大型机组继电保护理论基础PDF电子书下载

目 录 1

前 言 1

第一章绪论 1

第一节发电机单机容量的发展趋势 1

第二节大型机组事故的统计和分析 2

第三节大容量发电机的特点及其对继电保护的要求 4

一、设计方面 4

二、结构和工艺方面 5

三、运行方面 6

第四节大型机组继电保护配置的讨论 6

一、要求及可能配置的保护装置 6

二、保护装置的控制对象 7

三、短路保护的配置 7

四、异常运行保护的配置 12

五、水轮发电机保护配置的特点 13

第二章故障电量的分析和计算 14

第一节计及过渡电阻时不对称短路的分析和计算 14

一、短路点过渡电阻对短路计算的影响 14

二、不对称短路时电压电流的分布和变化 16

第二节稳态短路计算法 20

第三节考虑系统影响的大型机组短路电流计算曲线 27

第四节 自并励式发电机的短路电流计算 29

一、自并励式发电机短路电流的周期分量计算式 30

二、Tdk的分析讨论和实用计算 32

三、自并励式发电机的不对称短路实用计算 37

第五节发电机定子绕组的内部短路 39

一、发电机内部短路电流的计算方法 39

二、发电机内部匝间短路计算实例 45

三、发电机内部短路实用计算方法的探讨 46

四、多分支发电机匝间短路的分支电流计算 49

五、发电机内部短路的暂态分析 51

第六节转子二次谐波电流的分析和计算 59

第七节变压器匝间短路的分析和计算 62

一、变压器匝间短路故障的新情况 62

二、变压器匝间短路的基本分析方法 64

三、变压器—匝短路的实用计算 68

第八节 自耦变压器外部短路的计算特点 71

一、自耦变压器外部接地短路计算 72

二、自耦变压器的正（负）序等效电路及其参数 75

三、三相三柱芯式变压器的零序磁路 77

四、三绕组自耦变的零序等效电路及其参数测定 78

五、xG0呈现负值的讨论 79

六、三绕组全星形自耦变零序参数实例 81

第九节分裂绕组变压器的短路计算 83

一、三相三柱径向布置双分裂绕组变压器的等效电路及参数 85

二、三相三柱轴向布置双分裂绕组变压器的等效电路及参数 85

三、单相双柱双分裂绕组变压器的等效电路及参数 89

第十节系统振荡的电气量分析 91

一、系统振荡的电流电压 91

二、系统振荡的阻抗轨迹 94

三、短路伴随系统振荡的电流电压 97

第十一节电流互感器的暂态特性 100

一、励磁电流iμ 100

二、饱和倍数ns 101

三、暂态磁密系数K 104

四、二次暂态电流i2 108

五、iμ》i2的情况 111

第三章发电机内部短路保护 113

第一节概述 113

第二节纵差保护灵敏度的提高 113

第三节发电机的匝间短路保护 117

一、发电机定子绕组的匝间短路 118

二、三元件式发电机横差保护 118

三、单元件式横差保护 120

四、负序功率方向匝间短路保护 122

五、零序电压匝间短路保护 125

六、转子二次谐波电流的定子匝间短路保护 128

七、定子匝间短路保护小结 129

第四节多分支“分布中性点”接线方式的大型发电机保护 130

一、多分支“分布中性点”发电机保护系统的二次交流回路 131

二、正常运行和外部短路时继电器的动作情况 132

三、气隙偏心时继电器的动作情况 132

四、发电机内部相间短路时继电器的动作情况 133

五、发电机—相匝间短路时继电器的动作情况 134

六、并联分支数n=奇数时发电机保护的二次交流回路 135

七、匝间短路保护横差继电器的动作死区 136

八、气隙偏心时气隙不均继电器的动作试验 136

第五节发电机内部故障的预测装置 139

一、局部过热的“故障预测”装置工作原理 139

二、有机涂料的应用 141

三、转子运行工况的预测 141

第四章变压器内部故障保护 143

第一节概述 143

一、励磁涌流分析的几个基本原始数据 144

第二节变压器励磁涌流的波形分析 144

二、单相变压器励磁涌流的分析 146

三、三相变压器空载合闸时的励磁涌流 148

四、变压器三相接线方式对涌流的影响 152

第三节三相涌流经电流互感器的传变 156

一、电流互感器的激磁电流iμ 157

二、LH不饱和时涌流i1的传变 158

三、在涌流i1作用下，电流互感器什么时候开始饱和 158

四、LH饱和后涌流i1的传变 159

五、变压器差动保护防止涌流误动的措施 164

第四节涌流经电流互感器和电抗变压器传变后的波形分析 164

一、当LH不饱和时 165

二、当LH饱和时 166

第五节外部短路时差动保护不平衡电流的分析 171

一、稳态正弦电流下的不平衡电流 172

二、暂态过程中的不平衡电流 173

第六节内部短路时差动保护的分析 176

一、L、C串联谐振电路的动态特性 178

二、双T滤波电路的动态特性 183

第七节几种变压器差动保护的动态特性分析 187

第八节变压器过电压（过激磁）对差动保护的影响 189

第九节变压器匝间短路保护 190

一、变压器匝间短路保护的现状 190

二、负序功率方向保护 192

三、检测漏磁变化的变压器匝间短路保护 192

第十节变压器局部放电的检测装置 196

第十一节差动保护用电流互感器的几个问题 198

一、稳态情况下的误差问题 198

二、暂态情况下的误差问题 199

三、防止差动保护误动或拒动的综合措施 201

第五章短路故障的后备保护 203

第一节概述 203

