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第一节　概述1

第一章　发电机内部故障主保护1

第二节　比率制动式纵差保护2

一、比率制动式纵差保护的基本概念和原理简介3

二、比率制动式纵差保护的整定计算5

第三节　故障分量比率制动式纵差微机保护7

一、基本原理7

二、各种工况下的动作情况分析10

第四节　故障分量负序方向微机保护12

一、故障分量负序方向保护的基本原理12

三、定值整定12

二、故障分量负序方向保护的主要算法16

三、故障分量负序方向保护的整定计算18

第五节　发电机高灵敏内部故障主保护（高灵敏单元件横差保护）21

一、大幅度减小电流互感器变比22

二、水轮发电机中性点连线不平衡电流的实例分析23

三、汽轮发电机中性点连线不平衡电流的分析26

四、高灵敏内部故障主保护（单元件横差保护）的整定计算26

五、高灵敏发电机内部故障主保护的试验和运行27

第六节　多分支分布中性点接线方式水轮发电机综合差动保护27

一、单元件横差保护（发电机高灵敏内部故障主保护）27

三、纵联差动保护28

二、裂相横差保护28

四、综合差动保护的二次回路安装和讨论29

第七节　发电机的不完全纵差保护29

第八节　发电机内部故障主保护的其它方案31

一、纵向零序过电压保护31

二、转子二次谐波电流保护32

三、标积制动式纵差保护33

第九节　发电机内部故障主保护灵敏度分析实例34

一、SF320-48/12800-G型水轮发电机34

二、SF302.5-80/17000型水轮发电机38

三、30kVA凸极模拟发电机41

第二章　变压器内部故障主保护45

第一节　概述45

一、三相变压器的励磁涌流45

二、变压器内部短路时流出电流对差动保护的影响49

第二节　变压器差动保护53

一、比率制动式差动保护53

二、标积制动式差动保护64

三、非线性制动（双曲线型）式差动保护的研究开发68

四、变压器分侧差动保护70

五、零序差动保护71

六、差动速断保护78

七、改进谐波制动原理变压器差动保护的试验研究79

第三节　考虑励磁特性的变压器内部短路微机保护85

一、考虑励磁特性的变压器内部短路保护基本思路和数学模型初探86

二、考虑励磁特性的变压器微机保护数学模型的改进87

三、使用序电感的考虑励磁特性的变压器微机保护数学模型及试验结果91

四、考虑励磁特性的变压器内部短路微机保护的小结97

第四节　特殊变压器的内部短路保护97

一、分裂绕组变压器97

二、自耦变压器101

三、全星形接线变压器102

四、多绕组变压器103

第五节　瓦斯保护104

第六节　暂态保护型电流互感器104

一、铁芯气隙对电流互感器的影响104

二、TP型电流互感器选型时的有关参数105

三、TP型电流互感器暂态特性校验实例（拐点电压法）106

四、500kV变压器差动保护电流互感器的配置选型108

第三章　发电机、变压器短路故障的后备保护110

第一节　发电机短路故障的后备保护110

一、过流保护110

二、复合电压（负序电压和线电压）启动的过流保护110

四、自并励发电机的后备保护111

三、负序过流保护和单元件低压启动过流保护111

第二节　变压器短路故障的后备保护114

一、相间短路后备保护115

二、接地短路后备保护118

第三节　发电机-变压器组短路故障后备保护123

一、相间短路后备保护配置原则和配置方案124

二、时限电流速断保护125

三、阻抗保护126

第四章　定子绕组单相接地保护131

第一节　概述131

一、电力系统中性点各种接地方式优缺点的比较133

第二节　发电机的中性点接地方式133

二、大中型发电机的中性点接地方式135

三、发电机中性点经消弧线圈接地必须是欠补偿方式137

四、中性点经消弧线圈谐振接地138

第三节　正常运行和单相接地故障时的基波零序电压电流和三相对地电压141

一、正常运行时141

二、单相接地故障时143

三、发电机中性点不同接地方式下单相接地基波零序电压保护的计算分析实例146

第四节　汽轮发电机的定子三次谐波电压149

