电力工程 第3版 鞠平

本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。 

本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，国家精品课程配套教材，着重介绍电力工程的基本知识、基本原理和基本方法。全书内容分为4篇16章，其中：电力设备篇主要包括输电设备、电力负荷、同步发电机、开关类设备以及保护与控制；电力系统稳态分析篇主要包括电力系统的潮流、电力系统的频率、电力系统的电压；电力系统暂态分析篇主要包括电力系统的对称故障、电力系统的不对称故障以及电力系统的稳定；电力工程的设计与管理篇主要包括电气主接线、电力网络接线的设计、电气设备的选择以及电力工程管理。本书在内容上注重反映新技术，注重精练易懂，注重启发互动。
本书在体系上采用模块式结构，以便不同专业的灵活选用，既可以作为电气工程及其自动化专业的“电力工程”“电气工程”或“电力系统”课程的教材，也可以作为其他弱电专业有关电力工程类背景课程的教材。对于电气工程及其自动化专业，还可以根据学分数不同而选用不同的内容。
本书的读者对象主要为电气工程类专业的本科生、研究生，也可供高职高专及成人高校相关专业的学生使用，还可供电力行业的广大工程技术人员自学参考。
本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com下载。

前言
第1章绪论1
1.1电力工程的发展历程1
1.2电力系统概述2
1.2.1电力系统的构成2
1.2.2电力系统的基本参量5
1.2.3发电厂简介7
1.2.4变电所简介8
1.2.5电力系统的特点和要求9
1.2.6电力系统中性点接地方式9
1.3电力系统计算的标幺制11
1.3.1标幺值的计算与选择12
1.3.2标幺值之间的换算13
1.3.3复杂网络中标幺值的计算14
1.3.4频率、角速度和时间的基准值18
1.4电力工程的发展趋势19
思考题与习题19
参考文献20第1篇电 力 设 备
第2章输电设备21
2.1输电线路21
2.1.1输电线路的结构特点21
2.1.2电缆线路及附件29
2.1.3架空线路模型30
2.1.4电力线路的等效电路38
※2.1.5输电线路覆冰危害及除冰
防冰40
2.2变压器43
2.2.1双绕组变压器的参数计算43
2.2.2三绕组变压器的参数计算46
2.2.3自耦变压器的参数计算50
2.3互感器52
2.3.1互感器概述53
2.3.2电流互感器53
2.3.3电压互感器59
2.4直流输电63
2.4.1直流输电概述63
2.4.2直流输电系统的工作原理69
2.4.3直流输电系统的等效电路74
思考题与习题74
参考文献76
第3章电力负荷77
3.1负荷曲线77
3.2负荷分类79
3.3负荷模型79
3.3.1负荷模型概述79
3.3.2静态负荷模型80
3.3.3电动机负荷模型82
3.3.4综合负荷模型84
思考题与习题84
参考文献84
第4章同步发电机85
4.1同步发电机的基本方程与参数85
4.1.1abc坐标系下的方程85
4.1.2派克戈列夫变换87
4.1.3dq0坐标系下的方程90
4.2同步发电机的稳态方程与参数93
4.2.1稳态条件93
4.2.2稳态电压方程93
4.2.3相量方程、相量图、等效
电路图94
4.3同步发电机的动态方程与参数96
4.3.1次暂态方程与参数96
4.3.2暂态方程与参数98
※4.4励磁系统及调压器102
※4.5原动机及调速器104
思考题与习题106
参考文献106
第5章开关类设备107
※5.1电弧与灭弧107
5.1.1电弧产生和熄灭的物理过程107
5.1.2灭弧的物理过程109
5.1.3熄灭交流电弧的基本方法109
5.2高压断路器112
5.2.1电力系统对高压断路器的要求112
5.2.2高压断路器的型号、分类和
特点112
5.2.3SF6高压断路器115
5.3高压隔离开关、负荷开关、熔断器118
5.3.1高压隔离开关118
5.3.2高压负荷开关120
5.3.3高压熔断器122
5.4低压电器125
5.4.1低压熔断器125
5.4.2低压刀开关127
5.4.3低压断路器129
5.4.4接触器130
思考题与习题131
参考文献131
电力工程第3版目录第6章保护与控制132
6.1继电保护132
6.1.1继电保护概述132
6.1.2线路的继电保护133
6.1.3电力变压器保护148
※6.1.4发电机保护149
6.2电力系统控制151
6.2.1电力系统控制体系151
6.2.2电力系统控制组成151
6.2.3电力系统自动安全稳定控制153
6.2.4电力系统自动发电控制154
6.2.5电力系统自动电压控制155
思考题与习题156
参考文献157第2篇电力系统稳态分析
第7章电力系统的潮流158
7.1电力系统潮流概述158
7.2输电线路运行特性及简单电力系统
潮流计算159
7.2.1电力线路上的电压降落、功率
损耗和电能损耗159
7.2.2变压器上的电压降落、功率
损耗和电能损耗164
7.2.3简单辐射型网络的潮流计算165
7.3复杂电力系统的潮流计算169
7.3.1潮流计算方法概述169
7.3.2电力网络方程169
7.3.3节点功率方程与节点的分类176
7.3.4牛顿拉夫逊法178
7.3.5PQ分解法192
7.4电力系统优化潮流简介196
7.4.1优化潮流的数学模型196
7.4.2优化潮流的算法197
思考题与习题197
参考文献200
第8章电力系统的频率201
8.1电力系统频率概述201
8.1.1电力系统频率的概念201
8.1.2电力系统频率的测量202
8.2电力系统的频率特性203
8.2.1发电机组的频率特性203
8.2.2电力负荷的频率特性206
8.2.3电力系统的有功功率频率
特性207
8.3电力系统的频率调整207
8.3.1电力系统频率的一次调整208
8.3.2电力系统频率的二次调整210
8.3.3互联系统的频率调整211
思考题与习题215
参考文献216
第9章电力系统的电压217
9.1电力系统电压概述217
9.1.1无功功率负荷与电压的关系217
9.1.2电压偏移的危害220
9.1.3电压偏移的标准221
9.2电力系统中无功功率的平衡与补偿221
9.2.1电力系统中无功功率负荷与
无功功率损耗221
9.2.2电力系统中的无功电源222
9.2.3电力系统的无功功率平衡与补偿225
9.3电力系统中的电压管理与调压方法226
9.3.1中枢点电压管理226
9.3.2电压调整的方法227
※9.4电力系统中的谐波236
9.4.1谐波及其产生236
9.4.2谐波的危害237
9.4.3谐波的抑制237
思考题与习题239
参考文献241第3篇电力系统暂态分析
第10章电力系统的对称故障244
10.1电力系统故障概述244
10.2无穷大电源供电系统的三相短路 245
10.2.1定性分析 246
10.2.2冲击电流和最大有效值电流247
10.3同步发电机的突然三相短路250
10.3.1定性分析250
10.3.2各分量的初瞬值250
10.3.3各分量的终值251
10.3.4各分量的时间常数251
10.3.5合成转换252
思考题与习题255
参考文献256
第11章电力系统的不对称故障257
11.1对称分量法257
11.1.1对称分量法的基本原理257
11.1.2对称分量法在

