工厂供电学习指导

第1篇工厂供电基本内容与学习指导

第1章概论3

1.1基本内容3

1.2学习要点3

1.3重点难点分析4

1.3.1工厂供电系统概况4

1.3.2电力系统的电压4

1.3.3电力系统的中性点运行方式6

1.3.4低压配电系统的接地形式7

1.3.5应急电源9

1.4习题与答案12

第2章工厂的负荷分级与负荷计算16

2.1基本内容16

2.2学习要点16

2.3重点难点分析17

2.3.1负荷的分级原则和对供电电源的要求17

2.3.2不同工作制设备功率(容量)的确定18

2.3.3需要系数法求三相设备的计算负荷19

2.3.4利用系数法求三相设备的计算负荷20

2.3.5单相设备的负荷计算22

2.3.6功率因数的人工补偿23

2.4习题与答案27

第3章短路电流计算37

3.1基本内容37〖3〗[4]3.2学习要点37

3.3重点难点分析38

3.3.1无限大电力系统及其三相短路的物理过程38

3.3.2短路电流的标幺值计算方法39

3.3.3短路电流的欧姆法计算41

3.3.4设备的动、热稳定度校验42

3.3.5低压电网短路电流计算46

3.3.6影响短路电流的因素和限制短路电流的措施48

3.3.7电力系统网络简化过程中阻抗的等效方法49

3.3.8近端短路50

3.4习题与答案52

第4章工厂电气设备选择66

4.1基本内容66

4.2学习要点66

4.3重点难点分析67

4.3.1常用电气设备选择和校验的条件67

4.3.2电力变压器的选择和校验69

4.3.3互感器的选择和校验72

4.3.4高压开关设备的选择和校验73

4.3.5低压开关设备的选择和校验85

4.3.6低压保护电器的选择和校验87

4.3.7限流电抗器的选择和校验93

4.4习题与答案95

第5章工厂变配电所及一次系统107

5.1基本内容107

5.2学习要点107

5.3重点难点分析108

5.3.1变配电所所址选择的一般原则108

5.3.2各级变配电所布置设计要求109

5.3.3各级变配电装置设计要求110

5.3.4各级变配电所配电装置安全净距的确定及校验方法114

5.3.5变配电所对防火、蓄油设施、建筑、结构、采暖、通风等的要求119

5.3.6高烈度地震区配电装置的设计123

5.3.7工厂变配电所电气主接线的基本形式124

5.4习题与答案127

第6章工厂电力线路133

6.1基本内容133

6.2学习要点133

6.3重点难点分析134

6.3.1工厂供电电源、供配电系统及其电压确定原则134

6.3.2供配电系统的接线方式及特点136

6.3.3架空线路的设计要求142

6.3.4导线和电缆截面的选择计算147

6.3.5电缆的敷设设计要求152

6.4习题与答案159

第7章工厂供电系统的继电保护175

7.1基本内容175

7.2学习要点175

7.3重点难点分析176

7.3.1电力变压器的保护176

7.3.2电力电容器的保护183

7.3.33～10kV电动机的保护185

7.3.46～35kV线路继电保护配置、整定计算188

7.3.56～10kV母线分段断路器继电保护配置、整定计算190

7.3.6线路的三段式过电流保护简介191

7.4习题与答案193

第8章工厂供电系统的二次回路及综合自动化224

8.1基本内容224

8.2学习要点224

8.3重点难点分析225

8.3.1变配电所的控制、信号回路的设计原则225

8.3.2变配电所电气测量及电能计量仪表设计要求226

8.3.3中央信号装置设计231

8.3.4变配电所自动装置及综合自动化的设计要求232

8.3.5变配电所控制室的布置要求233

8.3.6直流系统负荷分类、事故停电时间235

8.3.7直流操作电源设计237

8.4习题与答案240

第9章防雷、接地及电气安全246

9.1基本内容246

9.2学习要点246

9.3重点难点分析247

9.3.1电力系统过电压的种类和过电压水平247

9.3.2建筑物防雷的分类和防雷装置的设计要求248

9.3.3变配电所过电压保护设计要求252

9.3.4接地电阻的计算256

9.3.5低压配电系统的接地故障保护、漏电保护与等电位联结260

9.3.6变电所电气装置的接地装置270

9.3.7电气设备的雷电冲击耐受电压及短时工频耐受电压272

9.3.8电流对人体的效应273

9.4习题与答案277

