电气工程及其自动化专业毕业设计指导

毕业设计是学生重要的综合性实践教学环节，电气工程及其自动化专业毕业设计是学生全面运用所学的基础理论、电气工程专业知识和基本技能，对实际问题进行设计研究的综合训练。在这个教学环节当中，要求学生选择与电气工程专业有关的特定课题，查阅和分析资料,熟悉工程设计有关技术规程,结合所学的知识，独立完成设计内容。通过毕业设计，培养学生的实践能力和创新能力，增强其工程观念，为适应工作需要打下坚实的基础。
发电厂及变电站电气一次部分设计与继电保护设计是电气工程及其自动化专业本科毕业设计的典型设计内容。本书共分8章，主要内容包括发电厂及变电站负荷计算及功率因数补偿、电气主接线设计及变压器的选择、厂用电及其接线、短路电流计算、电气设备选择、高压配电装置和继电保护的配置及整定计算。为便于学生更好地理解书中内容，本书配置了部分实例，同时还提供了部分变压器、隔离开关、断路器、电压和电流互感器的型号及参数，方便学生选择设备。
本书内容结合实例，深入浅出，结构清晰，方便读者选择学习阅读。本书可作为电气类相关专业毕业设计和课程设计指导用书，亦可作为广大科研及工程技术人员参考书。
本书由黑龙江科技大学王越明任主编，郭明良、王朋任副主编。书中第1章由刘睿编写，第4章、第5章、第8章由王越明编写，第2章、第7章由郭明良编写，第3章、第6章由王朋编写。全书由杨庆江教授主审。
由于水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者指正。

编者

本书主要内容包括发电厂及变电站负荷计算及功率因数补偿、电气主接线设计及变压器的选择、厂用电及其接线、短路电流计算、电气设备选择、高压配电装置和继电保护的配置及整定计算。为便于读者更好地理解书中内容，本书配置了部分实例，同时还提供了部分变压器、隔离开关、断路器、电压和电流互感器的型号及参数，方便读者选择设备。
本书可作为电气类相关专业毕业设计和课程设计指导用书，亦可作为广大科研及工程技术人员参考书。

第1章负荷计算及功率因数补偿/001
1.1概述001
1.2负荷计算003
1.2.1负荷计算的意义和目的003
1.2.2电力负荷曲线004
1.2.3用电设备容量的确定007
1.2.4求解计算负荷的方法008
1.2.5单相用电设备的负荷计算014
1.2.6尖峰电流计算 015
1.3功率因数的提高016
1.3.1提高功率因数的意义016
1.3.2提高功率因数的方法016
1.3.3电容器的选择017
1.4计算示例018
1.4.1单相用电设备的负荷计算018
1.4.2某工厂全厂负荷计算019
1.4.3某矿井总降压变电所的负荷计算023

第2章电气主接线的设计及变压器的选择/030
2.1电气主接线应满足的要求030
2.1.1可靠性030
2.1.2灵活性031
2.1.3经济性031
2.2电气主接线形式032
2.2.1有汇流母线的接线032
2.2.2无汇流母线接线042
2.3发电厂和变电所的变压器选择046
2.3.1选择变压器的一般原则046
2.3.2变压器容量和台数的选择047
2.3.3主变压器型式的选择049
2.4主接线中的设备配置052
2.4.1隔离开关的配置052
2.4.2接地刀闸或接地器的配置052
2.4.3互感器的配置052
2.4.4避雷器的配置053
2.4.5加装限流电抗器054
2.5电力系统中性点接地方式056
2.5.1中性点非有效接地057
2.5.2中性点有效接地058
2.6主接线的设计依据及程序058
2.6.1主接线设计的依据058
2.6.2主接线的设计程序059
2.7发电厂及变电所主接线设计实例063
2.7.1大型电厂的电气主接线063
2.7.2中小型电厂的电气主接线065
2.7.3发电厂互感器配置065

第3章厂用电及其接线/069
3.1概述069
3.1.1厂用电率069
3.1.2厂用负荷分类069
3.1.3厂用电接线的基本要求070
3.1.4厂用电的电压等级确定071
3.2厂用电系统中性点接地方式071
3.2.1确定中性点接地方式的原则及接地电容电流计算071
3.2.2高压厂用电系统的中性点接地方式073
3.2.3低压厂用电系统的中性点接地方式075
3.3厂用电接线的形式075
3.3.1厂用电源及其引接075
3.3.2厂用电接线的基本形式079
3.3.3厂用电接线实例080
3.4厂用变压器的选择085
3.4.1厂用负荷的计算085
3.4.2厂用变压器容量的选择086

