交流输电线路与电信线路的电磁耦合 9787512341340 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名:交流输电线路与电信线路的电磁耦合

：60.00元

售价：40.8元,便宜19.2元,折扣68

作者:张文亮

出版社：中国电力出版社

出版日期：2013-06-01

ISBN：9787512341340

字数：202000

页码：189

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

内容提要

　　本书依据科研成果、实践经验及国内外相关资料，从电磁场基本理论出发，系统全面地阐述了交流输电线路对电信线路的电磁耦合机理、数理模型和计算方法、电磁影响限值、保护措施、相关的测量技术等内容。共8章，包括交流输电线路时变电流产生的电磁场及感性、阻性、容性耦合，导线对地电压和电流分布，金属导体的低频磁屏蔽作用等。

目录

作者介绍

　　张文亮，原中国电力科学研究院院长，现为国家电网公司总经理助理。于永清，原中国电力科学研究院院长，已退休。陆家榆，中国电力科学研究院高压所所长。

文摘

序言

电力系统的低压运行与经济性提升 本书旨在深入探讨电力系统中低压运行的各个方面，并着重于如何通过优化运行策略来提升电力系统的经济效益。内容涵盖了低压运行的理论基础、实际应用、风险评估以及经济性分析等多个维度，为电力系统从业人员、研究者及相关领域学生提供一份详实的技术参考。 第一章 低压运行的理论基础与技术挑战 1.1 电力系统的分级运行： 1.1.1 核心概念与意义： 探讨电力系统为何需要分级运行，不同电压等级在输配电过程中的作用。分析高压、中压、低压系统的电压特性、电流特性及其在能量传输和分配中的功能定位。强调电压等级的划分不仅是技术上的考量，更是为了提高供电的可靠性、安全性和经济性。 1.1.2 低压运行在系统中的角色： 详细阐述低压系统作为电力输配末端，直接面向用户端的特性。分析其电压范围、主要设备（如变压器、配电线路、用户设备）以及其在满足用户用电需求中的关键作用。探讨低压运行的特点，如负荷的集中性、波动性以及用户对电能质量的要求。 1.1.3 低压运行的基本原理： 从电磁学、电路理论等基础知识出发，阐述低压运行的原理。分析在低压状态下，功率损耗、电压降、线路容量等参数的计算方法和影响因素。探讨三相平衡、不平衡等运行状态对低压系统特性的影响。 1.1.4 低压运行面临的技术挑战： 详细分析低压运行过程中可能遇到的各种技术难题。 电压波动与闪变： 阐述负荷变化、感性负荷（如电机）的启停等原因导致的电压不稳定现象，分析其对用户设备的影响，如电机发热、照明闪烁等。 功率损耗： 探讨低压线路的电阻较大，导致功率损耗（焦耳热）相对较高的原因。分析线路截面积、长度、电流密度等因素对损耗的影响。 谐波污染： 介绍非线性负荷（如整流器、开关电源、变频器）产生谐波的机制，分析谐波对低压系统设备（如电机、电容器）的影响，以及对电能质量的危害。 短路电流与保护： 阐述低压系统短路电流的计算方法，分析短路容量的影响。探讨低压配电系统保护配置的复杂性，如断路器、熔断器、剩余电流保护器等选择与整定原则。 接地系统与安全： 强调低压系统接地的重要性，分析不同接地方式（TN、TT、IT系统）的优缺点，以及接地电阻的要求。探讨接地不良可能引发的触电风险和设备损坏。 负荷不平衡： 分析三相负荷不平衡的原因（如单相用电设备多、负荷分布不均），探讨其对系统效率、线路损耗以及电动机性能的影响。 设备老化与绝缘可靠性： 讨论低压设备（电缆、开关、连接器）在长期运行中可能出现的老化现象，分析绝缘性能下降对安全性和可靠性的威胁。 1.1.5 提升低压运行技术水平的途径： 提出针对上述技术挑战的应对策略。 先进的测量与监测技术： 介绍智能电表、配电自动化终端（FTU）、配电自动化主站系统等设备在实时监测电压、电流、功率、谐波等参数方面的作用。 