一、大型机组对后备保护的要求 203

二、相邻母线和线路对后备保护的要求 204

三、后备保护的配置 204

四、后备保护装置 205

第二节 电流速断保护 206

一、用于消除差动保护死区 206

二、用作机端短路的后备保护 207

三、振荡电流的影响 207

第三节全阻抗保护 208

一、利用相电流和相电压的全阻抗保护 208

二、利用正序和负序电流电压的全阻抗保护 208

三、全阻抗保护的整定值 212

四、全阻抗保护的特性分析 213

第四节 自并励发电机的后备保护 218

第五节零序保护 220

一、中性点直接接地运行变压器的零序保护 220

二、中性点可能接地或不接地运行变压器的零序保护 221

第六章发电机定子单相接地保护 225

第一节概述 225

第二节发电机的中性点接地方式 226

一、“百安”接地方式 227

二、小电流接地方式 227

第三节定子单相接地时的基波零序电流和电压 231

一、单相接地时故障点的基波零序电流 231

二、单相接地时的基波零序电压 233

一、发电机空载运行时的三次谐波电势 235

第四节定子单相接地时的三次谐波电压 235

二、电枢反应对三次谐波电压的影响 236

三、正常状态下机端和中性点的三次谐波电压Us0和Un0 241

四、定子单相接地时的三次谐波电压Us和Un 242

第五节零序电流型定子接地保护 246

第六节基波零序电压型定子接地保护 249

第七节三次谐波电压型定子接地保护之一（绝对值比较方式） 251

一、按｜Un｜≤｜Us｜为动作条件的定子接地保护 252

二、按Kz｜Un｜≤｜Us｜为动作条件的定子接地保护 254

三、按Kz｜Un｜≤｜Un—Us｜为动作条件的定子接地保护 255

四、按Kz｜Un｜≤｜UnKpUs｜为动作条件的定子接地保护 257

第八节三次谐波电压型定子接地保护之二（相位比较方式） 259

一、Un与Un+Us的相位比较 259

二、Un—K′pUs与Un+Us的相位比较 261

第九节外加电源方式的定子接地保护 262

一、外加直流电源的定子接地保护 263

二、外加20赫交流电源的定子接地保护 267

三、外加100赫交流电源的定子接地保护 268

第十节定子接地保护灵敏度的标准问题 269

第七章发电机励磁回路接地保护 271

第一节概述 271

第二节励磁回路一点接地保护 272

一、电桥式—点接地保护 272

二、迭加直流电压式一点接地保护 274

三、迭加交流电压式一点接地保护 276

四、迭加方波电压式一点接地保护 285

第三节励磁回路两点接地保护 287

一、利用高频阻抗的两点接地保护 287

二、利用定子二次谐波电压的励磁回路两点接地保护 289

三、利用1/2次谐波的四极汽轮发电机励磁回路两点接地保护原理 300

第八章低励、失磁保护 303

第一节 概述 303

第二节低励和失磁过程中各电气量的表达式 304

一、各电气量的求解方法 304

二、各电气量的运算式 306

三、ufd=0失磁过程中各电气量的分析 311

四、ufd=ufds低励过程中各电气量的分析 318

第三节研究低励和失磁过程的同步发电机等效电路 320

一、凸极同步发电机的等效电路 321

二、隐极同步发电机的等效电路 323

三、等效电路的比较 326

第四节低励、失磁后的物理过程 327

一、失磁过程举例 328

二、失磁过程中的有功特性 329

三、失磁过程中的无功特性 340

四、失磁过程中定子电流电压的变化 341

五、失磁过程中励磁回路电流电压的变化 344

六、励磁回路的状态对失磁过程的影响 350

第五节低励、失磁过程的阻抗特性 353

一、失磁过程在阻抗（或导纳）平面上的描述 353

二、失步前阻抗（或导纳）轨迹的分析 356

三、隐极同步发电机在阻抗（或导纳）平面上的静稳边界 358

四、凸极同步发电机在阻抗（或导纳）平面上的静稳边界 360

五、异步阻抗的分析 363

六、在阻抗（或导纳）平面上的等压边界 368

第六节低励、失磁保护的主要判据及其检测元件 372

一、低励、失磁保护的主要判据 372

二、绝对值比较式低励、失磁继电器 374

二、平方－积分器式反时限元件 451

第十章其他异常运行保护 459

第一节概述 459

第二节变压器的过励磁保护 460

一、变压器的过励磁 460

二、过励磁保护 462

第三节发电机过电压保护 464

第四节发电机过负荷保护 466

一、发电机的过负荷 466

二、定子绕组的过负荷保护 467

三、励磁绕组的过负荷保护 467

第五节发电机失步保护 467

一、装设失步保护的必要性 467

三、测量振荡中心电压的失步保护 469

二、对失步保护的要求 469

四、利用双阻抗元件的失步保护 477

第六节电流互感器的断线保护 480

第七节逆功率保护 482

第八节非全相运行保护 485

附录A 发电机内部短路计算用基本参数 486

附录B 发电机内部短路计算用电抗 489

附录C 用几何均距法求变压器两绕组间的短路电抗问题 491

附录D 变压器匝间短路的漏磁分析 494

附录E 发电机三次谐波等效电路 497

附录F 同步发电机的转子运动方程式 502

附录G考虑转子热传导的表面温升公式 503

附录H系统振荡阻抗轨迹通用圆图 508

附录Ⅰ 大型机组在有限系统中失磁的分析计算 510