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第1章 电网结构 1

1.1专用配电网的一般结构 1

1.2电源 2

1.3高压用户变电站 3

1.4中压供电 5

1.4.1中压供电的各种接线方式 5

1.4.2中压用户变电站 6

1.5中压电网的接线方式 6

1.5.1中压开关柜的各种供电方式 6

1.5.2中压电网结构 10

1.6低压电网的接线方式 14

1.6.1低压开关柜供电方式 14

1.6.2发电机作后备电源的低压开关柜 17

1.6.3低压开关柜由不间断电源（UPS）作为备用的接线方式 18

1.7带有自备电源的工厂供电 22

1.8标准电网的例子 22

第2章 接地系统 30

2.1低压接地系统 31

2.1.1低压配电接地系统——定义和接地制式 31

2.1.2不同低压接地系统的比较 33

2.1.2.1电源变压器中性点不接地或经高阻抗接地的IT系统 33

2.1.2.2电源变压器中性点直接接地的TT系统 34

2.1.2.3电源变压器中性点接地，电气设备的外露导电部分与中性线连接的TNC-TNS系统 35

2.2中压接地系统 36

2.2.1不同的中压接地系统——定义和接线方式 36

2.2.2不同中压接地系统的比较 37

2.2.2.1中性点直接接地 37

2.2.2.2中性点不接地系统 37

2.2.2.3经限流电阻接地 38

2.2.2.4经限流电抗接地 38

2.2.2.5经消弧线圈接地 39

2.3建立中性点接地系统 39

2.3.1中压设备电阻接地 39

2.3.2中压设备经消弧线圈或电抗接地 42

2.3.3中压或低压设备的直接接地 42

2.4低压非接地系统的专用设备特点 42

2.4.1安装永久绝缘监视器 42

2.4.2安装过电压限制器 43

2.4.3通过2～10Hz低频发电机实现接地故障定位 43

2.5中压不接地系统的专用设备特点 44

2.5.1绝缘监视 44

2.5.2第一绝缘故障定位 45

第3章 电力网络和电机的主要故障 46

3.1短路 46

3.1.1短路的特点 46

3.1.2短路故障的类型 46

3.1.3引起短路的原因 47

3.2其他故障类型 48

第4章 短路 49

4.1短路电流和波形的确立 49

4.1.1供电端短路的短路模型的建立 50

4.1.2发电机机端短路时短路电流的确定 53

4.2短路电流计算方法 56

4.2.1对称三相短路 56

4.2.1.1元件越过变压器的等效阻抗 57

4.2.1.2并联连接的阻抗 58

4.2.1.3百分数形式的阻抗和短路电压表达式 58

4.2.1.4不同电网元件的阻抗值 59

4.2.1.5电动机对短路电流值的影响 64

4.2.1.6对称三相短路计算的例子 64

4.2.2单相金属短路（零阻抗故障） 69

4.2.3两相短路 76

4.2.4两相短路接地 77

4.3单相故障电流的流动 77

4.3.1中性点不接地或中性点经高阻抗接地 79

4.3.2中性点经阻抗（电阻或电抗）接地 80

4.3.3谐振电抗或消弧线圈接地 81

4.3.4中性点直接接地 81

4.3.5发生接地故障时网络有几条出线的容性电流的传递 82

4.4最小短路电流的计算及其重要性 84

4.4.1与接地系统有关的低压最小短路电流的计算 85

4.4.1.1计算TN系统中的最小短路电流 85

4.4.1.2计算IT系统中无分布中性点的最小短路电流 88

4.4.1.3计算带有分布中性点的IT系统的最小短路电流 92

4.4.1.4计算TT系统中的最小短路电流 92

4.4.1.5最小短路电流对断路器或熔断器选择的影响 95

4.4.2中压和高压系统最小短路电流的计算 98

4.4.3最小短路电流计算对于保护选择性的重要性 99

第5章 短路的影响 100

5.1短路电流的热效应 100

5.2电动力效应 101

5.3电压跌落 102

5.4暂态过电压 103

5.5接触电压 104

5.6操作过电压 104

5.7遥控电路中的感应电压 104

第6章 仪用互感器 107

6.1电流互感器 107

6.1.1理论提示 107

6.1.2磁路饱和 108

6.1.3电流互感器在电网中的应用 111

6.1.3.1一般应用原则 111

6.1.3.2电流互感器的组成 111

6.1.3.3电流互感器参数的规定和定义 112

6.1.3.4遵从IEC 60044-1标准的测量用电流互感器 113

6.1.3.5遵从IEC 60044-1标准的保护用电流互感器 114

6.1.3.6遵从BS3938的保护用电流互感器（X级） 115

6.1.3.7IEC 60044-1和BS3938之间关于电流互感器规定的一致性 116

6.1.3.8使用超出额定值的电流互感器 118

6.1.3.9电流互感器铭牌的例子 120

6.1.4非磁性电流传感器 121

6.2电压互感器 121

6.2.1一般应用原则 121

6.2.2电压互感器的技术参数说明和定义 122

6.2.3测量用电压互感器遵从IEC 60044-2标准 123

6.2.4遵从IEC 60044-2标准的保护用电压互感器 124

6.2.5测量用电压互感器铭牌的例子 125

第7章 保护功能及其应用 126

7.1相过电流保护（ANSI码50或51） 127

7.2接地故障保护（ANSI码50N或51N、50G或51G） 128

7.3方向过电流保护（ANSI码67） 131

