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上篇 继电保护基础知识2

第一章 继电保护概述2

一、继电保护与继电保护装置2

二、继电保护的作用3

三、继电保护装置的组成和种类3

四、对继电保护装置的基本要求6

五、继电保护的一般规定6

六、继电保护装置的灵敏度7

第二章 短路电流计算12

第一节 标么值及其计算12

一、短路故障类型12

二、标么值的基本概念13

三、电抗标么值和有名值的换算15

四、电网元件的阻抗值15

第二节 短路电流的构成及计算方法20

一、短路电流的暂态过程20

二、短路电流的构成22

三、短路电流的计算内容和方法步骤22

四、三相短路冲击电流、全电流最大有效值和三相短路容量的计算24

五、短路电流周期分量值的计算25

第三节 高压网络短路电流的计算27

一、无限容量系统高压网络短路电流的计算27

二、有限容量系统中高压网络短路电流的计算30

第四节 变压器短路电流的计算36

一、变压器低压侧短路电流的计算36

二、变压器低压侧短路时折算到高压侧穿越电流的计算41

第五节 1kV及以下低压配电网络短路电流的计算44

一、电路中各元件阻抗的计算44

二、短路电流计算47

三、应用举例57

第六节 高压电网不对称短路电流的计算61

一、序网的构成61

二、计算方法64

三、应用举例68

第七节 1kV及以下低压电网不对称短路电流的计算69

一、计算公式69

二、电路元件阻抗的计算70

三、应用举例76

第八节 中性点不接地系统接地电流的计算80

一、架空线路单相接地电容电流的计算80

二、电缆线路单相接地电容电流的计算80

三、架空线和电缆混合线路单相接地电容电流的计算82

第九节 电力网络元件短路电流计算83

一、汽轮发电机电容电流及消弧线圈的计算83

二、异步电动机反馈电流的计算85

三、尖峰电流的计算88

第三章 保护继电器91

第一节 保护继电器基本知识91

一、保护继电器的分类、型号与代号91

二、保护继电器检验的一般规定95

第二节 电流继电器97

一、电磁型电流继电器的型号与结构97

二、电磁型电流继电器的主要技术指标98

三、电磁型电流继电器的技术数据98

四、DL-20C和DL-30系列电流继电器技术数据101

五、电磁型电流继电器的内部接线图101

第三节 过电流继电器105

一、感应型过电流继电器105

二、整流型过电流继电器115

第四节 电压继电器119

一、电压继电器的分类和结构119

二、电压继电器的技术数据和内部接线120

三、DJ-100A系列电压继电器122

四、JY-20系列电压继电器125

五、电压继电器的调试126

六、低电压（欠电压）继电器触点振动的改进127

第五节 中间继电器128

一、中间继电器的类型与结构129

二、DZ-10系列中间继电器129

三、DZ-30B系列中间继电器130

四、DZ-50、DZ-60系列中间继电器131

五、DZ-100系列中间继电器132

六、DZS-100系列中间继电器135

七、DZJ-10系列交流中间继电器137

八、DZ-200系列中间继电器138

九、DZB-100、DZS-10B系列中间继电器147

十、BZS-10系列中间继电器147

十一、中间继电器的校验与调整149

第六节 时间继电器151

一、时间继电器的类型与结构151

二、DS-20系列时间继电器152

三、DS-30H系列时间继电器153

四、DS-30系列时间继电器155

五、DSJ-10系列时间继电器157

六、DS-110、DS-120系列时间继电器158

七、BS-30系列时间继电器158

八、时间继电器的校验与调整160

第七节 差动继电器162

一、差动继电器的结构与工作原理162

二、BCH-1、DCD-5、DCD-5H型差动继电器164

三、BCH-2、DCD-2、DCD-2H型差动继电器169

四、差动继电器的校验与调整174

第八节 信号继电器177

一、信号继电器的结构与工作原理177

二、DX-11、DX-11A型信号继电器178

三、DX-15系列信号继电器179

四、DX-110系列信号继电器182

