電力變電站工程（原書第3版）

譯者序

原書前言

主編介紹

撰稿人

第1章　變電站是如何設計的

JimBurke（已退休）和Anne－MarieSahazizian 1

第2章　氣體絕緣變電站

PhilBolin 10

第3章　氣體絕緣變電站：母線/開關配置

MichaelJBio 30

第4章　高壓開關設備

DavidLHarris和DavidChildress 37

第5章　高壓電力電子變電站

DietmarRetzmann和AsokMukherjee 60

第6章　變電站自動化接口

JamesWEvans 104

第7章　變電站一體化和自動化

EricMacDonald 136

第8章　圍油欄

ThomasMeisner 159

第9章　社區(qū)變電站

JamesHSosinski（已退休） 175

第10章　動物威懾/防護

MikeStine 189

第11章　變電站接地

RichardPkeil 194

第12章　變電站防雷

RobertSNowell（已退休） 217

第13章　地震防護

EricFujisaki 239

第14章　變電站消防

DonDelcourt 255

第15章　變電站通信

DanielENordell 281

第16章　變電站物理防護

JohnOglevie，WBruceDietzman和CaleSmith 315

第17章　變電站控制及監(jiān)測系統(tǒng)的網絡安全

DanielThanos 335

第18章　氣體絕緣輸電線路

HermannKoch 360

第19章　變電站資產管理

HLeeWillis和RichardEBrown 403

第20章　變電站調試和項目驗收

JimBurke（已退休）和RickClarke 442

第21章　儲能

RalphMasiello 453

第22章　變電站在智能電網中的作用

StuartBorlase，MarcoCJanssen，MichaelPesin和BartoszWojszczyk 4772100433B

《電力變電站工程》共22章，主要內容如下：變電站是如何設計的；氣體絕緣變電站；氣體絕緣變電站：母線/開關配置；高壓開關設備；高壓電力電子變電站；變電站自動化接口；變電站一體化和自動化；圍油欄；社區(qū)變電站；動物威懾/防護；變電站接地；變電站防雷；地震防護；變電站消防；變電站通信；變電站物理防護；變電站控制網絡安全防護和診斷系統(tǒng)；氣體絕緣輸電線路；變電站資產管理；變電站調試和項目驗收；儲能；變電站在智能電網中的作用。本書內容詳實，細節(jié)明確，包括了大量的實際工程圖片和圖表，便于讀者理解相關內容。書中每一章都由相關領域專家以教程的方式進行撰寫，方便讀者快速查詢所需要的內容。