数据分析与诊断： 强调利用采集到的数据进行系统状态分析，识别潜在问题，如异常发热、电压偏差、负荷不平衡等。 功率电子技术应用： 探讨柔性直流输电（LCC-HVDC）、动态电压恢复器（DVR）、柔性交流输电线路（FACTS）等技术在低压环节的应用潜力，以提高电压质量和系统稳定性。 智能配电网技术： 介绍分布式电源接入、需求侧响应、储能系统等在低压配电网中的应用，以优化负荷分配和提高供电可靠性。 1.2 低压运行的经济性分析框架： 1.2.1 经济性指标体系： 建立一套完整的低压运行经济性评估体系，包括但不限于： 直接成本： 设备投资、运行维护费用、电能损耗成本、线损电费。 间接成本： 用户停电造成的经济损失、设备损坏的维修费用、电能质量差导致的用户投诉处理成本。 效益指标： 供电可靠性提升带来的效益、用户满意度提升带来的效益、能源利用效率提升带来的效益。 1.2.2 影响经济性的关键因素： 线路损耗： 详细分析线路损耗如何直接转化为电费支出，以及线路设计（导线规格、长度）、运行方式（负荷大小、功率因数）对损耗的影响。 设备效率： 评估变压器、开关、电缆等低压设备在不同负荷下的运行效率，及其对整体能耗的影响。 设备故障率与维修成本： 分析设备故障频发给维修、停电造成的经济负担。 电能质量： 探讨电压不稳定、谐波等问题对用户设备寿命、生产效率以及用户体验的影响，这些间接成本往往被低估。 运行与维护投入： 分析定期巡检、预防性维护、设备更新换代等投入与长期效益之间的关系。 负荷特性： 阐述负荷峰谷差异、功率因数、不平衡度等对系统运行效率和经济性的影响。 1.2.3 经济性提升的通用方法： 降低线路损耗： 优化线路设计、选用高导电性材料、提高功率因数、采用无功补偿装置。 提高设备效率： 选用高效节能设备、优化变压器运行方式（如三相负荷平衡）、合理安排设备投运。 改善电能质量： 采用滤波器抑制谐波、使用电压补偿装置、加强负荷管理。 加强设备管理： 实施精细化巡检、预测性维护、设备状态监测，降低故障率。 优化负荷管理： 实施需求侧响应、引导用户削峰填谷，提高设备利用率。 第二章 低压运行的优化策略与实践 2.1 降低线路损耗的策略： 2.1.1 线路参数优化： 导线选择与截面积计算： 深入分析不同材质（铜、铝）、不同截面积导线在低压线路中的应用，讲解如何根据线路长度、额定电流、允许压降、经济性原则等因素，计算最优导线截面积。 线路走向与长度优化： 探讨如何通过合理规划线路走向，尽量缩短线路长度，减少线路总电阻，从而降低损耗。分析城市复杂地形、居民区布线等因素对线路走向选择的影响。 电缆选用与敷设： 介绍不同类型低压电缆（如YJV、VV）的性能特点，分析电缆敷设方式（直埋、穿管、桥架）对散热、环境适应性和长期可靠性的影响，进而影响线路损耗。 2.1.2 提高功率因数： 无功补偿技术： 详细阐述并联电容器组的原理、选型、安装位置与投切控制策略。分析不同类型电容器（固定补偿、可控电容器）在低压系统中的应用。 同步调相机与静止无功发生器（SVG）： 探讨这些先进的无功补偿设备在大型低压工业负荷或电网中的应用，分析其动态补偿能力和快速响应特性。 负荷侧功率因数提升： 介绍鼓励用户采用低功率因数设备的措施，例如通过电价机制引导，或推广使用功率因数自动补偿装置。 2.1.3 运行方式优化： 负荷分配与平衡： 分析三相负荷不平衡的危害，并提出具体的平衡措施，如调整用户接入点、对负荷进行重新分配，以及采用负荷平衡器等设备。 变压器运行方式优化： 探讨多台变压器并联运行时，如何通过调整负荷分配，使其运行在效率最高的状态。分析变压器容量裕度与运行经济性的权衡。 用电高峰与低谷管理： 介绍通过电价激励、分时用电等方式，引导用户将部分负荷转移到用电低谷，以提高设备利用率，降低峰荷损耗。 2.2 改善电能质量的技术措施： 2.2.1 谐波治理： 谐波源识别与分析： 介绍谐波检测设备（如谐波分析仪）的使用，以及如何通过对设备特性进行分析，识别主要的谐波产生源。 