五、DX-30系列信号继电器182

六、信号继电器的选用184

七、信号继电器的校验与调整185

八、串接信号继电器和附加电阻的计算186

第九节 闪光继电器189

一、闪光继电器的结构与工作原理189

二、DX-1、DX-3型闪光继电器190

三、DX-3G型闪光继电器191

四、DX-19E型闪光继电器193

五、闪光继电器的调试195

第十节 冲击继电器195

一、BC-30系列冲击继电器195

二、CJ1、CJ2、ZC-21A、ZC-23、PC-3和ZC-11A型冲击继电器198

三、ZC-11AH型冲击继电器198

四、冲击继电器的调试201

第十一节 接地继电器202

一、接地继电器的内部接线与工作原理202

二、常用接地继电器技术数据203

三、接地继电器的调试204

第十二节 低频继电器205

一、低频继电器的结构与工作原理205

二、低频继电器的技术数据207

第十三节 自动重合闸装置（APR）207

一、自动重合闸装置的类型与选用207

二、对自动重合闸装置的要求208

三、自动重合闸装置的结构与工作原理208

四、自动重合闸装置的技术数据210

五、自动重合闸装置的调试212

第十四节 加速和延迟继电器动作时间的方法与计算212

一、加速和延迟继电器动作时间的一般方法212

二、直流继电器加速吸合电路及附加电阻、电容的计算213

三、直流继电器加速释放电路及释放时间的计算214

四、直流继电器延迟释放电路及附加电容的计算215

五、直流继电器延时吸合、延时释放电路及附加电阻、电容的计算216

第十五节 机电型继电器的维护与故障处理217

一、继电器的巡视检查与定期维护217

二、继电器的检修与调整218

三、机电型继电器的常见故障及处理方法219

第四章 电子技术基础221

第一节 二极管、稳压管和三极管221

一、二极管221

二、稳压管225

三、三极管228

第二节 场效应管、达标顿管和单结晶体管241

一、场效应管241

二、达林顿管246

三、单结晶体管249

第三节 晶闸管254

一、晶闸管的管脚标志和工作状态254

二、晶闸管的基本参数256

三、晶闸管的主要技术数据257

四、晶闸管的选择259

五、晶闸管换相过电压阻容保护元件的选择259

第四节 三端固定集成稳压器260

一、类型与结构260

二、技术数据260

三、典型电路261

第五节 光电耦合器262

一、特性262

二、技术数据263

三、管脚265

第六节 固态继电器与晶体管电子继电器266

一、固态继电器（SSR）266

二、晶体管电子继电器270

第七节 逻辑门电路274

一、逻辑代数与逻辑门电路274

二、逻辑控制与电器控制、矩阵控制的对应关系277

三、逻辑元件与有触点电路的功能对应关系281

第八节 TTL门电路和CMOC集成电路282

一、TTL门电路282

二、CMOS集成门电路287

第九节 常用门电路芯片简介292

一、常用门电路芯片引脚及内部结构292

二、4000系列数字集成电路型号索引296

第十节 触发器、寄存器和计数器300

一、触发器300

二、移位寄位器302

三、计数器303

第十一节 555时基集成电路和运算放大器309

一、555时基集成电路309

二、运算放大器313

第五章 电气设备选择与校验329

第一节 高压电器设备选择与校验329

一、按正常工作条件选择高压电器设备329

二、按短路条件校验电器产品的动稳定、热稳定332

三、短路时母线间产生的电动力计算332

四、应用举例334

第二节 低压电器设备的选择与校验336

一、按正常工作条件选择336

二、按短路条件校验电器设备的动稳定、热稳定336

三、说明337

四、应用举例337

第三节 电流互感器的选用与接线346

一、电流互感器的型号及技术数据346

二、电流互感器的接线351

三、电流互感器与电流继电器的接线354

四、电流互感器二次负荷的计算358

五、电流互感器二次负荷的校验363

六、电流互感器的选用367

七、过电流保护用电流互感器的选择370

八、继电保护用电流互感器一次短路电流倍数的选择372

第四节 电压互感器的选用与接线373

