继电保护原理与应用（原书第4版）
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江西南昌
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作者J.路易斯
出版社机械工业出版社
ISBN9787111583646
出版时间2020-08
装帧平装
开本16开
定价180元
货号26440975
上书时间2024-11-03
![“机械基础件、基础制造工艺和基础材料”系列丛书：机械基础件标准汇编[ 法兰]](https://www0.kfzimg.com/sw/kfz-cos/kfzimg/bafdfaae/ae1f3c2894506102_s.jpg)
商品详情
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前言
第4版前言
本书第 4 版加入了一些 近在电力系统保护中日渐重要的新主题。 在保护系统的设计、 应用、 整定和监控中, 规程正发挥着越来越重要的作用。 本书第 4 版增加了电力系统保护相关规程及其对保护人员执行工作影响的讨论。 继电保护在系统扰动工况下的性能受到了越来越多的关注。 而对扰动的分析被认为是辅助保护系统设计、 校正误差、 识别故障设备和位置以及推广应用实践的有效手段。 在
本书的第 4 版中, 加入了关于这个主题以及相应分析工具的讨论。近年来, 以光伏及风力发电为代表的可再生能源分布式发电正不断地渗透到电力系统中。 而面向可再生能源分布式发电与面向传统同步发电机的并网设备在原理上显著不同, 需要为其设计新的保护系统。 对上述新式并网设备的保护系统要求的讨论分析同样加入了本书第 4 版中。
此外, 数字化设备计算能力的提高以及电网通信系统功能的完善, 为发展更智能、 更灵活的继电保护系统创造了大量机会。 相关讨论已纳入本书。本书的核心价值在于为读者提供从入门到精通的电力系统保护领域的基础知识。 近年来, 尽管电力系统在技术上取得了巨大的进步, 但是其分析的基本原理仍未改变。 这些基础知识在本书第 4 版中得以保留, 并在此基础上, 增加了更多实例。 应当指出, 现阶段电力系统中同时包含老旧的和现代化的设备。 因此, 我们需要跨越设备年份的专业知识才能支持目前运行的典型电力系统的保护要求。本书第 4 版在保留老旧的设备类型信息的同时, 还添加了一些 近开发的新类型装置及其应用的信息。
对于在电力系统继电保护领域工作的工程师以及有兴趣进入电力系统行业的学生, 希望本书能够成为一个有用的工具。 近年来, 科技进步无疑极大地推动了这一领域的活跃性。 总会有新东西要学习, 有新事物要调查研究, 有新挑战要面对。 我相信这种趋势会持续到未来。
Thomas J. Domin
第 3 版前言
本书第 3 版继电保护包含了自第 2 版出版后新出现的有关继电保护新发展和新主题的信息。 这个时间跨度代表了电力行业内重大技术进步和革命性结构变化的活跃期。 这本书的格式类似于以前的版本, 它以一种 简洁和 容易理解的方式, 保留了 Lewis Blackburn 提出的保护基础的全部范围。 我怀着谦卑和敬意承担了更新和拓展 Blackburn 成果的任务。从技术角度来看, 在电力系统的保护和控制中, 数字处理设备的开发和应用进步显著。 伴随基于微处理器的设备在保护方案中的应用, 这个较为传统的研究方向重新焕发出生机。 近年来, 电力工业的内部结构发生了显著变化, 彻底改变了电力系统发展方式。 本书第 3 版讨论了相关技术进步给保护功能带来的影响。
此外, 电网结构和监管的变化也促进了各类发电机在输配电系统中的配置。 本书第 3 版增加了对分布式发电接入点保护要求的相关讨论, 也添加了发电机励磁系统中保护系统和限制器的应用。 其他增加或显著扩展的内容有: 电容器保护、 低频减载方案的设计和性能、 电压崩溃和缓解、 特殊的保护方案、 故障和事件记录、 故障定位技术以及变压器保护的 新进展。 本书中所有资料已进行了相应的审核和更新。
此外, 我希望自己在电力系统保护和运行方面的实践经验及个人见解, 对读者来说是有益的。 这些个人观点是我作为一名中等规模电力公司的保护工程师、一名在全世界许多电力公司担任过顾问的 40 多年的经验总结。 基于上述经验,相信我能够洞察和鉴别许多希望在电力系统保护领域建立背景知识和培养直觉的工程师所面临的重大问题与挑战。 本书的见解不止是理论上的, 更多的是个人的、 实际的, 这是为了让本书的内容有一个从现实出发的角度。 希望本书有助于把各种保护方法纳入一个更清晰的视角, 并提供有用的信息, 提高工程师从事高挑战性和高回报性的继电保护领域工作时的有效性。
Thomas J. Domin
第 2 版前言
