電力系統(tǒng)繼電保護課后習題解答

1、第一章 繼電保護概述1-1 答：繼電保護裝置的任務是自動、迅速、有選擇性的切除故障元件，使其免受破壞，保證其他無故障元件恢復正常運行；監(jiān)視電力系統(tǒng)各元件，反映其不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件規(guī)范設備承受能力而動作，發(fā)出告警信號，或減負荷、或延時跳閘；繼電保護裝置與其他自動裝置配合，縮短停電時間，盡快恢復供電，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。 1-2 答：即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。1-3 答：繼電保護的基本原理是根據(jù)電力系統(tǒng)故障時電氣量通常發(fā)生較大變化，偏離正常運行范圍，利用故障電氣量變化的特征可以構(gòu)成各種原理的繼電保護。例如，根據(jù)短路故障時電流增大可構(gòu)成過流保護和電流速斷保護；根據(jù)短路故

2、障時電壓降低可構(gòu)成低電壓保護和電流速斷保護等。除反映各種工頻電氣量保護原理外，還有反映非工頻電氣量的保護，如超高壓輸電線的行波保護和反映非電氣量的電力變壓器的瓦斯保護、過熱保護等。 1-4 答：主保護是指能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和安全要求，以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。后備保護是指當主保護或斷路器拒動時，起后備作用的保護。 后備保護又分為近后備和遠后備兩種：（1） 近后備保護是當主保護拒動時，由本線路或設備的另一套保護來切除故障以實現(xiàn)的后備保護;（2） 遠后備保護是當主保護或斷路器拒動時，由前一級線路或設備的保護來切除故障以實現(xiàn)的后備保護. 輔助保護是為彌補主保護和后備保護性能的不足

3、，或當主保護及后備保護退出運行時而 增設的簡單保護。1-6答：(1)當線路CD中k3點發(fā)生短路故障時，保護P6應動作，6QF跳閘，如保護P6和P5不動作或6QF, 5QF拒動，按選擇性要求，保護P2和P4應動作，2QF和4QF應跳閘。(2） 如線路AB中k1點發(fā)生短路故障，保護P1和P2應動作，1QF和2QF應跳閘，如保護P2不動作或2QF拒動，則保護P4應動作，4QF跳閘。第二章 繼電保護的基礎知識 2-1答：（1）嚴禁將電流互感器二次側(cè)開路；    （2）短路電流互感器二次繞組，必須使用短路片或短路線,短路應妥善可靠，嚴禁用導線纏繞；  &

4、#160; （3）嚴禁在電流互感器與短路端子之間的回路和導線上進行任何工作；    （4）工作必須認真、謹慎，不得將回路永久接地點斷開； （5）工作時，必須有專人監(jiān)護，使用絕緣工具，并站在絕緣墊上。 2-2 答：因為電壓互感器在運行中，一次繞組處于高電壓，二次繞組處于低電壓，如果電壓互感器的一、二次繞組間出現(xiàn)漏電或電擊穿，一次側(cè)的高電壓將直接進入二次側(cè)繞組，危及人身和設備安全。因此，為了保證人身和設備的安全，要求除了將電壓互感器的外殼接地外，還必須將二次側(cè)的某一點可靠地進行接地。 2-3答：電流互感器比值誤差為10%，角度誤差小于7，電流互感器一次電流倍數(shù)m（m=

5、）與允許的二次負載阻抗之間的關(guān)系曲線，如圖2-3所示。10%誤差曲線通常是由制造廠家給定或試驗測得。它主要是用來校驗電流互感器是否滿足誤差要求的。校驗的步驟是：首先求出電流互感器最大短路電流相對于額定電流的倍數(shù)，如圖2-3中的值，再按圖中箭頭方向確定最大二次負載阻抗。若電流互感器實際接入的二次負載阻抗小于，則電流互感器誤差滿足要求，否則就需要減小電流互敢器二次負載阻抗或采用兩個變比相等的電流互感器串聯(lián)使用來減小電流互感器二次負載阻抗以滿足電流互感器的誤差要求。 2-4答：（1）增大二次電纜截面 （2）將同名相兩組電流互感器二次繞組串聯(lián) （3）改用飽和倍數(shù)較高的電流互感器 （4）提高電流互感器變

