电力工程基础第三版孙丽华主编共44页
电力工程基础孙丽华第二版46页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克电力工程基础孙丽华第二版
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第1章
秦山核电站
大亚湾核电站
核电迅速发展的原因 ➢核电是一种新型的巨大能源。
由双回路系统构成， 两个回路各自独立循 环，不会造成设备的 放射性污染
➢煤、石油等火电燃料储量有限，不可再生。
➢发达国家的水资源已基本殆尽。
➢一些资源贫乏国家“能源危机”，不得不发展核电。
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我国能源发展战略 ➢有序开发水电 ➢优化发展煤电 ➢大力推进核电 ➢适度发展天然气发电 ➢积极发展新能源发电������
二、变电所的类型 变电所：由电力变压器和配电装置所组成，起着 变换电压、交换和分配电能的作用。
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➢枢纽变电所：高压侧电压为330～750kV 。 ➢中间变电所：高压侧电压为220～330kV。 ➢地区变电所：高压侧电压为110～220kV 。 ➢终端变电所：高压侧为10～110kV 。
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➢鼓励热电联产。 ➢加强煤炭基地的矿口电厂建设。 2．水力发电厂 能量转换过程：水的位能→机械能→电能。
水电厂的总发电功率： P 9.8QH
水电厂的分类 坝后式：如三门峡、刘家峡、
堤坝式
丹江口、三峡水电站
引水式 河床式：如葛洲坝水电站
混合式
图1-1 从发电厂到用户的送电过程
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工业企 业
供电系 统
图1-2 电力系统示意图
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➢发电厂：生产电能，将一次能源转换成二次能源， 分为火、水、核、风、太阳、地热等发电厂。
学院、系电气信息学院电气系
电力工程教案学院、系：电气信息学院电气系任课教师：孙丽华授课专业：电气工程及其自动化课程学分：3学分课程总学时：50学时课程周学时：4学时2009 年3月20 日电力工程教学进程周次课次章节学时教学手段教学环境1 1 第一章 1.1 电力系统的基本概念1.2 发电厂的生产过程2 讲授多媒体1 2 1.3电力系统的电压与电能质量 1.4 电力系统中性点的运行方式 1.5 我国电力工业发展概况及前景2 讲授多媒体1 3 第二章 2.1 电力负荷与负荷曲线2.2 计算负荷及有关系数2.3 确定计算负荷的方法2 讲授多媒体2 1 2.4 尖峰电流的计算2.5 功率损耗与电能损耗计算2.6企业计算负荷的确定2 讲授多媒体2 2 2.7 无功功率补偿第三章3.1 概述 2 讲授多媒体3 1 3.2 电力系统元件参数和等值电路3.3 电力网的电压计算2 讲授多媒体3 2 《电缆线路》、《功率因数提高》 2 电化教学3 3 3.4 输电线路导线截面的选择第四章 4.1 概述 4.2 标幺制2 讲授多媒体4 1 4.3 无限容量系统三相短路电流计算4.4 有限容量系统三相短路电流的实用计算（简介）2 讲授多媒体4 2 4.6 电动机对短路冲击电流的影响4.7 低压电网短路电流计算2 讲授多媒体5 14.8 短路电流的效应第五章 5.1 概述 5.2 高低压开关电器2 讲授多媒体5 2 5.3 高低压保护电器和限流电器 5.4 电力变压器 2 讲授多媒体5 3 5.5 互感器 5.6 高低压成套配电装置 2 讲授多媒体6 1 5.7 电气主接线5.8 电气设备的选择 2 讲授多媒体6 2 5.9 变电所的总体布置第六章 6.1 继电保护的基本知识2 讲授多媒体7 1 6.2 常用保护继电器 6.3 线路的电流电压保护 2 讲授多媒体7 2 6.3 线路的电流电压保护 6.4~6.6（简介） 2 讲授多媒体7 3 6.7 电力变压器的保护 2 讲授多媒体8 1 实验1：电磁型继电器特性参数测试 28 2 6.8 电动机保护 6.9 电力电容器的保护（简介） 2 讲授多媒体9 1 实验2：感应型继电器特性参数测试 29 2 实验3：线路的过电流保护和电流速断保护整定 29 3 第七章7.1 变电所的操作电源7.2 变电所的控制回路7.3 变电所的信号回路2 讲授多媒体10 1 7.4 绝缘监察装置和测量仪表7.5 变电所常用自动装置2 讲授多媒体10 2 第九章9.1 过电压与防雷2 讲授多媒体第 1 周第 1 次课 2 学时注：本页为每次课教案首页上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：第一章 1.1 电力系统的基本概念 1.2 发电厂的生产过程教学要求：了解电力系统的基本概念和相关知识；了解发电厂的生产过程。
电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第5章
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隔离开关的型号与符号：
