本書是一本覆蓋工廠供配電設(shè)計(jì)全過程的專業(yè)教材，全書共9章，內(nèi)容包括緒論，負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償，短路電流計(jì)算及其效應(yīng)分析，工廠變配電所及其一次系統(tǒng)，電力線路的選擇與敷設(shè)，工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，工廠供電系統(tǒng)的二次回路，防雷、接地與電氣安全，電氣照明。在中國(guó)大學(xué)慕課網(wǎng)站（https://www.icourse163.org/）有本書配套的慕課視頻，可供讀者線上學(xué)習(xí)，網(wǎng)站中的測(cè)試可用于評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。
本書適用于普通高等院校的電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、建筑電氣與智能化等相關(guān)專業(yè)本科生，同時(shí)也適合作為供配電工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理、運(yùn)行等人員的技術(shù)參考書籍。
本書以踐行新工科人才培養(yǎng)理念為目標(biāo)，從“點(diǎn)”到“面”融入工程實(shí)踐。
以落實(shí)立德樹人根本任務(wù)為抓手，深度挖掘提煉課程知識(shí)體系中所蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，融入思政元素，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
采用新形態(tài)教材模式，通過掃描二維碼或者登錄數(shù)字課程網(wǎng)站，可以觀看學(xué)習(xí)主要知識(shí)點(diǎn)微課視頻；全書采用雙色印刷，教材中的定義、定理以及重點(diǎn)內(nèi)容等均用彩色進(jìn)行標(biāo)注；各章節(jié)設(shè)置內(nèi)容提要，末尾附有習(xí)題與思考題，方便讀者自學(xué)與復(fù)習(xí)；配套教學(xué)輔助資源豐富，全書配有慕課、微視頻、PPT、教案等教學(xué)資源。
“工廠供電”主要研究工廠供配電系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)以及運(yùn)行維護(hù)等，是高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程。本書遵循新工科建設(shè)要求，以工程應(yīng)用為目的，圍繞“雙碳”目標(biāo)和“零碳”計(jì)劃，遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)章節(jié)內(nèi)容。本書內(nèi)容涵蓋工廠供配電基礎(chǔ)理論以及工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)等理論與范式研究，以工廠整體供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為綜合性工程案例，設(shè)計(jì)教學(xué)主線，加深課程內(nèi)容深度，增加課程的挑戰(zhàn)性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級(jí)思維。
通過該課程學(xué)習(xí)，可以幫助廣大學(xué)習(xí)者抽象、歸納實(shí)際工廠供配電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)問題，能夠理解并選用合適的方法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算與各種短路電流計(jì)算，并理解其局限性；從工廠內(nèi)部的電能供應(yīng)和分配的角度對(duì)工廠變電所一次系統(tǒng)主接線進(jìn)行分析，并嘗試改進(jìn)；能夠?qū)ψ儔浩�、互感器、一次開關(guān)設(shè)備、線路等主設(shè)備在工廠一次系統(tǒng)中的功能與地位進(jìn)行研究，并在考慮各種制約因素的情況下對(duì)電氣主設(shè)備及線路進(jìn)行選擇與校驗(yàn)；能夠理解工廠供電系統(tǒng)繼電保護(hù)、防雷接地及電氣照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)則，并熟悉相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
本書共9章，具體內(nèi)容包括緒論，負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償，短路電流計(jì)算及其效應(yīng)分析，工廠變配電所及其一次系統(tǒng)，電力線路的選擇與敷設(shè)，工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，工廠供電系統(tǒng)的二次回路，防雷、接地與電氣安全，電氣照明等。
本書在編寫時(shí)遵循“以工鑄魂，以電培基；通專融合，德能并舉”的理念。與同類教材相比，本書具有以下特色。
（1）強(qiáng)調(diào)工程性，創(chuàng)新提升
本書以踐行新工科人才培養(yǎng)理念為目標(biāo)，從“點(diǎn)”到“面”融入工程實(shí)踐。以實(shí)際供配電設(shè)備為載體引出具體知識(shí)點(diǎn)，將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范與理論知識(shí)互融；以工廠整體供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為綜合性工程案例，設(shè)計(jì)提綱主線，加深內(nèi)容深度，增加學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)性，培養(yǎng)讀者解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。