6、比。2-5答：電流互感器TA采用減極性標示方法，其一次繞組Ll-L2和二次繞組Kl-K2引出端子極性標注如圖2-1 (a）所示，其中L1和K1，L2和K2分別為同極性端。如果TA的端子標志不清楚，可用圖2-1 (b)所示接線測定判斷出同極性端，如用圖2-1(b)中實線接法U=U1-U2，則電壓表U所接兩個端子為同極性端，如虛線接法，則U=U1U2，電壓表U所接兩個端子為異極性端。2-6 答：電壓互感器是一個內(nèi)阻極小的電壓源，正常時負荷阻抗很大，相當于開路狀態(tài)，二次側(cè)僅有很小負荷電流，當二次側(cè)短路時，負荷阻抗為零，將產(chǎn)生很大短路電流，將電壓互感器燒壞，因此，TV二次側(cè)不允許短路。2-7答：常用阻

7、容式負序電壓濾過器接線如圖2-6所示。其參數(shù)關(guān)系為而且要求超前相位角300，超前相位角600。(1)當輸入正序電壓時相量圖如圖2-7（a）所示。為在Ra上電壓降，與同相位，為在Xa上電壓降，落后電流900。為在Rc上電壓降與同相位，為在Xc上電壓降，落后電流900。電壓三角形與皆為含300、600銳角的直角三角形，,故m、n均為之中點，m、n兩點重合，說明。即通過正序電壓，輸出電壓為零。 圖3 題2-7感抗移相式負序電流濾過器(2) 由于負序三相電壓可由正序電壓中B、C兩相交換而得，按與上面相同的三角形與的關(guān)系，可得到加人負序電壓時的=ej30。2-8答：電抗變換器是把輸人電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的

8、中間轉(zhuǎn)換裝置，同時也起隔離作用。它要求輸人電壓與輸出電壓成線性關(guān)系，即。而電流互感器是改變電流的轉(zhuǎn)換 圖4 題2-8 TV的等值電路及相量圖裝置，它將高壓大電流轉(zhuǎn)換成低壓小電流，是線性變換，因此要求勵磁阻抗大，勵磁電流小，負荷阻抗小，而電抗變換器正好與其相反，電抗變換器勵磁電流大，二次負荷阻抗大，處于開路工作狀態(tài)；而電流互感器二次負荷阻抗遠小于其勵磁阻抗，處于短路工作狀態(tài)。2-9 答：（1）動作電流：當電磁轉(zhuǎn)矩M=M+M時所對應加入的繼電器的電流就是過電流繼電器的動作電流（I），也即：使電流繼電器常開觸點閉合的最小電流稱為電流繼電器的動作電流。（2）返回電流：當電磁轉(zhuǎn)矩M=M-M時所對應加入繼

9、電器的電流就是過電流繼電器的返回電流（），也即：使電流繼電器常開觸點打開的最大電流稱為電流繼電器的返回電流。（3）返回系數(shù)：定義為繼電器返回電流與動作電流的比值，即= / I 由于摩擦力矩和剩余力矩的作用使電磁式電流繼電器的返回系數(shù)小于1。 2-12答：（1）數(shù)據(jù)采集單元，即模擬量輸入系統(tǒng) （2）數(shù)據(jù)處理單元，即微機主系統(tǒng) （3）數(shù)字量輸入/輸出接口，即開關(guān)輸入輸出系統(tǒng) （4）通信接口 2-13答：微機保護和其他類型保護裝置不同，因為它是依照計算機程序運算來判斷內(nèi)外部故障及故障類型，因此它的電流回路如果IA、IB、Ic以正極性接人微機保護極性端，則3I.。也必須正極性接人微機保護零序回路極性端

10、，不允許反極性接人，否則發(fā)生內(nèi)部故障時，由于輸入量和保護程序不對應，將會被判斷為交流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障，而將保護裝置閉鎖，造成內(nèi)部故障時保護裝置拒動。第三章 輸電線路相間短路電流保護 3-1 答：由無時限電流速斷、限時電流速斷與定時限過電流保護組合而構(gòu)成的一套保護裝置，稱為三段式電流保護。無時限電流速斷保護是靠動作電流的整定獲得選擇性；時限電流速斷和過電流保護是靠上、下級保護的動作電流和動作時間的配合獲得選擇性。3-4無時限電流速斷保護為什么有時需要采用帶延時的中間繼電器?3-3 答：過電流保護的動作電流是按躲過最大負荷電流整定的，一般能保護相鄰設備。在外部短路時，電流繼電器可能起動，但在外部故

11、障切除后(此時電流降到最大負荷電流)，必 須可*返回，否則會出現(xiàn)誤跳閘?？紤]返回系數(shù)的目的，就是保證在上述情況下，保護能可*返回。 電流速斷保護的動作值，是按避開預定點的最大短路電流整定的，其整定值遠大于最大負荷電流，故不存在最大負荷電流下不返回的問題。再者，瞬時電流速斷保護一旦起動crap跳閘，根本不存在中途返回問題，故電流速斷保護不考慮返回系數(shù)。 3-4 答：通過繼電器的電流與電流互感器二次電流的比值叫電流互感器的接線系數(shù)，即Kcon=IkI2式中 Ik-流人繼電器中的電流；12-流人電流互感器的二次電流；接線系數(shù)是繼電保護整定計算中的一個重要參數(shù)，對各種電流保護測量元件動作值的計算，都要

