Предисловие. 
Электроэнергетические системы и сети. 
Токи короткого замыкания

Проектирование, монтаж и эксплуатация систем электроэнергетики связаны со значительным расходом материальных ресурсов. Поэтому большое значение приобретает повышение надежности и экономичности этих систем в различных режимах и условиях эксплуатации, к которым относятся и аварийные режимы, связанные с переходными процессами и существенными изменениями показателей качества электрической энергии у потребителей.

Разные комбинации потребителей электроэнергии создают узлы комплексной нагрузки, которые оказывают существенное влияние на параметры и характер изменения токов короткого замыкания в сетях промышленных предприятий, транспорта, ЖКХ, сельскохозяйственных потребителей, системах собственных нужд электростанций и сетях энергосистем. Характерной особенностью современного развития электроэнергетики является постоянное усложнение систем автоматического управления режимами генерирования, передачи, распределения и потребления электроэнергии, что также свидетельствует о необходимости тщательного анализа переходных процессов.

Данный учебник посвящен в основном изложению физических процессов, возникающих при симметричных и несимметричных коротких замыканиях в электрических системах, и методов их расчета. Подробно изложены особенности расчета токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000 В, выделены сети с изолированной нейтралью и дальние ЛЭП, отдельно рассмотрены короткие замыкания в электроустановках постоянного тока. Особое внимание уделено методам ограничения токов короткого замыкания.

За годы, прошедшие с первого издания (2005 г.) в учебник внесены изменения и уточнения, расширены некоторые разделы, исправлены опечатки. В настоящее издание добавлено большое количество задач и примеров, связанных с конкретным вопросами анализа, подготовки исходной информации и непосредственными расчетами токов короткого замыкания. Все задачи снабжены подробными решениями и ответами.

При написании учебника авторы преимущественно опирались на материал, опубликованный в ранее изданных и ставших уже классическими учебниках, учебных пособиях, монографиях и периодической литературе по данному направлению и смежным дисциплинам, а также на свой опыт многолетнего преподавания в Нижегородском государственном инженерно-экономическом университете и Нижегородском государственном техническом университете. В учебнике нашли отражение оригинальные идеи и рекомендации крупных советских и российских ученых и педагогов — А. А. Горева, Н. Н. Щедрина, С. А. Ульянова, С. Б. Лосева, А. Б. Чернина, П. С. Жданова, В. А. Веникова, Б. Н. Неклепаева, И. П. Крючкова, В. В. Жукова и других.

Приведенные библиографические рекомендации не претендуют на полноту и не отражают всех первоисточников, но ориентированы на возможности студентов и позволяют им при желании или необходимости углубить свои знания по конкретному вопросу.

Учебник предназначен для студентов электроэнергетических и электротехнических специальностей, обучающихся по программам бакалавриата, специалитета и магистратуры дневного и заочного обучения при изучении ими специальных дисциплин «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» и «Токи короткого замыкания в системах электроснабжения». Он соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям «Электроэнергетика», «Электротехника» и «Агроинженерия» (профиль «Электрооборудование и электротехнологии»).

Учебник должен помочь студенту овладеть физическими основами электромагнитных переходных процессов в электрической системе и техникой расчета токов короткого замыкания при обычно принимаемых допущениях. Все основные разделы учебника снабжены примерами решения характерных задач. Используемые в приведенных примерах схемы, как правило, достаточно просты, однако на них в полной мере иллюстрируются принципиальные вопросы инженерных вычислений токов короткого замыкания. Что касается сложных схем электрических систем, то их расчет в современных условиях выполняется с применением средств вычислительной техники, знакомство с которыми выходит за рамки данного учебника.

Заложенные в учебнике общепрофессиональные, профессиональные и профессионально-прикладные компетенции готовят студента к деятельности в сфере электроэнергетики, давая возможность эффективного решения задач в области проектирования и эксплуатации электрических систем на основе реализации современных методов анализа и оценки их возможных режимов. В результате изучения физических основ, анализа и методов расчета токов короткого замыкания студент должен:

знать

• • основные законы физики, электротехники и электромеханики, связанные со спецификой работы электрических систем;
• • основы теории электрических машин;
• • методы решения дифференциальных уравнений;
• • основы терминологии, буквенные и графические условные обозначения, используемые при анализе и расчете переходных процессов;

уметь

• • рассчитывать требуемые параметры и показатели электромагнитного переходного процесса в электрических системах;
• • давать рекомендации по выбору электрооборудования;
• • делать выводы о целесообразности использования проектируемых и эксплуатируемых схем и режимов электрической системы;
• • владеть
• • навыками сбора и обработки первичной информации о параметрах элементов электрических систем;
• • основными методами расчета токов короткого замыкания;
• • навыками применения основных методов и моделей расчета электромагнитных переходных процессов.

Выпуск данного учебника предпринят в связи с тем, что ранее изданные монографии, справочники, учебники и учебные пособия по курсу «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» стали библиографической редкостью и практически недоступны для большинства студентов. При этом новые учебные издания выпускаются лишь ограниченными тиражами, а современная монографическая литература и научные публикации в периодических изданиях практически не содержат методических основ, позволяющих студенту в полном объеме понять физические принципы и освоить практические методы решения задач расчета токов короткого замыкания.

Авторы выражают благодарность рецензентам — члену-корреспонденту Академии электротехнических наук РФ, доктору технических наук, профессору кафедры электрификации и автоматизации Нижегородского государственного инженерно-экономического университета А. С. Серебрякову и члену-корреспонденту Академии транспорта РФ, доктору технических наук, профессору кафедры электрификации и электроснабжения Московского государственного университета путей сообщения имени императора Николая II Л. А. Герману за полезные замечания, учтенные в окончательной редакции учебника.