葉片泵CFD數值計算實例詳解

譯者序
原書前言
第1章電力系統擾動分析功能
1.1電力系統擾動分析的作用
1.2數字故障記錄儀（DFR）擾動分析的目的
1.3通過電力系統擾動分析來測定電力系統設備狀況
1.4DFR設備描述
1.5電力系統擾動分析所需信息
1.6故障記錄儀監測信號
1.6.1模擬信號
1.6.2事件（數字或二進制）輸入和輸出
1.7DFR監測電壓和電流的觸發設置
1.8DFR和數字繼電器的采樣率與頻率響應
1.9通過數字繼電器產生的故障錄波
1.10智能電子裝置采集的數據集成與整合
1.11DFR的軟件分析包
1.11.1相量分析
1.11.2有效值（RMS）計算
1.11.3有功功率和無功功率的計算
1.11.4數據顯示操作
1.11.5故障定位
1.11.6電力系統諧波分析
1.11.7對稱分量分析
1.12變電站接地電流監測中DFR的精度校驗
1.13利用DFR來驗證電力系統短路模型
1.14瞬態數據交換通用格式標准
參考文獻
第2章電力系統故障現象與電力系統的故障清除過程
2.1電力系統中的分流故障類型
2.2分流故障分類
2.2.1三相故障
2.2.2相—相故障
2.2.3相—地故障
2.2.4雙相—地故障
2.3電力系統中的串聯不平衡類型
2.4電力系統中的擾動成因
2.5故障點
2.6對稱和非對稱故障電流
2.7電壓峰值處的電弧放電或飛弧閃絡
2.8故障演變
2.9並發故障
2.10金屬性（RF=0）或帶地線合閘的線—地短路故障
2.11線路兩側順序故障清除導致表現為金屬性（RF=0）遠端線—地短
路故障
2.12線路兩側順序故障清除導致表現為電阻性遠端線—地短路故障
2.13樹木引起的高阻線接地故障
2.14高阻線—地故障驗證了僅從一端饋入故障電流時測量阻抗的
自然阻性
2.15一個非接地電力系統中的相—地故障
2.16線—地故障時非故障相中的電流
2.17三角形／星形變壓器星形接地側的線—地故障
2.18三角形／星形變壓器星形接地側的線—線故障
2.19三角形／星形變壓器（三角形繞組不與電源相連）三角形側的
線—線故障
2.20超高壓雙相—地故障時周波繼電器的運行時間
2.21油斷路器箱中相C—地故障的自動清除
2.22輸電線絕緣子飛弧閃絡引起的相B—地故障的自清除
2.23通信信號延遲造成的輔助系統的延遲清除
2.24線—地故障的順序故障清除
2.25線—地故障的步距故障清除
2.26一端為瞬時接地器件且另一端為時限過電流接地器件的接地
故障清除步驟
2.27一次側和本地備用（斷路器失靈）保護系統故障后遠端備用的
接地故障清除
2.28線—地故障中斷路器失靈的故障清除
2.29利用一種對比方法的故障點確定和故障分類
參考文獻
第3章電力系統現象及其對繼電保護系統性能的影響
3.1電力系統振盪導致輸電線兩端同時跳閘和僅在相鄰輸電線一端跳閘
3.1.1發電機振盪現象
3.1.2失步振盪事故描述
3.1.3輸電線L1上Z1的跳閘分析
3.1.4對繼電保護系統的影響
3.2由線—地故障、發電損耗和三相138kV輸電線意外跳閘共同造成的
發電機振盪
3.2.1事故描述
3.2.2發電機組GB跳閘分析的理論和結論
3.3200MW機組同步產生的電力系統平穩振盪
3.4導致同一變電站的不同輸電線產生不同振盪的電力系統主要擾動
3.5高壓側相—地故障期間發電機轉子處120Hz電流的表征
3.6不平衡故障期間發電機負序電流的流動
3.7170MW水力發電機組的意外（偶然）勵磁
3.8發電機中性點處三次諧波電壓的表征
3.9電力系統故障時發電機中性點三次諧波電壓幅值的變化
3.10GSU高壓側線—地故障時發電機輸出的有功功率和無功功率
3.11200MW機組的勵磁損耗
3.12發電機的剩余（衰減）能量
3.13發生故障和誤同步時的電流非過零點
3.14高壓側接地故障時通過升壓變壓器繞組間電容產生的發電機中性點
零序電壓耦合
3.15高壓側差動保護區域內存在故障時的變壓器勵磁
3.15.1故障電流中的諧波分量分析
3.16變壓器的涌流
3.16.1變壓器涌流現象的定義
3.16.2對變壓器保護的影響
3.16.3二次諧波檢測邏輯方法
3.17YG／三角形變壓器星形接地側勵磁時的涌流
3.18變壓器三角形側勵磁時的涌流
3.18.1三角形／YG變壓器三角形側的勵磁
3.18.2三角形／三角形變壓器三角形側的勵磁
3.19線—地故障和斷相同時發生時具有三角形三次繞組的自耦變壓器的
兩相勵磁
3.20整個三角形／星形變壓器組的30°相移
3.21遠端雙繞組三角形／YG變壓器產生的零序電流