滤波器技术： 详细介绍被动滤波器（LC滤波器）、有源滤波器（APF）和混合滤波器的工作原理、设计要点和应用场景。分析不同滤波器的性能特点，如滤波效果、成本、安装空间等。 改进设备设计： 探讨从设备设计源头减少谐波产生，例如使用低谐波的开关电源、变频器等。 2.2.2 电压波动与闪变的抑制： 动态电压恢复器（DVR）： 详细介绍DVR的工作原理，分析其如何实时监测并补偿电网电压的瞬时跌落或升高。 不间断电源（UPS）： 介绍UPS在为关键负荷提供稳定电源方面的作用，尤其是在电压波动较大的场所。 加强线路设计与维护： 强调通过合理的线路设计、选择合适的导线截面、确保连接良好，以及定期的线路巡检与维护，来减少电压跌落和改善电压稳定性。 2.2.3 零序电流与接地保护： 接地系统优化： 深入探讨TN、TT、IT等接地系统的选择原则，并分析不同系统在接地电阻、保护可靠性方面的差异。 剩余电流保护器（RCD）的应用： 介绍RCD的原理、功能及在低压回路中的重要性，分析如何根据接地方式和保护要求选择合适的RCD。 接地电阻监测与维护： 强调定期测量接地电阻，并对接地装置进行维护，确保其符合安全要求。 2.2.4 暂态过电压的防护： 避雷器（Surge Protective Device, SPD）的应用： 介绍不同类型的SPD（压敏电阻、气体放电管等）的工作原理，以及如何在低压设备前端安装SPD，以防止雷击或其他原因引起的瞬态过电压损坏设备。 合理接地： 再次强调良好接地是抑制暂态过电压的重要手段。 2.3 智能电网技术在低压运行中的应用： 2.3.1 配电自动化系统： 智能开关与断路器： 介绍具备通信和远程控制功能的智能开关，以及其在故障隔离、快速恢复供电方面的作用。 配电终端单元（FTU）： 阐述FTU如何采集线路数据、执行远程控制指令，并与主站通信，实现配电网的实时监控和管理。 主站系统功能： 分析配电自动化主站系统在数据接收、故障诊断、负荷预测、调度控制等方面的核心功能。 2.3.2 分布式能源与储能系统： 分布式电源（DG）接入： 探讨光伏、风电等分布式能源接入低压配电网的技术挑战与机遇。分析其对电网电压、潮流、稳定性的影响，以及相应的控制策略。 储能系统应用： 介绍储能电池在削峰填谷、调频调压、提高供电可靠性方面的作用。分析不同类型储能技术（如锂电池、铅酸电池）在低压配电网的应用前景。 2.3.3 需求侧管理（DSM）： 智能电表与用户互动： 介绍智能电表如何实现双向通信，支持分时电价、尖峰电价等，以及如何通过信息反馈引导用户调整用电行为。 负荷聚合商与虚拟电厂： 探讨负荷聚合商如何集合小型用户，参与电网需求响应，以及虚拟电厂的概念如何实现对分布式资源的优化调度。 2.3.4 物联网（IoT）在低压运行中的部署： 传感器网络： 介绍部署在低压线路、变压器、用户端等位置的各类传感器，用于实时采集运行数据。 通信网络： 分析低压通信网络（如LoRa、NB-IoT、PLC）的技术特点与应用，以及如何构建稳定可靠的数据传输通道。 数据平台与大数据分析： 探讨如何利用云计算和大数据技术，对海量运行数据进行处理、分析和挖掘，为低压运行优化提供决策支持。 第三章 低压运行的经济性提升策略与案例分析 3.1 经济性提升的具体措施： 3.1.1 投资效益分析： 设备更新换代： 分析投资更新高效率、低损耗的变压器、电缆、开关等设备的经济性，通过计算设备全生命周期成本，评估其长期效益。 智能化改造： 评估配电自动化、智能电表等智能化改造项目对降低运行维护成本、提高供电可靠性、减少电能损耗的效益。 无功补偿装置投资： 计算安装无功补偿装置后，因功率因数提高而减少的线路损耗电费、以及可能免除的无功罚款等收益。 3.1.2 运行成本优化： 精细化运维管理： 介绍通过实施预防性维护、状态监测等手段，减少设备突发故障，从而降低维修费用和停电损失。 能效管理： 结合前面提到的技术措施，量化分析实施节能改造后，每年的电能节约量及其经济价值。 人力资源优化： 探讨智能化技术如何减少对人工巡检的依赖，优化人力资源配置，降低运行维护的人力成本。 