（2）突出思政性，潤(rùn)物無(wú)聲
本書編寫過程中，以落實(shí)立德樹人根本任務(wù)為抓手，深度挖掘提煉課程知識(shí)體系中所蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，將愛國(guó)精神、創(chuàng)新精神、工匠精神等思政元素有機(jī)融入教學(xué)內(nèi)容，堅(jiān)持不懈培育和弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀，激勵(lì)讀者秉持奮斗精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作、推動(dòng)科技創(chuàng)新，在潛移默化中提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和愛國(guó)情懷。
（3）提供方便性，學(xué)習(xí)友好
本書采用新形態(tài)教材模式，通過掃描二維碼或者登錄數(shù)字課程網(wǎng)站，可以觀看學(xué)習(xí)主要知識(shí)點(diǎn)微課視頻；全書采用雙色印刷，教材中的定義、定理以及重點(diǎn)內(nèi)容等均用彩色進(jìn)行標(biāo)注；各章節(jié)設(shè)置內(nèi)容提要，末尾附有習(xí)題與思考題，方便讀者自學(xué)與復(fù)習(xí)；配套教學(xué)輔助資源豐富，全書配有慕課、微視頻、PPT、教案等教學(xué)資源。
本書由北京林業(yè)大學(xué)聯(lián)合中國(guó)電力科學(xué)研究院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)以及北京天鴻圓方建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司共同編寫，同濟(jì)大學(xué)牟龍華教授擔(dān)任主審。全書由北京林業(yè)大學(xué)張軍國(guó)教授、劉素梅副教授任主編，負(fù)責(zé)全書的框架構(gòu)思、編寫組織及整體統(tǒng)稿工作；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)李國(guó)欣副教授、北京林業(yè)大學(xué)謝將劍副教授、北京天鴻圓方建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司錢一鳴高級(jí)工程師任副主編。其中張軍國(guó)、李國(guó)欣編寫第1章，于明、錢一鳴編寫第2章，李國(guó)欣、劉素梅編寫第3章，劉素梅、宗劍編寫第4章，張軍國(guó)編寫第5章，謝將劍、林繁濤編寫第6章，謝將劍、王賀編寫第7章，錢一鳴、劉素梅編寫第8章，張軍國(guó)、許彥峰編寫第9章。北京林業(yè)大學(xué)趙潞翔、祁笑笑、袁泉、朱灝、吳楚宏、孫濟(jì)倫、葛永泰等同學(xué)參與了資料收集、文字校稿等工作。此外，國(guó)電力科學(xué)研究院馮宇教授級(jí)高工、大連第一互感器有限責(zé)任公司（集團(tuán)）沙玉洲教授級(jí)高工、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)李曉波副教授、西華大學(xué)張力副教授，以及機(jī)械工業(yè)出版社的大力支持和幫助，在此一并表示衷心感謝。
本書在編寫過程中，學(xué)習(xí)和參考了大量相關(guān)參考資料，在此向資料的所有作者表示感謝。由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)同行專家和廣大讀者批評(píng)指正。
高等院校教師
前言
第1章 緒論 1
1.1 課程背景及特點(diǎn) 1
1.2 電力系統(tǒng)的基本概念及
運(yùn)行要求 1
1.2.1 電力系統(tǒng)的基本概念 2
1.2.2 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和
要求 4
1.2.3 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)
運(yùn)行方式 5
1.3 電力系統(tǒng)額定電壓的規(guī)定及
適用范圍 6
1.4 供配電系統(tǒng)的概念、組成及
發(fā)展趨勢(shì) 10
1.5 本章小結(jié) 16
1.6?習(xí)題與思考題 16
第2章 負(fù)荷計(jì)算與
無(wú)功功率補(bǔ)償 18
2.1 電力負(fù)荷 18
2.1.1 基本概念 18
2.1.2 負(fù)荷分級(jí)與供電要求 18
2.1.3 用電設(shè)備工作制 19
2.1.4 設(shè)備容量的計(jì)算 20
2.2 負(fù)荷曲線 21
2.2.1 基本概念 21
2.2.2 典型曲線 21
2.2.3 負(fù)荷曲線相關(guān)特征參數(shù) 23
2.3 三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的
確定 25
2.3.1 需要系數(shù)法 25
2.3.2 二項(xiàng)式法 27
2.3.3?單位指標(biāo)法 29
2.4 單相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的
確定 29
2.4.1 單相負(fù)荷計(jì)算的原則 29
2.4.2 單相負(fù)荷換算為等效三相
負(fù)荷的一般方法 30
2.5 工廠計(jì)算負(fù)荷的確定 31
2.5.1 用戶計(jì)算負(fù)荷的確定 31
2.5.2 線路功率損耗和
電能損耗 34
2.5.3 變壓器功率損耗和
電能損耗 35
2.6?尖峰電流及其計(jì)算 38
2.7 無(wú)功功率補(bǔ)償及補(bǔ)償后
工廠計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算 39
2.7.1 功率因數(shù)定義 39
2.7.2 提高功率因數(shù)措施 40
2.7.3 并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償 41