本书第 2 版是对 1987 年出版的第 1 版继电保护中的许多重要主题的更新与扩展。 本书第 2 版的架构类似于第 1 版, 但每一章都经过了仔细检查和修改, 使阐述材料更加清晰, 更新了电力系统继电保护相关研究进展, 并增添了应用实例。 对发电机保护的章节进行了重新编写, 力求反映行业当前的规章制度。 许多图片以更紧凑的形式呈现, 使其更容易参考。 如同第 1 版那样, 本书第 2 版的结尾处同样提出了额外的问题, 以供进一步研究。 我再次尝试以一种简单易懂的方式呈现材料, 将重点放在对读者 有用的东西上。 我希望本书第 2 版会像第 1 版一样获得好评。
J. Lewis Blackburn
第 1 版前言
继电保护是电力系统中一个重要的组成部分: 其作用在系统正常运行过程中难以察觉, 但在系统事故、 故障、 异常扰动的过程中却非常重要。 正确使用继电保护可以隔离系统故障区域, 从而使其余系统能够继续运行并提供电能。
本书介绍了在电力系统中广泛应用的继电保护装置的基本原理和技术及相应的保护规程。 本书的目标是为执业工程师和技术人员提供有用的参考, 以及作为电力领域大学水平课程的实践教材。 本书包含了正常运行电压在 480V 以上的公用事业和工、 商业系统的应用实例。保护继电器的设计因制造商而异, 同时伴随技术进步, 其设计也在不断变化。 相对独立于其设计及发展趋势, 继电保护的应用仍然保持不变。 因此, 这本书并没有着重强调设计方面。 在这一领域, 不同制造商的信息会更加详细。继电保护的专业性强, 涉及并要求从业人员具备电力的生产、 传输、 分配、消耗等所有设备的相关知识。 此外, 还要能理解系统在正常、 故障和异常条件下是如何运行的。 因此, 继电保护为各个领域的专业研究提供了一个极好的背景,对于系统规划、 运行和管理尤为重要。
来自西屋 (Westinghouse) 公司、 美国电气电子工程师学会 ( IEEE) 、 国际大电网会议 (CIGRE) 以及世界各地的许多公共事业和工业公司的 50 年的朋友、同事和学生都直接或间接地促成了这本书。 对于他们的贡献和支持表示衷心的感谢。
特别感谢在这个手稿准备期间 Rich Duncan 的热情鼓励和支持。 感谢 W. A.Elmore、 T. D. Estes、 C. H. Griffin、 R. E. Hart、 C. J. Heffernan 和 H. J. Li 提供的图片和额外的技术帮助。 另外, 感谢马塞尔·德克尔 (Marcel Dekker) 公司的Eileen Gardiner 博士, 他对我的工作给予了 耐心的鼓励和支持。
J. Lewis Blackburn
导语摘要
本书的内容十分丰富，涵盖了从故障分析的基本方法，到电力系统发电机、变压器、母线、输电线路、电抗器等多种元件的保护技术，以及微机保护、变电站自动化、继电保护性能提升等继电保护专业的多个方面。全书没有繁琐冗长的数学推导和理论计算，而是采用平实的叙述、丰富的实例与图表，为读者构建了一个完整而清晰的继电保护专业技术体系。本书非常适合继电保护专业的工程师和技术人员在工作中参考使用，也可作为大学水平课程的实践教材使用。
作者简介
作 者 简 介
Thomas J. Domin 是宾夕法尼亚州的注册专业工程师, 拥有着丰富的电力系统工作经验。 他的工作背景包括在宾夕法尼亚州电力公司超过 40 年的工作经验,该公司是一家总部设在宾夕法尼亚州阿伦敦的中型电力公司。他的经验主要是在继电保护领域, 重点是对电力系统继电保护设备的应用和调试。 他的工作范围包括从高压输电系统到低压配电系统的电力设施, 也包括电路保护需求的编制以及电力系统线路、 变压器、 发电机、 电容器、 电厂辅助设备和联锁电力网的非公共设施的保护性能分析。 他的经验包括继电保护基本原理,标准和规范的编制, 继电器和控制逻辑要求的规范, 继电保护整定规范的编制以及电力系统的干扰分析。 他还研究和分析了发电机励磁控制系统、 电压控制、 负荷潮流、 系统稳定性和系统运行, 并一直致力于电力事业扩展规划研究的发展。除了在美国国内电力系统的工作, Thomas J. Domin 还参与了许多涉及电气保护和电力系统运行的国际项目。
目录
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
6.5.6RX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
内容摘要
本书的内容十分丰富，涵盖了从故障分析的基本方法，到电力系统发电机、变压器、母线、输电线路、电抗器等多种元件的保护技术，以及微机保护、变电站自动化、继电保护性能提升等继电保护专业的多个方面。全书没有繁琐冗长的数学推导和理论计算，而是采用平实的叙述、丰富的实例与图表，为读者构建了一个完整而清晰的继电保护专业技术体系。本书非常适合继电保护专业的工程师和技术人员在工作中参考使用，也可作为大学水平课程的实践教材使用。
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