本书第2版出版至今8年余。在这期间，国家提出了“双碳”能源战略，电力工程发展迅猛，构建新型电力系统已经开始启动。为了适应国家和行业发展之需，经过广泛征求授课教师和学生的意见，开展了修订工作。总的修订思路是：本科阶段重在基础、确定的知识，所以全书的基本结构和基础内容保持；对新的发展做适当介绍，探讨性内容留待其他选修课程。主要修订内容如下：
1）第1章，增加了“14电力工程的发展趋势”，介绍我国能源发展趋势、可再生能源发展趋势和新型电力系统发展趋势，由鞠平老师为主、吴峰老师为辅进行修订。
2）第6章，章题目改为“保护与控制”，删除了“61高压绝缘”，将“64互感器”移入第2章，由马宏忠老师进行修订。
3）第7章，通过增加算例来说明如何处理配电网系统潮流问题，由卫志农老师进行修订。
4）第10章和第11章，完善了部分内容和算例，由潘学萍老师进行修订。
5）第12章，根据GB 38755—2019《电力系统安全稳定导则》进行了较大幅度修订，增加了与频率稳定相关的内容，按照稳定分类进行了节的次序调整，由鞠平老师为主、袁越老师为辅进行修订。
6）第4章、第5章、第8章、第13章、第15章，完善了少量内容，其中，第4章由鞠平老师修订完善，第5章、第13章和第15章由马宏忠老师修订完善，第8章由卫志农老师修订完善。
本书第1版和第2版的第14、15（主要内容）章由张利民高级工程师编写，第5章由丁晓群老师编写。
衷心感谢许多高校选择本书。各高校可以结合自己的专业特色和课程特色来选择其中的内容。本书适用于下列课程：电气工程及其自动化专业的“电力工程”“电气工程”或分开设置的“电力系统稳态分析”（第1～4、7～9章）、“电力系统暂态分析”（第10～12章）、“电气设备”（第1～6章、13～16章），非电气工程专业的“电气工程概论”（第1～3、5～6、13、16章）、“电力系统概论”（第1～3、7～12章）。
第3版经过努力应该说有了进步，但仍难免有瑕疵，不妥之出恳请广大读者不吝赐教：鞠平电子邮箱为[email protected]，马宏忠电子邮箱为[email protected]。

编者