04级继电保护复习题答案

1第一章1.继电保护装置的基本任务是什么？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。反应电气元件的不正常运行状态，而动作于发出信号、减负荷或跳闸2.试述对继电保护的四个基本要求的内容；选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围昼缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。速动性：力求保护装置能够迅速动作切除故障。灵敏性：对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性：可靠性主要指保护装置本省的质量和运行维护水平。第二章1.试对保护1进行电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算（线路阻抗0.4Ω/km，电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的可靠系数分别是1.3、1.1、1.2，返回系数0.85，自起动系数1。（参考答案：34.1,92.3,2,776.073.1,5.0,78.10%,3.41,93.4''minsenactsenactactKstKAIKstKAIstlKAI）2.试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流时取平均额定电压），线路电抗为kmX/4.01，可靠系数3.1relK。如线路长度减小到50km、25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得出什么结论？参考答案：75km时：.12.03actIkAmin.131.8%50km时：.12.65actIkAmin.114.5%25km时：.13.82actIkAmin.103.三段电流保护的整定计算：（1）AB和BC线路最大负荷电流分别为120A、100A2（2）电源A：20,15max.min.SSXX；电源B：25,20max.min.SSXX（3）8.1,85.0,2.1,15.1,25.1MSrerelrelrelKKKKK试整定线路AB（A侧）各端保护的动作电流，并校验灵敏度。34.电流三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是如何考虑的，如果无关，是如何实现的？答：无关，由知为可能出现的最大短路电流，即最大运行方式下母线三相短路时的电流，为躲开下一条线路出口处的短路的条件整定，与运行方式无关，知二段也与运行方式和故障类型无关，而过电流保护通常指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定，故无关5.如下图，保护1、2都装设了三段电流保护，当k点发生AB二相相间短路故障时，分析各继电器的起动、动作情况。答：因三相对称短路时Ik如下图实线Kk=1当两相相间短路时，Kk=√3∕2，曲线下降到虚线位置，显然短路电流大于，小于，第一段动作，ka1启动，经KM3使触点闭合，经Ks而接通断路器跳闸线圈Y，使跳闸保护的二段保护KAS动作后，经KTM7延时后，因故障切除，KA5返回，回复原状，不动作46.电流保护的接线方式有哪些？各自适用在哪些场合？答：接线方式有三相星形接线，两相星形接线。三相星形接线广泛应用于发电机，变压器等大型贵重电气设备的保护中，两相星形接线在中性点直接接地电网和非直接接地电网中广泛作为相间短路的保护。7.何谓90°接线方式？采用90°接线的功率方向继电器构成方向性保护时为什么有死区？零序功率方向元件也有类似的死区吗？答：90°接线方式是指在三相对称情况下，当cosφ=1时继电器的电流和电压相位差90°。cos(φk+α)=1,则α＝90－φk所以α≠90°,所以有死区。零序功率方向元件适用于两相短路情况，但两相短路没有死区，故零序方向功率元件没有死区。8.零序电流三段保护整定计算：569.中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压等级？答：中性点直接接地电网优点零序过电流保护的灵敏度高受系统运行方式影响比相间短路的电流保护小不受系统振荡、短时过负荷等三相对称的不正常运状态的影响单相接地故障全部故障占70％，专门的零序保护具有优越性缺点短线路、运行方式变化很大时，不能满足要求单相重合闸带来的影响自耦变压器的影响中性点非直接接地电网单相接地时，故障电流很小，三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，一般情况下允许再继续运行1～2小时而不必立即跳闸——主要优点我国电网110kV及以上电网为中性点直接接地电网；10kV电网为非直接接地电网；0.4kV电网为三相四线制10.大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保护怎样配置？答：中性点直接接地电网接地短路时，将出现很大的零序电流，而在正常情况下它们是不存在的，因此利用零序电流来构成接地短路保护。单相接地时，故障电流很小，三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，一般情况下允许再继续运行1～2小时而不必立即跳闸，但是在单相接地后，其他两相的对地电压升高倍，为了防止故障的进一步扩展，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除11.中性点加装消弧线圈的作用是什么？采用什么补偿方式？为什么？答：中性点不接地电网中发生单相接地时，在接地点流过全系统的对地电容电流，如果此电流较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而对电网造成进一步破坏。在中性点接入一个电感线圈（消弧线圈），单相接地时，利用其感性分量电流与原系统中的电容电流相抵消补偿方式完全补偿最有利于消除故障点电弧，但容易引起串联谐振过压，不宜采用欠补偿当系统运行方式变化某个元件被切除或发生故障跳时，电容电流将减少，同样可能引起谐振过电压过补偿补偿后残余电流是感性的，采用这种方法不可能发串联谐振过电压，在实际中应用最广第三章1.试述三段式距离保护的整定、优缺点评价；答：三段式距离保护的整定计算原则：7a)I段整定：一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来整定b)II段整定：①与相邻线路距离保护第I段相配合（考虑支系数Kbra的影响）②躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处，短路时的阻抗值进行整定计算后，应取以上两种情况中数值较小的一个。