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| 編輯推薦： |
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电气技术是电类专业相关课程的重要内容，非电类也可作为选修。本书的内容以低压电气应用技术为主，涉及建筑电气和工厂电气两个方面。一般同类教材，或者是建筑电气，或者是工厂电气，通常是单独成书的。本书的思路是在建筑电气的基础上，适当溶进常用的工厂电气技术，使学生有更好的适应面。为更好的适应工程设计和施工，本书中安排了电气制图和识图方面的内容。这些都是本书的特色。本书作者的职业经历包括发电厂工程师、设计部门工程师、高校教师，长期从事电气及自动化方面的工程实践和教学科研工作，本书尽量做到深入浅出，结合电气应用工程实际，在低压电气范围，有更好的适应性。本书可供电气行业工程技术人员和相关专业高校师生使用。
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| 內容簡介： |
本书着重介绍低压电气的应用技术，涉及建筑电气和工厂电气两个方面，使学生能更好地适应未来工作的要求； 为更好地适应工程设计和施工的需要，本书安排了电气制图和识图方面的内容。
本书共有13章。首先是概论，介绍电力系统的概念和电气的基本知识，为本课程的学习奠定初步的基础。接着依次是变配电所常用电气设备、电气计算负荷、电气主接线、短路电流计算、电气照明、电气线路、电气识图、电气控制、电气防雷减灾、电气安全和电气制图软件，*后讲述的是建筑智能化。
本书适合高等学校电类强、弱电及相关专业师生使用，也可供电气行业工程技术人员和其他读者参考。
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| 目錄：
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目录
第1章概论
1.1电力系统的基本概念
1.1.1发电厂
1.1.2变电所
1.1.3电力网
1.2用户供配电系统
1.2.1小型用户供电系统
1.2.2中型用户供电系统
1.2.3大型企业供电系统
1.3电能质量与电网电压
1.3.1电能质量
1.3.2电网和电力设备的额定电压
1.3.3电压调整
1.3.4电压等级的选择
1.4电源中性点运行方式
1.4.1中性点不接地系统
1.4.2中性点经消弧线圈接地
1.4.3中性点直接接地
1.4.4中性点经低电阻接地
1.5低压配电系统的接地形式
1.5.1TN系统
1.5.2TT系统
1.5.3IT系统
思考题与习题
第2章变配电所及其主要设备
2.1用户变配电所
2.1.1变电所的作用与设备类型
2.1.2变电所的设置
2.2电力变压器
2.2.1电力变压器及其分类
2.2.2电力变压器的结构及型号
2.2.3电力变压器的联结组别
2.2.4变电所主变压器台数和容量的选择
2.2.5电力变压器并列运行条件
2.3高压开关设备
2.3.1高压断路器
2.3.2高压熔断器
2.3.3高压隔离开关
2.3.4高压负荷开关
2.3.5高压开关柜
2.3.6高压一次设备的选择与校验
2.4互感器
2.4.1电流互感器
2.4.2电压互感器
2.5电力电容器
2.5.1电力电容器分类和用途
2.5.2电力电容器参数和性能指标
2.5.3并联电力电容器
2.5.4其他电容器
2.6低压开关设备
2.6.1低压断路器
2.6.2低压熔断器
2.6.3低压刀开关和负荷开关
2.6.4低压配电屏和配电箱
思考题与习题
第3章电气计算负荷
3.1电力负荷与负荷曲线
3.1.1电力负荷概念
3.1.2负荷分级
3.1.3用电设备工作制
3.1.4设备容量计算
3.1.5负荷曲线及有关物理量
3.2负荷估算
3.2.1年最大负荷和年最大负荷利用小时数
3.2.2单位产品耗电量法
3.2.3负荷密度法
3.2.4形状系数法
3.3负荷计算
3.3.1需要系数法
3.3.2二项式法
3.4无功补偿后的工厂计算负荷
思考题与习题
第4章电气主接线
4.1变电所主接线
4.1.1电气主接线及其要求
4.1.2母线制
4.1.3总降压变电所的主接线
4.210kV变配电所主接线示例
4.2.1电源进线
4.2.2母线
4.2.3高压配电出线
4.2.4低压配电系统
4.3变电所二次接线
4.3.1二次接线的基本概念
4.3.2电气测量仪表及测量回路
4.3.3断路器的操作控制与信号回路
4.3.4操作电源
4.4高低压配电网
4.4.1放射式
4.4.2树干式
4.4.3环式
思考题与习题
第5章短路电流计算
5.1概述
5.1.1短路的原因
5.1.2短路的后果
5.1.3短路的类型
5.2无限大容量供电系统短路过程分析
5.2.1无限大容量电源供电系统的概念
5.2.2三相短路等效电路
5.2.3短路过程的简单分析
