继电保护原理与应用（原书第4版）

第4版前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
作者简介
第1章绪论1
1.1引言1
1.2典型继电器和继电保护系统4
1.3典型的电力断路器7
1.4术语和设备编号8
1.5典型的继电器和断路器接线13
1.6保护系统的基本目标15
1.6.1可靠性16
1.6.2选择性17
1.6.3速动性17
1.6.4简单性18
1.6.5经济性18
1.6.6小结19
1.7保护系统的影响因素19
1.7.1经济性19
1.7.2主观性因素19
1.7.3切断和输入装置的位置20
1.7.4故障指示器20
1.8继电器的分类20
1.8.1保护继电器20
1.8.2调节继电器21
1.8.3重合闸、同期检查和同步继电器21
1.8.4监测继电器21
1.8.5辅助继电器21
1.8.6其他继电器的分类21
1.9保护继电器的性能22
1.9.1正确动作22
1.9.2误动作22
1.9.3无结论23
1.9.4跟踪继电器性能23
1.10继电保护原理23
1.11有关应用的信息25
1.11.1系统配置25
1.11.2电力设备的阻抗和接线、系统频率、系统电压和系统相序25
1.11.3现有的保护和问题26
1.11.4操作程序和实践26
1.11.5保护系统设备的重要性26
1.11.6系统故障分析26
1.11.7 负载和系统振荡极限26
1.11.8电流和电压互感器的位置、接线和比例26
1.11.9未来的扩展27
1.12电力行业内的结构变化27
1.13可靠性和保护标准28
1.13.1监管机构29
参考文献30
第2章基本单位：标幺值和百分值33
2.1引言33
2.2标幺值和百分值的定义33
2.3标幺值和百分值的优势34
2.4电路参数之间的基本关系34
2.5基准值36
2.6阻抗标幺值和百分值之间的关系36
2.7变压器单元的阻抗标幺值和百分值38
2.8发电机的阻抗标幺值和百分值39
2.9架空线的阻抗标幺值和百分值40
2.10标幺值（百分值）向不同基准值的转换41
2.10.1示例：采用式（2.34）进行基准值转换42
2.10.2示例：采用式（2.33）进行基准值转换42
参考文献43
第3章相量和极性44
3.1引言44
3.2相量44
3.2.1相量表示44
3.2.2正弦量相量图45
3.2.3组合相量46
3.2.4相量图需附电路图46
3.2.5电流、电压命名法46
3.2.6相量图48
3.3三相对称电力系统的电路图和相量图48
3.4相量旋转和相位旋转50
3.5极性50
3.5.1变压器极性50
3.5.2继电器极性52
3.6极性应用于相故障方向判别54
3.7接地故障的方向判别：极化电压56
3.8接地故障的方向判别：极化电流58
3.9其他类型的方向判别接线方式59
3.10方向继电器的应用60
3.11本章小结61
第4章对称分量法62
4.1引言62
4.2正序分量63
4.3简化表示法63
4.4负序分量63
4.5零序分量64
4.6通用公式64
4.7序阻抗65
4.8正序电源66
4.9序网络68
4.9.1正序网络68
4.9.2负序网络70
4.9.3零序网络71
4.9.4序网络的简化73
4.10横向故障的序网连接74
4.10.1故障阻抗74
4.10.2变电站和杆塔的接地电阻75
4.10.3三相短路的序网连接75
4.10.4单相接地短路的序网连接75
4.10.5两相短路的序网连接77
4.10.6两相接地短路的序网连接77
4.10.7横向故障中其他元件的序网连接78
4.11算例分析：图4.16所示典型系统的故障计算79
4.11.1母线G处三相短路81
4.11.2母线G处单相接地短路81
4.12算例分析：自耦变压器的故障计算82
4.13算例分析：断相故障86
4.14算例分析：单相断相且一侧接地88
4.15纵向故障同时有其他故障89
4.16本章综述90
4.16.1横向故障的电压与电流相量90
4.16.2故障时系统中的电压分布91