II段的动作时限与I段相配合，一般取为0.35～0.5s。③校验距离II段在本线路末端短路时的灵敏系数。一般要求Ksen≥1.25。c)III段整定：当第III段采用阻抗继电器时，其起动阻抗一般按躲开最小负荷阻抗ZL•min来整定。参照过电流保护的整定原则，考虑到外部故障切除后，在电动机自起动的条件下，保护III段必须立即返回的要求，应配合相关系数（可靠系数、自起动系数和返回系数）整定起动阻抗。距离III段作为原后备保护时，其灵敏系数应按相邻元件末端短路的条件来校验，并考虑分支系数为最大的运行方式；当作为近后备保护时，则按本线路末端短路的条件来校验。优缺点评价：P1202.阻抗继电器的构成方式有哪两种？单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的相间短路和接地故障的接线方式是什么？答：P76阻抗继电器的构成方式有单相补偿式和多相补偿式两种。P96单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的相间短路接线方式是0°接线方式单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的接地故障接线方式是0°+K3Ìo补偿3.距离三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是如何考虑的，如果无关，是如何实现的？答：P120。它与故障类型无关。距离I段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，其它两端受到的影响也较小，因此，保护范围比较稳定。4.85.什么是阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗？以方向阻抗继电器为例来说明三者的区别。答：P82页。Zk是继电器的测量阻抗，由加入继电器中电压Uk与电流Ik的比值决定；Zset是继电器的整定阻抗，一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗作为整定阻抗；Zkact是继电器的起动阻抗，它表示当电器刚好动作时，加入继电器中电压Uk与电流Ik的比值。方向阻抗继电器的特性是以整定阻抗Zset为直径而通过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为不动作区，当加入继电器的Uk和Ik之间的相位差等于Zset的阻抗角时，继电器的阻抗达到最大，等于圆的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。而测量阻抗仍然为电压Uk与电流Ik的比值。6.短路点过渡电阻对距离保护的影响及减小其影响的方法。答：电力系统中的短路一般都不是金属性的。而是在短路点存在过渡电阻。此过渡电阻的存9在，将使距离保护的测量阻抗发生变化，一般情况下是使保护范围缩短，但有时候也能一起保护的超范围动作或反方向误动作。目前防止和减少过渡电阻影响的方法有：（1）采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，可防止过渡电阻对继电器工作的影响。（2）利用所谓“瞬时测量回路”来固定阻抗继电器的动作。7.电力系统发生振荡与短路的区别。答：见书本P128，（电力系统发生振荡和短路时的主要区别）第四章1.纵联保护传送的信号分为哪几种？答：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。2.试分别说明暂态不平衡电流和稳态不平衡电流的产生原因、特点和减小的方法。答：稳态情况下，不平衡电流由于电流互感器磁化特性不一致，励磁电流不等造成的。稳定负荷时其值很少，短路时短路电流很大、使电流互感器铁心严重饱和，不平衡电流可能达很大的值，两侧电流互感器暂态特性不一致也会引起暂态不平衡电流，含很大的非周期分量。为了减少不平衡电流，应采用型号相同、磁化特性一致的铁心截面较大高精度电流互感器。必要时用铁心磁路有小气隙电流互感器。3.分相电流差动保护有什么优点?答：分相电流差动保护在不考虑分布电容、分布电导、并联电抗时对于任何故障都是适用的。不考虑电流互感器的传变误差和饱和的影响时，可以不要任何制动。在低压配电网中，出现外部故障时不会出现很大的不平衡电流。4.高频保护的载波通道是怎样构成的？可由一相导线和大地构成或两相导线构成，构成通道的主要设备有阻波器、结合电容器、连接滤波器、高频电缆、高频收发信机、刀闸。5.高频闭锁方向保护的原理怎样?试举出几种方向元件的构成原理；答：工作原理：利用非故障线路的一端发出闭锁该线路两端保护的高频信号，而对于故障线路，两端不需要发出高频闭锁信号，这样就可以保证在内部故障并伴随高频通道破坏时，保护装置仍然能够正确地动作。（P224）负序方向元件：反应负序功率的方向。相电压补偿式方向元件：利用两两比较补偿后的相电压'AAU、'BU、'CU相位的原理构成。工频变化量方向元件：利用故障时电流电压中故障分量中的工频工频正序和负序分量正序和负序分量来判别故障方向。行波方向元件：比较波电流i和电压u采样值的极性。正序故障分量方向元件：假设电力系统中的正序阻抗等于负序阻抗，判别正序故障分量的方向。暂态能量方向元件：反应暂态能量。6.方向高频保护为什么要采用两个灵敏度不同的起动元件?在外部故障时保护可靠不动作的必要条件是靠近故障点一端的高频发信机必须启动，而如果10两端启动元件的灵敏度不相配合时，就可能发生误动作。7.下图为高频闭锁方向保护原理图（一侧），试分析在内部故障和外部故障时，各个继电器和收发信机的起动、返回、动作情况。答：内部故障：起动元件1动作，发信机起动发信，起动元件2动作，之后方向元件3和4KM也动作，发信机停止工作，5KM动作。外部故障：起动元件1动作，发信机起动发信，收信机接收信号（自己发送的或对方发送的）。起动元件2动作，在短路功率方向为正一端，方向元件3动作，4KM起动，发信机停止发信；在方向为负的一端，方向元件3不起动，4KM不起动，发信机继续发送闭锁信号，两个方向上的5KM都不动作。（P225）8.试结合下图说明超范围闭锁式距离纵联保护在内外部故障时各元件的动作情况.答：内部故障时，反方向闭锁发信元件Zbm和Zbn不动作，但两端的跳闸元件ZTm和ZTn仍然正常动作，配合延时元件T开始计时，达到延时后，比较元件发出跳闸脉冲，保护动作。外部故障在某一端时，反方向闭锁发信元件Zbm和Zbn动作，发出闭锁信号，通过对端收信机将对端比较元件“与”闭锁，使对端不能跳闸，此时，因为故障点在本端反方向，因此本端跳闸元件也不动作，因此