一、汽轮发电机三次谐波匝电动势分布149

二、汽轮发电机三次谐波电压的分布及其等效电路151

三、汽轮发电机正常运行时三次谐波电压的现场测试163

四、升压变压器高压绕组三次谐波零序电动势E3H对汽轮发电机三次谐波电压的影响165

第五节 水轮发电机的定子三次谐波电压167

一、水轮发电机定子三次谐波等效电路的建立169

二、正常运行时定子三次谐波电压的分布171

三、单相接地故障时水轮发电机三次谐波电压的分布172

四、扩大单元接线方式水轮发电机单相接地故障时三次谐波电压的分布175

五、升压变压器高压绕组三次谐波零序电动势E3H对水轮发电机三次谐波电压的影响178

第六节 基波零序电压型定子接地保护178

第七节 三次谐波电压型定子接地保护在汽轮发电机上的应用180

一、以｜？s｜＞｜？n｜为动作条件的定子接地保护181

二、以Kres｜？n｜＜｜？s｜为动作条件的定子接地保护183

三、以Kres｜？n｜＜｜？n－？s｜为动作条件的定子接地保护184

四、以Kres｜？n｜＜？n－？p？s｜为动作条件的定子接地保护185

五、三次谐波电压型定子接地保护的应用实例187

第八节 三次谐波电压型定子接地保护在水轮发电机上的应用192

一、发电机-变压器组单元接线方式的水轮发电机192

二、扩大单元接线方式的水轮发电机194

三、三次谐波电压型定子接地保护的应用实例194

第九节 外加电源方式的定子接地保护196

一、外加直流电源的定子接地保护197

三、外加12.5Hz交流电源的定子接地保护198

二、外加20Hz交流电源的定子接地保护198

第十节 选择性定子接地行波保护200

一、定子接地行波基本概念和现场实测200

二、定子接地故障时行波电流电压的简单分析计算204

第十一节 相位判别式三次谐波电压型定子接地微机保护210

第五章 发电机励磁回路接地保护214

第一节 概述214

一、发电机励磁回路故障的成因和形式214

二、励磁回路两点接地时轴系和汽轮机的磁化214

三、发电机励磁回路接地保护的现状217

一、电桥式一点接地保护218

第二节 励磁回路一点接地保护218

二、叠加直流电压式一点接地保护220

三、叠加交流电压式一点接地保护222

四、切换采样式一点接地保护228

第三节 励磁回路两点接地保护评述229

第四节 励磁回路一点和两点接地微机保护230

一、转子一点接地微机保护基本原理230

二、转子两点接地微机保护基本原理231

三、动作判据和软件框图232

四、灵敏度分析232

第一节 概述234

第六章 低励、失磁保护234

第二节 低励、失磁过程的定性分析和试验资料236

第三节 低励、失磁过程中的机端阻抗（或导纳）特性241

一、低励、失磁过程中机端阻抗（或导纳）轨迹241

二、抵达静稳极限前失磁机机端阻抗（或导纳）轨迹（等有功阻抗圆和等有功导纳圆）242

三、静稳极限阻抗（或导纳）圆244

四、低励、失磁后的发电机异步阻抗分析246

第四节 低励、失磁保护的阻抗继电器248

一、按异步边界整定的低励、失磁阻抗继电器248

二、按静稳边界整定的低励、失磁阻抗继电器250

第五节 低励、失磁保护的三相同时低压继电器251

第六节 几种低励、失磁保护继电器在阻抗平面上的特性比较253

第七节 低励、失磁阻抗继电器的误动问题255

一、机端两相经过渡电阻2Rf短路255

二、升压变压器高压侧两相经过渡电阻2Rf短路256

三、升压变压器高压侧单相接地短路257

四、系统振荡258

五、长线充电261

六、自同步过程262

七、电压回路断线262

第八节 静稳边界阻抗继电器（xd≠xq）的作图整定262

一、各种工况下励磁电压电流的变化特性265

第九节 低励、失磁保护中的转子判据265

二、等励磁电压辅助判据271

三、变励磁电压主判据274

第十节 低励、失磁保护装置的构成示例278

一、凸极发电机的低励、失磁保护装置278

二、隐极发电机的低励、失磁保护装置281

三、调相机的低励、失磁保护装置282

第十一节 低励、失磁微机保护286

一、原理和算法286

二、低励、失磁微机保护原理框图及动模试验结果288