第4章短路电流的计算/088
4.1概述088
4.1.1短路的类型088
4.1.2短路电流计算的项目088
4.1.3短路点的选定091
4.1.4短路时间的确定091
4.1.5短路电流计算的假定条件和计算步骤091
4.1.6元件参数的计算092
4.2网络变换与化简097
4.2.1常用网络阻抗变换097
4.2.2网络的化简 098
4.3三相短路电流周期分量计算101
4.3.1无限大电源供给的短路电流101
4.3.2有限电源供给的短路电流102
4.4三相短路电流非周期分量计算102
4.4.1单支路的短路电流非周期分量102
4.4.2多支路的短路电流非周期分量103
4.4.3等效衰减时间常数Ta103
4.5冲击电流和全电流的计算104
4.5.1冲击电流的计算104
4.5.2全电流的计算105
4.6不对称短路电流计算105
4.6.1对称分量法105
4.6.2对称分量电压和电流的基本关系107
4.6.3序阻抗的计算109
4.6.4合成阻抗113
4.6.5正序电流I（n）k1114
4.6.6合成电流114
4.7短路电流热效应计算114
4.7.1基本计算公式114
4.7.2短路电流周期分量和非周期分量热效应115
4.8短路电流计算实例115
4.8.1算例1115
4.8.2算例2118
4.8.3算例3122

第5章电气设备的选择/132
5.1导体和电气设备选择的一般规定132
5.1.1一般原则132
5.1.2技术条件132
5.1.3环境条件136
5.2高压断路器和隔离开关的选择137
5.2.1高压断路器的选择137
5.2.2隔离开关的选择139
5.2.3高压熔断器的选择139
5.2.4互感器的选择140
5.2.5限流电抗器的选择144
5.2.6中性点接地设备的选择147
5.3硬导体的选择153
5.3.1导体选型153
5.3.2导体截面选择154
5.3.3电晕电压校验和热稳定校验155
5.3.4硬导体的动稳定校验156
5.3.5硬导体共振校验158
5.4电缆、绝缘子和套管的选择158
5.4.1电力电缆选择158
5.4.2支柱绝缘子和穿墙套管的选择160

第6章配电装置/162
6.1概述162
6.2配电装置的最小安全净距163
6.3屋内配电装置169
6.3.1屋内配电装置概述169
6.3.2屋内配电装置实例169
6.4屋外配电装置172
6.4.1屋外配电装置概述172
6.4.2屋外配电装置实例173
6.4.3屋外配电装置的选型176
6.5成套配电装置177
6.5.1低压配电屏（柜）177
6.5.2高压开关柜178

第7章设计实例/180
7.1设计资料180
7.1.1工程概况180
7.1.2电气设备选择所用的气象条件180
7.2电气部分设计181
7.2.1确定发电机型号、参数181
7.2.2确定发电厂的电气主接线及主变压器181
7.2.3短路电流计算183
7.2.4电气设备选择188

第8章继电保护设计/190
8.1概述190
8.1.1电力系统继电保护的作用及其基本原理190
8.1.2继电保护装置的组成以及对继电保护的基本要求191
8.2继电保护配置192
8.2.1继电保护配置的基本要求193
8.2.2线路保护配置193
8.2.3变压器保护配置194
8.2.4母线保护配置195
8.2.5发电机保护配置195
8.3继电保护整定计算197
8.3.1继电保护整定计算的目的、任务及步骤197
8.3.2整定系数的分析与应用198
8.3.3保护的二次定值计算201
8.4输电线路电流保护整定计算203
8.4.1整定计算应考虑的因素203
8.4.2阶段式电流保护整定计算204
8.5相间距离保护的整定计算210
8.5.1距离保护的基本特性和特点210
8.5.2距离保护整定计算211
8.5.3发电机保护整定计算218
8.5.4变压器保护整定计算225

附录/237
附录1三相线路导线和电缆单位长度每相阻抗值237
附录2电力变压器的主要技术数据238
附录3发电机运算曲线数字表242
附录4导体及电器技术数据246

参考文献/256