3.22作為零序源的傳統電力調節變壓器的鐵心類型
3.23斷路器的重燃
3.24合閘操作過程中斷路器三相不一致
3.25斷路器的分閘電阻
3.26反饋到斷路器失靈故障檢測器的二次電流
3.27磁通量消除
3.28電流互感器（CT）飽和
3.29發電機斷路器誤同步引發的系統失步狀態下的CT飽和
3.30電容式電壓互感器（CVT）的暫態
3.31一個超高壓（EHV）輸電線斷電時套管電位器的暫態
3.32電容額定電流中斷后電容器組斷路器重燃
3.33電容器組的合閘暫態
3.34並聯電容器組近距系統故障
3.34.1涌流現象的定義
3.34.2電容器涌出電流的仿真研究
3.35數據采集與監控系統（SCADA）並入一個三相故障
3.36自動重合閘到一個永久性線—地故障
3.37線—地故障后快速重合閘
3.38零序互耦感應電壓
3.39輸電線相—地故障時造成高阻抗母線差動保護誤跳閘的互耦合
現象
3.40三相故障清除時非正弦中性點電流的表征
3.41發生故障時平行輸電線上電流反向
3.42Ferranti（費蘭梯）電壓上升
3.43兩端具有並聯電抗器的EHV線上的電壓振盪
3.43.1EHV線上相A—C—地故障時的電壓振盪
3.43.2EHV線上相A—地故障時的電壓振盪
3.43.3EHV線開關操作時的電壓振盪
3.44被監測輸電線上雷擊造成的相C—地故障之后相鄰輸電線上的
雷擊
3.45用於保護電纜接頭的345kV避雷器擊穿之前的電流泄放
3.46校准設置誤差造成的模擬?數字（A?D）轉換器的量程飽和
3.47故障中斷瞬間電流下降的表征
3.48定子繞組中性點不正確連接的中壓電動機的激勵
3.49從負載狀態到故障狀態時的相角變化
參考文獻
第4章發電機系統擾動相關的案例分析
4.1發電機保護的基礎知識
案例分析
案例分析4.1115kV相—地故障期間由定子負序電流產生的水輪發電機
轉子雙頻電流（120Hz）的表征
案例分析4.2170MW水力發電機組的意外（偶然）激勵
案例分析4.3人為操作失誤造成的200MW發電機機組失磁
案例分析4.41100MW發電機組的失磁跳閘
案例分析4.5聯合循環發電廠中50MW蒸汽機組的誤同步
案例分析4.6一個200MW水力發電機組的誤同步
案例分析4.7水力發電機組手動同步過程中數字差動繼電器的意外跳閘
案例分析4.8高壓側138kV相—地故障引發的500MW聯合循環發電廠跳閘
案例分析4.9功率搖擺期間聯合循環發電廠中110MW燃氣輪機組的跳閘
案例分析4.10345kV相—地故障正常清除時800MW發電廠的DFR錄波分析
案例分析4.11發電機端浪涌電容器導線故障造成的150MW聯合循環發電廠跳閘
案例分析4.12800MW火力發電機組的發電機定子接地故障
案例分析4.13800MW發電機組端子處的三相故障
案例分析4.14電纜連接故障造成的50MW發電機組端子處三相故障
案例分析4.15發電機轉子風扇上的葉片故障造成的定子相—相—地故障
案例分析4.16345kV輸電線近距相—地故障時抽水蓄能發電站的意外跳閘
案例分析4.17345kV母線故障時800MW發電廠以及所連接EHV線的跳閘
案例分析4.18外部138kV三相故障時150MW聯合循環發電廠的跳閘
案例分析4.19138kV輸電系統擾動時150MW聯合循環發電廠的跳閘
案例分析4.20138kV雙相—地故障成功清除后150MW聯合循環發電廠意外跳閘
案例分析4.21電容器組位於保護區內的差動繼電器導致感應發電機意外跳閘
案例分析4.22聯合循環發電廠試運行階段蒸汽發電（STG）機組與系統首次
同步時的意外跳閘
案例分析4.23500MW聯合循環發電廠中STG機組的順序停機
案例分析4.24新機組試運行階段由於接線錯誤導致發電機數字差動繼電器
的意外運行
案例分析4.25在試運行之前逐步將一個新發電機並入電力系統
4.1.1繼電器設置計算相關案例分析
案例分析4.26100%定子接地故障保護中三次諧波欠電壓裝置的設置過程
案例分析4.27提供電力系統后備保護的發電機繼電裝置設置基礎
參考文獻
第5章變壓器系統擾動相關的案例分析
5.1變壓器基礎知識
5.1.1廣泛應用的變壓器連接類型
5.1.2自耦變壓器
5.1.3自耦變壓器故障電流分析
5.1.4三繞組變壓器或自耦變壓器的三角形電流監測
5.1.5確定故障期間自耦變壓器三角形繞組零序電流方向
5.1.6三角形三次零序電流的標幺值
5.1.7自耦變壓器中性點電流的幅值和方向
5.1.8確定電力系統模型
5.1.9接地星形側電壓相位超前三角形側30°的三角形／星形接地變壓器