一、电压互感器的型号及技术数据373

二、电压互感器的接线377

三、电压互感器二次负荷的计算381

四、电压互感器二次导线的选择383

五、电压互感器的选用385

第四节 互感器极性判别388

一、干电池法388

二、钳形电流表法389

中篇 机电类继电保护391

第六章 线路继电保护及计算391

第一节 线路继电保护的规定及整定计算391

一、3～66kV电力线路继电保护规定391

二、电力线路继电保护整定计算393

第二节 过电流保护及计算395

一、过电流保护的类型及电路结构395

二、定时限过电流保护396

三、反时限过电流保护398

四、定时限过电流保护与反时限过电流保护的配合计算399

第三节 电流速断保护计算及保护“死区”的弥补401

一、电流速断保护的类型及电路结构401

二、瞬时电流速断保护402

三、带时限电流速断保护402

四、电流速断保护的动作电流整定原则403

五、电流速断保护的一次侧动作电流及灵敏度计算403

六、保护装置的“死区”及其弥补404

第四节 过电流保护与电流速断保护计算应用举例406

第五节 农网10kV线路电流速断保护和过电流保护411

一、电流速断保护411

二、过电流保护412

三、应用举例412

第六节 低电压闭锁过电流保护414

一、低电压闭锁过电流保护原理414

二、低电压闭锁过电流保护装置的整定416

第七节 方向过电流保护416

一、方向过电流保护的必要性416

二、方向过电流保护电路结构与工作原理417

第八节 小接地电流系统的接地保护419

一、接地电容电流的估算419

二、中性点不接地系统单相接地保护方式419

三、保护装置动作电流的整定421

四、采用零序电流保护装置时应注意的问题422

五、应用举例423

第九节 电力线路自动重合闸装置（APR）和电源自动投入装置（AAT）425

一、自动重合闸装置（APR）425

二、10kV电力线路备用电源自动投入装置（AAT）430

第七章 变压器继电保护及计算433

第一节 电力变压器保护规定433

一、电力变压器继电保护的对象433

二、电力变压器继电保护的具体规定433

第二节 电力变压器继电保护整定计算和灵敏度校验436

一、电力变压器继电保护的整定计算436

二、灵敏度校验438

第三节 变压器电流速断保护及计算439

一、保护电路及工作原理439

二、应用举例440

第四节 变压器过负荷保护和过电流保护441

一、变压器过负荷保护441

二、变压器过电流保护442

三、应用举例443

第五节 变压器瓦斯保护444

一、瓦斯继电器类型与结构444

二、瓦斯继电保护原理电路445

三、瓦斯继电器的整定446

四、瓦斯继电器的维护446

五、应用举例447

第六节 变压器纵差动保护449

一、电路组成及工作原理449

二、不平衡电流的产生及消除方法449

三、采用BCH-2型继电器构成的差动保护电路451

四、应用举例452

第七节 变压器零序电流保护454

一、保护电路454

二、动作电流整定及灵敏度校验455

第八节 低压起动过电流保护和复合电压起动过电流保护455

一、低电压起动过电流保护455

二、复合电压起动过电流保护456

三、低电压起动过电流保护与复合电压过电流保护的比较457

第九节 具有多种保护功能的变压器保护电路458

一、定时限过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护、温度保护复合型变压器保护线路458

二、定时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护复合型变压器保护线路459

第十节 配电变压器保护电路元件的整定和选择460

一、配电变压器低压侧断路器瞬时脱扣器动作电流整定计算460

二、小型变压器旁路熔丝的选择462

三、变压器与上级线路电流保护的配合计算463

四、农网35kV变电所主变压器熔断器的选择465

五、变压器跌落式熔断器的选择469

第十一节 电炉变压器继电保护473

一、电炉变压器继电保护的配置473

二、电炉变压器继电保护动作电流的整定计算473

三、电炉变压器瞬时过电流灵敏度校验474