12、考慮接線系數(shù)。 3-5答：電流保護第I段保護即無時限電流速斷保護，其靈敏系數(shù)隨運行方式變化而變化，靈敏系數(shù)和保護范圍最小。第段保護即帶時限電流速斷保護，其靈敏性有所提高，保護范圍延伸到下級線路一部分，但當相鄰線路阻抗很小時，其靈敏系數(shù)也可能達不到要求。第III段保擔即定時限過電流保護，其靈敏系數(shù)一般較高，可以保護本級線路全長，并作為相鄰線路的遠后備保護。圖5 題3-6 電流互感器接線及電流相量圖3-6 答：兩相三繼電器接線在C相TA極性接反時，發(fā)生三相短路時和A、C兩相短路時電流分布如圖3-6所示，三相短路時從圖3-6(a)中可知電流繼電器1KA和2KA通過電流互感器二次側(cè)相電流值，而3KA中

13、通過電流為相電流值的萬倍。 3-7 答：為可靠系數(shù)，為保證繼電保護裝置的可靠性；為繼電器返回系數(shù)，恒小于1，越接近于1,繼電器越靈敏；為保護中電流互感器的接線系數(shù)；為負荷的自啟動系數(shù)，反應尖峰電流作用；為保護裝置的靈敏系數(shù)。只有滿足保護裝置要求的靈敏系數(shù)，保護裝置才能使用。 第四章 輸電線路相間短路方向電流保護 4-1 答：在電網(wǎng)中發(fā)生不對稱短路時，非故障相仍有電流流過，此電流稱為非故障相電流，非故障相電流可能使非故障相功率元件發(fā)生誤動作。采用直流回路按相啟動接線，將同名各相電流元件和同名功率方向元件動合觸點串聯(lián)后，分別組成獨立的跳閘回路（圖4-3)，這樣可以消除非故障相電流影響，因為反向故障

14、時，故障相方向元件不會動作(2KW,3KW不動作），非故障相電流元件不會動作(1KA不動作),所以保護不會誤動作跳閘。圖6 題4-1方向過電流保護裝置按相起動接線 4-5答：分析接線時，某相間短路功率方向元件電流極性接反時，正方向發(fā)生三相短路時，繼電器的輸入電壓與輸入電流的相位角為，從圖7中可見落在繼電器的動作區(qū)外，所以該繼電器不能動作。圖7 題4-5方向繼電器的動作區(qū)域第五章 輸電線路接地保護 5-1 答：零序電流保護反應的是零序電流，而負荷電流中不包含（或很少包含）零序分量，故不必考慮避開負荷電流。5-2 答：零序電流的分布，只與系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡有關(guān)，與電源的數(shù)目無關(guān)。當增加或減小中性點接地

15、的變壓器臺數(shù)時，系統(tǒng)零序網(wǎng)絡將發(fā)生變化，從而改變零序電流的分布。當增加或減少接在母線上的發(fā)電機臺數(shù)和中性點不接地變壓器臺數(shù)，而中性點接地變壓器的臺數(shù)不變時，只改變接地電流的大小，而與零序電流的分布無關(guān)。 5-3答：三相式星形接線的相間電流保護，雖然也能反應接地短路，但用來保護接地短路時，在定值上要躲過最大負荷電流，在動作時間上要由用戶到電源方向按階梯原則逐級遞增一個時間級差來配合。而專門反應接地短路的零序電流保護，則不需要按此原則來整定，故其靈敏度高，動作時限短，且因線路的零序阻抗比正序阻抗大得多，零序電流保護的保護范圍長，上下級保護之間容易配合。故一般不用相間電流保護兼作零序電流保護。5-4

16、答：中性點非直接接地電網(wǎng)是指中性點不接地電網(wǎng)或中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)。中性點非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓增大萬倍相電壓（設A相接地），中性點N對地電壓為，這個電壓就是零序電壓么，由對稱分量法可知。故障相線路流過零序電流為非故障相本身接地電容電流之和，該零序電流超前零序電壓，電容電流方向從母線流向線路，而故障相線路始端流過零序電流,為所有非故障相線路接地電容電流之和，或等于接地電流減去故障相本身對地電容電流，因此故障線路零序電流方向是從線路流向母線，該零序電流滯后零序電壓900。對于中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，在故障點出現(xiàn)零序電壓Uo，在零序電壓

