电力设备继电保护技术手册PDF电子书下载

第一章 发电机基础知识 1

第一节 发电机基本概念 1

一、同步发电机基本工作原理 1

二、同步发电机额定转速 1

三、两种旋转磁场 2

四、同步发电机冷却方式 2

五、铭牌 2

第二节 同步发电机运行特性 3

一、空负荷特性 3

二、短路特性 3

三、负荷特性 4

四、外特性 4

五、调整特性 4

六、同步发电机有功功率的输出 5

第三节 同步发电机电抗 5

一、隐极同步发电机同步电抗Xd 5

二、凸极同步发电机同步电抗Xd、Xq 6

三、纵轴暂态电抗x′d、纵轴次暂态电抗x″d及其表示式 6

四、横轴瞬态电抗x′q、次暂态电抗x″q及其表示式 8

五、同步发电机序分量电抗X1、X2、X0 9

第四节 同步发电机功率特性及静态稳定极限角 9

一、同步发电机功率特性 9

二、静态稳定极限角 11

第五节 发电机与电力系统同步运行稳定性及振荡 12

一、静态稳定 13

二、暂态稳定 13

三、动态稳定 13

四、发电机与系统之间振荡 14

第六节 同步发电机失磁物理特性 19

一、发电机失磁运行及其产生的影响 19

二、发电机失磁后机端测量阻抗 20

第七节 同步发电机内部故障及异常运行 23

第二章 发电机保护 24

第一节 发电机故障及其保护配置 24

一、同步发电机故障及不正常工作情况 24

二、发电机应装设的保护 25

三、发电机—变压器组继电保护配置总体要求 26

四、水轮发电机—变压器组继电保护配置的特点 27

五、装设发电机—变压器组大差动保护的问题 27

六、发电机—变压器组反应相间和接地故障的后备保护装置设置切母联（分段）断路器的问题 27

七、发电机、变压器装设阻抗保护的问题 27

八、发电机保护种类及其出口方式 28

第二节 发电机纵联差动保护 30

一、保护原理 30

二、完全纵差保护特点 36

三、对纵联差动保护的要求 36

四、逻辑图 36

第三节 发电机匝间保护 38

一、发电机匝间短路故障特点 38

二、匝间保护动作原理 38

第四节 发电机短路后备保护 42

一、概述 42

二、发电机相间短路后备保护及整定 42

三、自并励发电机外部短路电流计算 44

四、电力系统振荡时阻抗继电器动作特性分析 46

五、变压器电抗计算 47

第五节 发电机定子接地保护 47

一、发电机中性点接线方式 47

二、发电机装设定子绕组单相接地保护 48

三、现代大型发电机应装设100％定子接地保护 49

四、同步发电机定子绕组单相接地的零序电压和零序电流 49

五、利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点 51

六、利用三次谐波电压构成的100％发电机定子绕组接地保护的工作原理 52

七、反应基波零序电压和利用三次谐波电压构成的100％定子接地保护 52

八、发电机定子接地保护的整定计算 55

九、外加交流电源式100％定子绕组单相接地保护 58

十、零序方向型定子接地保护 64

第六节 发电机转子接地保护 65

一、发电机励磁回路故障 65

二、发电机转子一点接地保护 66

三、转子绕组两点接地保护 76

第七节 发电机过负荷保护 78

一、发电机过负荷 78

二、定子绕组过负荷保护 78

三、励磁绕组过负荷保护 80

四、负序过负荷保护 81

第八节 发电机过电压保护及过励磁保护 85

一、过电压保护 85

二、过励磁保护 87

第九节 发电机逆功率保护 91

一、逆功率保护 91

二、程序跳闸 92

三、整定计算 92

第十节 发电机失磁保护 93

一、发电机失磁电气特征 93

二、发电机失磁对系统和发电机本身影响和汽轮发电机允许失磁运行的条件 93

三、准静稳极限阻抗苹果圆 93

四、发电机失磁保护装置组成和整定原则 94

五、失磁保护中Ue—P元件和汽轮发电机与水轮发电机Ue—P元件的动作特性曲线 95

六、由阻抗继电器构成的失磁保护工作原理 98

七、具有自动减负荷的失磁保护装置的组成原则 99

八、发电机低励失磁保护判据 99

九、系统联系电抗Xcon计算 100

第十一节 发电机失步保护 101

一、大型发电机组装设失步保护的原因 101

二、双阻抗元件失步保护 103

三、遮挡器原理失步保护 104

四、三元件失步保护 104

五、多区域特性失步保护 106

第十二节 发电机频率异常保护 107

一、频率异常对发电机的危害 107

二、大型汽轮发电机组对频率异常运行的要求 109

三、对发电机频率异常运行保护的要求 109

四、整定计算 109

第十三节 发电机其他保护 110

一、启动和停机保护 110

二、误上电保护 111

三、断口闪络保护 113

四、轴电流保护 115