四、应用举例474

第八章 3～10kV分段母线继电保护及计算476

第一节 保护电路与整定计算476

一、3～10kV母线分段断路器保护方式的选择476

二、3～10kV母线分段断路器保护电路及工作原理476

三、6～10kV母线断路器断电保护动作电流的整定计算476

四、应用举例476

第二节 母线不完全差动保护479

一、保护电路与工作原理479

二、动作电流整定480

三、动作时限整定481

四、灵敏度校验481

五、应用举例481

第三节 分段母线备用电源自动投入装置484

一、基本电路及工作原理484

二、继电器参数选择487

第九章 电动机继电保护及计算488

第一节 电动机继电保护的规定和配置488

一、1kV以下电动机保护的规定488

二、低压电动机继电保护的配置489

三、3kV及以上电动机继电保护的规定490

四、3kV及以上电动机继电保护配置490

第二节 低压电动机继电保护电器元件的选用491

一、断路器的选用491

二、刀开关的选用496

三、熔断器的选用499

四、热继电器的选用505

五、低压大功率电动机用断路器的选用505

第三节 高压异步电动机继电保护整定计算513

一、3kV及以上异步电动机继电保护的整定计算内容和方法513

二、电流速断保护灵敏度校验513

三、定时限过电流保护灵敏度校验515

四、纵差动保护灵敏度校验515

五、变压器和电动机合并成组时过电流继电器的选择及动作电流整定515

六、应用举例516

第四节 高压电动机继电保护电路517

一、高压电动机电流速断保护和过电流保护电路517

二、高压异步电动机纵差动保护电路519

三、高压异步电动机断相保护电路及整定计算519

四、高压异步电动机综合保护电路521

第五节 同步电动机继电保护的整定524

一、同步电动机继电保护整定的内容和方法524

二、同步电动机的同步电抗Xd和短路比kd526

三、灵敏度校验526

四、同步电动机自控设备其他保护设备的整定527

第六节 高压同步电动机保护电路528

一、高压同步电动机励磁装置电路528

二、高压同步电动机综合保护电路531

第七节 电动机单相接地保护和低电压保护534

一、高压电动机单相接地保护534

二、电动机低压保护537

第八节 电动机过电压阻容保护及压敏电阻保护540

一、高压电动机过电压阻容保护540

二、电动机过电压压敏电阻保护543

第九节 ZDH-20系列电动机综合保护装置544

一、电路构成和工作原理544

二、技术数据545

第十章 小型发电机继电保护及计算548

第一节 小型发电机继电保护的规定548

一、发电机故障及异常运行状态类型548

二、发电机继电保护装置的配置548

三、小型发电机继电保护具体配置规定548

第二节 小型发电机继电保护整定计算550

一、单台小型发电机继电保护整定计算550

二、多台发电机并列或与系统并列运行时继电保护的整定计算550

三、灵敏度校验553

第三节 小型发电机过电流和过电压保护554

一、过电流保护（带时限）554

二、过电压保护554

三、应用举例555

第四节 小型发电机防飞车保护和失磁保护555

一、防飞车保护555

二、失磁保护559

第五节 发电机纵差动保护560

一、保护电路与工作原理561

二、动作电流的整定562

三、动作时限整定563

四、灵敏度校验563

第六节 小水电站主变压器和送电线路继电保护的配置564

一、主变压器继电保护的配置564

二、送电线路继电保护的配置564

第七节 小水电站控制、保护装置565

一、BKSF-□2、BKSF-□2A系列低压水轮发电机控制柜565

二、BKQ系列自动并列控制器570

三、PLB-1型发电机过电流、过电压保护器575

第十一章 电力电容器继电保护及计算579

第一节 电力电容器继电保护规定579

一、电力电容器运行的一般规定579

二、3～10kV电力电容器继电保护的规定580

第二节 3～10kV电力电容器继电保护整定582

一、3～10kV并联电容器继电保护整定计算582

二、灵敏度校验583

三、应用举例584

第三节 电力电容器继电保护接线及电路元件选择585