17、作用下，產(chǎn)生零序電流。由于零序電流Io方向以流向故障點為正方向，零序電壓Uo方向以線路指向大地為正方向，則零序電流Io。路徑為從接地點流向變壓器中性點，再經(jīng)變壓器流向線路。故障點處的零序電壓最大，離故障點越遠則變壓器中性點接地處零序電壓越低，甚至為零。5-5 答：因為只有發(fā)生接地故障時短路電流中才會出現(xiàn)零序分量，利用零序分量構(gòu)成接地保護有較大的優(yōu)越性。由于對稱、平衡的三相系統(tǒng)不會出現(xiàn)零序分量，故零序電流保護的整定值不需要躲過電力系統(tǒng)的振蕩電流、三相短路電流和最大負荷電流，因此零序電流保護的整定值較小，從而可提高保護的靈敏性。 5-9答：零序電流速斷保護和相間短路電流速斷保護都是按被保護線路末端

18、最大短路電流 整定，按被保護線路末端最小短路電流校驗靈敏系數(shù)。而發(fā)生單相短路時3Iomax比三相短路 要小很多。因此零序電流速斷保護動作電流整定一般為0.51A，而相間電流速斷保 護一般為57A.由線路零序阻抗Xo=3.5X1，所以，線路始末端接地短路的零序電流差別要比相間短路電流差別大很多，因而零序電流速斷保護范圍要大于相間短路電流速斷保護范圍，單相接地時，故障相電流為3倍零序電流3I0，所以零序電流速斷保護靈敏系數(shù)高。相間電流速斷保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響大，而零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化 影響小，因為系統(tǒng)運行方式改變時，零序網(wǎng)絡參數(shù)變動比正序網(wǎng)絡小，一方面是線路零序阻抗遠比正序、負序阻

19、抗大，另一方面通過對變壓器中性點接地方式的合理確定，更可以保證零序網(wǎng)絡參數(shù)穩(wěn)定。5-10答：零序電流保護的時限特性與相間電流保護時限特性相同，都是按階梯原則整定的，但是對于有Yd接線的變壓器電網(wǎng)，d（三角形繞組）側(cè)無零序電流，所以時限起點從Y側(cè)變壓器開始至保護安裝處，顯然比相間短路時從變壓器d側(cè)開始至保護安裝處時間要短多了，因此零序電流保護動作時限縮短了，如圖8所示。圖8 題5-10相間過電流保護與零序過電流保護的實現(xiàn)特性比較圖第六章 輸電線路的距離保護6-1答：距離保護是指反應保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定保護動作時限的一種保護裝置。它與電流保護相比優(yōu)點是在多電源的復雜

20、電網(wǎng)中可以有選擇性的切除故障，而且有足夠的快速性和靈敏性；缺點是可靠性不如電流保護，距離保護受各種因素影響，在保護中要采取各種防止這些影響的措施，因此使整套保護裝置比較復雜。6-2答： 圖9 題6-2方向阻抗繼電器的動作特性圓及起動條件6-3答：三種圓特性阻抗繼電器在構(gòu)成原則上是電壓形成回路不同，而幅值比較回路和執(zhí)行回路是相同的。列出按絕對值比較的特性方程見表6-1。圖10 題6-3 全阻抗繼電器的動作特性圓6-4答：單相式阻抗繼電器只輸入一個電壓和一個電流，電壓與電流的比值（為短路阻抗），稱為測量阻抗。使距離繼電器動作的阻抗稱為動作阻抗，對應預先整定的保護范圍阻抗為整定阻抗，由改變電抗變換器

21、UX一次側(cè)繞組匝數(shù)或改變電壓變換器的變比和實現(xiàn)。當，阻抗繼電器不動作，當，則阻抗繼電器動作。圖11 題6-4 6-5 答：方向阻抗繼電器的最大動作阻抗(幅值)的阻抗角，稱為它的最大靈敏角sen被保護線路發(fā)生相間短路時，短路電流與繼電器安裝處電壓間的夾角等于線路的阻抗角L，線路短路時，方向阻抗繼電器測量阻抗的阻抗角m，等于線路的阻抗角L，為了使繼電器工作在最靈敏狀態(tài)下，故要求繼電器的最大靈敏角Sen。等于被保護線路的阻抗角L。 6-6距離保護一段方向阻抗繼電器為什么要加記憶回路，對記憶回路有什么要求?答：（1）距離保護一段方向阻抗元件如無記憶回路，當保護安裝處出口發(fā)生三相金屬性短路時，由于母線電