一、装设失步保护和失步预测保护的必要性290

二、对失步保护和失步预测保护的基本要求290

第七章 失步保护和失步预测保护290

第一节 概述290

三、两机系统的规范化291

第二节 多阻抗元件的失步保护292

一、双阻抗元件失步保护292

二、三阻抗元件失步保护（原瑞士BBC生产ZPT408-10型滑极继电器）297

第三节 测量振荡中心电压及其变化率的失步预测保护302

一、基本原理302

三、装置的构成303

二、整定计算303

第四节 测量视在电阻及其变化率的失步预测保护304

一、基本原理304

二、动作特性及其分析整定307

三、失步预测保护动作判据311

四、动模试验314

第五节 以系统两点间相位差为依据的失步预测保护315

一、相位差算法315

二、相位差预测值的算法317

三、电流振荡检测元件317

四、大系统的失步预测保护总框图318

第六节 暂态失稳预测保护319

一、基本原理和计算简化条件319

二、极限切除角度θ′x和极限切除时间tcri的计算319

三、程序框图322

四、仿真计算的校验和分析323

第七节 采用李雅普诺夫直接法的失步预测保护324

一、李雅普诺夫直接法简介324

二、应用李雅普诺夫直接法的失步预测判据325

三、计算实例328

四、李雅普诺夫直接法失步预测保护的评估329

第一节 概述330

第八章 转子表层负序过负荷保护（负序电流保护）330

第二节 发电机长期承受负序电流的能力331

第三节 发电机短时承受负序电流的能力332

一、发电机短时负序转子发热常数A332

二、电力系统运行对A值的要求333

三、判据I？t＞A的运行实践和修正334

第四节 转子表层负序过负荷保护的构成337

第五节 反时限元件的分析340

一、两级充电式反时限元件340

二、平方-积分器式反时限元件345

第六节 负序电流滤过器的运行分析350

一、利用感抗移相的负序电流滤过器351

二、利用电容移相的负序电流滤过器352

三、电流互感器一相断线对负序电流滤过器的影响352

第九章 过励磁保护355

第一节 过励磁故障的起因和后果355

第二节 变压器过励磁损耗分析358

一、主磁通在铁芯中产生的损耗358

二、过励磁电流在绕组导体电阻上的损耗358

三、漏磁通在绕组导体中引起的涡流损耗359

四、漏磁通在铁芯表面造成的涡流损耗359

第三节 变压器、发电机的过励磁能力360

一、两段式定时限过励磁保护361

第四节 过励磁保护的动作判据和动作特性361

二、过励磁反时限保护之一362

三、过励磁反时限保护之二363

第五节 过励磁保护装置原理365

一、U/f的测量电路365

二、反时限电路365

第六节 反时限过励磁保护的整定计算366

第十章 主设备异常运行的其它保护367

第一节 过负荷保护367

一、发电机的过负荷367

三、励磁绕组的过负荷保护368

二、定子绕组的过负荷保护368

四、变压器的过负荷保护369

第二节 过电压保护370

第三节 逆功率保护371

第四节 发电机频率异常保护374

第五节 电流互感器二次断线保护380

第六节 非全相运行保护383

第七节 启动和停机保护385

第八节 在盘车状态下的误合闸保护386

第九节 断路器断口闪络保护387

一、轴电流的产生及其对发电机组的影响388

第十节 轴电流保护388

二、轴承座绝缘破坏的主要原因390

三、轴电流保护391

第十一章 大型发电机-变压器组继电保护的总体配置393

第一节 大型发电机-变压器组继电保护总体配置的要求393

第二节 发电机-变压器组内部短路主保护的配置问题396

一、发电机三相定子绕组的结构对保护配置的影响396

二、关于定子绕组同相匝间或层间短路保护问题398

第三节 汽轮发电机励磁回路两点接地保护问题398

第四节 关于短路故障的后备保护问题398

二、三套反时限保护能否兼作后备保护？399

第五节 异常运行保护问题399

一、定子单相接地保护应否跳断路器？399

三、低励、失磁保护400

四、失步保护和失步预测保护400

