继电保护考试重点及复习范围.

习题讲解1-2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?答：能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。(2)反应电气元件的不正常运行状态。(3)继电保护装置与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电。习题讲解1-4依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量幅值差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能切除保护范围内任意点的故障吗？答：（1）利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。（2）单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。习题讲解1-5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？答：（1）利用电力元件两端电流的差别，可以构成电流差动保护；（2）利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护；（3）利用两侧功率方向的差别，可以构成纵联方向比较式保护；（4）利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别，可以构成纵联距离保护。习题讲解2-3解释“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点？答：能使继电器动作的最小电流称之为动作电流。能使继电器返回原位的最大电流称之为返回电流。返回系数过小时，在相同的动作电流下起返回值较小。动作后要使继电器返回，流过继电器的电流就必须小于返回电流。外故障切除后，在负荷电流的作用下继电器可能不会返回，最终导致误动跳闸；返回系数过高时，动作电流和返回电流很接近，不能保证可靠动作，输入电流正好在动作值附近时，可能回出现“抖动”现象，使后续电路无法正常工作。习题讲解2-5说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证保护动作的选择性？依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动性？答：速断保护的动作电流按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定，即靠电流整定值保证选择性。不能保护线路全长，只能保护线路一部分，灵敏度不够。限时电流速断的整定值按躲开下级线路电流速断保护的最大动作范围来整定，提高了保护动作的灵敏性；为了保证下级线路短路时不误动，增加一个时限阶段的延时，保证其选择性。电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长，速断范围内的故障由速断保护快速切除，速断范围外的故障则必须由限时电流速断保护切除。速断保护的速动性好，但动作值高、灵敏性差；限时电流速断保护的动作值低、灵敏度高但需要0.3-0.6s的延时才能动作。速断和限时速断保护的配合，既保证了动作的灵敏性，也能够满足速动性的要求。习题讲解2-6为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，离故障点最近的过电流保护应当先动作，故要求在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，会出现越级跳闸、非选择性动作现象。由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。习题讲解（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。（2）整定保护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。（3）整定保护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（1.2）（4）整定保护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E的过电流保护动作时限为0.5s，校验保护1作后备用，保护2和3作远备用的灵敏度。习题讲解G1G2G3ABCDE987654321L1L2L3解：由已知可得1LX120.4*6024LLXX30.4*4016LX0.4*5020BCX0.4*3012CDX0.4*208DEX（1）当三台发电机全部运行，线路L1~L3全部运行，系统为最大运行方式，阻抗最小，由题意G1，G2连接在同一母线上，则.min121233(||||)||()10.6sGGLLGLXXXXXXX最小运行方式，阻抗最大.max1139sGLXXX习题讲解BCDE321E.minsX10.620128（2）对于保护1，其等值电路图如图所示，母线E最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流为..max.min115/31.31210.620128kEsBCCDDEEIkAXXXX相应的速断定值为：.1..max*1.2*1.3121.57setrelkEIKIKAⅠⅠ最小保护范围为：minmax110.866185.9ssetELZkmzI即1处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。习题讲解同理：..max.min1.558kDsBCCDEIKAXXX.2..max*1.2*1.5581.87setrelkDIKIKAⅠⅠminmax120.866170.6ssetELZkmzI即2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。..max.min2.17kCsBCEIKAXX.3..max*1.2*2.172.6setrelkCIKIKAⅠⅠminmax120.866142.3ssetELZkmzI即3处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。