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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iμ100

二、饱和倍数ns101

三、暂态磁密系数K104

四、二次暂态电流i2108

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iμ157

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Un0241

四、定子单相接地时的三次谐波电压Us和Un242

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