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第1章 绪论1

1.1 电力系统发展历史1

1.2 现代电力系统结构2

1.3 现代输电系统的选择3

1.4 架空输电线路的组成部分5

1.5 本书结构6

1.5.1 学习基本目标6

1.5.2 与工业资源和标准的联系7

1.5.3 面向水平7

1.5.4 第1章 绪论8

1.5.5 第2章 电网的交流电路和序电路8

1.5.6 第3章 交流电力系统分析的矩阵法8

1.5.7 第4章 架空输电线路模型8

1.5.8 第5章 输电线路建模8

1.5.9 第6章 交流输电线路潮流分析迭代法9

1.5.10 第7章 对称性故障分析9

1.5.11 第8章 非对称故障9

1.5.12 第9章 电压与潮流控制9

1.5.13 第10章 交流电网的稳定性9

1.5.14 第11章 高压直流输电系统及柔性输电装置9

1.5.15 第12章 输电线路的电晕效应及电场效应10

1.5.16 第13章 输电线路的雷电特性10

1.5.17 第14章 输电线路绝缘配合10

1.5.18 第15章 架空线路导线的载流特性10

第2章 电网的交流电路和序电路12

2.1 引言12

2.2 单相电路12

2.2.1 单相电路功率12

2.2.2 复功率14

2.3 三相电路17

2.3.1 平衡三相电路17

2.3.2 不平衡三相电路21

2.4 单线图和单相等效电路描述26

2.5 标幺制27

2.5.1 定义27

2.5.2 标幺制的优点28

2.6 电力系统元件对称序阻抗30

2.6.1 对称负载阻抗30

2.6.2 同步发电机34

2.6.3 电力变压器36

2.6.4 传输线38

2.7 序网络39

思考题41

参考文献41

第3章 交流电力系统分析的矩阵法42

3.1 引言42

3.2 发电机和阻抗的表示42

3.3 节点分析法与节点导纳矩阵（Ybus）43

3.4 回路分析法与节点阻抗矩阵（Zbus）46

3.5 科龙节点缩减（Kron Reduction）消元法48

3.6 戴维南等效阻抗与阻抗矩阵Zbus的元素49

3.7 Zbus的修正54

3.8 直接构建Zbus的算法57

思考题62

参考文献62

第4章 架空输电线路参数63

4.1 引言63

4.2 电阻63

4.2.1 直流电阻63

4.2.2 交流电阻64

4.3 电感65

4.3.1 双线式实心导体68

4.3.2 应用几何平均半径的复导线69

4.3.3 等间距三相输电线路72

4.3.4 不等间距三相输电线路72

4.3.5 具有导线组的分裂导线输电线路73

4.3.6 双回路输电线路75

4.3.7 接地回线77

4.4 电容77

4.4.1 双实心导线线路78

4.4.2 三相导线等间距的输电线路79

4.4.3 三相导线不等间距的输电线路80

4.4.4 采用自几何均距（GMR）的分裂导线80

4.4.5 具有中性线和接地回线的输电线路82

4.4.6 双回路输电线路87

思考题88

参考文献88

第5章 输电线路模型89

5.1 引言89

5.2 二端口网络表示输电线路的方法89

5.3 短输电线路模型90

5.4 中等长度输电线路95

5.5 长输电线路98

5.5.1 采用指数形式表示98

5.5.2 采用双曲函数形式表示100

5.5.3 π形等效电路105

5.6 输电线路潮流分布105

5.6.1 最大潮流106

5.6.2 波阻抗负载106

5.6.3 费兰梯（Ferranti）效应109

5.6.4 输电线路负载能力111

思考题113

参考文献114

第6章 交流输电线路潮流分析迭代法115

6.1 引言115

6.2 电力潮流问题115

6.3 高斯-塞德尔分析方法117

6.4 牛顿-拉夫逊法127

6.5 解耦牛顿-拉夫逊潮流功率136

6.6 快速解耦牛顿-拉夫逊潮流功率137

思考题140

参考文献141

第7章 对称性故障分析142

7.1 引言142

7.2 R-L串联电路故障142

7.3 连接单台同步发电机的空载线路故障146

7.4 连接单台同步发电机的带负载线路故障151

7.5 电网系统故障154

7.5.1 采用同步发电机电动势计算电网系统故障154

7.5.2 采用戴维南等效电路计算网络系统故障157

7.5.3 利用母线节点阻抗矩阵Zbus计算电网系统故障158

思考题165

参考文献166

第8章 非对称性故障167

8.1 引言167

8.2 非对称性故障的类型167

8.3 采用序网路互连的故障计算方法168

8.3.1 单相接地（线对地）短路故障171

8.3.2 两相或线对线短路（L-L）故障175

8.3.3 两相短路接地（L-L-G）故障177

8.3.4 开路故障180

思考题182

参考文献183

第9章 电压与潮流控制184

9.1 引言184

9.2 无功功率的产生与吸收184

9.2.1 负载184

9.2.2 架空输电线路184

9.2.3 地下电缆185

9.2.4 电力变压器185

9.2.5 电容器组185

9.2.6 并联电抗器185

9.2.7 同步电机185

9.3 串联补偿186

9.4 并联补偿190

9.4.1 并联电容器191