4.16.3环网中单相接地时非故障相中的不平衡电流93
4.16.4不同故障条件下的电压、电流相量95
4.17本章小结97
参考文献98
附录4.1短路容量与等效阻抗99
附录4.2变压器（组）等效阻抗与序网连接101
附录4.3Y△联结变压器序分量的相移107
附录4.4架空线的阻抗110
附录4.5变压器的零序阻抗123
第5章继电保护的输入源126
5.1引言126
5.2电流互感器和电压互感器的等效电路128
5.3CT在保护系统中的应用129
5.4CT在交流对称分量上的性能130
5.4.1经典分析方法130
5.4.2CT特性曲线分析方法131
5.4.3ANSI/IEEE标准准确度等级131
5.4.4IEC的准确度等级标准134
5.5故障时的二次侧负荷134
5.6CT的选取和相故障时性能评估136
5.6.1单相设备的CT电流比136
5.6.2相过电流继电器抽头的选择136
5.6.3确定二次侧连接的总负荷136
5.6.4采用ANSI/IEEE标准确定CT的性能137
5.7接地继电器的性能评估139
5.8未通电CT对性能的影响140
5.9通量和电流互感器141
5.10直流分量对CT性能的影响142
5.11总结：CT性能评估143
5.11.1由CT特性和二次侧负荷引起的对称交流电流输入饱和143
5.11.2由一次侧交流电流引起的直流补偿电流导致的饱和144
5.12CT的剩磁和暂态过程145
5.13CT二次回路中的辅助电流互感器146
5.14保护应用中的电压互感器147
5.15光学传感器148
参考文献149
第6章保护的基本原理和基本设计原则150
6.1引言150
6.2差动原理150
6.3过电流、距离保护和保护的基本问题152
6.3.1时间方案153
6.3.2通信方案154
6.4后备保护：远后备保护和近后备保护154
6.5基本设计原则155
6.5.1限时过电流保护155
6.5.2电流电压速断继电器157
6.5.3方向传感功率继电器158
6.5.4极性元件158
6.5.5相间距离继电器159
6.5.6RX图160
6.5.7姆欧特征160
6.5.8单相姆欧元件163
6.5.9多相姆欧元件164
6.5.10其他姆欧元件165
6.5.11电抗元件167
6.6接地距离继电器167
6.7固态微处理器继电器168
6.8本章小结170
参考文献170
第7章系统接地原理171
7.1引言171
7.2不接地系统171
7.3暂态过电压174
7.4不接地系统的单相接地故障检测方法175
7.4.1三相电压互感器175
7.4.2单相电压互感器177
7.5高阻抗接地系统178
7.5.1谐振接地（经消弧线圈接地）178
7.5.2高阻接地179
7.5.3典型中性点高阻抗接地方式算例181
7.5.4通过三个配电变压器的典型高阻抗接地算例184
7.6煤矿或者其他危险类型应用的系统接地方式186
7.7低阻抗接地方式187
7.7.1典型小电阻接地系统的中性点电抗算例189
7.7.2典型小电阻接地系统的中性点电阻算例189
7.8直接（有效）接地方式190
7.8.1直接接地算例191
7.8.2直接接地系统中的接地故障检测192
7.9三相系统的铁磁谐振192
7.9.1配电系统铁磁谐振的小结195
7.9.2高压系统的铁磁谐振195
7.10接地安全196
7.11总结和建议198
参考文献199
第8章发电机保护/分布式发电的联络线保护200
8.1引言200
8.1.1发电机保护的历史200
8.1.2大型发电机组201
8.1.3分布式发电机202
8.1.4潜在问题203
8.2发电机的连接方式和典型保护概述204
8.3发电机定子相间故障保护205
8.3.1小型发电机的差动保护(87)206
8.3.2发电机的多CT差动保护（87）206
8.3.3发电机的高阻抗电压型差动保护208
8.3.4直连发电机差动保护示例209
8.3.5小型发电机的相间保护（未配置差动保护）210
8.3.6单元发电机的相间电流差动保护（87）210