譯者序

原書第3版序

原書第2版序

原書第1版序和感謝

第1章 緒論 1

1.1 概況 1

1.2 電力系統(tǒng)基礎知識 1

1.3 保護要求 3

1.4 保護范圍 4

1.5 主保護和后備保護 5

1.5.1 主保護 5

1.5.2 后備保護 5

1.6 方向保護 6

1.7 習題 7

第2章 短路電流的計算 9

2.1 短路電流計算模型 9

2.1.1 系統(tǒng)阻抗影響 9

2.1.2 旋轉電機的影響 11

2.1.3 故障種類 12

2.1.4 故障電流計算 13

2.2 計算短路電流的方法 15

2.2.1 各序網絡的構建和重要性 18

2.2.2 使用對稱分量法進行不對稱故障計算 20

2.2.3 電力系統(tǒng)等效阻抗 20

2.3 保護系統(tǒng)的電流和電壓信號 21

2.4 用計算機進行故障計算 22

第3章 繼電器的類別和功能 24

3.1 分類 24

3.1.1 按結構分類 24

3.1.2 按輸入信號分類 24

3.1.3 按功能分類 24

3.1.4 電氣設備的國際分類 25

3.2 電磁繼電器 26

3.2.1 吸引繼電器 26

3.2.2 帶移動線圈的繼電器 27

3.2.3 感應繼電器 27

3.3 保護繼電器的發(fā)展 31

3.4 數(shù)字保護 31

3.4.1 概述 31

3.4.2 數(shù)字繼電器的特點 31

3.4.3 數(shù)字繼電器的典型結構 32

3.4.4 數(shù)字繼電器的標準功能 33

3.5 繼電器供電 34

第4章 電流互感器和電壓互感器 35

4.1 電壓互感器 35

4.1.1 等效電路 35

4.1.2 誤差 35

4.1.3 負載 36

4.1.4 電壓互感器的選擇 37

4.1.5 電容式電壓互感器 37

4.2 電流互感器 39

4.2.1 等效電路 39

4.2.2 誤差 40

4.2.3 交流飽和 41

4.2.4 負載 41

4.2.5 電流互感器的選擇 44

4.2.6 ANSI標準定義的準確級 45

4.2.7 直流飽和 46

4.2.8 使用電流互感器的注意事項 47

第5章 過電流保護 49

5.1 簡述 49

5.2 過電流繼電器種類 49

5.2.1 固定電流值繼電器 49

5.2.2 定時限/定電流繼電器或定時限繼電器 51

5.2.3 反時限繼電器 52

5.3 過電流繼電器整定 52

5.3.1 速斷單元整定 52

5.3.2 保護變電站間連接線路的速斷單元覆蓋范圍 53

5.3.3 延時過電流繼電器參數(shù)整定 54

5.4 繼電器配合的限制條件 58

5.4.1 最小短路電流水平 58

5.4.2 發(fā)熱限制 59

5.4.3 啟動電流值 61

5.5 與Dy聯(lián)結變壓器的配合 69

5.5.1 三相短路故障 70

5.5.2 相間短路故障 70

5.5.3 單相接地故障 71

5.6 與熔斷器的配合 78

5.7 與負序單元的配合 78

5.8 帶電壓控制的過電流繼電器 79

5.9 用軟件技術設置過電流繼電器 80

5.10 數(shù)字繼電器中數(shù)字邏輯的使用 81

5.10.1 簡述 81

5.10.2 數(shù)字邏輯基礎 81

5.10.3 邏輯關系圖 82

5.11 群組整定變化的適應性保護 84

5.12 習題 85

第6章 熔斷器、重合閘和分段器 89

6.1 設備 89

6.1.1 重合閘 89

6.1.2 分段器 92

6.1.3 熔斷器 92

6.2 配電系統(tǒng)的時間/電流設備的配合原則 94

6.2.1 熔斷器-熔斷器的配合 95

6.2.2 重合閘-熔斷器的配合 95

6.2.3 重合閘-重合閘的配合 98

6.2.4 重合閘-繼電器的配合 98

6.2.5 重合閘-分段器的配合 99

6.2.6 重合閘-分段器-熔斷器的配合 99

第7章 方向過電流繼電器 102

7.1 結構 102

7.2 動作原則 103

7.3 繼電器的連接 103

7.3.1 30°連接（0°AMT） 103

7.3.2 60°連接（0°AMT） 104

7.3.3 90°連接（30°AMT） 105

7.3.4 90°連接（45°AMT） 105

7.4 接地故障方向繼電器 106

7.5 速斷單元的配合 111

7.6 方向過電流延時繼電器的整定 114

7.6.1 啟動電流整定 114

7.6.2 時間刻度整定 114

7.7 習題 119

第8章 差動保護 121

8.1 概述 121

8.2 差動保護的分類 123

8.3 變壓器差動保護 123

8.3.1 基本因素 124

8.3.2 CT的選擇和連接 125

8.3.3 接地故障時差動繼電器保護的繞組的百分比 130

8.3.4 確定斜率 131

8.3.5 電力變壓器中的故障電流分布 132

8.4 發(fā)電機和旋轉電機的差動保護 134

8.5 線路差動保護 137

8.6 母線差動保護 138

8.6.1 多個制動線圈的差動保護系統(tǒng) 138

8.6.2 高阻抗差動系統(tǒng) 138

8.7 習題 140

第9章 距離保護 142

9.1 概述 142

9.2 距離繼電器的種類 142

9.2.1 阻抗繼電器 144

9.2.2 方向繼電器 146

9.2.3 感抗繼電器 147

9.2.4 姆歐繼電器 148

9.2.5 完全極化的姆歐繼電器 149

9.2.6 透鏡特性的繼電器 150

9.2.7 多邊形特性的繼電器 150

9.2.8 混合特性繼電器 150

9.3 整定距離繼電器的保護范圍和動作時間 151

9.4 距離繼電器饋入電流的影響 154

9.5 距離保護中的弧阻影響 158

9.6 剩余補償 159

9.7 距離繼電器測得的阻抗 159

