮流的计算机算法76

第一节电力网络的数学模型76

一、节点导纳矩阵的节点电压方程76

二、节点阻抗矩阵的节点电压方程78

第二节变压器为非标准变比时的等值电路78

一、变压器为非标准变比时的修正78

二、变压器为非标准变比时的等值电路81

第三节节点导纳矩阵的形成81

一、节点导纳矩阵的计算81

二、节点导纳矩阵的修改84

第四节功率方程和变量及节点的分类84

一、功率方程和变量84

二、变量和节点的分类86

第五节高斯－塞德尔法潮流计算86

一、高斯－塞德尔法迭代格式86

二、对网络中PV节点的考虑86

三、功率及功率损耗的计算86

四、高斯－塞德尔法潮流计算的原理框图86

第六节牛顿－拉夫逊法潮流计算89

一、牛顿拉夫逊法简介89

二、直角坐标形式的节点功率方程式89

三、修正方程式89

四、牛顿－拉夫逊法的求解过程及框图89

五、牛顿－拉夫逊法的极坐标形式89

第七节P-Q分解法潮流计算96

一、P-Q分解法的修正方程式96

二、P-Q分解法潮流计算的基本步骤和特点99

思考题与习题99

第四章电力系统有功功率的平衡及频率调整101

第一节概述101

一、系统频率变化对用户的影响101

二、系统频率变化对发电厂和系统本身的影响102

第二节电力系统中有功功率的平衡102

一、有功功率负荷的变动及其调整102

二、有功功率的平衡和备用容量102

三、各类发电厂的特点及合理组合102

第三节电力系统的频率调整105

一、电力系统负荷的有功功率－频率静态特性105

二、发电机组的有功功率－频率静态特性105

三、电力系统的有功功率－频率静态特性及频率的一次调整105

四、频率的二次调整105

五、互联系统的频率调整105

六、调频电厂的选择105

思考题与习题115

第五章电力系统无功功率的平衡和电压调整117

第一节概述117

一、电压变动对用户的影响117

二、节点电压对有功及无功功率的影响119

第二节电力系统中无功功率的平衡119

一、无功功率负荷和无功功率损耗119

二、无功功率电源119

三、无功功率的平衡122

第三节电力系统的电压管理122

一、中枢点电压管理122

二、电压调整的基本原理123

第四节电力系统的几种主要调压措施123

一、改变发电机端电压调压123

二、改变变压器变比调压123

三、改变网络中无功功率分布调压123

四、改善电力线路参数——串联电容器调压123

思考题与习题136

第六章电力网的经济运行138

第一节电力网的电能损耗138

一、电力线路上的电能损耗138

二、变压器中的电能损耗138

三、电力网的网损率或线损率140

第二节降低网损的技术措施140

一、降低网损的意义140

二、降低网损的技术措施144

第三节电力网的年运行费144

一、电力网中设备的折旧费144

二、电力网中设备的小修费和维护管理费144

三、电力网中的电能损耗费144

第四节电力线路导线截面的选择146

一、按经济电流密度选择导线截面146

二、按机械强度的要求选择导线最小容许截面146

三、按导线的长期发热选择导线截面146

四、按电晕临界电压选择导线截面146

五、按容许电压损耗选择导线截面146

六、选择导线截面的基本方法146

思考题与习题152

第二篇电力系统故障的分析与计算154

第七章同步发电机的基本方程式及其三相短路的电磁暂态过程154

第一节同步发电机的基本方程式154

一、同步发电机的基本方程式154

二、派克变换及其应用154

三、同步发电机的电压方程式169

第二节同步发电机的暂态参数和等值电路169

一、同步发电机正常运行时定子回路的电压方程式169

二、无阻尼绕组同步发电机三相短路的物理过程169

三、同步发电机的暂态电势和暂态电抗169

四、无阻尼绕组同步发电机电流自由分量衰减的时间常数169

第三节同步发电机的次暂态参数和等值电路175

一、同步发电机的次暂态电势和次暂态电抗175

二、有阻尼绕组同步发电机电流自由分量衰减的时间常数175

三、同步发电机各电抗、电势大小的比较175

第四节同步发电机的三相短路电流183

一、无阻尼绕组同步发电机的三相短路电流183

二、有阻尼绕组同步发电机的三相短路电流183

第五节 自动调节励磁装置对短路电流的影响189

思考题与习题190

第八章电力系统各元件的序参数和等值电路192

第一节 对称分量法192

第二节同步发电机的负序和零序电抗193

一、同步发电机的负序电抗193

二、同步发电机的零序电抗195

第三节异步电动机的参数和等值电路195