5.2.4有关短路的物理量
5.3低压配电网中短路电流的计算
5.3.1低压电网短路计算的特点
5.3.2低压配电网中各主要元件的阻抗计算
5.3.3低压配电网的短路电流计算
5.3.4单相短路电流计算
5.4电气设备的选择与校验
5.4.1短路电流的力效应和热效应
5.4.2电气设备的选择和校验
思考题与习题
第6章电气照明
6.1照明技术的基本概念
6.1.1光学知识和照明参数
6.1.2光照性能和显色性能
6.1.3照明方式和种类
6.2常用照明光源和灯具
6.2.1常用照明光源
6.2.2各种照明光源的主要技术特性
6.2.3新型照明电光源
6.2.4光源的选择
6.2.5灯具
6.3照度计算
6.3.1照度标准
6.3.2照度计算
6.4照明供电系统
6.4.1照明供电方式
6.4.2照明供电系统图
6.4.3电气照明平面布置
6.4.4照明供电系统的控制保护设备及其选择
思考题与习题
第7章电气线路
7.1电气线路结构
7.1.1架空线路
7.1.2电缆线路
7.1.3低压配电线路
7.2电气线路敷设
7.2.1架空线路的敷设
7.2.2电缆的敷设
7.2.3低压配电线路的敷设
7.3导线截面选择
7.3.1导线截面选择要求
7.3.2按发热条件选择导线截面
7.3.3按经济电流密度选择导线截面
7.3.4线路电压损耗的计算
7.4电气线路安装图
思考题与习题
第8章电气识图
8.1电气识图要点
8.1.1读图注意要点
8.1.2建筑电气图的特点
8.1.3阅读电气工程图的一般程序
8.2某实验楼照明工程图识读
8.2.1某会议室简单照明案例
8.2.2某实验楼照明工程图的阅读
8.2.3设备布置及负荷分配
8.2.4实验楼照明图工程量分析
8.3某住宅照明工程图识读
8.3.1某住宅照明平面图的基本情况
8.3.2住宅照明平面图配管配线分析
8.4车间动力工程电气平面图识
8.4.1动力工程电气平面图分析
8.4.2支架配线方式
8.4.3车间灯具布置平面
8.5常用符号标注及图例
8.5.1电气设计常用文字符号标注
8.5.2灯具安装方式的标注
8.5.3常用图形符号的文字标注
8.5.4常用电气图例及含义
思考题与习题
第9章电气控制
9.1常用低压电器元件
9.1.1低压电器的定义、分类
9.1.2低压电器的基本结构
9.1.3接触器
9.1.4继电器
9.1.5主令电器
9.2交流电动机的基本控制电路
9.2.1三相笼型异步电动机直接启动控制电路
9.2.2三相笼型异步电动机减压启动控制电路
9.2.3三相笼型异步电动机制动控制电路
9.3电气控制线路图的绘制及分析
9.3.1电气原理图的绘制原则
9.3.2电气安装接线图
9.3.3电器元件布置图
9.4电气控制电路分析与设计
9.4.1电气控制电路分析
9.4.2电气控制线路的设计方法
思考题与习题
第10章电气防雷减灾
10.1雷电概念
10.1.1雷电过电压形式
10.1.2雷电的形成
10.1.3雷电的有关名词概念
10.2防雷设备
10.2.1接闪器
10.2.2避雷器
10.3供配电系统的防雷
10.3.1架空线的防雷保护
10.3.2变配电所的防雷保护
10.4建筑物防雷
10.4.1建筑物防雷分类及防雷要求
10.4.2建筑物防雷措施
思考题与习题
第11章电气安全
11.1电流通过人体的效应
11.2电气的接地
11.2.1接地的有关概念
11.2.2接地装置的测试
11.3设备及装置的电击防护措施
11.3.1用电设备按电击防护方式的分类
11.3.2电气设备外壳防护等级
11.3.3屏护
11.3.4间距
11.4低压系统自身的电击防护性能分析
11.4.1低压系统接地故障
11.4.2TT系统的电击防护分析
11.4.3TN系统的电击防护分析
11.4.4IT系统间接电击防护性能分析
11.5特低电压
11.5.1特低电压分类
11.5.2特低电压的量值
11.5.3特低电压的安全条件
思考题与习题
第12章电气制图软件
12.1用户界面
12.1.1屏幕菜单
12.1.2快捷菜单
12.1.3命令行
12.1.4热键
12.1.5快捷工具条
12.1.6在位编辑
12.2平面图
12.2.1设备布置
12.2.2设备编辑
12.2.3导线
12.2.4编辑导线
12.2.5接地防雷
12.2.6变配电室
12.3系统图
12.3.1系统元件
12.3.2强电系统
12.3.3弱电系统
12.3.4消防系统
12.3.5原理图
12.4电气计算
12.4.1照度计算
12.4.2负荷计算FHJS
12.4.3线路电压损失计算
12.4.4短路电流计算
12.4.5无功补偿计算
12.4.6年雷击数计算
12.4.7低压短路计算
12.4.8逐点照度计算
12.4.9高压短路电流计算
12.5文字与表格
12.5.1文字相关命令
12.5.2表格的绘制与编辑
12.6文件布图
12.6.1文件接口
12.6.2布图概述