符号： QS
隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式
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四、高压负荷开关
结构特点：有简单的灭弧装置。 功能：能通断正常的负荷电流，但不能断开短路电 流；多与高压熔断器配合使用。具有明显的断开间 隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。 负荷开关的分类：
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配电用低压断路器按结构分：塑料外壳式和万能式 低压断路器的型号和符号：
符号： QF
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塑料外壳低压断路器（DZ系列） 上接线端子
❖结构特征：全 部机构和导电部 分均装设在一个 塑料外壳内，仅 在壳盖中央露出 操作手柄，供手 动操作之用。 （装置式）
说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔 离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。
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低压刀开关的型号和符号
符号：
QK
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2．低压刀熔开关 HR系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具
有刀形触头的RT型熔断器的熔管，具有刀开关和熔 断器双重功能。
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图5-1 吹弧方式 a）横吹 b）纵吹 1—电弧 2—触头
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➢狭缝灭弧法（图5-3）； ➢采用多断口灭弧; ➢采用新型介质（SF6、真空）灭弧。
图5-2 长弧切短灭弧原理
1《电力工程基础》孙丽华 试卷
一、填空题1、衡量电能质量的主要指标有电压、频率、波形、电压波动与闪变、三相不平衡度。
2、列举五种有汇流母线的电气设备连接方式：单母线、单母线分段、双母线、_双母线分段、_一台半断路器接线。
3、无功补偿的措施有利用同步发电机进行补偿、利用调相机进行补偿、利用电容器进行补偿和利用静止补偿器进行补偿等。
4、双绕组变压器分接头装于_中_压侧。
5、工厂中，常用的防雷装置有避雷针、避雷线、阀型避雷器三种。
6、对继电保护装置的基本要求是选择性_、_速动性、_灵敏性、_可靠性_。
7、列举四种短路的类型三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路。
二、简答题3-2 架空线路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？A二1答：架空线路主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等部件组成。
导线的作用是传输电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击；杆塔的作用是支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离；绝缘子的作用是使导线与杆塔之间保持绝缘；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。
2-7 功率因数低的不良影响有哪些？如何提高企业的自然功率因数？A二2答：功率因数低将会引起线路的总电流增大，使供电网络中的功率损耗和电能损耗增大；使供电网络的电压损失增大，影响负荷端的电压质量；使供配电设备的容量不能得到充分利用，降低了供电能力；使发电机的出力下降，发电设备效率降低，发电成本提高。
提高企业的自然功率因数的方法有：正确选用感应电动机的型号和容量；限制感应电动机的空载运行；提高感应电动机的检修质量；合理使用变压器；感应电动机同步化运行。
2-1 电力负荷按重要程度分为哪几级？各级负荷对供电电源有什么要求？A二3答：电力负荷按对供电可靠性的要求可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷三类。
一级负荷应由两个独立电源供电；二级负荷应由两回线路供电；三级负荷对供电电源无特殊要求。
4什么叫短路？短路的类型有哪几种？短路对电力系统有哪些危害？A二4答：短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。
电力工程基础课件_孙丽华_第二版_第3章
优点：供电可靠性较高，易于实现配电网自动化。
低压配电系统也有放射式、干线式、环式等接线方式。
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3.2 电力系统元件参数和等值电路
一、电力线路的结构
1．架空线路