3.1.3 风险规避与效益增值： 提高供电可靠性： 量化分析提高供电可靠性（如减少停电次数、缩短停电时间）对用户造成的经济损失的减少，以及对企业声誉的提升。 保障电能质量： 分析改善电能质量（如减少谐波、稳定电压）如何延长用户设备寿命，提高生产效率，减少用户投诉，从而为供电企业带来间接效益。 绿色电力与碳排放： 探讨通过提高能源利用效率，减少电能损耗，从而降低碳排放，符合国家绿色发展政策，可能获得的政策支持或市场收益。 3.2 案例分析： 3.2.1 工业园区低压配电网节能改造案例： 背景介绍： 描述某工业园区现有低压配电网存在线路损耗高、功率因数低、负荷波动大等问题。 改造方案： 详细说明实施的具体措施，例如： 更换大截面导线，优化线路走向。 安装智能无功补偿装置，提高功率因数至0.95以上。 推广使用变频器，优化电机运行。 实施负荷监测与优化调度。 经济效益评估： 计算改造前后线路损耗的差异，得出年均节电量和节约电费。 计算因功率因数提高而免除的罚款。 评估设备更新投资的回报周期（ROI）。 量化评估因电能质量改善而为企业带来的间接效益（如设备损坏减少、生产效率提升）。 3.2.2 居民社区低压配电网电能质量提升案例： 背景介绍： 描述某居民社区用户反映照明闪烁、家电运行异常等电能质量问题。 诊断与分析： 通过谐波检测、电压测量等手段，找出问题根源（如大量使用开关电源、负荷不平衡等）。 改造方案： 在关键节点安装有源滤波器，抑制谐波。 对变压器进行重负荷调整，平衡三相负荷。 向用户宣传科学用电知识，引导使用低谐波设备。 经济效益评估： 量化评估因电能质量改善，用户设备故障率降低、寿命延长所节省的维修费用。 评估用户满意度提升，减少投诉所带来的企业间接效益。 通过对区域电网损耗的微观影响分析，说明整体效益。 3.2.3 智能配电网在农网改造中的经济性体现： 背景介绍： 某偏远地区农网改造，面临供电半径大、线路老化、故障率高等问题。 改造方案： 引入配电自动化技术，安装智能开关、FTU，构建通信网络。 经济效益分析： 通过故障定位与隔离，显著缩短停电时间，减少农户经济损失。 降低巡检维护成本，减少恶劣天气下的安全风险。 为分布式光伏等清洁能源接入创造条件，提高能源利用效率。 第四章 未来发展趋势与展望 4.1 数字化与智能化深度融合： 4.1.1 物联网与边缘计算： 探讨如何利用更广泛的物联网设备和边缘计算能力，实现低压配电网的实时感知、自主决策和智能控制。 4.1.2 人工智能与机器学习： 分析AI在负荷预测、故障诊断、运行优化、设备状态评估等方面的应用潜力，实现更高级别的自动化和智能化。 4.1.3 数字孪生技术： 展望构建低压配电网的数字孪生，通过模拟仿真，实现对系统运行状态的精确预测和精细化管理。 4.2 绿色低碳与能源转型： 4.2.1 分布式能源与微电网： 探讨未来低压配电网将更加融入分布式能源，并可能形成区域性微电网，实现能源的本地化消纳和优化配置。 4.2.2 电动汽车充电设施的影响： 分析大规模电动汽车接入对低压配电网负荷特性和电能质量带来的挑战，以及相应的解决方案。 4.2.3 能源互联网的构建： 展望低压配电网如何作为能源互联网的关键节点，与其他能源系统（如供热、供冷）实现协同优化。 4.3 安全与可靠性保障的持续提升： 4.3.1 网络安全： 随着数字化智能化水平的提高，网络安全将成为低压运行保障的重要环节，需要加强数据安全和通信安全防护。 4.3.2 物理安全与韧性： 探讨如何通过技术手段和管理措施，提高低压配电网应对自然灾害（如台风、地震）和人为破坏的能力。 4.3.3 标准化与互操作性： 强调制定统一的技术标准，确保不同厂商、不同系统的设备和技术能够互联互通，推动整个行业的健康发展。 本书希望通过对低压运行技术挑战的深入剖析，以及对经济性提升策略的系统阐述，为电力系统从业者提供切实可行的技术指导和实践经验，从而推动电力系统向更高效、更经济、更可靠、更绿色的方向发展。