12.6.3布图命令
思考题与习题
第13章建筑智能化
13.1智能建筑概念
13.1.1智能建筑的内容
13.1.2智能建筑几个方面的关系
13.2火灾自动报警及消防设备联动控制系统
13.2.1火灾自动报警系统
13.2.2消防设备联动控制系统见图138
13.2.3火灾事故广播与消防专用电话系统
13.2.4火灾自动报警与消防设备联动控制系统原理
13.3通信及广播系统
13.3.1通信系统
13.3.2广播系统
13.4共用电视天线及安防系统
13.4.1共用电视天线系统简称CATV系统
13.4.2安防系统
13.4.3巡更管理系统
13.4.4家庭内综合安防系统
13.5综合布线系统
13.5.1工作区
13.5.2配线子系统
13.5.3干线子系统
13.5.4设备间电信间
13.5.5建筑群子系统
13.5.6进线间
13.5.7管理
13.6建筑设备管理系统BMS
思考题与习题
附录A
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
电气技术是电类专业相关课程的重要内容，非电类也可作为选修。本书的内容以低压电气应用技术为主，涉及建筑电气和工厂电气两个方面。一般同类教材，或者是建筑电气，或者是工厂电气，通常都是单独成书的。本书的思路是在建筑电气的基础上，适当融进常用的工厂电气技术，以开拓学生的知识面。为更好地适应工程设计和施工的需要，本书中安排了电气制图和识图方面的内容。本书叙述尽量做到深入浅出，结合电气应用工程实际，在低压电气范围，有更好的适应性。本书可供电气行业工程技术人员和相关专业高校师生使用。本书共有13章。第1章是概论，介绍电力系统的概念和电气的基本知识，为本课程的学习奠定基础。第2章是变配电所主要电气设备，第3章是电气计算负荷，第4章是电气主接线，第5章是短路电流计算，第6章是电气照明，第7章是电气线路，第8章是电气识图，第9章是电气控制，第10章是电气防雷减灾，第11章是电气安全，第12章是电气制图软件，第13章是建筑智能化。本书由吴大中主编，负责整体构思和具体编著安排，并负责审阅。参编的有张云、朱铝芬、陈美玲、吴琴、吴昕芸等老师。张云编写了第9章的内容，朱铝芬编写了第12章的内容，陈美玲编写了第6章的内容，其余章节的内容均由吴大中编写。本书的电子教案由吴琴和吴昕芸负责制作。彭昀昊、胡江浪、李晓曼、吴庆波等做了大量的材料整理工作，吴琴、吴昕芸做了绘图、文字录入及校对方面的工作，在此一并表示感谢。本书为南京信息工程大学教材建设基金资助项目。限于编者水平，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。编者2017年2月
第3章电气计算负荷内容提要：本章首先介绍电力负荷的概念和负荷曲线，其次是负荷的估算方法，然后着重讲述用电设备组计算负荷和工厂计算负荷的确定方法，重点在需要系数法。本章内容是用户供电系统运行分析和设计计算的基础。3.1电力负荷与负荷曲线供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。3.1.1电力负荷概念电力负荷是指单台用电设备或一组用电设备从电源取用的电功率，包括有功功率、无功功率和视在功率。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculatedload）。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需3~4，为发热时间常数。截面在16mm2及以上的导体，其10min，因此载流导体大约经30min（半小时）后可达到稳定温升值。由此可见，计算负荷实际上与从负荷曲线上查得的半小时最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）是基本相当的。所以，计算负荷也可以认为就是半小时最大负荷。本来有功计算负荷可表示为Pc，无功计算负荷可表示为Qc，计算电流可表示为Ic，但考虑到计算的符号c容易与电容的符号C 相混淆，因此大多数供电书籍都借用半小时最大负荷P30 来表示有功计算负荷，无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为Q30、S30和I30。这样表示，也使计算负荷的概念更加明确。这里，Pc和P30均表示计算负荷。3.1.2负荷分级各级用电负荷的供电电源和供电方式，应根据负荷对供电可靠性的要求和地区供电条件，按照负荷等级确定。按GB 500521995《供配电系统设计规范》规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：1. 一级负荷（关键负荷）突然停电将关乎人身生命安全，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响。