7.4方向接地故障保护（ANSI码67N） 137

7.4.1运行 138

7.4.2带限流电阻接地的电网参数的研究和设定 139

7.4.3非接地电网参数的研究和设定 143

7.5补偿中性点网络的方向接地故障保护（ANSI码67N） 145

7.6差动保护 148

7.6.1高阻抗差动保护 148

7.6.1.1元件的运行和定尺度 150

7.6.1.2高阻抗差动保护的应用 156

7.6.1.2.1电动机的差动保护（ANSI码87M） 156

7.6.1.2.2发电机的差动保护（ANSI码87G） 158

7.6.1.2.3母线差动保护（ANSI码87B） 158

7.6.1.2.4限制接地故障差动保护（ANSI码87N或REF） 160

7.6.1.3关于高阻抗差动保护应用的说明 162

7.6.2电缆或电线的带辅助导线的差动保护（ANSI码87L） 162

7.6.3变压器的差动保护（ANSI码87T） 169

7.7热过载保护（ANSI码49） 171

7.8负相位不平衡保护（ANSI码46） 176

7.9过长起动时间和转子锁定保护（ANSI码51 LR） 178

7.10过多连续起动的保护（ANSI码66） 179

7.11欠电流保护（ANSI码37） 180

7.12低电压保护（ANSI码27） 181

7.13剩余低电压保护（ANSI码27） 182

7.14正序低电压和相序方向保护（ANSI码27 D-47） 182

7.15过电压保护（ANSI码59） 184

7.16剩余过电压保护（ANSI码59 N） 184

7.17低频或过频率保护（ANSI码81） 186

7.18无功反向保护（ANSI码32Q） 186

7.19有功反向保护（ANSI码32P） 187

7.20变压器箱体漏电保护（ANSI码50或51） 188

7.21中性点接地阻抗过载的保护（ANSI码50 N或51 N） 189

7.22通过监视流过接地连接的电流实现全网接地故障保护（ANSI码50N或51N、50G或51 G） 189

7.23温度监视保护（ANSI码38-49T） 190

7.24电压限制的过电流保护（ANSI码50V或51 V） 191

7.25通过气体、压力和温度检测（DGPT）的保护 193

7.26中性点间不平衡保护（ANSI码50 N或51 N） 194

第8章 过电流开关设备 195

8.1低压断路器 195

8.2中压断路器（依据IEC 62271-100标准） 200

8.3低压熔断器 203

8.3.1熔断区域-约定电流 204

8.3.2开断容量 205

8.4中压熔断器 206

第9章 不同的选择性系统 209

9.1电流选择性 209

9.2时间选择性 211

9.3逻辑选择性 214

9.4方向选择性 216

9.5差动保护实现选择性 217

9.6熔断器和断路器间的选择性 218

第10章 电网元件保护 220

10.1电网保护 220

10.1.1接地故障对经限流电阻接地（直接接地或通过人工中性点接地）的电网要求 220

10.1.2非接地电网的接地故障要求 225

10.1.3相间故障要求 226

10.1.4一条输入馈线的电网 227

10.1.4.1相间故障保护 227

10.1.4.2接地故障保护 228

10.1.5两条并列输入馈线的电网保护 232

10.1.5.1相间故障保护 232

10.1.5.2接地故障保护 234

10.1.6双环输入馈线的电网 238

10.1.6.1相间故障保护 238

10.1.6.2接地故障保护 240

10.1.7回路电网 244

10.1.8分区保护 245

10.2母线保护 252

10.2.1采用逻辑选择性的母线保护 252

10.2.2采用高阻抗差动保护装置的母线保护 253

10.3变压器保护 253

10.3.1变压器合闸时的励磁涌流 254

10.3.2Dy联结变压器低压侧短路时高压侧保护检测到的短路电流值 255

10.3.3变压器故障 258

10.3.4变压器保护 259

10.3.4.1防止过负载的专用保护 259

10.3.4.2内部相短路的专用保护 259

10.3.4.3接地故障的专用保护 259

10.3.4.4负荷开关-熔断器保护 260

10.3.4.5断路器保护 264

10.3.5变压器保护的例子 266

10.3.6变压器保护整定说明 268

10.4电动机保护 269

10.4.1中压电动机的保护 270

10.4.1.1电动机保护的例子 273

10.4.1.2电动机保护整定说明 275

10.4.2低压异步电动机保护 276

10.5交流发电机保护 277

10.5.1发电机保护装置的例子 280

10.5.2发电机保护整定说明 282

10.6电容器组保护 284

10.6.1与合闸有关的电气现象 285

10.6.2施耐德低压电容器组的保护 288

10.6.3施耐德中压电容器组的保护 289

10.7直流电流装置的保护 294

10.7.1短路电流计算 294

10.7.2绝缘故障和开关装置的特点 295

10.7.3人员的保护 296

10.8不间断电源（UPS）的保护 297

10.8.1断路器额定值的选择 297

10.8.2断路器开断容量的选择 298

10.8.3选择性要求 298

附录 300

附录A公用电网供电的短路暂态电流计算 300

附录B电容器组通电时合闸电流的计算 302

附录C饱和电流互感器二次电压峰值和二次电流有效值 305