第一篇：繼電保護發展史及其應用方面

試論我國電力系統繼電保護技術的應用現狀與發展趨勢

電力系統繼電保護技術對電力維護起著至關重要的作用。隨著科學技術的發展，計算機控制技術亦成功運用到電力系統繼電保護中，為繼電保護技術注入了新的活力，繼電保護技術向著計算機化、網絡化、一體化、智能化方向進一步的發展。

電力系統包含發電、輸電、變電、配電等多個環節，地域分布廣，系統結構復雜龐大，其中任何一點發生的故障，往往都會在瞬間影響和波及全系統，引起連鎖反應，造成大面積停電，可能直接造成設備損壞，人身傷亡和破壞電力系統安全穩定運行。

電力系統繼電保護技術是在上述背景下應運產生的，它是當電網或電力設備發生故障，或出現影響安全運行的異常情況時，能夠自動切除故障設備和消除異常情況的技術與裝備，其特點是動作速度快，其性質是非調節性的。

一、電力系統繼電保護技術的應用現狀

1．起步較晚發展迅速

電力系統繼電保護技術主要研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況，國內的研究開始于 2O世紀70年代后期，起步較晚，但發展迅速。在我國電力系統繼電保護技術發展的過程中，1984 年以保護電腦的樣機試運行后，通過鑒定和大規模生產。目前，線路保護產品已形成并得到廣泛應用。微機保護取得多年的實際操作，依靠優良的先進技術和極為良好的原則性，則進程已經超越了進口保護。從 20世紀 8O 年代及以上的 220kV 高壓電力系統，以保護使用進口，到現在的基本國內 220kV 系統的繼電保護，反映了國內繼電保護設備和具有明顯優勢。

2．微機繼電不斷發展

隨著電力系統的不斷發展，繼電保護電力技術系統發展迅猛。在繼電保護領域，成熟的微機繼電保護技術的發展是最重大的進展。國內外學者經過長期研究和實踐，證實了電力系統繼電保護的重要作用。在電力系統繼電保護技術飛速發展過程中，微機繼電取得了新的成就。微機保護是電力繼電保護的發展方向，它具有自我測試功能，邏輯的強大處

理能力，數值計算能力和記憶能力，其高可靠性、高選擇性、高靈敏度，明顯優于傳統的電磁繼電器和晶體管。另外，由于微機保護是用微型計算機構成的繼電保護，它充分運用計算機技術，實現電力自動化，使得微機繼電的性能更優，數字更準確。

二、電力系統繼電保護技術的發展趨勢

繼電保護作為保障電力系統可靠運行的重要組成部分，其未來的發展趨勢明顯呈現出四個特征，即繼電保護技術計算機化、繼電保護技術網絡化、繼電保護技術一體化和繼電保護技術智能化。

1．繼電保護技術計算機化隨著電力工業與計算機硬件技術的迅猛發展，從初期的8位單 GPU結構問世，不到 5年時間就發展到多 CPU結構，后又發展到總線不出模塊的大規模結構。除了具備保護的基本功能外，還具有大容量故障信息和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其他保護、控制裝置和調度聯網共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。在微機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機做成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這設想沒能實現。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速斷、存儲容量都大大超過當年的小型機，因此，微機保護充分利用了計算機技術上的兩個顯著優勢，即高速的運算能力和完備的存貯記憶能力，計算機技術與通信技術的飛速發展，為實現高可靠性和靈活性的通用軟硬件平臺創造了更有利的條件。

2．繼電保護技術網絡化

計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱，使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化，它深刻影響著各個工業領域并為之提供了強有力的通信手段。多年來，繼電保護的作用也只限于切除故障元件、縮小事故影響范圍，這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。隨著電力系統發展的要求及通信技術在繼電保護領域應用的深人，繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統運行狀態和故障信息的數據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡連接起來，亦即實現微機保護裝置的網絡化。

3．繼電保護技術一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，繼電保護裝置實際上就是高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息，也可將自身所獲得的被保護元件的任何信息傳送給網絡控制中心，或任一終端。因此，每個微機保護裝置不但可以完成繼電保護功能，而且在正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信等功能，亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。

4．繼電保護技術智能化

近年來，人工智能技術如神經網絡、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域應用的研究也已開始。神經網絡是一種非線性映射方法，很多難以列出方程式或難以求解的復雜非線性問題，應用神經網絡可迎刃而解。距離保護很難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動。如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，集中充分考慮了各種情況，則在發生任何故障時都可正確判別。

三、結語

總之，隨著電力容量的應用不斷擴大，而繼電保護系統需要進一步的發展并不斷增強，從而使得繼電保護技術不斷創新，繼電保護系統也將進行全面的改革并提高其技術含量，電力系統繼電保護技術也將向著計算機化，網絡化，保護，控制，測量，數據通信一體化和人工智能化等方向邁進。

參考文獻

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[3]張耀天．電力系統繼電保護技術現狀與發展研究[J]．現代商貿 工業，2010(24)．

第二篇：繼電保護在生活中的應用

目錄

繼電保護在當代生活中的運用 ······························1 1 研究的背景與意義 ·····································1 1.1背景 ············································1 1.2繼電保護的作用與意義······························2 2 研究內容··············································2 2.1繼電保護的基本原理································2 2.2組成與分類········································3 3.3繼電器············································4 3 繼電保護在電廠中的應用································4 3.1繼電保護在電廠應用的基本要求······················4 3.2繼電保護的維護管理································5 3.3繼電保護在電廠配置的規則和重點····················5 4 結論··················································7 5 心得體會··············································7 參考文獻··················································8繼電保護在當代生活中的運用 研究背景和意義

1.1研究背景

電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。

建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術［1］，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。

自50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于葛洲壩500 kV線路上［2］，結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。

在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用［3］，天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。

我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用［5］，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以說從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代

1.2繼電保護的作用與意義

改革開放30年來，中國的市場經濟得到快速的發展，我國的經濟建設取得了舉世矚目的成就。隨著經濟的發展，對電力的需求越來越大，電力供給開始出現緊張，在很多地方都出現了供電危機，使其不得不采取限電、停電等措施，以緩解電力供給的緊張。在如此嚴重的形式下，加強對電力系統的安全維護至關重要，而繼電保護正是其中主要的保護手段之一。繼電保護對電力系統的維護有重大的意義。一是，繼電保護可以保障電力系統的安全、正常運轉。由于當電力系統發生故障或異常時，繼電保護可以實現在最短時間和最小區域內，自動從系統中切除故障設備，也可以向電力監控警報系統發出信息，提醒電力維護職員及時解決故障，這樣繼電保護不僅能有效的防止設備的損壞，還能降低相鄰地區供電受連帶故障的機率。同時還可以有效的防止電力系統因種種原因，而產生時間長、面積廣的停電事故，是電力系統維護與保障最實用最有效的技術手段之一。二是，繼電保護的順利開展，在消除電力故障的同時，也就對社會生活秩序的正?；洕a的正?；龀隽素暙I，不僅確保社會生活和經濟的正常運轉，還從一定程度上保證了社會的穩定，人們生命財產的安全。前些年北美大規模停電斷電事故，就造成了巨大的經濟損失，引發了社會的動蕩，嚴重的威脅到了人們生命財產的安全?？梢?，電力系統的安全與否，不僅僅是照明失效的題目，更是社會安定、人們生命安全的題目。所以，繼電保護的有效性，就給社會各方面帶來了重大的影響。

2研究內容

2.1機電保護的基本原理

電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：

1)電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。

2)電壓降低。當發生相間短路和接地短路故障時，系統各點的相間電壓或相電壓值下降，且越靠近短路點，電壓越低。

3)電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角，一般約為20°；三相短路時，電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定，一般為60°～85°；而在保護反方向三相短路時，電流與電壓之間的限額將則是180°+(60°～85°)。

4)不對稱短路時，出現相序分量，如單相接地短路及兩相接地短路時，出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。

利用短路故障時電氣量的變化，便可構成各種原理的繼電保護。例如，據短路故障時電流的增大，可構成 過電流保護；據短路故障時電壓的降低，可構成 電壓保護 ；據短路故障時電流與電壓之間相角的變化，可構成功率方向保護；據電壓與電流比值的變化，可構成 距離保護 ；據故障時被保護元件兩端電流相位和大小的變化，可構成 差動保護； 據不對稱 短路故障時出現的電流、電壓相序分量，可構成零序電流保護、負序電流保護和負序功率方向保護等。2.2組成與分類

模擬型繼電保護裝置的種類很多，它們都由測量回路、邏輯回路和執行回路 三個主要部分組成。

對繼電保護裝置的基本要求

1）選擇性

選擇性就是指當電力系統中的設備或線路發生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒絕動作時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。

2）速動性

速動性就是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障。對于反應短路故障的繼電保護，要求快速動作的主要理由和必要性在于

（1）快速切除故障可以提高電力系統并列運行的穩定性。

（2）快速切除故障可以減少發電廠廠用電及用戶電壓降低的時間，加速恢復正常運行的過程。保證廠用電及用戶工作的穩定性。

（3）快速切除故障可以減輕電氣設備和線路的損壞程度。

（4）快速切除故障可以防止故障的擴大，提高自動重合閘和備用電源或設備自動投人的成功率。

對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置，一般不要求快速動作，而應按照選擇性的條件，帶延時地發出信號。

3)靈敏性

靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。

所謂系統 最大運行方式，就是在被保護線路末端短路時，系統等效阻抗最小，通過保護裝置的短路電流為最大的運行方式；系統 最小運行方式，就是在同樣的短路故障情況下，系統等效阻抗為最大，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。