一级负荷应由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。有特殊要求的一级负荷，两个独立电源应来自两个不同的地点。两个供电电源应在设备的控制箱内实现自动切换，切换时间应满足设备允许中断供电的要求。一级负荷中特别重要的是负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源有：① 独立于正常电源的发电机组。② 供电网络中独立于正常电源的专门供电线路。③ 蓄电池。④ 干电池。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2. 二级负荷（重要负荷）突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响。二级负荷应由两回线路供电，并可在配电装置内实现切换，当一回线路故障时，应不影响另一回线路供电。当负荷较小或取得两回线路有困难时，可由一回专用线路供电。小容量负荷可以采用一路电源加不间断电源，或一路电源加设备自带的蓄电池组在末端实现切换。3. 三级负荷（一般负荷）不属于一级和二级负荷者。三级负荷对供电方式无特殊要求，但在不增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。3.1.3用电设备工作制设备安装容量PN（亦称设备功率）是指连续工作的用电设备铭牌上的标称功率PE。但是，用电设备往往因工作性质不同而具有不同的运行工作制，这时，从供电安全和经济性两方面来考虑，应按设备铭牌功率予以折算。工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：1. 连续运行工作制能长期连续运行，每次连续工作时间超过8h，运行时负荷比较稳定。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。这类工作制设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷，一般变动较大，但其主电动机一般也是连续运行的。2. 短时运行工作制这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。这类工作制设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需的时间），而停歇时间长（长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度），如机床上的某些辅助电动机（例如进给电动机）、控制闸门的电动机等。3. 断续周期工作制这类工作制设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机和吊车电动机等。这类设备的工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停歇时间有一定比例。断续周期工作制设备，可用负荷持续率（又称暂载率）来表示其工作特征。负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用表示，即
=tT100%=tt t0100%（31）
式中： T为工作周期； t为工作周期内的工作时间； t0为工作周期内的停歇时间。断续周期工作制设备的额定容量（铭牌容量）PN，是对应于某一标称负荷持续率N的。如果实际运行的负荷持续率N，则实际容量Pe应按同一周期内等效发热条件进行换算。由于电流I通过电阻为R的设备在时间t内产生的热量为I2Rt，因此在设备产生相同热量的条件下，I1t； 而在同一电压下，设备容量PI； 又由式（31）知，同一周期T的负荷持续率t。因此P1，即设备容量与负荷持续率的平方根值成反比。由此可见，如果设备在N下的容量为PN，则换算到实际下的容量Pe为
Pe=PNN（32）
3.1.4设备容量计算电力负荷计算中的设备容量Pe，此容量的计算与用电设备组的工作制有关，不含备用设备的容量。一般连续工作制和短时工作制的用电设备组容量计算，其设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。断续周期工作制的设备容量计算，其设备容量是将所有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换算的公式如式32所示。断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：① 电焊机组电焊机的铭牌负荷持续率有20%、40%、50%、60%、75%、100%等多种，要求容量统一换算到=100%，因此由式（32）可得换算后的设备容量为
Pe=PNN100=SNcosN100
即
Pe=PNN=SNcosN（33）