一、异步电动机的次暂态参数和等值电路195

二、异步电动机的负序和零序参数198

第四节变压器的零序参数和等值电路198

一、双绕组变压器的零序参数和等值电路198

二、三绕组变压器的零序参数和等值电路198

三、自耦变压器的零序参数和等值电路198

第五节电力线路的零序阻抗和等值电路208

一、“导线－大地”回路的阻抗208

二、单回路无避雷线三相架空电力线路的零序阻抗208

三、双回路无避雷线三相架空电力线路的零序阻抗208

四、单回路有避雷线三相架空电力线路的零序阻抗208

五、双回路有避雷线三相架空电力线路的零序阻抗208

六、电缆线路的零序阻抗208

第六节电力系统故障运行的等值网络218

一、短路故障的等值网络218

二、非全相运行的等值网络220

思考题与习题220

第九章电力系统故障的分析与实用计算223

第一节由无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算223

一、无限大容量电源223

二、无限大容量电源供电的三相短路暂态过程的分析223

三、短路的冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率223

四、无限大容量电源供电的三相短路电流周期分量有效值的计算223

第二节电力系统三相短路的实用计算230

一、起始次暂态电流I 的计算230

二、冲击电流和短路电流最大有效值230

三、电流分布系数和转移阻抗230

四、应用运算曲线法求任意时刻短路电流周期分量的有效值230

五、三相短路电流的计算机算法230

第三节电力系统不对称短路的分析与计算255

一、单相接地短路255

二、两相短路255

三、两相接地短路255

四、正序等效定则255

五、不对称短路时运算曲线的应用255

六、变压器两侧电255

压、电流对称分量的相位关系255

七、不对称短路时网络中电流和电压的计算255

第四节电力系统非全相运行的分析281

一、单相断线281

二、两相断线286

思考题与习题286

第三篇电力系统稳定性分析291

第十章机组的机电特性291

第一节 同步发电机组的运动方程式291

第二节发电机的功－角特性方程式295

一、隐极式发电机的功－角特性方程式295

二、凸极式发电机的功－角特性方程式295

三、多机系统中发电机的功－角特性方程式295

四、网络接线及参数对有功功率功－角特性的影响295

五、关于同步发电机的等值电路295

第三节异步电动机组的机电特性310

一、异步电动机组的运动方程式310

二、异步电动机的电磁转矩312

第四节自动调节励磁系统对功－角特性的影响312

一、无自动调节励磁时发电机端电压的变化312

二、自动调节励磁系统对功－角特性的影响314

思考题与习题314

第十一章电力系统的静态稳定性316

第一节 电力系统静态稳定性的基本概念316

第二节 小扰动法的基本原理和在分析电力系统静态稳定性中的应用318

第三节调节励磁对电力系统静态稳定性的影响322

一、不连续调节励磁对静态稳定性的影响322

二、对电力系统静态稳定性的简单综述327

第四节电力系统电压、频率及负荷的稳定性327

一、电力系统电压的静态稳定性327

二、电力系统频率的静态稳定性327

三、电力系统负荷的静态稳定性327

第五节保证和提高电力系统静态稳定性的措施332

一、采用自动调节励磁装置332

二、减小线路电抗332

三、提高电力线路的额定电压332

四、采用串联电容器补偿332

五、改善电力系统的结构332

思考题与习题334

第十二章电力系统的暂态稳定性336

第一节 电力系统暂态稳定性概述336

第二节简单电力系统暂态稳定性的定性分析338

一、各种运行情况下的功－角特性338

二、对简单电力系统暂态稳定性的定性分析341

第三节简单电力系统暂态稳定性的定量分析341

一、等面积定则341

二、极限切除角343

第四节发电机组转子运动方程式的数值解法343

一、分段计算法343

二、改进欧拉法353

第五节提高电力系统暂态稳定性的措施353

一、快速切除故障和自动重合闸353

二、强行励磁和快速关闭汽门353

三、电气制动和变压器中性点经小电阻接地353

四、采用单元接线方式353

五、连锁切机和切除部分负荷353

六、系统解列、异步运行和再同步353

思考题与习题361

附录Ⅰ与本书内容有关的法定计量单位名称与符号363

附录Ⅱ常用电气参数365

附录Ⅲ短路电流运算曲线378

参考文献382