2.7.4 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 43
2.7.5 無(wú)功功率補(bǔ)償后的
負(fù)荷計(jì)算 44
2.8 本章小結(jié) 45
2.9?習(xí)題與思考題 46
第3章 短路電流計(jì)算及其
效應(yīng)分析 47
3.1 短路的原因、危害和類型 47
3.1.1 短路的原因 47
3.1.2 短路的危害 47
3.1.3 短路的類型 48
3.2 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相
短路暫態(tài)過程 49
3.2.1 無(wú)限大容量供電系統(tǒng)
三相短路暫態(tài)過程分析 49
3.2.2 三相短路的有關(guān)物理量 51
3.3 三相短路電流計(jì)算 53
3.3.1 有名值法 53
3.3.2 標(biāo)幺值法 55
3.4 不對(duì)稱短路電流計(jì)算 60
3.4.1 對(duì)稱分量法的基本原理 60
3.4.2 不對(duì)稱短路電流的計(jì)算 61
3.5 短路電流的效應(yīng)分析 65
3.5.1 電動(dòng)力效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度 65
3.5.2 熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度 66
3.6 本章小結(jié) 70
3.7?習(xí)題與思考題 71
第4章 工廠變配電所及其
一次系統(tǒng) 72
4.1 變配電所一次設(shè)備基本概念 72
4.2 電力變壓器 73
4.2.1 變壓器的型號(hào)及分類 73
4.2.2 變壓器臺(tái)數(shù)及容量選擇 75
4.2.3 變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)及
并列運(yùn)行條件 76
4.3 互感器 77
4.3.1 電磁式電流互感器 77
4.3.2 電磁式電壓互感器 80
4.4 高低壓一次開關(guān)設(shè)備 83
4.4.1 高壓一次開關(guān)設(shè)備 83
4.4.2 低壓一次開關(guān)設(shè)備 88
4.5 高低壓一次開關(guān)設(shè)備的選擇 90
4.5.1 開關(guān)設(shè)備選擇的
一般原則 90
4.5.2 高壓開關(guān)設(shè)備的選擇 91
4.5.3 低壓一次開關(guān)設(shè)備的
選擇 94
4.6 供配電系統(tǒng)的主接線方式 97
4.6.1 基本概念 97
4.6.2 供配電系統(tǒng)常見主接線
類型 97
4.6.3 工廠總降壓變電所的
主接線 101
4.6.4 車間變電所和小型工廠
變電所的主接線 103
4.7 工廠變配電所所址的選擇 106
4.7.1 變配電所的類型 106
4.7.2 變配電所位置的選擇 108
4.7.3?變配電所電壓的選擇 109
4.8 本章小結(jié) 110
4.9?習(xí)題與思考題 110
第5章 電力線路的選擇與敷設(shè) 111
5.1 常見電力線路的結(jié)構(gòu) 111
5.1.1 架空線路的結(jié)構(gòu) 111
5.1.2 電力電纜的結(jié)構(gòu) 114
5.1.3 室內(nèi)（車間）線路的
結(jié)構(gòu) 116
5.2 工廠電力線路接線方式 117
5.2.1 放射式 117
5.2.2 樹干式 118
5.2.3 環(huán)式 119
5.3 導(dǎo)線和電纜截面積的選擇 120
5.3.1 一般性選擇原則 120
5.3.2 按發(fā)熱條件（允許溫升
條件）選擇 121
5.3.3 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 124
5.3.4 按電壓損失選擇 125
5.4 電力線路的敷設(shè) 130
5.4.1 架空線路的敷設(shè) 130
5.4.2 電纜線路的敷設(shè) 132
5.4.3 車間線路的敷設(shè) 133
5.5 本章小結(jié) 134
5.6 習(xí)題與思考題 134
第6章 工廠供電系統(tǒng)的
保護(hù)裝置 135
6.1 工廠供電系統(tǒng)中的保護(hù) 135
6.1.1 工廠供電系統(tǒng)中常見的
保護(hù) 135
6.1.2 對(duì)保護(hù)裝置的要求 135
6.2 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 136
6.2.1 繼電保護(hù)的基本任務(wù) 136
6.2.2 繼電保護(hù)的工作原理 137
6.2.3 常用的保護(hù)繼電器 137
6.3 線路的繼電保護(hù) 137
6.3.1 線路的常見故障和
保護(hù)配置 137
6.3.2 過電流保護(hù) 138
6.3.3 電流速斷保護(hù) 143
6.3.4?單相接地保護(hù) 145
6.3.5 過負(fù)荷保護(hù) 147
6.3.6 電流保護(hù)的接線方式 148
6.4 變壓器的繼電保護(hù) 149
6.4.1 變壓器的瓦斯保護(hù) 150
6.4.2 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 151
6.4.3 變壓器的電流速斷保護(hù)、
過電流保護(hù)和過負(fù)荷
保護(hù) 153
6.5 電動(dòng)機(jī)保護(hù) 154
6.5.1 電動(dòng)機(jī)的常見故障和
保護(hù)配置 154
6.5.2 電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)和
電流速斷保護(hù) 154
6.5.3 高壓電動(dòng)機(jī)的單相接地
保護(hù) 155
6.5.4 高壓電動(dòng)機(jī)的低電壓
保護(hù) 155
6.6 熔斷器保護(hù) 156
6.6.1 熔斷器的配置 156
6.6.2 熔斷器熔體電流的選擇
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