式中： PN、SN为电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）； N为与铭牌容量相对应的负荷持续率（计算中用小数）； 100为其值等于100%的负荷持续率（计算中用1）； cos为铭牌规定的功率因数。② 吊车电动机组，吊车（起重机）的铭牌负荷持续率有15%、25%、40%、60%等，要求容量统一换算到=25%，因此由式（32）可得换算后的设备容量为
Pe=PNN25=2PNN（34）
式中： PN为吊车电动机的铭牌容量； N为与PN对应的负荷持续率（计算中用小数）； 25为其值等于25%的负荷持续率（计算中用0.25）。3.1.5负荷曲线及有关物理量1. 负荷曲线
在生产过程中，由于生产过程的变化或用电设备使用上的随机性，实际负荷都是随着时间而变化的。电力负荷随时间变化的曲线称为负荷曲线，它能反映用户用电的特点和规律。按负荷种类分，有有功功率负荷曲线和无功功率负荷曲线； 按时间长短分，有日负载曲线和年负载曲线； 按计量地点分，有用户的负荷曲线、电力线路的负荷曲线、变电站的负荷曲线、发电厂的负荷曲线以及整个系统的负荷曲线。图31为某企业有功日负荷曲线，图32为有功年负荷曲线。
图31日负荷曲线
图32年负荷曲线
2. 负荷的表示方式① 平均负荷Pav： 平均负荷是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：
Pav=WaTgz（35）
② 最大负荷Pmax： 最大负荷是指一年中典型日负荷曲线（全年至少出现3次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即30min内消耗电能最大时的平均负荷，记作Pmax或P30。③ 有效负荷Pe： 有效负荷是指由典型工作班负荷曲线（工作班时间为T）按下式计算所得的有效值：
Pe=1TT0P2dt（36）
④ 计算负荷Pc： 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和。这是因为，实际运行中，并非所有设备都同时投入工作，并非所有设备都能工作于额定状态，并非所有设备的功率因数都相同，还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。从等效的含义上讲，前述半小时最大平均负荷就是等效负荷。等效负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。3. 负荷相关的系数① 负荷系数： 负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。
KL=PavPmax（37）
② 利用系数： 利用系数是针对用电设备组而言的。利用系数Kx定义为用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷Pav与该设备组的总安装容量PN之比，即
Kx=PavPN（38）
③ 形状系数： 形状系数也是针对用电设备组或用户整体而言的。形状系数Kz定义为有效负荷Pe与平均负荷Pav之比，即
Kz=PePav（39）
3.2负 荷 估 算在工程方案和初步设计阶段，通常要做电力负荷的估算，根据建筑面积、行业特点及经济发展情况等进行负荷容量的估算。3.2.1年最大负荷和年最大负荷利用小时数1. 年最大负荷
年最大负荷Pmax 就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现2~3次）消耗电能最大的半小时平均功率。因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。2. 年最大负荷利用小时
图33年最大负荷和年最大负荷利用小时
年最大负荷利用小时数Tmax是这样一个假想时间： 电力负荷按照最大负荷Pmax持续运行Tmax时间所消耗的电能恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能Wa。如图33所示,年最大负荷Pmax延伸到Tmax的横线与两坐标轴所包围的矩形面积，恰好等于年负荷曲线与两坐标轴所包围的面积，即全年实际消耗的电能Wa，因此年最大负荷利用小时数为
Tmax=WaPmax（310）
式中： Wa为年实际消耗的电能量。根据实际运行经验，各类负荷的Tmax大致有一个范围，见表31。某些企业的年最大负荷利用小时数见表32。
表31各类用户负荷的年最大负荷利用小时Tmax值
负 荷 类 型 Tmaxh负 荷 类 型Tmaxh
户内照明及生活用电20003000三班制企业用电60007000一班制企业用电15002200农业灌溉用电10001500二班制企业用电30004000
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