保護裝置的靈敏性用靈敏系數來衡量。靈敏系數表示式為：

(l)對于反應故障參數量增加（如過電流）的保護裝置：

保護區末端金屬性短路時故障參數的最小計算值

(2)對于反應故障參數量降低（如低電壓）的保護裝置：

保護區末端金屬性短路時故障參數的最小計算值 4）可靠性

可靠性是指在保護范圍內發生了故障該保護應動作時，不應由于它本身的缺陷而拒動作；而在不屬于它動作的任何情況 下，則應可靠地不動作。

以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電器保護的依據，又是分析評價繼電保護的基礎。這四個基本要求之間，是相 互聯系的，但往往又存在著矛盾。因此，在實際工作中，要根據電網的結構和用戶的性質，辯證地進行統一。電力系統保護分為主保護和后備保護，后備保護是指當主保護或斷路器拒動時，用來切除故障的保護，后備保護可分為遠后備保護和近后備保護2種，遠后備保護就是當主保護或斷路器拒動時，由相鄰的電力設備或線路的保護來實現的后備保護，如變壓器的后備保護就是線路的遠后備。近后備保護是當主保護拒動時，由本電力設備或線路的另一套保護來實現的后備保護，如線路的零序保護和距離保護就是相互后備的 2.3繼電器

1）電磁型繼電器

電磁繼電器的基本結構形式有螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉動舌片式三種，如圖 1 所示。電流繼電器在電流保護中用作測量和起動元件，它是反應電流超過一整定值而動作的繼電器。電磁繼電器是利用電磁原理工作的。

螺管線圈式；

吸引銜鐵式；

轉動舌片式

圖 1 電磁型繼電器的結構原理

2)集成電路型繼電器

3)抗ＴＡ飽和、抗暫態超越的集成電路型電流繼電器

3繼電保護在電廠中的應用

3.1繼電保護在電廠應用的基本要求

繼電保護在電廠應用的基本要求：繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求:這四 “性” 之間緊密聯系, 既矛盾又統一。

（一）繼電保護的可靠性可靠性是指保護該動體時應可靠動作。不該動作時應可靠不動作?？煽啃允菍^電保護裝置性能的最根本要求。繼電保護的可靠性主要由配置合理、質量和技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。任何電力設備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無繼電保護的狀態下運行。220kV 及以上電網的所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立, 并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當任一套繼電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時, 能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器切除故障。在所有情況下, 要求這購套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經由不同的熔斷器供電。

（二）繼電保護的選擇性：選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障, 當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時, 才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內有配合要求的兩元件(如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件)的選擇性, 其靈敏系數及動作時間, 在一般情況下應相互配合。

（三）繼電保護的靈敏性：靈敏性是指在設備或線路的被保護范圍內發生金屬性短路時, 保護裝置應具有必要的靈敏系數, 各類保護的最小靈敏系數在規程中有具體規定。選擇性和靈敏性的要求, 通過繼電保護的整定實現。

（四）繼電保護的速動性：速動性是指保護裝置應盡快地切除短路故障, 其目的是提高系統穩定性, 減輕故障設備和線路的損壞程度, 縮小故障波及范圍, 提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝設速動保護(如高頻保護、差動保護)、充分發揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。

3.2繼電保護的維護管理

（一）防誤措施

微機保護的一些定值設定以及重要參數修改在硬件設計上設置操作鎖，操作時必須正確輸入操作員的密碼和監護人的密碼時，方可進行正常操作，并將操作人和監護人的姓名等信息予以記錄和保存。

（二）繼電保護裝置的日常維護

1.當班運行人員定時對繼電保護裝置進行巡視和檢查，對運行情況要做好運行記錄。

2.建立崗位責任制，做到人人有崗，每崗有人。

3.做好繼電保護裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進行，防止誤碰運行設備，注意與帶電設備保持安全距離，避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。

4.對微機保護的電流、電壓采樣值每周記錄一次，對差動保護要記錄差動電流值。

5.定期對保護裝置端子排進行紅外測溫，盡早發現接觸不良導致的發熱。6.每月對微機保護的打印機進行檢查并打印。

7.每月定期檢查保護裝置時間是否正確，方便故障發生后的故障分析。8.定期核對保護定值運行區和打印出定值單進行核對。

3.3繼電保護在電廠配置中的規則和重點

（一）220kV系統雙重化的保護，保護Ⅰ接于保護小母線Ⅰ（BMⅠ），保護Ⅱ接于保護小母線Ⅱ（BMⅡ）。獨立組屏的斷路器保護直流電源接入兩組保護小母線之一。非電量保護、失靈保護、3/2接線斷路器保護和短引線保護用直流電源，按均勻分布的原則，接入兩組保護小母線之一。兩組跳閘線圈的斷路器控制回路，控制電源Ⅰ接于控制小母線Ⅰ（KMⅠ），控制電源Ⅱ接于控制小母線Ⅱ（KMⅡ）。

（二）220kV系統雙重化的兩套保護與斷路器的兩組跳閘線圈一一對應時，其保護直流和控制直流必須取自同一組直流電源。對于220kV斷路器只有一組跳閘線圈的情況，失靈保護工作電源應與相應的斷路器控制電源取自不同的直流電源系統。故障錄波器、保護和故障信息系統設備采集柜的直流電源按電壓等級（主變錄波器按高壓系統歸類）分類接于相應的直流分電屏保護小母線。測控裝置電源按電壓等級分類（主變各側測控裝置按高壓側歸類）接于相應的直流分電屏控制小母線。

（三）3/2斷路器在每個線路、變壓器間隔配三相電壓互感器；為了檢查同期和檢電壓，在母線上配單相電壓互感器；變壓器間隔上母線的情況下，母線上配備三相電壓互感器。并聯補償電容器組的電壓互感器（包括放電線圈兼電壓互感器）的設置應滿足電容器組內、外部故障繼電保護原理的需求。失壓保護和過電壓保護使用母線電壓互感器；開口三角電壓保護和電壓差動保護使用電容器組電壓互感器。

（四）電壓互感器二次繞組：110kV～220kV電壓等級電壓互感器應有三組保護專用的二次繞組。其中兩組星型接線的二次繞組分別供兩套主保護用，開口三角形接線的二次繞組接零序電壓回路。按照“《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》繼電保護專業重點實施要求”，雙重化的主保護的電壓回路宜分別接入電壓互感器的不同二次繞組。來自開關場電壓互感器的二次的四根引入線和開口三角繞組的兩根引入線應使用各自獨立的電纜。

（五）雙重化配置的兩套保護應配置相互獨立的電壓切換裝置。雙母線接線電壓切換裝置，由隔離開關的輔助接點控制。保護用電流互感器的配置，應使電站內各主保護的保護區之間互相覆蓋或銜接，消除保護死區。在采用罐式斷路器的情況下，電流互感器布置在斷路器的斷口兩側。

（六）雙母線主接線以及3/2斷路器接線的母線側斷路器，電流互感器布置在斷路器的外側（非母線側）。發生斷路器和電流互感器之間死區故障、斷路器內部故障時，由母差保護動作快速切除故障，避免了因依賴斷路器失靈保護而延長故障切除時間。

（七）雙重化配置的兩套保護的跳閘回路與斷路器的兩組跳閘線圈分別一一對應。單套配置的保護和220kV母差保護同時作用于斷路器的兩組跳閘線圈。雙母線接線斷路器隨線路保護而雙重化配置的重合閘，“壓力低閉鎖重合閘”回路應分別接入。

（八）SF6斷路器的SF6氣體壓力低應接入閉鎖合、分閘的回路，但不接入閉鎖重合閘的回路。若設置了SF6氣體壓力低閉鎖重合閘，則在線路發生健全斷路器相別的故障時，線路保護由于重合閘被閉鎖而三相跳閘，單相故障增加誤啟動失靈保護2/3的概率?？紤]到SF6氣體壓力低該種缺陷的不可自愈性，基于簡化二次回路的原則，并計及分相閉鎖合、分閘回路時SF6氣體壓力低閉鎖重合閘帶來的上述負面影響，SF6氣體壓力低不接入閉鎖重合閘的回路。

（九）失靈保護回路：220kV母線保護、線路、變壓器、發變組的電氣量保護、母聯和分段斷路器的充電和過流保護應啟動斷路器的失靈保護。主變或發變組動作于母聯或分段斷路器的后備段保護不啟動母聯或分段斷路器的失靈保護。非電量保護不允許啟動失靈保護。斷路器三相不一致保護不啟動失靈保護，單斷路器接線及單斷路器運行的發變組保護中的非全相保護應該投跳閘并啟動失靈保護。

（十）單斷路器接線發變組保護非全相運行，負序電流將造成發電機定子過熱和振動，危害發電機的安全運行，因此其三相不一致保護應啟動失靈保護。3/2接線母線側斷路器失靈出口跳所在母線其它斷路器，可以采用經母線保護出口的方式。通過開關量輸入回路實現失靈經母差直跳功能時，經過強電中間繼電器轉換，應設置雙開入、與邏輯，提高失靈經母差直跳功能的安全性。失靈啟動回路（含發變組保護解除失靈電壓閉鎖）的二次電纜跨保護小室連接時（分小室布置電站的保護小室之間，發電廠升壓站網控室和機組主控室之間），該回路應在失靈保護側應經強電中間繼電器轉接。

（十一）母差保護回路：雙母線接線母線保護屏的刀閘信息宜直接取自刀閘的輔助接點。一方面保證了兩套保護回路的獨立性，另一方面避免了取自各間隔電壓切換繼電器接點時受該間隔保護檢修等的影響。每套母差保護應接入獨立的電流互感器二次線圈。母聯、分段斷路器保護，3/2接線斷路器保護應獨立組屏。3/2斷路器主接線短引線保護宜與相應的母線側斷路器保護共同組屏。

結論

繼電保護技術應用的研究與探索，應以進一步提高保護的性能和安全可靠性為目的。繼電保護在功能實現上，是統一的整體，需要一次設備、二次回路、通道、保護裝置之間的配合協調，才能發揮其整體性能。隨著電力系統的發展和計算機通信技術的進步，繼電保護技術的發展向計算機化、網絡化、一體化、智能化方向發展，這對繼電保護工作提出了新的挑戰。只有對繼電保護裝置進行定期檢查和維護，按時巡檢其運行狀況，及時發現故障并做好處理，保證系統無故障設備正常運行，這對防止繼電保護不正確動作，提高繼電保護的安全運行，提高供電可靠性，具有十分重要的意義。

繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。

心得體會

時間飛逝，還沒來得及畫上圓滿的句號，電力系統機電保護的課程已經結束了。14周授課內容豐富了很多以前沒有學到的新知識，讓我逐步了解自己專業領域。這篇小論文寫作能夠順利地進行，歸功于老師您上課傳授給我的知識，使我能夠很好的掌握和運用專業知識，把專業課程系統的結合起來，并在實踐中得以體現。過去忙碌的14周里，總會覺得自己碌碌無為，但這份小論文見證了我的碩果。一份耕耘一分收獲，也許我的收獲并沒有其他學霸那么多，但至少我從辛勤耕耘過。

參考文獻

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第三篇：繼電保護名詞解釋

繼電保護名詞解釋

1、主保護：滿足系統穩定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。

2、高頻閉鎖距離保護：利用距離保護的啟動元件和距離方向元件控制收發信機發出高頻閉鎖信號，閉鎖兩

側保護的原理構成的高頻保護。

3、二次設備：是指對一次設備的工作進行監測、控制、調節、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或

生產指揮信號所需的低壓電氣設備。

4、重復接地：將零線上的一點或多點，與大地進行再一次的連接叫重復接地。

5、距離保護：是利用阻抗元件來反應短路故障的保護裝置。因阻抗元件反應接入該元件的電壓與電流的比值（U/I=Z），即反應短路故障點至保護安裝處的阻抗值，而線路的阻抗與距離成正比，所以稱這種保護為

距離保護或阻抗保護。

6、零序保護：在大短路電流接地系統中發生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現，利用這些電量構成保護接地短路的繼電保護裝置統稱為零序保護。零序電流保護就是常用的一種。

7、后備保護：是指當某一元件的主保護或斷路器拒絕動作時，能夠以較長時限（相對于主保護）切除故障

元件的保護元件。

8、高頻保護：就是故障后將線路兩端的電流相位或功率方向轉化為高頻信號，然后利用輸電線路本身構成一高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流相位或功率方向的一種保護。

9、電力系統安全自動裝置：是指防止電力系統失去穩定和避免電力系統發生大面積停電的自動保護裝置。

10、電力系統事故：是指電力系統設備故障或人員工作失誤，影響電能供應數量和質量并超過規定范圍的事件。

11、諧振過電壓：電力系統中一些電感、電容元件在系統進行操作或發生故障時可形成各種振蕩回路，在一定的能源下，會產生串聯諧振現象，導致系統某些元件出現嚴重的過電壓。

12、斷路器失靈保護：當系統發生故障，故障元件的保護動作而斷路器操作失靈拒絕跳閘時，通過故障元件的保護作用于本變電站相鄰斷路器跳閘，有條件的還可以利用通道，使遠端有關斷路器同時跳閘的接線

稱為斷路器失靈保護。

13、諧振：由電阻、電感和電容組成的電路，若電源的頻率和電路的參數符合一定的條件，電抗將等于零，電路呈電阻性，電壓與電流同相位，這種現象稱為諧振。

14、綜合重合閘：當發生單相接地故障時，采用單相重合閘方式；當發生相間短路時，采用三相重合閘方式。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。綜合重合閘裝置經過轉換開關切換，一般都具有單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘和直跳(即線路上發生任何類型的故障，保護可通過重合閘裝置的出口，斷開三相，不進行重合閘)等四種運行方式。

15、自動重合閘：是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。

16、運用中的電氣設備：是指全部帶有電壓或一部分帶有電壓及一經操作即帶有電壓的電氣設備。

17、遠后備：是指當元件故障而其保護裝置或開關拒絕動作時，由各電源側的相鄰元件保護裝置動作將故

障切開。

18、能量管理系統（EMS）：是現代電網調度自動化系統的總稱。其主要功能由基礎功能和應用功能兩個

部分組成。

19、近后備保護：用雙重化配置方式加繼電保護名詞解釋

1、主保護：滿足系統穩定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。

2、高頻閉鎖距離保護：利用距離保護的啟動元件和距離方向元件控制收發信機發出高頻閉鎖信號，閉鎖兩側保護的原理構成的高頻保護。

3、二次設備：是指對一次設備的工作進行監測、控制、調節、保護以及為運行、維護人員提供運行工況或生產指揮信號所需的低壓電氣設備。

4、重復接地：將零線上的一點或多點，與大地進行再一次的連接叫重復接地。

5、距離保護：是利用阻抗元件來反應短路故障的保護裝置。因阻抗元件反應接入該元件的電壓與電流的比值（U/I=Z），即反應短路故障點至保護安裝處的阻抗值，而線路的阻抗與距離成正比，所以稱這種保護為距離保護或阻抗保護。

6、零序保護：在大短路電流接地系統中發生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現，利用這些電量構成保護接地短路的繼電保護裝置統稱為零序保護。零序電流保護就是常用的一種。

7、后備保護：是指當某一元件的主保護或斷路器拒絕動作時，能夠以較長時限（相對于主保護）切除故障元件的保護元件。

8、高頻保護：就是故障后將線路兩端的電流相位或功率方向轉化為高頻信號，然后利用輸電線路本身構成一高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流相位或功率方向的一種保護。

9、電力系統安全自動裝置：是指防止電力系統失去穩定和避免電力系統發生大面積停電的自動保護裝置。

10、電力系統事故：是指電力系統設備故障或人員工作失誤，影響電能供應數量和質量并超過規定范圍的事件。

11、諧振過電壓：電力系統中一些電感、電容元件在系統進行操作或發生故障時可形成各種振蕩回路，在一定的能源下，會產生串聯諧振現象，導致系統某些元件出現嚴重的過電壓。

12、斷路器失靈保護：當系統發生故障，故障元件的保護動作而斷路器操作失靈拒絕跳閘時，通過故障元件的保護作用于本變電站相鄰斷路器跳閘，有條件的還可以利用通道，使遠端有關斷路器同時跳閘的接線稱為斷路器失靈保護。

13、諧振：由電阻、電感和電容組成的電路，若電源的頻率和電路的參數符合一定的條件，電抗將等于零，電路呈電阻性，電壓與電流同相位，這種現象稱為諧振。

14、綜合重合閘：當發生單相接地故障時，采用單相重合閘方式；當發生相間短路時，采用三相重合閘方式。綜合考慮這兩種重合閘方式的裝置稱為綜合重合閘裝置。綜合重合閘裝置經過轉換開關切換，一般都具有單相重合閘，三相重合閘，綜合重合閘和直跳(即線路上發生任何類型的故障，保護可通過重合閘裝置的出口，斷開三相，不進行重合閘)等四種運行方式。

15、自動重合閘：是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。

16、運用中的電氣設備：是指全部帶有電壓或一部分帶有電壓及一經操作即帶有電壓的電氣設備。

17、遠后備：是指當元件故障而其保護裝置或開關拒絕動作時，由各電源側的相鄰元件保護裝置動作將故障切開。

18、能量管理系統（EMS）：是現代電網調度自動化系統的總稱。其主要功能由基礎功能和應用功能兩個部分組成。

19、近后備保護：用雙重化配置方式加強元件本身的保護，使之在區內故障時，保護無拒動的裝

強元件本身的保護，使之在區內故障時，保護無拒動的可能，同時裝設開關失靈保護，以便當開關拒絕跳閘時啟動它來切開同一變電所母線的高壓開關，或搖切對側開關。

20、復合電壓過電流保護：是由一個負序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件，兩個繼電器只要有一個動作，同時過電流繼電器也動作，整套裝置即能啟動。

21、自動低頻減負荷裝置：為了提高供電質量，保證重要用戶供電的可靠性，當系統出現有功功率缺額引起頻率下降時，根據頻率下降的程度，自動斷開一部分不重要的用戶，阻止頻率下降，以使頻率迅速恢復到正常值，這種裝置叫自動低頻減負荷裝置。

22、線路的縱聯保護：當線路發生故障時，使兩側開關同時快速跳閘的一種保護裝置，是線路的主保護。它以線路兩側判別量的特定關系作為判據。即兩側均將判別量借助通道傳輸到對側，然后，兩側分別安裝對側與本側判別量之間的關系來判別區內故障或區外故障。

23、電力系統動態穩定：是指電力系統受到小的或大的干擾后，在自動調節器和控制裝置的作用下，保持長過程的運行穩定性的能力。

24、調度術語中“許可” 的含義: 在改變電氣設備的狀態和電網運行方式前,根據有關規定,由有關人員提出操作項目,值班調度員同意其操作。

25、綜合指令：是值班調度員對一個單位下達的一個綜合操作任務,具體操作項目、順序由現場運行人員按規定自行填寫操作票,在得到值班調度員允許之后即可進行操作。

26、頻率的一次調整：由發電機組的調速器自動實現的不改變變速機構位置的調節過程就是頻率的一次調整。這一調節是有差調節，是對第一種負荷變動引起的頻率偏差進行的調整。

27、頻率的二次調整：在電力負荷發生變化時，僅靠發電機調速系統頻率特性而引起的一次調頻是不能恢復原運行頻率的，為使頻率保持不變，需運行人員手動或自動操作調速器，使發電機的頻率特性平行地上下移動，進而調整負荷，使頻率不變。保持系統頻率不變是由一次調整和二次調整共同完成的。

28、頻率的三次調整：即有功功率的經濟分配。按最優化準則分配預計負荷中的持續分量部分，安排系統系統內各有關發電廠按給定的負荷曲線發電，在各發電廠、各發電機組之間最優分配有功功率負荷。

29、發電機調速系統的頻率靜態特性：當系統頻率變化時，發電機組的調速系統將自動地改變汽輪機的進汽量或水輪機的進水量，以增減發電機組的出力，這種反映由頻率變化而引發發電機組出力變化的關系，叫發電機調速系統的頻率靜態特性。