第十四节 发电机低功率保护（主变压器正功率突降保护） 115

一、主变压器正功率突降保护动作条件 115

二、参数整定 116

三、不同工况下的保护行为 120

四、有关说明 121

五、新型零功率保护 122

第十五节 发电机自动装置 123

一、发电机自动励磁调节 123

二、发电机同期并列装置 124

第十六节 电流互感器和电压互感器 126

一、电流互感器 126

二、电流互感器饱和与剩磁 132

三、电流互感器应用实例 137

四、电磁式电压互感器 140

五、发电机—变压器组保护对电压互感器的要求 141

六、电容式电压互感器 141

第三章 变压器保护 142

第一节 变压器概述 142

一、变压器励磁涌流 143

二、变压器和应涌流 144

三、变压器外部故障切除后的恢复性涌流 146

四、变压器过励磁 146

第二节 变压器瓦斯保护 147

第三节 变压器纵联差动保护 148

一、纵差保护工作原理及其特殊问题 148

二、差电流速断保护 151

三、速饱和特性的差动继电器 151

四、防止励磁涌流采取的闭锁措施 152

五、变压器励磁涌流和差动接线的问题 155

六、比率制动特性的纵差保护 156

七、关于变压器纵差保护的几个观点 159

八、新研制的比率制动差动保护 160

九、标积制动式差动保护 162

十、故障分量比率制动式差动保护 163

十一、分侧纵联差动保护 164

十二、零序纵联差动保护 165

十三、纵联差动保护电流回路的断线闭锁措施 167

第四节 变压器电流速断保护 168

第五节 变压器后备保护 169

一、过电流保护 169

二、低电压过电流保护 170

三、复合电压过电流保护 171

四、电流限时速断保护 171

五、负序电流保护 171

六、阻抗保护 171

七、500kV变压器反时限过电流保护 175

八、66kV及以下电压等级变压器接地保护 176

九、大电流接地系统变压器接地保护 176

十、后备保护段多段时间的跳闸问题 178

十一、特殊问题处理 179

第六节 变压器过励磁保护 180

第七节 变压器过负荷保护 180

第八节 电压互感器断线检测 181

第九节 微机型变压器保护 181

一、微机型变压器保护的构成 182

二、微机型变压器保护配置 182

三、微机型变压器保护功能特点 185

第十节 变压器相关知识 186

一、系统接地 186

二、变压器正序、负序、零序参数 187

三、变压器匝间短路电气量特点分析 187

四、不对称短路故障时变压器两侧电流、电压关系 188

五、自耦变压器 190

六、变压器零序阻抗等值电路 194

七、Vv接线变压器短路阻抗及等值电路 196

八、接地变压器 198

九、线路—变压器组保护 200

十、断路器非全相运行保护 201

十一、变压器断路器失灵保护 202

第四章 母线保护 204

第一节 母线概述 204

第二节 母线差动保护 204

一、母线完全差动保护 204

二、固定连接方式差动保护在发生区内、外故障时的电流分布 205

三、固定连接破坏后差动保护在发生区内、外故障时的电流分布 205

四、对母线保护的基本要求 205

五、对电流互感器的要求 207

六、复合电压闭锁元件 209

七、母线差动保护整定计算 209

第三节 母线保护类型 210

一、带速饱和变流器电流差动式保护 210

二、母联电流比相式母线保护 211

三、中阻抗型比率制动式母线保护 212

第四节 微机型母线保护 216

一、BP-2B微机母线保护装置 216

二、RCS-915微机母线保护装置 220

三、CSC-150微机母线保护装置 223

第五节 母联保护 230

一、母联死区保护 230

二、母联充电保护 230

三、母联失灵保护 231

四、母联过电流保护 231

五、母联非全相运行保护 231

第六节 断路器失灵保护 232

一、概述 232

二、双母线接线方式断路器失灵保护设计原则 232

三、断路器失灵保护 233

四、断路器失灵保护整定计算 235

五、3/2接线方式断路器失灵保护 236

第七节 低压系统母线保护 238

一、母线不完全差动保护 238

二、馈线电流闭锁式母线保护 238

第五章 并联电抗器保护 239

第一节 电抗器保护 239

一、概述 239

二、瓦斯保护 239

三、纵联差动保护 239

四、过电流保护 240

五、匝间短路保护 240

六、过负荷保护 241

七、零序小电抗器保护 241

八、过电压保护 242

九、零序差动保护 242

十、负序功率方向原理的匝间保护 244

十一、绝对值比较式负序及零序复合型方向的匝间保护 246

第二节 可控高压并联电抗器 246