9.7.1 相單元 159

9.7.2 接地故障單元 160

9.8 電力系統(tǒng)振蕩 160

9.9 距離繼電器的有效保護范圍 163

9.10 最大負載檢查 164

9.10.1 姆歐繼電器 164

9.10.2 多邊形特性的繼電器 165

9.11 畫出繼電器整定值 165

9.12 聯(lián)鎖脫扣 174

9.12.1 欠范圍直接脫扣 174

9.12.2 允許的欠范圍聯(lián)鎖脫扣 174

9.12.3 允許的超范圍聯(lián)鎖脫扣 175

9.13 在串聯(lián)補償線路中的距離繼電器 175

9.14 在T形回路中距離保護的考慮因素 177

9.14.1 兩個端口有饋入電流的T形回路 177

9.14.2 所有三個端口都有饋入電流的T形回路 179

9.15 采用距離繼電器發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵磁故障 179

9.16 習題 181

第10章 工業(yè)系統(tǒng)的保護 184

10.1 保護設備 184

10.1.1 過電流繼電器 184

10.1.2 普通斷路器和塑殼斷路器的直接動作器件 184

10.1.3 熱繼電器、接觸器和熔斷器組合使用 184

10.2 電機相關過電流保護的整定原則 185

10.2.1 熱繼電器 185

10.2.2 低壓斷路器 186

第11章 工業(yè)負載切除系統(tǒng) 194

11.1 失電后的系統(tǒng)運行 194

11.2 自動減載系統(tǒng)的設計 195

11.2.1 簡單發(fā)電機模型 195

11.2.2 建立減載系統(tǒng)的參數(shù) 195

11.3 整定頻率繼電器的原則 196

11.3.1 動作時間 196

11.3.2 確定頻率波動 197

11.4 計算和整定某工廠的頻率繼電器的案例 197

11.4.1 過載計算 197

11.4.2 需要切除的負載 197

11.4.3 頻率水平 197

11.4.4 負載切除階段 197

11.4.5 確定頻率繼電器整定值 199

11.4.6 動作的驗證 201

第12章 保護方案和變電站設計圖 204

12.1 保護方案 204

12.1.1 發(fā)電機保護 204

12.1.2 電動機保護 205

12.1.3 變壓器保護 209

12.1.4 線路保護 212

12.2 變電站設計圖 213

12.2.1 單線圖 214

12.2.2 變電站布置圖 214

12.2.3 交流連接圖 215

12.2.4 直流連接圖 215

12.2.5 接線圖 216

12.2.6 邏輯圖 216

12.2.7 電纜列表 216

第13章 電力系統(tǒng)自動化的通信網絡 218

13.1 IEC 61850概述 219

13.2 IEC 61850的內容和特點 220

13.3 系統(tǒng)配置語言 224

13.4 IEC 61850設備測試的問題 225

13.5 GOOSE信息的配置和驗證 227

13.5.1 系統(tǒng)配置 229

13.5.2 系統(tǒng)驗證試驗 229

13.6 變電站IT網絡 229

13.7 過程總線 230

第14章 保護系統(tǒng)的安裝、測試和維護 231

14.1 保護設備的安裝 231

14.2 測試保護方案 232

14.2.1 工廠測試 233

14.2.2 安裝前測試 233

14.2.3 周期性維護 237

14.3 安裝數(shù)字保護 238

14.3.1 設置參數(shù) 238

14.3.2 運行測試 239

附錄 習題答案 242

參考文獻 277

第1章 緒論 第2章 繼電保護的動作原理 第3章 電流互感器與電壓互感器 第4章 輸電線路的電流保護 第5章 輸電線路的距離保護 第6章 輸電線路的縱聯(lián)保護 第7章 旋轉電機的繼電保護 第8章 電力變壓器的繼電保護 第9章 母線、電抗器和電容器的繼電保護 第10章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和繼電保護的考慮 第11章 面向系統(tǒng)性能的繼電保護 第12章 斷路器操作方案與過程 第13章 電力系統(tǒng)的監(jiān)控 附錄

本書主要論述了電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理及其相關知識。根據繼電保護的發(fā)展歷程，本書對包括機電型、固態(tài)以及微機型在內的各類基本繼電器的動作情況進行了詳細的說明。同時針對電力系統(tǒng)中的不同電氣設備，對相應的繼電保護原理進行了闡述。除此之外，還特別闡明了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行對繼電保護提出的要求以及與此相關的保護原理。

全書共分13章：第1章為緒論；第2章介紹了各類基本繼電保護的動作原理；第3章介紹了電流互感器和電壓互感器；第4～6章分別介紹了輸電線路的電流保護、距離保護以及縱聯(lián)保護原理；第7章介紹了包括電動機和發(fā)電機在內的各類旋轉電機的繼電保護；第8章介紹了電力變壓器的繼電保護；第9章介紹了母線、電抗器和電容器的繼電保護；第10～11章介紹了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及繼電保護的考慮，并對若干保障系統(tǒng)運行性能的繼電保護原理進行了闡述；第12章介紹了斷路器的操作方案與過程；第13章介紹了電力系統(tǒng)監(jiān)控的相關知識。

本書可作為高等院校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及其自動化及繼電保護及自動遠動技術等相關專業(yè)的本科生和研究生的教學用書，也可供從事繼電保護工作的相關科技人員參考。