30、逆調壓方式：在最大負荷時提高中樞點電壓以抵償因線路上最大負荷而增大的電壓損耗，在最小負荷時將中樞點電壓降低一些以防止負荷點的電壓過高。這種中樞點的調壓方法稱為逆調壓。在最大負荷時，使中樞點電壓比線路額定電壓高5%，在最低負荷時，使中樞點電壓下降至線路的額定電壓，大多能滿足用戶要求。

31、恒調壓：如果負荷變動較小，即將中樞點電壓保持在較線路額定電壓高（2%--5%）的數值，不必隨負荷變化來調整中樞點的電壓仍可保證負荷點的電壓質量，這種調壓方法叫恒調壓或常調壓。

32、順調壓：如負荷變化甚小，或用戶處于允許電壓偏移較大的農業電網，在最大負荷時允許中樞點電壓低一些（不得低于線路額定電壓的102.5%），在最小負荷時允許中樞點電壓高一些（不得高于線路額定電壓的107.5%）。在無功調整手段不足時，可采取這種調壓方式，但一般應避免采用。

33、電力調度計劃的變更權：是指電網調度機構在電網出現特殊情況下，變更日調度計劃的一種權利。這種權利是有限的，不能借此權利濫變調度計劃而使其失去嚴肅性。

34、變壓器空載損耗：變壓器運行時，一次側在額定電壓下變壓器所消耗的功率。其近似等于鐵損。

35、變壓器連接組別的時鐘表示法：以變壓器高壓側線電壓的向量作為分針，并固定指向“12”，以低壓側同名線電壓的向量作為時針，它所指向的時數，即為該接線組別的組號。

36、變壓器過勵磁：當變壓器在電壓升高或頻率下降時都將造成工作磁通密度增加，變壓器的鐵芯飽和稱為變壓器過勵磁。

37、變壓器勵磁涌流：是指變壓器全電壓充電時在其繞組產生的暫態電流。其最大值可達變壓器額定電流值的6—8倍。最大涌流出現在變壓器投入時電壓經過零點瞬間。

38、電力系統：把由發電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的輔助系統組成的電能生產、輸送、分配、使用的統一整體稱為電力系統。

39、電力網：把輸電、變電、配電設備及相應的輔助系統組成的聯系發電與用電的統一整體稱為電力網。40、輸電能力：是指在電力系統之間，或在電力系統中從一個局部系統（或發電廠）到另一個局部系統（或變電所）之間的輸電系統容許的最大送電功率（一般按受端計）。

41、主網：是指最高電壓輸電網，在形成初期也包括次一級電壓網，共同構成電網的骨架。

42、電網結構：主要是指主網的接線方式、區域電網電源和負荷大小及聯絡線功率交換量的大小等。

43、線路充電功率：由線路的對地電容電流所產生的無功功率，稱為線路的充電功率。

44、潛供電流：當故障相（線路）自兩側切除后，非故障相（線路）與斷開相（線路）之間存在的電感耦合和電容耦合，繼續向故障相（線路）提供的電流稱為潛供電流。如其值較大時可使重合閘失敗。

45、波阻抗：電磁波沿線路單方向傳播時，行波電壓與行波電流絕對值之比稱為波阻抗。其值為單位長度線路電感與電容之比的平方根。

46、自然功率：輸電線路既會因其具有的分布電容產生無功功率，又會因其串聯阻抗消耗無功功率，當沿線路傳送某一固定有功功率，線路上的這兩種無功功率適能相互平衡時，這個有功功率叫線路的自然功率。如傳輸的有功功率低于此值，線路將向系統送出無功功率；而高于此值時，則將吸收系統的無功功率。

47、大接地電流系統：中性點直接接地系統中，發生單相接地故障時，接地短路電流很大，這種系統稱為大接地電流系統。

48、電壓崩潰：電力系統無功電源的電壓特性曲線與無功負荷的電壓特性曲線的切點所對應的運行電壓，稱為臨界電壓。當電力系統所有無功電源容量已調至最大，系統運行電壓會因無功負荷的不斷增長而不斷降低，如運行電壓降至臨界電壓時，會因擾動使負荷的電壓下降，將使無功電源永遠小于無功負荷，從而導致電壓不斷下降最終到零，這種電壓不斷下降最終到零的現象稱為電壓崩潰。電壓崩潰會導致大量損失負荷，甚至大面積停電或使系統瓦解。

49、頻率崩潰：發電機的頻率特性曲線與負荷的頻率特性曲線的切點所對應的頻率稱為臨界頻率。電力系統運行頻率等于（或低與）臨界頻率時，如擾動使系統頻率下降，將迫使發電機出力減少，從而使系統頻率進一步下降，有功不平衡加劇，形成惡性循環，導致頻率不斷下降最終到零，這種頻率不斷下降最終到零的現象稱為頻率崩潰。

50、重合閘后加速：當線路發生故障后，保護有選擇性地動作切除故障，然后重合閘進行一次重合，如重合于永久性故障時，保護裝置不帶時限地動作斷開短路器。

51、變壓器復合電壓過流保護：該保護通常作為變壓器的后備保護，它是由一個負序電壓繼電器和接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件，兩個繼電器只要有一個動作，同時過流繼電器也動作，整套裝置既能啟動。

52、跨步過電壓：通過接地體或接地網流到地中的電流，會在地表及地下深處形成一個空間分布的電流場，并在離接地體不同距離的位置產生一個電位差，這個電位差叫跨步電壓?？绮诫妷号c入地電流強度成正比，與接地體的距離的平方成反比?？绮诫妷狠^高時，易造成對人、蓄的傷害。

53、反擊過電壓：在變電站中，如雷擊到避雷針上，雷電流則通過架構接地引下線流散到地中，由于架構電感和接地電阻的存在，在架構上會產生很高的對地電位，高電位對附近的電氣設備或帶電的導線會產生很大的電位差。如兩者距離較近，就會導致避雷針對其它設備或導線放電，引起反擊閃落而造成事故。

54、系統瓦解：由于電力系統穩定破壞、頻率崩潰、電壓崩潰、連鎖反映或自然災害等原因所造成的四分五裂的大面積停電事故狀態。

55、聯鎖反映：是指由于一條輸電線路（或一組變壓器）的過負荷或事故跳閘而引起其它輸電設備和發電機的相繼跳閘（包括防止設備損壞而進行的人員操作在內）。聯鎖反映是事故擴大的一個重要原因。

56、三道防線：是指在電力系統受到不同擾動時對電網保證穩定可靠供電方面提出的要求。（1）當電網發生常見的概率高的單一故障時，電力系統應保持穩定運行，同時保持對用戶的正常供電。（2）當電網發生了性質嚴重但概率較低的單一故障時，要求電力系統保持穩定運行，但允許失去部分負荷（或直接切除某些負荷，或因系統頻率下降，負荷自然降低）。（3）當系統發生了罕見的多重故障（包括單一故障同時繼電保護動作不正確等），電力系統可能不能保持穩定運行，但必須有預定的措施以盡可能縮小事故影響范圍和縮短影響時間。

57、差動速斷保護：在變壓器內部發生不對稱故障時，差動電流中產生較大的二次諧波分量，使變壓器微機縱差保護被制動，直至二次諧波分量衰減后，縱差保護才能動作。為加速保護動作行為，規定當差動電流大于可能出現的最大勵磁涌流時，縱差保護應立即動作跳閘，按次原理而整定的保護即為差動速斷保護

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36、發電機定子接地零序電壓保護有幾種？

零序電壓取自發電機中性點電壓互感器的電壓或消弧線圈的二次電壓或機端三相電流互感器的開口三角。（1）反應零序電壓的定子接地保護：保護裝置的動作電壓一般取15V，保護范圍為85%。

（2）反應基波零序電壓的定子接地保護：帶有三次諧波濾過器，反應基波零序電壓的定子接地保護動作電壓取5~15V，保護范圍為90~95%，死區5~10V。

（3）帶有制動量的反映基波零序電壓的定子接地保護：高壓系統中性點不直接接地，為防止高壓側發生接地故障而誤動，因此裝設以高壓側零序電壓為制動量、以發電機機端零序電壓為動作量的基波零序電壓型定子接地保護，也可采用高壓側零序電壓閉鎖的方式。

（4）保護裝置的動作時間：一般取1.5S動作于信號；2.0S動作于跳閘。

37、發電機勵磁回路接地保護：

發電機勵磁回路一點接地，勵磁電壓仍然正常，對發電機無直接危害。但改變勵磁電壓的分布，在勵磁繞組一端接地時，其另一端勵磁電壓將升高為全部勵磁電壓，比正常時增大一倍，在勵磁繞組絕緣薄弱處可能發生第二點接地。

勵磁繞組發生兩點接地時，部分勵磁繞組被短接，使其鐵心氣隙磁通畸變，造成機組振動。故障點的電弧將燒傷轉子繞組與鐵心。接地電流可能使軸系和汽輪機汽缸磁化。故勵磁回路兩點接地的后果是嚴重的。

（1）轉子回路一點接地保護： ①絕緣檢查裝置

組成：將兩電壓表串聯后接在轉子回路正、負極之間，兩電壓表之間連線接地。根據兩電壓表讀數不同，判斷正極或負極絕緣降低。轉子繞組中點接地，存在死區。②直流電橋式勵磁回路一點接地保護：

保護原理：轉子偏心和磁路不對稱等原因產生的轉子繞組（疊加在直流勵磁電壓上）的交流電壓，使轉子繞組中點對地電壓不保持為零，而在一定范圍內波動。利用這個波動的電壓，可使保護具有較高的靈敏性。

由電阻R1、R2、非線性元件穩壓管3WY為直流電橋的兩個臂，勵磁繞組的電阻構成直流電橋的另兩個臂。直流電橋對角線P——地（轉子軸）之間串入整流橋BZ和繼電器J。正常情況下，調節R1、R2使通過繼電器J中的電流最小，使繼電器不動作。若轉子繞組一點接地，電橋平衡被破壞，流過繼電器J的電流大于其動作電流，保護動作。裝設穩壓管3WY后，即使轉子繞組中點接地，保護也能動作，消除了動作死區。（2）轉子回路兩點接地保護：