第10章工厂照明285

10.1基本内容285

10.2学习要点285

10.3重点难点分析286

10.3.1照明方式和照明种类286

10.3.2照度标准和照明质量287

10.3.3电光源的选择290

10.3.4灯具的选择291

10.3.5照明配电及控制292

10.3.6利用系数法计算平均照度296

10.3.7绿色照明298

10.4习题与答案298

第11章电能质量和节能技术304

11.1基本内容30411.2学习要点304

11.3重点难点分析305

11.3.1电能质量的标准305

11.3.2提高电能质量的措施306

11.3.3照明工程节能标准与措施310

11.3.4供配电系统的节能措施312

11.4习题与答案319

第2篇《工厂供电》习题与解答

第12章综合案例题333

第3篇《工厂供电》课程设计

第13章机械厂降压变电所的电气设计377

13.1设计任务书377

13.2设计说明书379

13.3设计图样397

第14章化工厂降压变电所及高压配电系统设计401

14.1设计任务书401

14.2设计说明书402

参考文献420

1.1MATLAB简介1

1.2MATLAB运行环境1

1.3MATLAB用户界面概述2

1.3.1MATLAB的启动与退出2

1.3.2MATLAB的组成及功能3

1.3.3MATLAB的命令窗口(Command Window)7

1.3.4MATLAB的启动平台窗口(Launch Pad)9

1.3.5MATLAB的工作空间窗口(Workspace)9

1.3.6MATLAB的命令历史窗口(Command History)10

1.3.7MATLAB的当前路径窗口(Current Directory)10

1.3.8M文件编辑/调试器窗口11

1.3.9MATLAB的在线帮助及功能演示11

小结13

习题14

第2章MATLAB矩阵及其运算15

2.1变量与常量15

2.1.1变量15

2.1.2常量16

2.2函数17

2.2.1基本数学函数17

2.2.2三角函数与反三角函数19

2.3数组与矩阵20

2.4矩阵的创建20

2.5矩阵与数组的运算规则22

2.5.1算术运算符22

2.5.2关系运算符27〖3〗[4]2.5.3逻辑运算符28

2.6特殊矩阵的创建与操作29

2.6.1特殊矩阵及其创建29

2.6.2矩阵的特殊操作32

小结37

习题37

第3章MATLAB的数值计算39

3.1多项式的创建与运算39

3.1.1多项式的描述与创建39

3.1.2多项式的运算40

3.2线性方程求解45

3.2.1代数方程及代数方程组的求解45

3.2.2微分方程及微分方程组的求解46

3.3曲线拟合与插值47

3.3.1曲线拟合47

3.3.2插值49

小结53

习题53

第4章MATLAB图形绘制基础55

4.1二维图形55

4.2特殊图形58

4.2.1条形图58

4.2.2饼图59

4.2.3其他图形60

4.3三维图形61

4.3.1基本三维曲线图61

4.3.2网格图62

4.3.3特殊三维图形63

4.4图形的控制与修饰65

4.4.1图形窗口的创建与分割65

4.4.2坐标轴控制命令66

4.4.3图形的标注67

4.4.4网格控制70

小结70

习题71第5章MATLAB程序设计72

5.1M函数与M文件72

5.1.1M函数72

5.1.2M文件73

5.2MATLAB的程序结构77

5.2.1顺序结构77

5.2.2循环结构77

5.2.3分支结构80

5.2.4程序流程控制82

5.3程序的调试与优化84

5.3.1程序错误种类84

5.3.2程序的调试85

5.3.3程序的优化88

小结90

习题90

第6章Simulink动态仿真集成环境92

6.1Simulink概述92

6.2Simulink仿真结构图的创建与优化95

6.2.1创建或打开仿真结构图95

6.2.2功能模块的处理95

6.2.3功能模块之间的连线处理98

6.2.4演示示波器99

6.3Simulink仿真方法100

6.3.1仿真参数设置100

6.3.2Simulink建模与仿真示例102

6.4模块化与封装105

6.4.1模块化106

6.4.2封装108

小结111

习题111

第7章MATLAB在线性连续控制系统中的应用113