22、壓降到近于零，加到繼電器端子上的電壓也為零，此時保護將不能動作，從而出現(xiàn)了方向阻抗繼電器的死區(qū)。為了清除死區(qū)，對方向阻抗繼電器加裝了記憶回路，正常時記憶回路處于諧振狀態(tài)，當出口發(fā)生三相短路時，記憶回路按固有頻率衰減，利用該衰減電壓，保護繼電器可*動作。 （2）對記憶回路的要求是，正常運行時經(jīng)過記憶回路以后的極化電壓與母線電壓同相位，以保證繼電器特性不變，因而回路應呈純電阻性。短路以后希望回路自由振蕩頻率與系統(tǒng)頻率一樣，才能保證故障以后過渡過 6-7解：作出方向阻抗繼電器特性圓，根據(jù)幾何關(guān)系得知因為>，落在保護范圍外（圓內(nèi)為保護范圍，圓外為非動作區(qū)）所以該阻抗繼電器不能動作。6-8答：電力

23、系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)各點的電流、電壓將隨線路兩側(cè)電源電動勢間的角度變化而變化，因而系統(tǒng)中各點的測量阻抗也將隨角發(fā)生變化。系統(tǒng)中保護電流元件和低電壓元件可能會誤動作。由分析可知，電力系統(tǒng)振蕩時距離保護中，對全阻抗繼電器影響最大、最容易誤動作。6-9 答：分析全阻抗繼電器、方向阻抗繼電器和偏移圓阻抗繼電器受系統(tǒng)振蕩影響如圖12。從圖12中可看出全阻抗繼電器受系統(tǒng)振蕩影響最大。系統(tǒng)振蕩時，M處阻抗繼電器的測量阻抗軌跡SQ與阻抗繼電器的特性1、2、3相交。在時全阻抗繼電器動作；在時偏移特性阻抗繼電器動作；在時，方向阻抗繼電器動作。可見振蕩對全阻抗繼電器影響最大。圖12 題6-9 6-10解：兩相短路時測量

24、電壓和測量電流為測量阻抗。第七章 輸電線路的差動保護和高頻保護 7-3 答：圖13(a)、（b）分別為縱差保護內(nèi)部故障和外部故障時的電流分布。從圖13(a)中可見在正常運行或外部故障時，在理想條件下，差動繼電器KD中流過大小相等、方向相反的兩個電流互相抵消，即； 所以繼電器KD不動作。 當發(fā)生內(nèi)部故障時，如圖7-1(b)所示流人繼電器電流為 當（繼電器動作電流）時，繼電器動作，將故障線路兩端斷路器跳開。圖13 題7-1縱差動保護原理接線圖（a）外部故障時；（b）內(nèi)部故障時 7-4答：不平衡電流是由縱差保護線路兩端互感器的勵磁特性不完全相同，在短路故障時通過很大一次電流使兩個電流互感器的鐵芯飽和

25、程度不同，造成TA二次電流差別較大，產(chǎn)生不平衡電流。不平衡電流在暫態(tài)起始段和結(jié)束段都不大，最大不平衡電流發(fā)生在暫態(tài)過程中段。因縱差保護要躲過不平衡電流，不平衡電流過大將使保護裝置靈敏系數(shù)降低。 7-5答：縱差保護動作電流整定要考慮兩個因素，即躲過保護區(qū)外短路的最大不平衡電流和躲過被保護線路的最大負荷電流。這樣可提高縱差保護的靈敏系數(shù)。 7-7 答：橫差方向保護與電流保護相比主要優(yōu)點是能夠快速地、有選擇性地切除平行線路上的故障，并且接線簡單，缺點是在相繼動作區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，切除故障時間將延長1倍，選用功率方向繼電器保護有死區(qū)，雙回線路有一回線停止運行時，保護要退出工作。7-9 舉例說明高頻閉

26、鎖方向保護的原理。第八章 某220KV輸電線路保護舉例無第九章 電力變壓器保護 9-1答：變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。內(nèi)部故障有繞組的相間短路、繞組的匝間短路、直接接地系統(tǒng)側(cè)的接地短路。外部故障有油箱外部絕緣套管、引出線上發(fā)生相間短路或一相接地短路。變壓器不正常工作狀態(tài)有過負荷、外部短路引起的過電流、外部接地引起的中性點過電壓、繞組過電壓或頻率降低引起的過勵磁、變壓器油溫升高和冷卻系統(tǒng)故障等。 9-4 答：差動保護時不平衡電流產(chǎn)生的原因有：（1)變壓器正常運行時的勵磁電流引起的不平衡電流。(2)變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡的電流。(3)由于電流互感器計算變比與選用變比不