8.4发电机变压器组相间差动保护（87TG）212
8.5相间后备保护(51V)或(21)213
8.5.1电压控制型或电压制动型复压过电流后备保护（51V）213
8.5.2相间距离后备保护（21）214
8.6负序电流后备保护214
8.7定子接地故障保护215
8.7.1接地故障保护（中性点低阻抗接地的中小型单台发电机）215
8.7.2多台中小型Y/△联结发电机的接地故障保护216
8.7.3不接地发电机的接地故障保护217
8.7.4直接接地极小型发电机的接地故障保护217
8.7.5中性点高阻接地的单元接线发电机的接地故障保护（类型1b）218
8.7.6高阻抗接地发电机的100%定子接地保护219
8.7.7高压侧接地故障通过耦合在中性点高阻抗接地系统中产生零序电压V0220
8.7.8多台直连高阻抗接地发电机的接地故障保护221
8.8扩大单元接线发电机变压器组的接地和保护222
8.9励磁绕组接地保护（64）223
8.10发电机停机保护223
8.11低励磁或失磁保护（40）224
8.11.1距离继电器（21）型失磁保护224
8.11.2无功功率型失磁保护227
8.12系统扰动和危险状态下的发电机保护227
8.12.1失去原动机：发电机的电动机运行（32）227
8.12.2过励磁：伏特/赫兹保护（24）228
8.12.3误上电：非同步连接（67）228
8.12.4断路器闪络（61三相不一致保护）229
8.12.5热过载保护（49）229
8.12.6频率异常保护229
8.12.7过电压保护230
8.12.8失去同步：失步保护231
8.12.9次同步振荡231
8.13电压互感器断线故障232
8.14发电机的断路器失灵保护233
8.15励磁系统保护和限制器233
8.15.1励磁系统接地233
8.15.2过励磁234
8.15.3欠励磁234
8.15.4应用注意事项235
8.16同步调相机保护235
8.17发电机跳闸系统235
8.18厂站辅助系统236
8.19分布式电源的联络线保护236
8.19.1电能质量保护238
8.19.2电力系统故障保护241
8.19.3分布式发电设备故障的系统保护243
8.19.4其他联络线保护注意事项243
8.19.5感应发电机/静态逆变器/风力发电场243
8.19.6分布式发电的实际问题246
8.20保护总结248
参考文献249
第9章变压器、电抗器和并联电容器保护251
9.1变压器保护251
9.2影响差动保护的因素253
9.3虚假差动电流253
9.3.1励磁涌流253
9.3.2过励磁255
9.3.3电流互感器饱和256
9.4变压器差动保护特性256
9.5变压器差动继电器的应用和接线257
9.6示例：Y△联结的双绕组变压器组的差动保护接线258
9.6.1第一步：相位修正258
9.6.2第二步：CT电流比和抽头选择260
9.7有载分接变压器261
9.8示例：多绕组变压器组的差动接线262
9.9应用辅助绕组实现电流平衡265
9.10差动回路中的并联CT265
9.11变压器差动保护的特殊连接266
9.12三相变压器组中单相变压器的差动保护268
9.13变压器接地（零序）差动保护269
9.14远方跳闸系统的设备270
9.14.1故障开关270
9.14.2通信通道270
9.14.3有限故障隔离装置271
9.15变压器非电量保护271
9.15.1气体检测271
9.15.2压力突变271
9.16接地变压器保护272
9.17带方向继电器的变压器接地差动保护273
9.18调压变压器保护279
9.19变压器过电流保护279
9.20变压器过载穿越故障耐受标准279
9.21示例：变压器过电流保护281
9.21.1工厂或类似的用户由一台2500kVA，12kV∶480V电压比，阻抗为5.75%的变压器供电282
9.21.2设有7500kVA容量，115∶12kV电压比，7.8%阻抗变压器的配电网285
9.21.3设有12/16/20MVA容量，115∶12.5kV电压比，10%阻抗变压