架空线路主要由导 线、避雷线（即架空地 线）、杆塔、绝缘子和 金具等部件组成，如图 3-10所示。
图3-10 架空线路的结构
电力网的接线对电力系统运行的安全性、 经济性和对用户供电的可靠性都有极大的 关系。
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3.1 电力网的接线方式
按职能分：输电网和配电网 按布置方式分：放射式、干线式、链式、环式及两端供电式 按对供电可靠性的要求分：无备用接线和有备用接线 1．无备用接线方式（开式电力网）
图3-1 开式电力网 a）单回路放射式 b）单回路干线式 c）单回路链式
导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线 的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。
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导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐 蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢。 导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高 压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。
架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和 钢芯铝绞线三种，如图3-11所示。
图3-11 裸导线的构造 a）单股线 b）多股绞线 c）钢芯铝绞线
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架空导线的型号有： TJ——铜绞线 LJ——铝绞线，用于10kV及以下线路 GJ——钢绞线，用作避雷线 LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路
四、环式接线
普通环式：把两路串联型干 线式线路联络起来，如图3-8 所示。
电力工程基础孙丽华10
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10.3 电光源和灯具
对安装高度较高，并需要大面积照明的场所或震动较大 的场所，一般选用荧光高压贡灯或高压钠灯。 选用光源时还应估计灯具的安装高度。 白炽灯适用6～12m的悬挂高度； 荧光灯适用2～4m的悬挂高度； 高压汞灯和高压钠灯适用5～18m的安装高度； 卤钨灯适用于6～24 m的安装高度。 当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用 两种或多种光源混合照明。
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10.4 照明质量与照度计算
二、照度计算
1. 利用系数法 利用系数的概念：光源投射到工作面上的光通量与光源发 出的总光通量之比，称为利用系数，用u表示，即
u Φe nΦ
式中，Φe为投射到计算工作面上的光通量；Φ为每盏灯的 光通量；n为灯的数量。
利用系数的大小与灯具的特性（型式、光效和配光曲 线）、灯具悬挂的高度、房间的大小和形状、空间各平面 （墙壁、顶棚及地面）的反射系数等因素有关。
Φ1 100 %
Φ2
灯具的效率一般在0.5～0.9 之间，其大小与灯罩材料与 形状、灯丝的位置有关。
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图10-3 灯具的保护角
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10.3 电光源和灯具
2．灯具的分类 按灯具的配光曲线分类 CIE分类法：根据光通量在灯具上半球与下半球的分配比 例，可以将灯具分为五种类型，见表10-2。
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10.3 电光源和灯具
二、灯具的选用与布置
1．灯具的特性 灯具（照明器）是灯泡和灯罩的总称。灯具的特性可用
配光曲线、保护角和灯具效率三个特征量来描述。
配光曲线（光强分布曲线）：表征灯具在空间各个方向的 光强分布特性。
电力工程基础_孙丽华_答案
第一章1-1 什么是电力系统？建立联合电力系统有哪些好处？答：电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户组成的整体。
建立联合电力系统的优点是：可以减少系统的总装机容量；可以减少系统的备用容量；可以提高供电的可靠性；可以安装大容量的机组；可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。
1-2 电能生产的主要特点是什么？对电力系统有哪些要求？答：电能生产的主要特点是：电能不能大量存储；过渡过程十分短暂；与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。
对电力系统的基本要求是：保证供电的可靠性；保证良好的电能质量；为用户提供充足的电能；提高电力系统运行的经济性。