故：在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区。习题讲解整定保护2的限时电流速断定值为:2.11.15*1.571.806setrelsetIKIkA线路末段（即D处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为:..min.max30.80982kDsBCCDEIkAXXX灵敏性校验:.2..min.20.80980.44841.2,1.806senIIkDsetIKI不满足要求整定保护3的限时电流速断定值为:3.21.15*1.872.151setrelsetIKIkA线路末段（即C处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为:..min.max30.97462kCsBCEIkAXX灵敏性校验:.2..min.30.97460.45311.2,2.151senIIkCsetIKI不满足要求习题讲解（4）过电流整定值计算公式为:.1.max1.151.5150304.50.85relsssetDELreKKIIAK.2406setIA.3609setIA最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的计算公式为:.min.max32ksLEIZZ.min727.8EIA.min809.8DIA.min974.5CIA灵敏性:min.1.1727.82.391.5,304.5EsensetIKI满足近后备要求Emin.2.2727.81.791.2,406sensetIKI满足远后备要求Dmin.3.3809.81.331.2,609sensetIKI满足远后备要求习题讲解保护的动作时间为：1=0.50.5=1stⅢ21=0.5=1.5sttⅢⅢ32=0.5=2sttⅢⅢ习题讲解2.11在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？答：在双侧电源供电网络中，仅利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。方向性电流保护利用短路时功率方向的特征。功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而使保护的动作具有一定的方向性。用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题。双侧电源网络上的电流保护装设方向元件以后，就可以把它们拆开看成两个单侧电源网络的保护。习题讲解2.12功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位来判别初短路功率的方向。cos()0KKKsenPUI在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏。当余弦项和UK，IK越大时，其值P也越大，继电器动作的灵敏度越高，而任一项等于零或余弦项为负时，继电器均不能动作。因此，在其正方向出口附近短路接地时，故障相对地的电压很低，使继电器不能动作，这称为方向继电器的“电压死区”。习题讲解2.12在中性点直接接地系统中，发生接地短路，分析、总结：（1）零序电压、电流分量的分布规律；（2）负序电压、电流分量的分布规律；（3）正序电压、电流分量的分布规律。（4）用零序电压、零序电流构成的保护较其他序分量实现保护的优缺点。答：(1)零序电压——故障点处零序电压最高，距故障点越远零序电压越低，其分布取决于到大地间阻抗的大小。零序电流——由零序电压产生，由故障点经线路流向大地，其分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源点的数目和位置无关。(2)负序电压——故障点处负序电压最高，距故障点越远负序电压越低，在发电机中性点上负序电压为零。负序电流的分布取决于系统的负序阻抗。(3)正序电压——越靠近电源点正序电压数值越高，越靠近短路点正序电压数值越低。正序电流的分布取决于系统的正序阻抗。习题讲解（4）用零序电压、零序电流构成的保护较其他序分量实现保护的优缺点。对于中性点直接接地系统，正常时，负序电流、零序电流为0，而发生接地短路后，会出现数值很大的零序电压、零序电流和负序电压及负序电流。通过比较这种零与很大值之间的差异，可以构成零序电流保护和负序电流保护，且具有显著的特点。零序电压、零序电流比负序电压及负序电流更容易获得，因此零序电压及零序电流保护较其它序分量有明显的优点。习题讲解3.7距离保护装置一般由哪几部分组成？简述各部分的作用。判别系统是否发生故障。如过电流继电器、低阻抗继电器等。2、测量部分是阻抗保护的核心。完成测量与比较功能，测量短路点距保护安装处的距离，阻抗元件或软件算法3、振荡闭锁部分出口部分:1、启动部分完成故障距离测量和比较的电路元件，叫阻抗继电器或阻抗元件。振荡不是短路，距离保护不应动作。为防误动，要求识别振荡并闭锁保护。6、出口部分:跳闸出口和信号出口5、配合逻辑部分:实现逻辑配合，动作时限配合等。4、电压回路断线电压回路断线，电压消失，可能会使测量元件误动，此时要求将保护闭锁，防止误动。保护发生动作，接通跳闸回路和信号回路。习题讲解3.9画图并解释偏移特性阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗和动作阻抗的含义。测量阻抗：保护安装处测量电压与测量电流之间的比值，系统不同的的运行状态下（正常、震荡、不同位置故障等），测量阻抗是不同的，可能落在阻抗平面的任意位置。对于偏移特性的阻抗继电器而言，整定阻抗有两个，即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗。圆内为动作区，圆外为不动作区。Rjx1setZ2setZ0ZmZ0mZZ121()2setsetZZ动作阻抗Zop：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗。不同阻抗角对应的动作