27、同而引起的不平衡電流。 9-6 答：當變壓器空載投人和外部故障切除電壓恢復時，可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流，這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵磁電流稱為勵磁涌流。勵磁涌流可達6-8倍額定電流。 勵磁涌流的特點如下： (1)包含有很大成分的非周期分量，約占基波的60，涌流偏向時間軸的一側(cè)。 (2)包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波的30%-40以上； (3)波形之間出現(xiàn)間斷角，間斷角可達80“以上。根據(jù)勵磁涌流的特點，目前變壓器差動保護中防止勵磁涌流影響的方法有： （1)采用具有速磁飽和鐵芯的差動繼電器。 (2）利用二次諧波制動而躲開勵磁涌流。 (3)按比較間斷角來監(jiān)督內(nèi)部故障和勵磁涌流的

28、差動保護。 9-7 答：變壓器的差動保護是防御變壓器繞組和引出線的相間短路，以及變壓器的大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的接地故障的保護。瓦斯保護是防御變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面降低的保護，特別是它對于變壓器繞組的匝間短路具有顯著的優(yōu)點，但不能反應油箱外部的故障，故兩者不能互相代替。 9-12 解： （1）求變壓器各側(cè)的一次額定電流，選擇電流互感器變比，求各側(cè)電流互感器二次回路的額定電流。變壓器各側(cè)有關(guān)計算數(shù)據(jù)結(jié)果見表10-1。從表10-1可見，6KV側(cè)二次回路電流較大，因此確定6KV側(cè)為基本側(cè)（I側(cè)）。（2）計算保護的一次動作電流值1）按躲過變壓器勵磁涌流條件2）按躲過外部穿越性短路最大不平衡

29、電流的條件 =（er+U+er） 3）按躲過電流互感器二次回路斷線的條件選取上述條件中計算最大的作為基本側(cè)的一次動作電流，即?。骸?）差動繼電器基本側(cè)的動作電流為：（3） 確定BCH-2型差動繼電器各繞組的匝數(shù) 該繼電器在保持,時其動作安匝數(shù)為： 匝為了平衡得更精確，使不平衡電流影響更小，可將接于基本側(cè)平衡繞組匝數(shù)Wb1作為基本側(cè)動作安匝數(shù)的一部分，故選取差動繞組整定匝數(shù)匝，平衡繞組整定匝數(shù)匝，即匝。 確定非基本側(cè)平衡繞組匝數(shù)為：匝 選定非基本側(cè)平衡繞組匝數(shù)=3匝。 計算其相對誤差為： 由于0.0465<0.05,故不需要重算。 初步確定短路繞組端頭為“C-C”。（4）校驗靈敏系數(shù)6KV

30、側(cè)二相短路歸算到35KV側(cè)流入繼電器的電流35KV側(cè)差動繼電器動作電流差動保護裝置最小靈敏系數(shù)為滿足要求。第十章 同步發(fā)電機保護 10-1 答：發(fā)電機的不正常工作狀態(tài)主要： (1)勵磁電流急劇下降或消失。 (2)外部短路引起定子繞組過流。 (3)負荷超過發(fā)電機額定容量引起三相對稱過負荷。 (4)轉(zhuǎn)子表層過熱。由外部不對稱短路或不對稱負荷引起發(fā)電機負序過電流或負序過負荷。 (5)由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓，由于勵磁電路故障或強行勵磁時伺過長引起的轉(zhuǎn)子繞組過負荷。 (6)發(fā)電機失步、發(fā)電機逆功率、非全相運行。 10-2 答：發(fā)電機應裝設下列保護： (1)對于發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短

31、路，應裝設縱聯(lián)差動保護。 (2)對于定子繞組單相接地故障，應裝設零序保護。當發(fā)電機電壓回路的接地電容電流（未經(jīng)消弧線圈）大于或等于5A時，保護應動作于跳閘，當接地電容電流小于5A時，保護應動作于信號。對容量是l00MW及以上的發(fā)電機應盡量裝設保護范圍為100的接地保護。 (3)對于定子繞組匝間短路，當繞組接成雙星形，且每一分支都有引出端時，應裝設橫聯(lián)差動保護。 (4)對于外部短路引起的過電流，一般應裝設低電壓啟動的過電流保護或復合電壓啟動的過電流保護。對于容量為50及以上的發(fā)電機，一般裝設負序過電流及單相低電壓啟動的過電流保護。負序過電流保護同時用作外部不對稱短路或不對稱負荷引起的負序過電流保