1-3 我国规定的三相交流电网额定压等级有哪些？用电设备、发电机、变压器的额定电压与同级电网的额定电压之间有什么关系？为什么？答：我国规定的三相交流电网额定压等级，低压有0.22/0.127 kV、0.38/0.22 kV和0.66/0.38kV；高压有3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV和750 kV。
用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同；发电机的额定电压应比同级电网额定电压高5%；变压器一次绕组的额定电压，对于降压变压器，应等于电网的额定电压，对于升压变压器，应等于发电机的额定电压；变压器二次绕的额定电压，当二次侧供电线路较长时，应比电网额定电压高10%，当变压器二次侧供电线路较短时，应比同级电网额定电压高5%。
1-4 衡量电能质量的主要指标有哪些？简述它们对电力系统的主要影响。
答：衡量电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、高次谐波（波形畸变率）、三相不平衡度及暂时过电压和瞬态过电压。
对电力系统的主要影响（略）。
1-5 什么叫小电流接地系统？什么叫大电流接地系统？小电流接地系统发生一相接地时，各相对地电压如何变化？这时为何可以暂时继续运行，但又不允许长期运行？答：中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统；性点直接接地（或经低电阻接地）的系统称为大电流接地系统。
电力工程基础
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1.1 电力系统的基本概念
车间变电所：将6～10kV电压降为380/220V，再通过 车间低压配电线路，给车间用电设备供电。 车间变电所可分为以下几种类型：
附设式变电所（1~4） 车间内变电所（5） 露天变电所（6） 独立变电所（7） 地下变电所、杆上变电所
全所一旦停电后，将使用户中断供电。
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1.1 电力系统的基本概念
变电所：是变换、接受分配电能的场所。分为区域 变电所、地区变电所和终端变电所等。
配电所：只接受和分配电能，不变换电压。 电力用户：消耗电能，将电能转换成其他形式能量。 2．工业企业供电系统
工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、 车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。 总降压变电所：将35～110kV变换为6～10kV厂区高
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1.2 发电厂的生产过程
一、火力发电厂
1．火电厂的燃料： 煤炭、石油、天然气等。 2．能量转换过程：燃料化学能→热能→机械能→电能。 3．分类：汽轮机发电、蒸汽机发电、内燃机发电等。 4．火电厂的组成：
燃烧系统（锅炉）：燃料→灰渣，风（空气）→烟气
汽水系统（汽轮机）：水 ↔ 蒸汽、循环水（冷水 ↔ 热水）
电力系统： 发电机、变压器、输电线路等。
5.火电厂的生产过程：凝汽式火电厂生产过程示意图
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1.2 发电厂的生产过程
煤粉充分燃烧，将锅炉中的水加热成高温（500℃以上）、
高压（9.8MPa以上）的蒸汽，经管道送入汽轮机，推动汽
轮机转子旋转，从而带动发电机发电。做过功的蒸汽排入
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电力工程基础_第二版_孙丽华主编_课后习题答案
电⼒⼯程基础_第⼆版_孙丽华主编_课后习题答案第⼀章1-1 什么就是电⼒系统？建⽴联合电⼒系统有哪些好处？答:电⼒系统就是由发电⼚、变电所、输配电线路与电⼒⽤户组成得整体。
建⽴联合电⼒系统得优点就是:可以减少系统得总装机容量;可以减少系统得备⽤容量;可以提⾼供电得可靠性;可以安装⼤容量得机组;可以合理利⽤动⼒资源,提⾼系统运⾏得经济性。
1-2 电能⽣产得主要特点就是什么？对电⼒系统有哪些要求？答:电能⽣产得主要特点就是:电能不能⼤量存储;过渡过程⼗分短暂;与国民经济各部门与⼈民⽇常⽣活得关系极为密切。
对电⼒系统得基本要求就是:保证供电得可靠性;保证良好得电能质量;为⽤户提供充⾜得电能;提⾼电⼒系统运⾏得经济性。
1-3 我国规定得三相交流电⽹额定压等级有哪些？⽤电设备、发电机、变压器得额定电压与同级电⽹得额定电压之间有什么关系？为什么？答:我国规定得三相交流电⽹额定压等级,低压有0、22/0、127 kV、0、38/0、22 kV与0、66/0、38kV;⾼压有3 kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV与750 kV。
⽤电设备得额定电压规定与同级电⽹得额定电压相同;发电机得额定电压应⽐同级电⽹额定电压⾼5%;变压器⼀次绕组得额定电压,对于降压变压器,应等于电⽹得额定电压,对于升压变压器,应等于发电机得额定电压;变压器⼆次绕得额定电压,当⼆次侧供电线路较长时,应⽐电⽹额定电压⾼10%,当变压器⼆次侧供电线路较短时,应⽐同级电⽹额定电压⾼5%。