7.1线性连续控制系统在MATLAB中的描述113

7.1.1传递函数描述113

7.1.2部分分式描述1147.1.3零—极点描述115

7.2线性控制系统的时间响应分析116

7.2.1阶跃输入激励下的仿真响应分析116

7.2.2脉冲输入激励下的仿真响应分析116

7.2.3任意输入激励下的仿真响应分析117

7.3线性控制系统的频域响应分析118

7.4线性控制系统的稳定性分析119

7.4.1直接求根法119

7.4.2时域状态下稳定性分析121

7.4.3频域状态下稳定性分析122

小结124

习题125

第8章MATLAB模糊逻辑工具箱及应用示例126

8.1模糊控制简述126

8.2MATLAB模糊逻辑工具箱126

8.2.1模糊逻辑工具箱的功能特点126

8.2.2模糊推理系统的基本类型127

8.2.3模糊逻辑系统的构成128

8.3MATLAB模糊逻辑工具箱的图形用户界面128

8.3.1MATLAB模糊逻辑工具箱的启动128

8.3.2MATLAB模糊推理系统编辑器的组成与功能129

8.3.3MATLAB隶属函数编辑器的组成与功能130

8.3.4MATLAB模糊规则编辑器的组成与功能131

8.3.5MATLAB规则查看器的组成与功能131

8.3.6MATLAB表面图像查看器的组成与功能132

8.4基于MATLAB模糊逻辑工具箱的应用示例132

小结138

习题138

第9章MATLAB在电路及电力电子系统中的应用139

9.1SimPowerSystems简介139

9.1.1SimPowerSystems启动139

9.1.2常用模块功能简介139

9.2MATLAB/Simulink在电路及电力电子系统中的应用142

9.3MATLAB/Simulink在电机调速系统中的建模与仿真144

小结148习题148

第10章MATLAB在数字信号处理系统中的应用149

10.1离散时间信号及其运算149

10.1.1离散时间信号的描述149

10.1.2离散时间信号的运算150

10.2离散时间信号的卷积与相关152

10.2.1卷积152

10.2.2相关153

10.3离散傅里叶变换155

10.3.1离散傅里叶变换（DFT）155

10.3.2快速傅里叶变换（FFT）156

10.4滤波器设计157

10.4.1滤波器设计函数157

10.4.2有限冲激响应FIR滤波器的窗函数158

10.4.3MATLAB实现滤波器设计158

10.5SPTOOL工具简介162

10.5.1SPTOOL的工作环境162

10.5.2信号浏览器163

10.5.3滤波器浏览器和滤波器设计器164

10.5.4频谱浏览器167

10.5.5滤波器设计示例168

小结170

习题170

附录部分常用TeX字符表171

参考文献172

本书是为机械工业出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《工厂供电》（第5版，刘介才）编写的学习指导书。为了便于相关专业学生的学习，与《工厂供电》要求的内容相比，本书知识面有所拓宽，并提供了大量的习题，既可以与《工厂供电》配套使用，也可以单独使用。本书内容包括三篇:第1篇为工厂供电基本内容，以及学习要点、重点难点分析与习题练习；第2篇为工厂供电有关的综合练习题；第3篇为工厂供电课程设计举例 。

本书主要作为普通高等学校电气工程及其自动化、自动化等相关专业的辅导教材，也可供高职高专电气自动化技术、电力系统自动化技术等专业学生使用。另外，本书涉及的国家标准、规范较多，对报考注册电气工程师（供配电）的工程技术人员也有一定的参考价值。

《〈工厂供电〉学习与指导》介绍了工厂供电的基本知识和主要电气设备的选择、校验，并对工厂供配电系统电力负荷的计算、自动保护装置、电气照明、工厂供电系统的运行、管理及供配电系统的设计方面的知识重点，难点给予介绍和解答。

书中的大量例题、习题、测试试卷可加深读者对知识的理解。书中还有设计实例供读者参考。

《工厂供电设计指导》为普通高等教育“十一五”规划教材。《工厂供电设计指导》是《工厂供电》的配套用书，是为了指导工厂供电课程设计和毕业设计而编写的辅助教材。

全书共分为12章介绍了供电设计的基本知识，包括供电设计的任务、原则、内容、选题原则及分类；重点阐述了工厂车间变电所的设计及低压配电网络的设计，高压配电系统与工厂总降压变电所的设计原则和方法步骤；还介绍了有关供电设计的最新标准和设计规范，并配有示例及设计题目汇编。