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第1章 电网结构1

1.1专用配电网的一般结构1

1.2电源2

1.3高压用户变电站3

1.4中压供电5

1.4.1中压供电的各种接线方式5

1.4.2中压用户变电站6

1.5中压电网的接线方式6

1.5.1中压开关柜的各种供电方式6

1.5.2中压电网结构10

1.6低压电网的接线方式14

1.6.1低压开关柜供电方式14

1.6.2发电机作后备电源的低压开关柜17

1.6.3低压开关柜由不间断电源（UPS）作为备用的接线方式18

1.7带有自备电源的工厂供电22

1.8标准电网的例子22

第2章 接地系统30

2.1低压接地系统31

2.1.1低压配电接地系统——定义和接地制式31

2.1.2不同低压接地系统的比较33

2.1.2.1电源变压器中性点不接地或经高阻抗接地的IT系统33

2.1.2.2电源变压器中性点直接接地的TT系统34

2.1.2.3电源变压器中性点接地，电气设备的外露导电部分与中性线连接的TNC-TNS系统35

2.2中压接地系统36

2.2.1不同的中压接地系统——定义和接线方式36

2.2.2不同中压接地系统的比较37

2.2.2.1中性点直接接地37

2.2.2.2中性点不接地系统37

2.2.2.3经限流电阻接地38

2.2.2.4经限流电抗接地38

2.2.2.5经消弧线圈接地39

2.3建立中性点接地系统39

2.3.1中压设备电阻接地39

2.3.2中压设备经消弧线圈或电抗接地42

2.3.3中压或低压设备的直接接地42

2.4低压非接地系统的专用设备特点42

2.4.1安装永久绝缘监视器42

2.4.2安装过电压限制器43

2.4.3通过2～10Hz低频发电机实现接地故障定位43

2.5中压不接地系统的专用设备特点44

2.5.1绝缘监视44

2.5.2第一绝缘故障定位45

第3章 电力网络和电机的主要故障46

3.1短路46

3.1.1短路的特点46

3.1.2短路故障的类型46

3.1.3引起短路的原因47

3.2其他故障类型48

第4章 短路49

4.1短路电流和波形的确立49

4.1.1供电端短路的短路模型的建立50

4.1.2发电机机端短路时短路电流的确定53

4.2短路电流计算方法56

4.2.1对称三相短路56

4.2.1.1元件越过变压器的等效阻抗57

4.2.1.2并联连接的阻抗58

4.2.1.3百分数形式的阻抗和短路电压表达式58

4.2.1.4不同电网元件的阻抗值59

4.2.1.5电动机对短路电流值的影响64

4.2.1.6对称三相短路计算的例子64

4.2.2单相金属短路（零阻抗故障）69

4.2.3两相短路76

4.2.4两相短路接地77

4.3单相故障电流的流动77

4.3.1中性点不接地或中性点经高阻抗接地79

4.3.2中性点经阻抗（电阻或电抗）接地80

4.3.3谐振电抗或消弧线圈接地81

4.3.4中性点直接接地81

4.3.5发生接地故障时网络有几条出线的容性电流的传递82

4.4最小短路电流的计算及其重要性84

4.4.1与接地系统有关的低压最小短路电流的计算85

4.4.1.1计算TN系统中的最小短路电流85

4.4.1.2计算IT系统中无分布中性点的最小短路电流88

4.4.1.3计算带有分布中性点的IT系统的最小短路电流92

4.4.1.4计算TT系统中的最小短路电流92

4.4.1.5最小短路电流对断路器或熔断器选择的影响95

4.4.2中压和高压系统最小短路电流的计算98

4.4.3最小短路电流计算对于保护选择性的重要性99

第5章 短路的影响100

5.1短路电流的热效应100

5.2电动力效应101

5.3电压跌落102

5.4暂态过电压103

5.5接触电压104

5.6操作过电压104

5.7遥控电路中的感应电压104

第6章 仪用互感器107

6.1电流互感器107

6.1.1理论提示107

6.1.2磁路饱和108

6.1.3电流互感器在电网中的应用111

6.1.3.1一般应用原则111

6.1.3.2电流互感器的组成111

6.1.3.3电流互感器参数的规定和定义112

6.1.3.4遵从IEC 60044-1标准的测量用电流互感器113

6.1.3.5遵从IEC 60044-1标准的保护用电流互感器114

6.1.3.6遵从BS3938的保护用电流互感器（X级）115

6.1.3.7IEC 60044-1和BS3938之间关于电流互感器规定的一致性116

6.1.3.8使用超出额定值的电流互感器118

6.1.3.9电流互感器铭牌的例子120

6.1.4非磁性电流传感器121

6.2电压互感器121

6.2.1一般应用原则121

6.2.2电压互感器的技术参数说明和定义122

6.2.3测量用电压互感器遵从IEC 60044-2标准123

6.2.4遵从IEC 60044-2标准的保护用电压互感器124

6.2.5测量用电压互感器铭牌的例子125

第7章 保护功能及其应用126

7.1相过电流保护（ANSI码50或51）127

7.2接地故障保护（ANSI码50N或51N、50G或51G）128

7.3方向过电流保护（ANSI码67）131