①直流電橋原理構成的勵磁回路兩點接地保護：

由轉子繞組構成直流電橋的兩個臂、滑動變阻器構成兩個臂組成直流電橋，其對角線-滑動電阻器的滑動端與地（轉子軸）之間接入mV表和電流繼電器。當發生一點接地后，投入發電機轉子兩點接地保護，調整滑動變阻器使mV表指示為零，此時電橋平衡。斷開mV表，合上刀閘投入電流繼電器LJ。當發生兩點接地時，電橋平衡遭到破壞，流過繼電器LJ的電流大于其動作電流，保護動作跳閘發電機。應用于小型機組。②反應定子繞組二次諧波電壓的轉子兩點接地保護：

發電機正常運行時，轉子磁通密度曲線對稱于橫坐標軸，不存在偶次諧波。當勵磁回路發生兩點接地或匝間短路時，由于部分勵磁繞組被短接只要兩個接地點不完全對稱于勵磁磁極，那么兩個磁極的磁通密度曲線的對稱性就被破壞，因而勵磁繞組中就產生二次及以上的各種偶次諧波電流，于是定子繞組中也會出現相應的偶次諧波電勢。利用定子繞組中的二次諧波電壓，可以實現轉子兩點接地保護。

為區分勵磁回路兩點接地與匝間短路，將二次諧波電壓繼電器與一點接地保護繼電器常開接點串聯，構成轉子兩點接地保護的出口回路。僅二次諧波電壓繼電器動作可判斷為轉子繞組匝間短路。

38、發電機失磁保護：

（1）發電機失磁運行及其影響：

發電機失磁是指發電機的勵磁電流下降到低于靜態穩定極限所對應的勵磁電流值或勵磁電流完全消失。失磁的主要原因：轉子繞組故障、勵磁回路開路、半導體勵磁系統故障、滅磁開關誤跳閘、自動調節勵磁裝置故障、運行人員誤操作等。發電機失磁后，18 由同步運行過渡到異步運行，轉子出現轉差，轉子回路出現差頻電流，定子電壓降低，定子電流增大，有功功率下降，無功功率反向并增大，系統電壓降低和某些電源回路過電流。在一定條件下，破壞電力系統的穩定運行，影響發電機的安全。

（一）失磁運行對發電機本身的影響：

①由于發電機轉子出現轉差，轉子表面出現差頻電流。該電流產生附加損耗，使轉子過熱，將轉子本體與槽楔、護環的接觸面燒傷。②失磁發電機轉入異步運行后，其等值電抗降低，從系統吸取的無功功率增大。失磁前所帶的有功功率越大，異步運行時的轉差越大，等值電抗越小，吸取的無功功率就越大，造成定子繞組過電流，定子過熱。

③異步運行中，發電機的轉矩、有功功率將有劇烈的周期性擺動，使定子、轉子和基座受到異常機械沖擊。④失磁運行中，發電機定子端部的漏磁增大，使定子端部的部件和邊段鐵心過熱。

（二）發電機失磁運行對電力系統的影響

發電機失磁后，從系統吸取相當于額定容量的無功功率，使系統電壓降低。若系統的無功功率儲備不足，將使鄰近失磁發電機的部分系統電壓低于允許值，這將威脅負荷和各電源間的穩定運行，甚至導致系統因電壓崩潰而瓦解。這是發電機失磁最嚴重的后果。發電機的容量越大，失磁后引起的無功功率缺額越大；電力系統的容量越小，補償失磁引起的無功缺額的能力越小。因此，發電機單機容量占系統容量比例越大，發電機失磁對系統的影響越嚴重。

（2）失磁保護的構成方式

①利用滅磁開關聯跳發電機斷路器。一般用于100MVA以下的發電機。不能反應除滅磁開關誤跳外的其它原因引起的失磁故障。②利用失磁后有關參數的變化構成的失磁保護：阻抗元件Z——反映發電機機端測量阻抗的變化；低電壓元件Uf＜——反應機端電壓的變化；勵磁低電壓元件Ufd＜——反應發電機勵磁電壓。

若發電機失磁，阻抗元件Z動作，而勵磁電壓降低，Ufd＜動作，“與”門Y2有輸出，發出失步信號。表示發電機已失步，但不能確定是系統振蕩還是失磁引起的失步，由延時t2來判斷，如果是失磁，經t2動作于停機。T2按躲開系統振蕩整定，t2=0.5~1.5S。如果機端電壓降到系統安全運行最低允許電壓值之下，低電壓元件Uf＜動作“與”門Y1有輸出，經t1延時，通過“或”門H作用于停機。t1按躲開振蕩影響的條件整定，t1=0.5~1.0S。

39、發電機的后備保護

發電機的后備保護采用低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電壓加單相電壓起動的過電流保護，也可采用阻抗保護作為后備保護。負序電流保護采用兩段式，即負序過負荷信號和負序過電流跳閘。前者動作電流按躲開發電機長期容許的負序電流整定，通常取0.1Ie.f發電機額定電流。其動作時限應大于發電機后備保護的動作時限5~10S。后者的動作電流應按發電機短時容許的負序電流整定。對表面式冷卻的發電機取0.5~0.6 Ie.f發電機額定電流，其動作時限與后備保護逐級配合，取3~5S。

反時限負序過流保護：

發電機三相負荷不對稱或發電機三相定子繞組發生不對稱短路時，定子繞組中的負序電流在轉子中感應出100Hz的電流，使轉子附加發熱。其發熱量正比于負序電流的平方與所持續時間的乘積。因兩段式負序電流保護時限特性不能與轉子發熱特性配合，定時限負序電流保護不能充分利用發電機承受負序電流的能力，有時負序電流很大，因時間短，保護不動作，也不利于發電機安全。因此裝設與允許負序電流曲線配合的反時限負序電流保護。反時限負序電流保護是動作時間隨負序電流的增大而減小的保護。

40、為什么大型發電機配置逆功率保護：

當汽輪機主汽門誤關閉，在發電機斷路器跳開前，發電機轉為電動機運行，從系統吸取有功功率。此時逆功率對發電機本身無害，但是由于殘留在汽輪機尾部的蒸汽與尾部葉片摩擦，使葉片過熱。因此逆功率不能超過3MIN，裝設逆功率保護。

鄒縣600MW發電機逆功率定值：2.5%Pe ；動作時限：5S。

41、發電機為什么要裝設頻率異常保護？

汽輪機的葉片都有一個自振頻率，如果發電機運行頻率低于或高于額定值，在接近或等于葉片自振頻率時，將導致共振，使材料疲勞，達到材料不允許的程度時，葉片就可能斷裂，造成嚴重故障，材料的疲勞是一個不可逆的積累過程，所以汽輪機給出了在規定頻率下允許的累計運行時間。低頻運行多發生在重負荷下，對汽輪機威脅更為嚴重，另外，對極低頻工況，還將威脅廠用電的安全。因此發電機應裝設低頻保護。

42、大型發電機組要裝設失步保護？

發電機與系統發生失步時，將出現發電機的機械量和電氣量與系統之間的振蕩，這種持續的振蕩將對發電機組和電力系統產生有破壞力的影響。

（1）單元接線的大型發電機組電抗較大，而系統規模的增大將使系統等效電抗減小，因此震蕩中心往往落在發電機端附近或

升壓變壓器范圍內，使振蕩過程對機組的影響大為加重。由于機端電壓周期性地嚴重下降，使廠用輔機工作穩定性遭到破壞，甚至導致全廠停機、停爐、停電的重大事故。

（2）失步運行時，當發電機電勢與系統等效電勢的相位差為180o 的瞬間，振蕩電流的幅值接近機端三相短路時流經發電機的電流，使定子繞組遭受熱損傷或端部遭受機械損傷。（3）振蕩過程中產生對軸系的周期性扭力，可能造成大軸嚴重機械損傷。

（4）在振蕩過程中由于周期性轉差變化在轉子繞組中引起感生電流，引起轉子繞組發熱。（5）大型機組與系統失步，還可能導致電力系統解列甚至崩潰事故。因此大型發電機需要裝設失步保護，以保障機組和電力系統的安全。

43、意外加電壓保護：（1）定義：發電機在盤車過程中，發電機出口開關誤合閘，突然加上電壓，使發電機異步啟動造成機組嚴重損壞。針對這 種異常運行而設置突然加電壓保護，以迅速切除電源。（3）突然加電壓的危害：

盤車中的發電機突然加電壓后，其電抗接近Xd”，并在啟動過程中基本不變。計及升壓變壓器的電抗Xb和系統連接電抗Xs，并且在Xs較小時流過發電機定子繞組的電流可達3~4倍額定電流值。定子電流所建立的旋轉磁場，將在轉子中產生差頻電流（頻率在變），如果不及時切除電源，使流過的電流持續時間過長，則在轉子上產生的熱效應I2t將超過允許值，引起轉子過熱而遭到損壞；此外，還可能因潤滑油壓低而使軸瓦遭受損壞。（4）保護構成及動作過程：

突然加電壓后的異步啟動過程，一般流過發電機的電流總是大于額定電流，意外加電壓保護可以用一個低頻組件F和一個過 電流組件I組成。

當頻率降到可能的最低運行頻率之下時，低頻元件F輸出邏輯1，啟動一延時返回的時間元件t，t和電流元件I經“與”門 輸出啟動保護出口元件。頻率元件F用于正常運行時把電流元件的輸出回路解除，使之只在低頻時才起作用。突然加電壓后，由于外加電壓的頻率是額定頻率，頻率元件將立即返回，輸出1變為0；為保證電流元件I動作后完成跳閘過程，設置時間元件t，其返回延時應保證跳閘過程的完成。當發電機停機（發變組出口刀閘未拉開前）時，應保持意外加電壓保護始終投入。此外，逆功率保護、失磁保護、阻抗保護也能反應突然加電壓工況，但需附加下列措施：（1）設置無延時出口元件，并在盤 車時投入，（2）盤車時接該保護的電壓互感器、電流互感器、直流電源回路均不應解除。較復雜，不可取。