（Yd1型變壓器連接形式）
5.1.10三角形側電壓相位超前接地星形側30°的三角形／星形接地變壓器
（Yd11型變壓器連接形式）
5.2變壓器差動保護基礎知識
5.2.1硬連接差動保護
5.2.2多功能數字差動繼電器
5.2.3變壓器差動保護的應用
5.2.4兩繞組三角形／星形接地變壓器差動保護基礎知識
5.3案例分析
案例分析5.1具有位於變壓器差動保護區的13.8kV相—相母線故障的
5MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器激勵
案例分析5.2發電機升壓變壓器缺乏冗余保護而導致230kV區域電力供應中斷
案例分析5.3由於繞組配置中繼電器設置錯誤導致的變壓器數字差動繼電器
意外運行
案例分析5.4利用變壓器數字差動繼電器故障錄波來定位13.8kV開關設備的
相—相故障
案例分析5.513.8kV三角形繞組斷相的發電機組升壓變壓器運行
案例分析5.6利用變壓器相量圖、DFR錄波和繼電器目標來確定發電機組輔助
變壓器的故障相
案例分析5.7450MVA 345kV/138kV/13.2kV自耦變壓器故障
案例分析5.8由於鐵磁諧振狀態導致的750kVA 13.8kV/0.480kV廠用變壓器
故障
案例分析5.9外部線—地故障時變壓器數字差動繼電器的意外跳閘
案例分析5.9A發電機處於工作狀態時外部相B—地故障導致的發電廠意外跳閘
案例分析5.9B發電機處於停機狀態時外部相C—地故障導致的發電廠意外跳閘
案例分析5.10兩台75MVA 138kV/13.8kV GSU變壓器激勵時變壓器數字差動
繼電器的意外運行
案例分析5.115MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器激勵時變壓器數字差動
繼電器的意外運行
案例分析5.125MVA 13.8kV/4.16kV廠用變壓器高壓側相—相故障演變為
三相故障
案例分析5.13連接2MVA 13.8kV/0.480kV廠用變壓器外殼的13.8kV母線處相—相
故障演變為三相故障
案例分析5.14暴雨導致的13.8kV開關設備相—相故障演變為三相故障
案例分析5.15由於缺少作為繼電器接線輸入的燃氣輪機電纜連接導致變壓器
數字差動繼電器意外運行
案例分析5.16由鳥糞引發115kV變壓器絕緣套管飛弧閃絡而導致的相—地故障
案例分析5.17利用變壓器數字繼電器示波圖分析4.16kV低阻接地電源的
相—地故障
案例分析5.1813.8kV母線上由松鼠引起的相—相故障演變為三相故障
案例分析5.19由於動物接觸引發的13.8kV變壓器相—相故障演變為115kV
變壓器套管故障
案例分析5.20通過數字輸入連接到氣體繼電器的跳閘輸出來確定變壓器
多功能數字繼電器的意外跳閘
參考文獻
第6章架空輸電線系統擾動相關的案例分析
6.1輸電線保護基礎知識
6.1.1電力系統裝置保護和控制的對偶原理
6.1.2輸電線繼電技術的歷史沿革
6.1.3大容量電力系統的保護准則
6.1.4縱聯繼電系統在輸電線保護中的應用
6.2案例分析
案例分析6.1僅利用一端DFR錄波來確定本地和遠端線—地故障的清除時間
案例分析6.2僅利用一端示波圖分析345kV輸電線兩端相—地故障的清除時間
案例分析6.3雷擊造成的三相故障分析
案例分析6.4雷擊造成的765kV雙相—地故障分析
案例分析6.5通過分析雷擊造成的三相接地故障來評估電力塔塔基電阻
案例分析6.6首先從一個直接接地電力系統中清除115kV相—地故障，然后與一個非接地電力系統連接並從中清除故障
案例分析6.7人為破壞造成的345kV相—地（相C—地）故障
案例分析6.8公路電力線事故造成的345kV相—地（相A—地）故障
案例分析6.9外部相—地故障時138kV電流差動繼電系統的誤跳閘
案例分析6.10由於附加CT電路接地造成的三相故障時13.8kV饋線接地繼電器的意外運行
案例分析6.11通過分析115kV斷路開關關聯的支柱絕緣子故障來修正系統模型誤差
案例分析6.12利用DFR錄波來定位機電式距離繼電器保護的345kV輸電線故障
案例分析6.13利用遠端變電站的DFR錄波來定位熱電聯供裝置的室外13.8kV開關設備故障
案例分析6.14由於負重輸電線與樹接觸造成的高阻故障時345kV分裂導線束破損（損壞）
案例分析6.15輸電線開關失靈造成的115kV相—相故障
案例分析6.16由於數字輸電線保護繼電器中時限過電流器件的設置錯誤造成的115kV饋線的意外跳閘