32、護。 (5)對于由對稱過負荷引起的定子繞組過電流，應裝設接于一相電流的過負荷保護。 (6）R抒水輪發(fā)電杉吸其襄暨談箱薪淞發(fā)電機定子繞組的過電壓，應裝設帶迫寸的過電壓保護。 (7)對于勵磁回路的接地故障，水輪發(fā)電機一般應裝設一點接地保護。對汽輪發(fā)電機的勵磁回路一點接地，一般采用定期檢測裝置，對大容量機組，可裝設一點接地保護，對兩點接地故障，應裝設兩點接地保護。 (8)對于發(fā)電機的勵磁消失，當l00MW以下不允許失磁運行的發(fā)電機，應在自動滅磁開關(guān)斷開時聯(lián)動斷開發(fā)電機的斷路器了當采用半導體勵磁系統(tǒng)時，應裝設專用的失磁保護。對于l00Mw以下但對電力系統(tǒng)有重大影響的發(fā)電機和100W及以上的發(fā)電機應裝設

33、專用的失磁保護。 (9)對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路過負荷，容量為l00MW以上并采用半導體勵磁的發(fā)電機可以裝設轉(zhuǎn)子回路過負荷保護。 (10）對于大容量汽輪發(fā)電機的逆功率運行，可以裝設逆功率保護。 10-5 答：當發(fā)電機定子繞組的中性點附近接地時，由于接地電流很小，采用零序電流保護有15-30的死區(qū)，可能不能動作。為減小死區(qū)可采取下列措施： （1)加裝三次諧波濾過器。 (2)對于高壓側(cè)是中性點直接接地電網(wǎng)，可利用保護裝置延時來躲過高壓側(cè)接地短路故障，其動作時限應與變壓器的零序保護相配合。 (3)對于高壓側(cè)是中性點非直接接地電網(wǎng)，可利用高壓側(cè)的零序電壓將發(fā)電機的接地保護閉鎖或?qū)崿F(xiàn)制動。采用上述措施后，繼電

34、器動作值可取510V，保護范圍可提高到90以上，但是在中性點附近仍有5一10的死區(qū)。 10-6 答：發(fā)電機正常運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，離心力較大，承受的電負荷又重，一次勵磁繞組絕緣容易破壞。繞組導線碰接鐵芯，會造成轉(zhuǎn)子一點接地故障。發(fā)電機勵磁回路的一點接地是比較常見的故障，不會形成電流通路，所以對發(fā)電機無直接危害，但發(fā)生一點接地后，勵磁回路對地電壓升高，可能導致第二點接地。勵磁回路兩點接地后構(gòu)成短路電流通路，可能燒壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯。由于部分勵磁繞組被短接，破壞了氣隙磁場的對稱性，引起機組振動，特別是多極機振動更嚴重。此外，轉(zhuǎn)子兩點接地還可能使汽輪發(fā)電機組的軸系統(tǒng)和汽缸磁化。因此要安裝發(fā)電機勵磁回

35、路保護。通常1 MW以上的水輪發(fā)電機只裝設勵磁回路一點接地保護，并動作于信號，以便安排停機。1MW以下的水輪發(fā)電機宜裝設定期檢測裝置。對于l00MW以下的汽輪發(fā)電機，一點接地故障采用定期檢測裝置，發(fā)生一點接地后，再投人兩點接地保護裝置，帶時限動作于停機。轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷或100MW及以上的汽輪發(fā)電機應裝勵磁回路一點接地保護裝置（帶時限動作于信號）和兩點接地保護裝置（帶時限動作于停機）。 10-9 答：發(fā)電機勵磁回路一點接地，雖不會形成故障電流通路，從而不會給發(fā)電機造成直接危害，但要考慮第二點接地的可能性，所以由一點接地保護發(fā)出信號，以便加強檢查、監(jiān)視。當發(fā)電機勵磁回路發(fā)生兩點接地故障時：由于故障點流

36、過相當大的故障電流而燒傷發(fā)電機轉(zhuǎn)子本體；破壞發(fā)電機氣隙外傷的對稱性，引起發(fā)電機的劇烈振動；使轉(zhuǎn)子發(fā)生緩慢變形而形成偏心，進一步加劇振動。所在在一點接地后要投入兩點接地保護，以便發(fā)生兩點接地時經(jīng)延時動作停機。 10-10 答：利用零序電流和零序電壓原理構(gòu)成的接地保護，對定子繞組都不能達到100的保護范圍，在*近中性點附近有死區(qū)，而實際上大容量的機組，往往由于機械損傷或水內(nèi)冷系統(tǒng)的漏水等原因，在中性點附近也有發(fā)生接地故障的可能，如果對這種故障不能及時發(fā)現(xiàn)，就有可能使故障擴展而造成嚴重損壞發(fā)電機事故。因此，在大容量的發(fā)電機上必須裝設100保護區(qū)的定子接地保護 10-11答：(1)縱差保護是實現(xiàn)發(fā)電機