7.4方向接地故障保护（ANSI码67N）137

7.4.1运行138

7.4.2带限流电阻接地的电网参数的研究和设定139

7.4.3非接地电网参数的研究和设定143

7.5补偿中性点网络的方向接地故障保护（ANSI码67N）145

7.6差动保护148

7.6.1高阻抗差动保护148

7.6.1.1元件的运行和定尺度150

7.6.1.2高阻抗差动保护的应用156

7.6.1.2.1电动机的差动保护（ANSI码87M）156

7.6.1.2.2发电机的差动保护（ANSI码87G）158

7.6.1.2.3母线差动保护（ANSI码87B）158

7.6.1.2.4限制接地故障差动保护（ANSI码87N或REF）160

7.6.1.3关于高阻抗差动保护应用的说明162

7.6.2电缆或电线的带辅助导线的差动保护（ANSI码87L）162

7.6.3变压器的差动保护（ANSI码87T）169

7.7热过载保护（ANSI码49）171

7.8负相位不平衡保护（ANSI码46）176

7.9过长起动时间和转子锁定保护（ANSI码51 LR）178

7.10过多连续起动的保护（ANSI码66）179

7.11欠电流保护（ANSI码37）180

7.12低电压保护（ANSI码27）181

7.13剩余低电压保护（ANSI码27）182

7.14正序低电压和相序方向保护（ANSI码27 D-47）182

7.15过电压保护（ANSI码59）184

7.16剩余过电压保护（ANSI码59 N）184

7.17低频或过频率保护（ANSI码81）186

7.18无功反向保护（ANSI码32Q）186

7.19有功反向保护（ANSI码32P）187

7.20变压器箱体漏电保护（ANSI码50或51）188

7.21中性点接地阻抗过载的保护（ANSI码50 N或51 N）189

7.22通过监视流过接地连接的电流实现全网接地故障保护（ANSI码50N或51N、50G或51 G）189

7.23温度监视保护（ANSI码38-49T）190

7.24电压限制的过电流保护（ANSI码50V或51 V）191

7.25通过气体、压力和温度检测（DGPT）的保护193

7.26中性点间不平衡保护（ANSI码50 N或51 N）194

第8章 过电流开关设备195

8.1低压断路器195

8.2中压断路器（依据IEC 62271-100标准）200

8.3低压熔断器203

8.3.1熔断区域-约定电流204

8.3.2开断容量205

8.4中压熔断器206

第9章 不同的选择性系统209

9.1电流选择性209

9.2时间选择性211

9.3逻辑选择性214

9.4方向选择性216

9.5差动保护实现选择性217

9.6熔断器和断路器间的选择性218

第10章 电网元件保护220

10.1电网保护220

10.1.1接地故障对经限流电阻接地（直接接地或通过人工中性点接地）的电网要求220

10.1.2非接地电网的接地故障要求225

10.1.3相间故障要求226

10.1.4一条输入馈线的电网227

10.1.4.1相间故障保护227

10.1.4.2接地故障保护228

10.1.5两条并列输入馈线的电网保护232

10.1.5.1相间故障保护232

10.1.5.2接地故障保护234

10.1.6双环输入馈线的电网238

10.1.6.1相间故障保护238

10.1.6.2接地故障保护240

10.1.7回路电网244

10.1.8分区保护245

10.2母线保护252

10.2.1采用逻辑选择性的母线保护252

10.2.2采用高阻抗差动保护装置的母线保护253

10.3变压器保护253

10.3.1变压器合闸时的励磁涌流254

10.3.2Dy联结变压器低压侧短路时高压侧保护检测到的短路电流值255

10.3.3变压器故障258

10.3.4变压器保护259

10.3.4.1防止过负载的专用保护259

10.3.4.2内部相短路的专用保护259

10.3.4.3接地故障的专用保护259

10.3.4.4负荷开关-熔断器保护260

10.3.4.5断路器保护264

10.3.5变压器保护的例子266

10.3.6变压器保护整定说明268

10.4电动机保护269

10.4.1中压电动机的保护270

10.4.1.1电动机保护的例子273

10.4.1.2电动机保护整定说明275

10.4.2低压异步电动机保护276

10.5交流发电机保护277

10.5.1发电机保护装置的例子280

10.5.2发电机保护整定说明282

10.6电容器组保护284

10.6.1与合闸有关的电气现象285

10.6.2施耐德低压电容器组的保护288

10.6.3施耐德中压电容器组的保护289

10.7直流电流装置的保护294

10.7.1短路电流计算294

10.7.2绝缘故障和开关装置的特点295

10.7.3人员的保护296

10.8不间断电源（UPS）的保护297

10.8.1断路器额定值的选择297

10.8.2断路器开断容量的选择298

10.8.3选择性要求298

附录300

附录A公用电网供电的短路暂态电流计算300

附录B电容器组通电时合闸电流的计算302

附录C饱和电流互感器二次电压峰值和二次电流有效值305