一、电力电容器保护接线方式及特点585

二、电力电容器放电电阻的选择587

三、电力电容器串联电抗器的选择590

第四节 电力电容器电流速断保护和横差动保护593

一、电力电容器电流速断保护593

二、电力电容器横差动保护595

第五节 典型无功功率补偿控制电路597

一、简单的低压无功补偿控制电路597

二、简单的高压无功功率补偿自动控制线路599

第六节 无功功率补偿电容柜电器元件的选择600

一、断路器的选择600

二、熔断器的选择601

三、切换电容器专用接触器的选择603

第七节 常用无功功率补偿装置简介606

一、PGJ1型无功功率自动补偿静电电容器屏606

二、DB系列无功功率动态补偿装置609

三、TBB系列高压并联电容器装置610

四、自立式自动投切电容器柜611

第十二章 工厂配电网低压断路器保护计算614

第一节 配电用低压断路器的选用614

一、低压断路器的类型及适用范围614

二、非选择型配电用断路器的保护计算615

三、选择型配电用断路器的保护计算617

四、采用断路器或熔断器和断路器组合的配电系统保护电器的选择620

第二节 智能型断路器的使用与整定622

一、智能型断路器简介622

二、智能型断路器的技术数据623

三、智能断路器控制器的使用624

下篇 晶体管继电保护和微机继电保护629

第十三章 晶体管保护电路629

第一节 晶体管继电保护的输入电路和起动电路629

一、晶体管继电保护的特点和构成629

二、保护的输入电路630

三、晶体管继电保护的起动电路634

第二节 晶体管继电保护的接口电路636

一、由光电耦合器为主组成的接口电路636

二、因CMOS场效应管驱动继电器的接口电路641

三、TTL（晶体管—晶体管逻辑）门电路驱动大功率负载的接口电路643

四、PLC（可编程控制器）输入、输出接口电路644

第三节 晶体管继电保护的延时电路648

一、由555时基集成电路构成的延时电路648

二、充电式延时电路650

三、放电式延时电路654

第四节 晶体管保护的记忆电路和执行电路655

一、记忆电路655

二、执行电路660

第十四章 晶体管过电流保护和电流速断保护663

第一节 晶体管过电流保护663

一、晶体管定时限过电流保护663

二、晶体管反时限过电流保护665

第二节 晶体管电流速断保护667

第三节 晶体管继电器的维护与故障处理668

一、晶体管继电器的特点668

二、晶体管继电器的维护669

三、晶体管继电器的常见故障及处理方法671

第十五章 微机继电保护672

第一节 微机继电保护的特点、构成和要求672

一、微机继电保护的特点672

二、微机继电保护的构成673

三、微机继电保护的基本要求682

第二节 微机继电保护的对比分析和保护流程举例683

一、微机继电保护与传统继电保护的对比分析683

二、微机保护流程设计方法和过程685

第三节 微机保护应用实例691

一、WWG系列微机型无功补偿控制器691

二、STK-W-3型微机控制器692

三、小水电站微机控制系统698

第四节 变电站综合自动化系统产品及技术改造703

一、变电站综合自动化系统产品简介703

二、常规变电站改造成无人值班变电站710

第十六章 继电保护电子设备的抗干扰及防雷714

第一节 干扰源和抑制方法714

一、干扰信号的传送方式和削弱方法714

二、主要干扰源和抑制方法714

三、易受干扰的敏感环节和抗干扰措施716

四、常用的抗干扰措施717

第二节 PLC系统的抗干扰措施724

一、电源部分的抗干扰措施724

二、在安装方面的抗干扰措施725

三、抑制负载通断时产生电磁干扰的措施725

四、增设光电耦合器726

五、采用适当的延时躲开干扰信号727

六、PLC输入、输出接口电路误动作原因及其防止措施727

七、PLC系统接地抗干扰729

第三节 微机继电保护的抗干扰和防雷730

一、微机继电保护的抗干扰措施730

二、微机继电保护的防雷措施733

第四节 继电保护装置的维护及系统调试736

一、继电保护装置的维护736

二、继电保护装置的定期检验738

三、继电保护系统的调试739

四、微机继电保护检验及调试注意事项743

附录745

参考文献748