4）、600MW發電機意外加電壓保護構成：

44、啟動保護： 1）、定義：發電機在啟動或停機過程中有勵磁電流流過勵磁繞組，（因誤操作、機組低轉速下并列、盤車狀態利用勵磁繞組

對轉子預熱），此時定子電壓的頻率很低，許多保護在低頻下不起作用，通常要裝設反應定子接地故障和相間故障、由電磁式繼電器構成的保護裝置，這種保護稱為啟停機保護或啟動保護，也稱為低頻運行保護。2）、保護構成：

一般啟停保護中，用一只電磁式電壓互感器接入零序電壓3Uo，裝在機端或中性點側，反映定子接地故障；在發電機、升壓 變壓器和機端引出的廠用變壓器的差動保護回路中，各接入一組電磁式電流繼電器，一般接于差動回路中，用于反應相間短路故障。

3）、600MW發電機啟動保護：

45、非全相運行保護： 1）、定義：由于誤操作或機械方面的原因，使斷路器三相不能同時合閘或跳閘，或在正常運行中突然一相跳閘，造成斷路器

非全相運行，針對這種異常工況裝設的保護稱為非全相運行保護。2）、非全相運行的危害：

發電機-變壓器組的出口斷路器發生非全相運行時，發電機定子繞組中流過負序電流。該負序電流產生反向旋轉磁場，相對轉子為兩倍同步轉速，因此在轉子中出現100Hz的倍頻電流，它會使轉子端部、護環內表面等電流密度很大的部位過熱，造成轉子局灼傷，而反時限負序電流保護動作時間較長，可能造成相鄰線路誤動作，使故障擴大，裝設斷路器非全相運行保護可以快速切除故障。3）、非全相運行保護的構成：

一般由靈敏的負序電流元件I2和非全相判別回路組成。

經短延時（T=0.2~0.5S）動作跳開其他健全相。如果是操作機構故障斷開其他健全相不能成功，則應動作于母線失靈保護，切斷與本回路有關的母線上的其他有源回路。4）、500KV斷路器非全相運行保護構成：

46、斷路器閃絡保護： 1）、定義：在進行同期合閘的過程中，斷路器合閘之前，作用于斷口上的電壓，隨待并發電機與系統等效發電機電勢之間角度差δ

的變化而不斷變化，當δ=180o 時，其值最大，為兩者電勢之和。當兩者電勢相等時，則有兩倍的運行電壓作用于斷口上，有時造成斷口閃絡事故。2）、斷路器閃絡保護的危害：

斷口閃絡要造成斷路器損壞，還可能由此引起事故擴大，破壞系統的穩定運行；閃絡時一般是一相或兩相閃絡，一是要產生沖擊轉矩作用于發電機上，二是產生負序電流，在轉子上引起附加損耗，威脅發電機的安全。3）、閃絡保護的構成：斷路器三相斷開位置時有負序電流。

保護原理：（1）、利用負序電流元件I2和斷路器的輔助觸電DLA、DLB、DLC、、構成。當出現負序電流后，如果斷路器有一相或兩相是斷開的，則說明是非全相運行，則動作于跳閘，斷路器拒動時，啟動斷路器失靈保護；如果斷路器三相是斷開的，則說明是斷口閃絡，此時應首先動作本發電機滅磁，以降低斷口電壓，無效時，再啟動失靈保護。（2）、用比較三相電流的方法構成的閃絡保護： 因斷路器閃絡不會三相同時發生，三相斷路器都處于斷開狀態，有一相或兩相中流過電流，此時電流元件IA、IB、IC中相應的元件動作，其肯定端輸出1，否定端（圖中涂黑端）輸出0，沒有流過電流的元件相反，這樣兩個或門1H和2H的輸出都是1，DLA、DLB、DLC又都是閉合的，則“與”門Y輸出1，使出口元件動作。正常運行時，2H和輔助接點輸出都是0；斷路器跳閘后，1H輸出0，因而都不會動作。

4）500KV斷路器閃絡保護構成：

47、何謂同步發電機的勵磁系統？作用是什么？

供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備，稱為同步發電機的勵磁系統。其作用：（1）正常運行時，供給發電機維持一定電壓及一定無功輸出所需的勵磁電流。

（2）當電力系統突然短路或負荷突然增、減時，對發電機進行強行勵磁或強行減磁，以提高電力系統運行的穩定性和可靠性。（3）當發電機內部出現短路時，對發電機內部進行滅磁，以避免事故擴大。

48、同步發電機的勵磁方式有哪些？

（1）同軸直流勵磁機系統：用于中小容量發電機。發電機與直流勵磁機同軸連接，當電網發生故障時，不會勵磁系統的正 常運行。

（2）半導體勵磁系統：用于大型發電機。性能優良、維護簡單、運行可靠、體積小、壽命大。

49、實現自動調節勵磁的基本方法有哪些？（1）改變勵磁機勵磁回路電阻。（2）改變勵磁機的附加勵磁電流。（3）改變可控硅的導通角。

50、何謂強行勵磁裝置？其作用是什么？ 強行勵磁就是強迫施行勵磁（簡稱強勵）。當電網發生事故電壓嚴重降低時，強行以最快的速度，給發電機最大的勵磁，迫

使系統電壓迅速恢復。用繼電器組成的這種裝置稱為強行勵磁裝置。

600ME發電機強勵動作電壓值：

51、為什么大型汽輪發電機應裝設過電壓保護？

當大型汽輪發電機滿負荷運行突然甩去全部負荷，電樞反應突然消失，即使調速系統自動調整勵磁裝置運行正常，但它們都 有慣性環節，轉速仍將升高，而勵磁電流不能突變，使得發電機電壓在短時間內也要上升，其值可能達1.3額定值。持續時間可能達幾秒鐘。

大型發電機定子鐵心背部存在漏磁場，在這一交變漏磁場中的定位筋，將感應出電動勢。相鄰定位筋中的感應電動勢存在相

第四篇：繼電保護及故障信息管理系統子站的應用

繼電保護及故障信息管理系統子站的應用

一、引言 在發生嚴重故障或復雜故障的情況下，調度值班人員和繼電保護運行管理人，員需及時準確地了解故障情況，快速地判斷故障發生的地點、性質及嚴重程度，科學地分析故障原因，并采取及時正確的措施縮小故障范圍、避免事故擴大、減少故障損失，這些都要求建設一個技術先進、安全性高、可靠實用、開放性好、可擴展性強的繼電保護及故障信息管理系統，實現繼電保護運行管理、故障分析、輔助決策等主要功能，并與現有的變電站綜合自動化系統、EMS系統、MIS系統等互聯互通。

繼電保護及故障信息管理系統由主站系統和子站系統組成，本文主要就河南南陽220kV遮山變電站改造及運行過程的實際情況進行分析，對繼電保護及故障信息管理系統子站的應用提出一些著法。

二、系統結構 22OkV南陽遮山變電站是南陽局所屬的6座220kV變電站之一，設計規模為：OSFPS8-120000/220自耦主變2臺，均為有載調壓；220kV出線4回，母聯兼旁路1回，采用雙母線帶專用旁路接線；1lOkV出線7回，分段1回，專用旁路1回，采用單母線分段帶旁路接線；35kV出線8回，分段1回，專用旁路1回，4回電容器，采用單母線分段帶旁路接線。

遮山變子站需接入的不同廠家保護設備種類較多，主變保護采用南自廠的WBZ-500，220kV線（旁）路保護采用許繼的WXH-l1、WXH-

15、WXH-802、南瑞繼保的LFP-901A、北京四方的CSL-103，22OkV母線保護采用南瑞繼保的RCS-915A，1lOkV線（旁）路保護采用許繼的WXH-811和南瑞繼保的RCS-914D, 1lOkV母線保護采用南瑞繼保的RCS-915A,HOW母聯保護采用南京中德的NSP788，35kV出線分段旁路及電容器保護采用南京中德的NSP788和NSP782，錄波器分別是南京銀山的YS-8A和深圳雙合的WGL-12。

遮山變子站系統采用分層分布式結構，系統的縱向結構分為站控層和間隔層兩層結構，層間傳輸介質采用光纖。

（一）間隔層

間隔層配有保護通信管理機1臺，加插MOXA多串口卡1塊，并配有RS-232/422（485）轉換器若干，獨立組屏，保護設備均分散安裝在各保護屏上，全部通過串口和管理機通信（所有保護皆不支持網絡功能）實現各種保護的規約轉換（不具備串口接入的老保護、設備仍以硬接點接入監控系統）。其結構示意圖如圖1。

1．兩種接入模式的比較

保護裝置和故障錄波器接入子站系統的保護通信管理機一般有直接和間接接入兩種模式。兩種接入模式的特點見表1。

2．接入模式的選擇 考慮到遮山變子站接入的國內外的保護種類繁多，同一廠家的不同類型的保護裝置都采用不同的規約，為了實現規約的統一化和標準化，最好采用間接接入的模式，即各廠家的保護裝置都通過自己的規約轉換器與子站的保護通信管理機通信，通訊規約采用標準的IEC60870-5-103規約，這樣可以大大降低接口的復雜程度，維護起來更加容易。但由于南陽變是改造站，有些裝置早在1994年就已投運，要求各廠家都采用各自的規約轉換器通信的難度較大，綜合遮山變的實際情況，決定采用直接接入模式。

另外，由于故障錄波數據量較大，所以調試時曾希望與故障錄波器通過以太網進行通信，但YS-8A是1996年投運的老產品，不支持網絡功能，只能通過串口進行通信，這就大大增加了錄波數據讀取的時間，子站系統的性能受到影響。而據WGL-12廠家介紹錄波數據目前只能保存在裝置中不能送出，所以暫時無法取到WGL-12的錄波數據。