37、內(nèi)部短路故障保護的最有效的保護方法，是發(fā)電機定子繞組相間短路的主保護。(2)橫差保護是反應發(fā)電機定子繞組的一相匝間短路和同一相兩并聯(lián)分支間的匝間短路的保護，對于繞組為星形連接且每相有兩個并聯(lián)引出線的發(fā)電機均需裝設橫差保護。在定子繞組引出線或中性點附近相間短路時，兩中性點連線中的電流較小，橫差保護可能不動作，出現(xiàn)死區(qū)可達15-20)，因此不能取代縱差保護。第十一章 母線保護 11-1 答：破壞雙母線的固定連接后，保護區(qū)外故障，選擇元件KAl、KA2均流過部分短路電流，但啟動元件KA無電流，故母線差動保護不會動作。其電流分布見圖53。破壞雙母線固定連接后，保護區(qū)內(nèi)母線1故障時的電流分布見圖54。此

38、時選擇元件KAl、KA2均流過短路電流。選擇元件KAl流過的短路電流大，動作切母聯(lián)斷路器及母線1上連接元件的斷路器QFl、QF2。選擇元件KA2流過的短路電流小，如不動作，則通過QF4仍供給短路電流，故障仍未消除。因此如破壞雙母線固定連接，則必須將選擇元件KAl、KA2觸點短接，使母線差動保護變成無選擇動作，將母線1、母線2上所有連接元件切除。 11-2 答：無論是電流差動母線保護還是比較母聯(lián)斷路器的電流相位與總差動電流相位的母線保護，其啟動元件的動作電流必須避越外部短路時的最大不平衡電流。這在母線上連接元件較多、不平衡電流很大時，保護裝置的靈敏度可能滿足不了要求。因此，出現(xiàn)了電流相位比較式母

39、線保護，其工作原理如下。如圖55所示的母線接線，當其正常運行或母線外部短路時圖55(a)，電流I1流人母線， I2流出母線，它們的大小相等、相位相差180°。當母線上發(fā)生短路時圖55(b)，短路電流I1、I2均流向短路點，如果提供I1、I2的電源的電動勢同相位，且I1、I2兩支路的短路阻抗角相同時，I1、I2就同相位，其相位角差為0°。因此，可由比相元件來判斷母線上是否發(fā)生故障。這種母線保護只反應電流間的相位，因此具有較高的靈敏度。 11-3 答：母線保護方式有兩種，一種是利用供電元件的保護切除母線故障，另一種是采用專用母線保護。GB14285-1993繼電保護和安全自動裝

40、置技術(shù)規(guī)程規(guī)定、，下列情況應裝設專用的母線保護： (1)對110KV和分段單母線，為了保證有選擇性地切除任一故障。 (2) 110kV及以上單母線，重要發(fā)電廠或HOW以上重要變電所的3566kV母線，按電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求和保證母線電壓要求，需要快速切除母線上的故障。 (3) 3566kV電力網(wǎng)中主要變電所的35 -66kV雙母線或分段單母線，當在母線或分段斷路器上裝設解列裝置和其他自動裝置后，仍不滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求時。 (4)對于發(fā)電廠和變電所的1l0kV分段母線或并列運行的雙母線，必須快速而有選擇地切除一段或一組母線上的故障或線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時。母線專用保護應該

41、具有足夠的靈敏性和可靠性。對中性點直接接地電網(wǎng)，母線保護采用三相式接線，以反應相間和單相接地短路；對中性點非直接接地電網(wǎng)，母線保護采用兩相式接線，只需反應相間短路。 11-6 答：固定連接方式破壞時由于差動保護的二次回路不能隨著一次元件進行切換，所以流過差動繼電器1KD,2KD,3KD的電流將隨著變化。如圖14所示，線路2自母線II經(jīng)倒閘操作切換到母線TI后發(fā)生外部故障時的電流分布。由圖可知，此時選擇元件1KD,2KD中都有電流流過，因此1KD,2KD都可能動作，但啟動元件3KD中沒有故障電流流過，不動作，所以可以防止外部故障時保護誤動作。圖14 題11-6 固定連接破壞后外部故障時電流分布圖固定連接破壞后內(nèi)部故障時，此時啟動元件3KD中流過全部短路電流，而選擇元件1KD, 2KD僅流過部分故障電流，因此啟動元件3KD動作，選擇元件1KD、2KD也會同時動作，無選擇性的地把兩組母線上的元件切除。為了避免流過1KD、2KD的電流過小，以至選擇元件不能可靠地動作而使故障母線上連接元件不能切除，特在固定連接方式破壞時投入隔離開關(guān)，把選擇元件1KD, 2KD的觸點短接。這樣啟動元件3KD動作時就能將兩側(cè)母線上的連接元件無選擇性的切除。11-19 解：（1）啟動元件和選擇元件動作