9.4.2 并联电抗器193

9.5 电压控制方法195

9.5.1 发电机励磁控制系统195

9.5.2 无功功率注入196

9.5.3 可调分接头的变压器197

思考题202

参考文献203

第10章 交流电网的稳定性204

10.1 引言204

10.2 同步电机动力学特性及其转子运动方程204

10.3 静态稳定性209

10.4 暂态稳定性213

10.4.1 等面积法则214

10.4.2 转子运动方程数值解228

10.5 提高系统稳定性的措施233

10.5.1 快速重合闸233

10.5.2 断路器的单极运行233

10.5.3 静态稳定性极限的提高233

10.5.4 快速切除故障233

10.5.5 快速励磁系统233

10.5.6 快速调阀233

10.5.7 HVDC连接234

思考题234

参考文献234

第11章 高压直流输电系统及柔性输电装置235

11.1 引言235

11.2 高压直流输电的历史235

11.3 特性与缺陷237

11.4 换流器238

11.4.1 整流器239

11.4.2 逆变器248

11.5 高压直流输电线路249

11.5.1 基本结构配置249

11.5.2 运行与控制251

11.5.3 滤波器和电容器组253

11.5.4 背靠背换流站254

11.6 柔性交流输电系统（FACTS）254

11.6.1 晶闸管控制器255

11.6.2 基于变流器的控制器256

思考题258

参考文献259

第12章 输电线路的电晕效应及电场效应260

12.1 引言260

12.2 电晕特性260

12.3 单根导线初始电晕的计算262

12.4 分裂导线表面电位梯度的计算267

12.5 电晕损失269

12.6 电磁干扰272

12.6.1 无线电干扰272

12.6.2 电视干扰274

12.6.3 数字无线电系统的干扰276

12.7 可听噪声276

12.8 电晕风及其振动效应278

12.9 电晕试验278

12.10 超高压与特高压输电系统的发展279

思考题280

参考文献281

第13章 输电线路的雷击特性282

13.1 引言282

13.2 雷电冲击特性282

13.3 雷电冲击电流幅值的统计特性284

13.4 输电线路的雷击287

13.5 雷电防护290

13.6 输电线路的架空地线防雷292

13.6.1 架空地线294

13.6.2 绕击率计算295

13.6.3 绕击闪络率计算方法299

13.6.4 采用避雷器降低绕击闪络率300

13.7 杆塔结构的接地303

13.7.1 跨步电压与接触电压304

13.7.2 三端接地电阻测试：电位降法305

13.7.3 三端接地电阻测试：斜探针法306

13.7.4 土壤电阻率与电阻的关系307

13.8 反击跳闸率的计算方法310

13.8.1 绝缘相耦合电压的计算310

13.8.2 杆塔电感电位升高的计算312

13.8.3 塔基阻抗电位升高的计算313

13.8.4 雷电反击率计算315

思考题317

参考文献318

第14章 输电线路绝缘配合319

14.1 引言319

14.2 绝缘配合的统计特性319

14.2.1 数据分布的分类方法319

14.2.2 单串绝缘子闪络的正态分布321

14.2.3 并联绝缘子串闪络的正态分布323

14.2.4 对数分布326

14.2.5 威布尔（Weibull）分布328

14.2.6 干布尔（Gumbel）分布329

14.3 电气强度的统计特性331

14.3.1 空气中的闪络过程331

14.3.2 空气间隙的操作冲击闪络强度331

14.3.3 电力系统中空气间隙闪络电压强度335

14.3.4 绝缘子串的雷电冲击闪络强度336

14.3.5 湿润污秽绝缘子表面的交流闪络过程338

14.3.6 覆冰污秽绝缘子表面的交流闪络过程341

14.4 电气强度和环境影响因素的统计特性342

14.4.1 操作冲击342

14.4.2 雷电冲击344

14.4.3 绝缘子表面污染347

14.4.4 湿沉降的电导率347

14.4.5 气候因素348

14.5 绝缘配合349

14.5.1 绝缘配合的惯用法：污秽地区绝缘子泄漏距离选择349

14.5.2 单因素作用的统计方法——操作过电压351

14.5.3 双因素作用的惯用／统计方法——风偏摆动与操作过电压354

14.5.4 非直接相关的双因素统计方法——接地电阻和雷电流峰值359

14.5.5 非直接相关的三因素统计方法——绝缘子污秽、冰水电导率与冰厚361

思考题363

参考文献364

第15章 架空输电线路导线的载流特性365

15.1 引言365

15.2 架空输电线路导线材料365

15.3 输电线路绞线367

15.4 钢芯铝绞线（ACSR）的截面积368

15.5 钢芯铝绞线（ACSR）的直流电阻370

15.6 钢芯铝绞线的交流电阻371

15.7 钢芯铝绞线（ACSR）的机械性能374

15.8 单档导线弧垂与张力的关系379

15.9 温度对导线弧垂和张力的影响382

15.10 多档线路导线弧垂与张力的关系384

15.11 线路运行状态与额定容量389

15.12 输电线路导线载流量的计算方法391

15.13 大载流量导线395

思考题396

参考文献397