3．與主站的通信

為了能夠使故障發生后將所有的信息快速地傳送到主站端，遮山變子站與主站端采用了以太網方式進行通信，通信規約采用標準的103規約，由于目前國家對子站和主站之間通信所采用的規約標準并沒有具體的定義，應用服務數據單元符合（（DL/T-667-1999遠動設備及系統第5部分傳輸規約第103篇繼電保護設備信息接口配套標準），鏈路協議符合《OL/T634.5104-2002遠動設備及系統第5-104部分：傳輸規約采用標準傳輸子集的IEC60870-5-101網絡訪問》，為今后方便過渡到IEC61850變電站通信網絡系列標準打下基礎。

第五篇：材料發展史

材料的歷史同人類社會發展史同樣悠久。歷史上，材料被視為人類社會進化的里程碑。歷史學家曾把材料及其器具作為劃分時代的標志：石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代? ? ? ? ? ?。這里我們不難看到材料在社會進步過程中的巨大作用。

制作物品的來源即原料或材料。其中“來源”指物質。

材料：是由一種化學物質為主要成分、并添加一定的助劑作為次要成分所組成的，可以在一定溫度和一定壓力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形狀，冷卻后在室溫下能保持既定形狀，并可在一定條件下使用的制品，其生產過程必須實現最高的生產率、最低的原材料成本和能耗，最少地產生廢物和環境污染物，并且其廢棄物可以回收、再利用。

按組成、結構特點進行分類：金屬材料；無機非金屬材料；高分子材料；復合材料。? 按使用性能分類：利用材料力學性能的稱為結構材料；而利用材料物理和化學性能的則稱為功能材料。

也可將材料分為傳統材料和新型材料。兩者無嚴格區別，是互相依存、互相轉化的。傳統材料的特征：需求量大、生產規模大，但環境污染嚴重；新型材料的特征：投資強度較高、更新換代快、風險性大、知識和技術密集程度高，一旦成功，回報率也較高，且不以規模取勝。狹義陶瓷是陶器與瓷器的統稱。? 二者的坯料都由長石、硅石和礬土（氧化鋁）構成。陶器的原料中礬土的成分多一些，是粘土質。瓷器的坯料是礬土成分較少的礦石質。陶瓷的概念有狹義、廣義之分。? 從狹義上說，陶瓷是用無機非金屬化合物粉體，經高溫燒結而成的，以多晶聚集體為主的固態物質。狹義的陶瓷概念中不包括玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、金屬陶瓷等。? 從廣義上說，陶瓷泛指一切經高溫處理而獲得的無機非金屬材料，包括人工單晶、非晶態、狹義陶瓷及其復合材料、半導體、耐火材料及水泥等。

公元前8000年左右，銅首次被有意識地用來作為原料。先民們發現并利用天然銅塊制作銅兵器和銅工具。? 到公元前5000年，人們已逐漸學會用銅礦石煉銅。? 公元前4000年，銅器及其制造就已推廣，而石頭作為材料已退居第二位。銅是人類獲得的第二種人造材料，也是人類獲得的第一種金屬材料。

在人類歷史上，有過一個輝煌燦爛的青銅器時代?？脊疟砻鳎嚆~文明的源頭在古代中國、美索不達米亞平原和埃及等。? 隨著時間的推移，先民們發現，在銅中加入部分錫，可使原來較軟的銅制品變得更堅韌、更耐磨。于是青銅（銅錫合金）產生了。

中國商代青銅器已經盛行，并將青銅器的冶煉和鑄造技術推向了世界的頂峰。? 中國先民們掌握了6種不同銅、錫比例的青銅技術。知道含錫量1/6的青銅韌性較好，可做鐘鼎；而含錫量2/5的青銅較硬，可做刀斧。

后來的化學成分分析證明，鐵中含有百分之幾的鎳和鈷，而不含碳和其他熔渣夾雜物。這說明它是天外來客——隕鐵； ? 天上掉下隕鐵的機會是很少的，人類不可能大量使用隕鐵。但是，隕鐵讓人們認識了鐵，知道它比銅更堅韌，用它可以制成更堅固耐用、更鋒利的砍削工具。早在2600年前的春秋時代中后期，我們的祖先就發明了生鐵冶煉技術，比歐洲國家要早1000多年；世界上冶煉、澆鑄生鐵的最早文字，也記載于我國古代典籍名著《左傳》中； ? 最早的鋼是在大約1200oC的較低溫度下，用木炭還原出鐵礦石里的混雜鐵（含鐵、礦渣和沒燒盡的木炭混雜在一起的煉鐵塊）為原料，在炭火中反復鍛打，反復滲碳而逐步形成的。

鋼和生鐵的最大區別是含碳量的多少，前者少而后者多，以2.11％為界。? 生鐵硬而脆，韌性不好；很少作為結構材料使用（跟碳含量有關）

? 煉鋼跟煉鐵的主要區別是消耗掉多余的碳，最簡單的方法是利用空氣中的氧氣去除碳，以降低碳含量；

第一次技術革命發端于18世紀后期，以蒸汽機的發明及廣泛應用為主要標志，由此引發的紡織工業、冶金工業、機械工業、造船工業等的工業大革命，是這次技術革命的產物，使人類從手工工藝時期躍進到機器工業時代，開創了工業社會的文明。

其主要的材料依靠是鋼鐵的飛速發展，實現了高爐、轉爐、平爐制造優質鋼材的工業化。第二次技術革命開始于19世紀末，以電的發明和廣泛應用為標志，由于遠距離送電材料以及通訊、照明用的各種材料的工業化，實現了電氣化。其結果是石油開采、鋼鐵冶煉、化學工業、飛機工業、電氣工業、電報電話等迅猛發展，組成了現代產業群，使人類跨進了一個新的時代，實現了向現代社會的轉變。

其主要材料依托是紫銅、黃銅、鋁、鎢等有色金屬以及高分子絕緣材料的迅猛發展。

第三次技術革命始于20世紀中期，以原子能應用為主要標志。1942年12月，意大利物理學家費米在美國建立了第一個核反應堆，實現了控制核裂變，使核能利用有了可能，實現了合成材料、半導體材料等大規模工業化、民用化，把工業文明推到頂點，開啟了通向信息社會文明的大門。

其主要材料依托是鈦合金、先進合金、高溫陶瓷、先進復合材料等材料的迅猛發展。

第四次技術革命始于20世紀70年代，它是以計算機，特別是微電子技術、生物工程技術和空間技術為主要標志，新型材料、新能源、生物工程、航天工業、海洋開發等新興技術是主攻方向。

其主要材料依托是以硅、砷化鎵為代表的半導體材料、先進高分子材料、先進復合材料、生物相容材料等的迅猛發展。在煉鋼時加進金屬錳，就能煉出錳鋼。錳鋼最大的特點是強硬堅韌，是工業建設的棟梁之材，是國防建設的“鐵甲衛士”。錳鋼的問世，是一位年輕的冶金學家（英國的哈德菲爾德）藐視權威，以他那錳鋼般的意志頑強攻關的結果。權威們告誡人們，鋼鐵中錳的含量絕不能超過1.5％，否則它就會越來越脆。在經過了幾百次的失敗以后，他終于發現當錳的含量達到13％時，錳鋼一改它昔日脆弱的形象，變得既有很好的硬度，又富有韌性了。

不銹鋼，是以鐵為主體元素，加上一定比例的鉻、鎳、鉬、錳等金屬煉成的耐腐蝕合金材料。不銹鋼以其锃亮的外表、良好的機械性能和對酸性腐蝕物質的強大抗御能力贏得了人們的歡迎，是現代工業生產和日常生活中常用的金屬材料。冶金專家布里爾利在一次偶然發現，由電爐煉成的含鉻8％，含碳0.24％的合金鋼經過熱處理后，具有極好的耐腐蝕性能，特別是不怕酸性物質的腐蝕。布里爾利把它起名為“不銹鋼”。

到1898年，美國工人技師泰勒創造了一個奇跡。他想研制一種耐高溫的高速刀具鋼。他分析了鎢錳鋼的成分，認為鎢是好的，熔點高達3380℃，受熱肯定不會變軟，問題一定是出在熔點和硬度都不夠高的錳身上。泰勒思考了很久，決定采用鉻取代錳。泰勒趕緊安排試驗冶煉含鉻鎢鋼。經過一段時間的試驗，合乎要求的含鉻鎢鋼煉出來了。新材料做的車刀的切削速度比過去提高了5倍!在這之后，泰勒又對鎢鉻鋼刀做了不少改進，使它能在五六百攝氏度下也不變軟，切削速度達到每秒10米(600米／分鐘)，可與奧運會100米跑的冠軍比一比速度。

進入20世紀以后，刀具材料又有了一次飛躍，那就是誕生了硬質合金。1907年，德國冶金專家施特勒爾用碳化鎢的硬質顆粒，加上鐵和鈷的粉末，先壓制成型，再以高溫燒結，讓鐵和鈷熔化而成為粘結材料，使碳化鎢緊緊地“團結”起來，制成了硬質合金。硬質合金一經問世，便受到了熱烈歡迎。人們發現用它制作的刀具，在1000℃的高溫下也不會變軟，切削速度可達到每分鐘2000米以上，比普通碳素鋼刀高出100多倍。

鋁是地殼中含量最多，分布最廣的金屬元素。我們腳下的粘土，就是鋁的藏身之處、所以人們稱鋁是“來自粘土的白銀”。

在今天，鋁是產量僅次于鐵的第二金屬。生活中隨處可見。但在100多年前，鋁比黃金還要貴幾倍，是王公貴族才能賞玩的珍寶。

說明：炭沒有從鋁手里奪取氧的能力，那就換一種思路，讓氯氣從氧那里把鋁奪過來。

他向燒得發紅的礬土里通入氯氣，發現有一些液體流出來，得到了應該是氯化鋁。他仔細地把這些液體收集好，再加熱并加入還原能力強大的鉀汞劑(合金)，讓它代替炭去把鋁還原出來。實驗分析結果告訴他，有氯化鉀生成。鉀汞劑已經變成了鋁汞劑，加熱以后汞蒸發掉了，可鋁也再一次變成了白色的礬土。