1-4 衡量电能质量得主要指标有哪些？简述它们对电⼒系统得主要影响。
答:衡量电能质量得主要指标有:频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、⾼次谐波(波形畸变率)、三相不平衡度及暂时过电压与瞬态过电压。
对电⼒系统得主要影响(略)。
1-5 什么叫⼩电流接地系统？什么叫⼤电流接地系统？⼩电流接地系统发⽣⼀相接地时,各相对地电压如何变化？这时为何可以暂时继续运⾏,但⼜不允许长期运⾏？答:中性点不接地与中性点经消弧线圈接地得系统称为⼩电流接地系统;性点直接接地(或经低电阻接地)得系统称为⼤电流接地系统。
电力工程基础第三版孙丽华主编
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例2-1（P33）
电力负荷计算表
t 100% t 100%
T
t t0
起重设备：标准暂载率有15%、25%、40%和60% 电焊设备：标准暂载率有50%、65%、75%和100%
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2．设备容量Pe的计算
➢连续运行工作制： Pe PN
➢断续周期工作制：其设备容量是指换算到统一暂
载率下的额定功率。
T1 (t1 t1) 213
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四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时
的平均功率，即
Pmax P30
➢年最大负荷利用小时数
Tmax：在此时间内，用户 以年最大负荷持续运行所
消耗的电能恰好等于全年
实际消耗的电能。
Tmax
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Wa Pmax
8760
0 pdt
Pmax
图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越 大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。
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2．平均负荷与负荷系数
➢平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t 内平均消耗的
功率，即
2. 年有功负荷曲线
✓年最大负荷曲线（运行年负 荷曲线）
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河北科技大学电气工程学院 图2-2 年最大负荷曲线
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✓全年时间负荷曲线（年负荷持续曲线）
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
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电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第6章
可靠性：指保护装置该动时不能拒动；不该动时 不能误动。
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 7
6.2 常用保护继电器
一、保护继电器的分类 按其反应物理量分：电流继电器、电压继电器、功
电器、信号继电器和中间继电器等； 按其组成元件分：机电型、电子型和微机型等。 机电型：电磁式、感应式等； 电子型继电器（静态继电器）：包括晶体管型和
感器的二次电流I2的比值，即 1．三相完全星形接线方式 特点：可以反映各种形
IK Kw I2
式的故障，其接线系数
Kw=1。
主要用于大电流接地系统及 大型发电机、变压器的相间 短路和单相接地短路的保护
图6-7 三相完全星形接线方式
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 22
2．两相不完全星形接线方式 特点：可以反映除B相单相接地短路以外的所有故 障，其接线系数Kw=1。 3．两相电流差接线方式
集成电路型两类。
优点：动作灵敏、体积小、能耗低、耐震动、无机械惯性、寿命长。
2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 8
微机型继电器（数字式继电器）：以微处理器
为核心组成的新型继电保护装置。
优点：保护性能好、可靠性高、灵活性大、调试维护方便。
二、电磁型继电器（DL型） 1. 电磁型电流继电器（KA） 结构：由电磁铁、可动衔铁、线圈、触点和反作 用弹簧等元件组成，如图6-3所示。
动作电流：能使继电器产生动作的最小电流，称为
继电器的动作电流，用Iop.K表示。
返回电流：能使继电器返回到原始位置的最大电流，
称为继电器的返回电流，用Ire.K表示。 返回系数：继电器的返回电流与动作电流的比值， 用Kre表示，即
I re.K K re I op. K