一、概述 246

二、保护配置 248

三、纵联差动保护 248

四、大差动保护 249

五、容错复判自适应匝间保护 250

六、电抗器二次侧后备保护 251

第六章 电容器保护 253

第一节 概述 253

一、电容器组接线方式 253

二、并联补偿电容器组保护方式 254

三、电容器内部故障电流 254

第二节 电容器继电保护 254

一、熔断器保护 254

二、过电流保护 256

三、不平衡电压保护和不平衡电流保护 256

四、过电压保护 264

五、低电压保护 264

第三节 并联电容器补偿装置 264

一、过电流保护 265

二、电流速断保护 265

三、差电流保护 265

四、谐波过电流保护 265

五、过电压保护 265

六、低电压保护 265

七、差电压保护 265

第七章 电动机保护 267

第一节 概述 267

第二节 电动机保护装置装设原则 267

第三节 高压电动机保护 268

一、电流保护 268

二、速断保护 269

三、纵联差动保护 269

四、接地保护 269

五、磁通平衡式纵差保护 270

六、负序电流保护 270

七、电动机过负荷保护 271

八、电动机低电压保护 271

第四节 微机电动机保护 272

一、异步电动机特性 272

二、电流速断保护 274

三、纵联差动保护 275

四、电动机堵转保护 276

五、电动机长启动保护 277

六、过负荷保护 277

七、负序电流保护（不平衡电流保护） 278

八、热过负荷保护 281

九、接地保护 284

十、低电压保护 285

十一、高压熔断器 286

第五节 同步电动机保护 287

一、同步电动机失步 287

二、反应定子过负荷的过负荷保护兼作失步保护 287

三、反应转子回路出现交流分量的失步保护 288

四、失步保护 288

五、失磁保护 289

六、非同步冲击保护 290

第六节 低压电动机保护 291

一、相间短路保护 291

二、过负荷保护 291

三、接地保护 292

四、低电压保护 292

第七节 应用变频器高压电动机保护 292

一、变频器 292

二、变频电动机继电保护 295

三、变频后电动机微机型保护的问题 295

四、变频电动机微机保护 297

五、变频电动机电流互感器 300

六、应用变频器后高压电动机的继电保护整定 300

七、应用软启动器后电动机的继电保护 301

第八章 发电厂厂用电系统保护 302

第一节 高压厂用电系统中性点接地设备 302

第二节 高压厂用系统短路电流及自启动电流计算 303

一、高压厂用系统短路电流计算 303

二、380V动力中心短路电流计算 304

三、电动机正常启动时的电压计算 305

四、电动机群自启动时厂用母线电压的计算 306

五、电动机启动电流值的计算 306

六、电动机群自启动电流值计算 306

第三节 启动／备用变压器和高压厂用变压器 307

一、变压器纵联差动保护 307

二、变压器高压侧过电流保护 308

三、变压器高压侧接地保护 309

四、变压器低压侧分支限时速断保护 310

五、变压器低压侧分支过电流保护 311

六、变压器低压侧接地保护 312

第四节 高压厂用电缆馈线 312

一、电缆纵差保护 313

二、定时限过电流保护 313

三、电流速断及延时速断保护 314

四、单相接地保护 314

第五节 低压厂用变压器 315

一、电流速断保护 315

二、过电流保护 315

三、反时限过电流保护 316

四、负序过电流保护 317

五、高压侧单相接地零序过电流保护 317

六、低压侧中性点零序过电流保护 319

第九章 抽水蓄能水轮发电机保护 320

第一节 概论 320

第二节 抽水蓄能机组启动方式 320

一、异步启动 320

二、同轴小电动机启动 320

三、同步启动又称“背靠背”启动 321

四、半同步启动 321

五、变频启动 321

六、低频启动时低频特性 323

第三节 抽水蓄能机组各种运行工况 323

一、电气接线及其对工况转换的有关设备 323

二、抽水蓄能机组各种工况的转换 324

三、运行工况识别 325

第四节 抽水蓄能机组各种保护 325

一、差动保护 326

二、负序过电流保护 328

三、低压过电流保护 329

四、次同步过电流保护 329

五、定子接地保护 329

六、逆功率保护 330

七、低功率保护 330

八、溅水功率保护 331

九、低频保护 331

十、过励磁保护 331

十一、电压相序保护 331

十二、失磁保护和失步保护 332

十三、低阻抗保护 332

十四、发电机断路器失灵保护 332

十五、主变压器过电流保护 333

十六、电动机锁滞保护 333

参考文献 334