由于鋁的需求量越來越大，原料礬土的供應也變得緊張。自然界純礬土礦很有限，大部分的礦石含有一半的鐵硅和其它雜質，不能直接用來煉鋁。有必要尋求一種廉價的方法將氧化鋁提取出來。

奧地利化學家拜爾采用煅燒礦石，然后粉碎，再加入氫氧化鈉，使其與氧化鋁反應，生成氫氧化鋁。然后分離出氫氧化鋁，最后加熱使氫氧化鋁分解，就可以得到純凈的礬土了。他們研究發現：

1.具有形狀記憶能力的合金并不只是鎳鈦合金一種，還有銅鋁合金、銅鋅合金、銅鎳臺金、鎳鋁合金等；

2.不同的組成，甚至是組成雖然相同，但熱處理方法不同的合金，被“喚醒記憶”恢復原有形狀的溫度就有所不風

3.這些合金變形能力是無疲勞的，即使反復變形上百萬次也不會斷裂。

氫是一種高效的燃料，它的比熱是航空煤油的三倍，也就是說1公斤的氫可以代替3公斤煤油，目前任何化學燃料都無法和它相比。更重要的是它是一種潔凈的、無污染的燃料。因為氫燃燒時與氧結合，剩下的只是水，避免了產生有害的廢棄物。

通常，人們只是把易與氫氣結合成金屬氫化物的合金才稱為“儲氫合金”。金屬為什么具有儲氫的本領呢? 因為氫是一種很活潑的元素，能與許多金屬起化學反應。一個金屬原子能與兩個、三個或更多的氫原子結合，生成穩定的金屬氫化物，同時放出熱量。當稍微加熱，金屬氫化物吸收熱量后，就會分解出高純度的氫氣。研究表明，能滿足儲氫材料基本條件的合金，其成分中的主要元素有鎂、鈦、鈮、釩、鋯和稀土類金屬，添加元素有鉻、鐵、錳、鈷、鎳、銅等。

現在研究開發的合金，有鑭鎳、鈦鐵、鎂鎳、混合稀土、非晶態類儲氫合金。儲氫合金有很好的吸附性能，不需要高壓高溫就能貯存氫和釋放氫，并且兩者的數量很大，而且吸附性能也不會因反復貯藏、釋放而減弱，因而特別適用于貯藏和運輸氫，其理論貯氫量可為同體積高壓貯氣瓶的1000—1300倍，為液態氫單位容積貯氣量的1.5倍，而且不會形成氫氣壓力，使之成為可靠的貯氫手段。

晶須是一種直徑為幾微米到幾十微米、長度可達數厘米的單晶體，可以在自然界生成，也可由人工制成。它強度極高，接近晶體的理論強度。因晶須十分細小，故一般不能獨立使用，但可編織成線材或與其他聚合物復合成纖維增強復合材料。

經現代的X射線衍射技術顯示，晶須內部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒有任何缺陷的理想晶體。而在一般金屬中，雖說總體上原子是有規則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規則，因而，晶體構造中產生了缺陷。

設想：將硝化纖維薄膜夾在兩層玻璃中間，設法把它們粘成一體，就可以做成不傷人的安全玻璃。

困難：硝化纖維“脾氣暴躁”，見火就燒．有時溫度一高還會自己燒起來。怎樣使它與玻璃緊密結合起來？ 方案：

1.用膠水?——粘合牢度太低。

2.把玻璃燒軟了，再趁軟把硝化纖維壓在一起?——實驗不是著火就是爆炸，太危險。

所謂先進陶瓷，是以高純、超細的人工合成的無機化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結而成的，比傳統陶瓷性能更加優異的新一代陶瓷。先進陶瓷又稱為高性能陶瓷、精細陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。

先進陶瓷按化學成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

(1)陶瓷的耐熱性好，這可以提高發動機的工作溫度，從而使發動機效率大大提高。例如，對燃氣輪機來說，目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作溫度可達1300℃，使發動機．效率提高30％左右。

(2)工作溫度高，可使燃料充分燃燒，尾氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環境污染。

(3)陶瓷的熱傳導性比金屬低，這使發動機的熱量不易散發，可節省能源。

(4)陶瓷具有較高的高溫強度和熱穩定性，這可延長發動機的使用壽命。目前，這種陶瓷滾動軸承已經問世。陶瓷滾動軸承具有下列優點：

(1)陶瓷的耐蝕性好，所以陶瓷滾動軸承適合于在有腐蝕性介質的惡劣環境中工作；

(2)陶瓷滾動體的密度比鋼低，轉動時對外圈的離心作用力可降低40％，故使用壽命長；(3)陶瓷的熱膨脹系數比鋼小，在軸承的間隙一定時，允許在溫差變化較大的環境中工作；(4)陶瓷的彈性模量比鋼高，具有較好的剛度，有利于提高工作速度，達到較高的精度。人造金剛石：金剛石是大家熟悉的高級裝飾品，又是已知材料中最硬的，由于天然金剛石礦床不多，故價格很貴。而商業上、工業上都有很大需求，于是人們希望能夠人工合成。金剛石和石墨都是有碳元素組成，但是兩者的性能卻千差萬別，一個很硬，一個很軟。這為我們人工合成提供了線索。塑料、合成纖維和合成橡膠，是合成高分子化合物的三大家族。纖維和橡膠都有天然的存在，惟有塑料沒有天然的存在，是人類創造力的產物。雖說塑料的誕生是受自然界的樹脂類物質啟發而起步的，但在塑料的發展過程中，完全是人類以豐富的想象力和艱苦卓絕的努力，才創造出這一個嶄新的材料領域。

聚乙烯是由乙烯單體聚合而成，為發展最快、產量最大的一種熱塑性聚合物。聚乙烯質感類似石蠟狀，無味無毒，有良好的耐低溫性、化學穩定性、加工性、電絕緣性，但耐熱性不高，只可在80℃下使用。

由高壓法所得的聚乙烯，分子質量較低，分子的支鏈較多，密度較小，所以又稱低密度聚乙烯(LDPE)，為半透明狀，質地柔軟，耐沖擊，常用于制作薄膜、軟管、瓶類等包裝材料及電絕緣護套等。

超高分子量聚乙烯(簡稱UHMPE)的分子質量達上百萬，使結晶困難。

與普通PE相比，耐磨性、抗沖擊性、自潤滑性、生理相容性、耐蝕性更好，但其硬度、強度、耐熱性低些。可用于耐磨輸送管道、機床耐磨導軌、小齒輪、人工關節、防彈衣、滑雪板等。

最輕且價低的塑料：聚丙烯(PP)

聚丙烯是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物，常用的PP，耐蝕性、電絕緣性優良，力學性能、耐熱性（可達150 ℃）在通用熱塑性塑料中最高，耐疲勞性好，是常見塑料中密度最低、價格最低的塑料，但低溫脆性大及耐老化性不好。其無味無毒，是可進行高溫熱水消毒的少數塑料品種之一。

最鮮艷且成形性特好的塑料：聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯為苯乙烯單體聚合而成的典型線型無定形熱塑性塑料。

PS極易染成鮮艷色彩，透明度僅次于有機玻璃，制品表面富有光澤；幾乎可用各種成形方法進行成形加工，成形收縮特小，可成形性非常突出；電絕緣性（特別是高頻絕緣性）極好，剛性好、脆性大，為敲擊時惟一有清脆的類似金屬聲的塑料；其無味無毒，但抗沖擊強度低，易脆裂；不耐高溫（100 ℃以下使用），戶外長期使用易變黃變脆。與“尼龍—66”相比，聚酯纖維的優點：

1.保型性好。

它彈性足，尤其是彈性模量要比尼龍-66高2～3倍，不容易產生折皺，經熨燙后有“一朝定型，永不變形”的功效。

1.耐溫性能好。

聚酯纖維既不怕高溫又耐得低溫。將其在150℃的熱空氣中加熱1000小時，還能保持50％以上的強度，而尼龍-66在此溫度下差不多已經“毀尸滅跡”了。聚酯纖維的熔化溫度高達250℃、但在零下100℃的低溫環境中也不會降低性能。

3.強度高；

它在干燥情況下強度與尼龍-66不相上下、而且在潮濕條件下依然如故。尼龍-66受潮后強度會下降10％～15％，聚酯的抗沖擊能力比尼龍要強整整4倍。

3.“生命力”旺盛。

把它放在玻璃瓶里曬上一年，強度并沒有太大的降低，而如果換成尼龍，同樣曬一年，強度會有大幅度的下降。

3.聚酯還不怕酒精、汽油等有機溶劑，不怕含氯的氧化劑，不怕稀酸、稀堿溶液的腐蝕作用。

橡膠、人稱“彈性之王”，最大的特點是富有彈性，可以在外力作用下伸長七八倍。但外力一消失，又迅速恢復其原來的長度。除了彈性好以外，橡膠還有防水、絕緣、氣密、抗震、耐磨等一系列優良性能。橡膠是當今社會不可缺少的重要戰略物資，是現代人生活中非常熟悉的材料之一。

橡膠家族分為天然的和人工合成的兩大分支。無論是天然橡膠，還是合成橡膠，都是化學家們付出了大量辛勤的勞動后，才得以進入人類生活的。

人造“大然橡膠”與真正天然的橡膠相比，可以說是“巧手勝天成”的杰作。

它的彈性、耐磨性、耐溫性、氣密性等各項性能指標都與天然橡膠相同，甚至它的缺點也和天然橡膠一樣——耐油性不太好。不同在于它在合成時的原料特別純，所以產品中不含天然橡膠里常有的植物蛋白及脂肪等雜質，電絕緣性能比天然橡膠好，耐老化的時間也更長。