五、电流二次回路断线保护401

第六节 大型水轮发电机-变压器组继电保护配置特点401

第七节 大机组微机保护装置的推广应用401

第十二章 并联电抗器的保护402

第一节 并联电抗器的纵差保护和电流速断保护402

一、没有补偿作用时匝间短路与单相接地的定性分析403

第二节 并联电抗器的匝间短路保护403

二、有补偿作用时匝间短路与单相接地的定性分析404

第三节 过负荷保护及过流后备保护406

第四节 并联电抗器内部故障的微机保护407

一、并联电抗器内部故障微机保护原理407

二、并联电抗器-匝短路时的阻抗变化408

三、微机保护中低通滤波器截止频率fm、采样间隔△t、积分区间T的优化选择408

四、数字仿真试验结果和动作阈值ξ0的选定409

第十三章 电力电容器保护411

第一节 电力电容器的故障起因和后果411

一、并联补偿电容器的投入暂态分析412

第二节 并联补偿电容器的投入暂态分析和故障稳态分析412

二、电容器组内部故障时各种保护参数的稳态分析计算413

第三节 电容器组内部故障保护413

一、电容器的熔断器保护413

二、单三角形接线电容器组的零序电流保护416

三、每相两分支（每分支电容NC/M）、双三角形接线电容器组的三元件式横差保护416

四、差电压保护417

五、零序电压保护418

六、双星形双电抗器接线中性点零序电压保护418

七、双星形双电抗器接线中性点连线零序电流保护418

二、过电流保护419

一、电流速断保护419

九、桥形接线桥差保护（或称电桥原理电流平衡保护）419

第四节 电容器回路相间短路保护419

八、双星形单电抗器接线中性点连线零序电流保护419

第五节 系统异常的电容器保护420

一、过电压保护420

二、低电压保护420

第六节 串联电容器组的保护420

一、绕组保护421

第二节 电动机保护综述421

二、轴承损坏421

一、绕组损坏421

第一节 电动机故障的形式和起因421

第十四章 电动机保护421

二、供电系统保护422

三、轴承保护422

第三节 电动机的温度保护423

第四节 电动机的热保护425

一、电动机的发热与冷却425

二、电动机的过负荷温升及其极限允许值426

三、对电动机过负荷热保护特性的要求427

第五节 温度-电流保护430

四、电动机热保护的缺点430

一、相间短路保护之一——电流速断保护432

二、相间短路保护之二——差动保护432

第六节 电动机的电流保护432

三、单相接地保护433

四、电动机堵转保护434

五、严重过负荷保护435

六、相间电流不平衡保护436

第七节 电动机的电压保护436

一、低电压保护436

一、电气模型437

二、负序电压保护437

第八节 采用电、热和机械仿真模型的电动机微机型热保护437

二、热模型440

三、转子热模型参数的改进441

四、机械模型442

五、电动机微机型热保护分析实例443

第九节 电动机综合保护444

一、电动机过热保护的等效电流Ieq444

三、短路、启动时间过长和堵转保护（I1、t1）446

四、不对称电流保护（I2、t2）446

二、过热保护446

五、接地故障保护（I0、t0）447

第十五章 抽水蓄能发电-电动机组继电保护448

第一节 抽水蓄能电站在电力系统中的意义448

一、抽水蓄能电站的特殊功用448

二、抽水蓄能电站的一般知识449

三、抽水蓄能电站的经济效益452

四、各国抽水蓄能电站的建设概况452

第二节 抽水蓄能机组的继电保护454

一、抽水蓄能机组继电保护的技术特点454

二、我国抽水蓄能机组保护的现状465

附录A 并网运行发电机内部短路计算的多回路分析法469

附录B 数字滤序算法484

附录C 定子绕组开断的实用计算486

附录D 自耦变压器外部单相接地短路计算实例488

附录E 水轮发电机定子接地故障的行波分析492

附录F 系统电抗的最小偏差实时最优估计500

附录G 并联补偿电容器的内部故障分析503

附录H LJ型零序电流互感器512

附录I 发电机的运行容量（P-Q）曲线513

参考文献517