繼電保護(hù)-期末試題3-西南交大Word版

1、3.2 什么是保護(hù)安裝處的負(fù)荷阻抗、短路阻抗、系統(tǒng)等值阻抗？答：負(fù)荷阻抗是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓（近似為額定電壓）與電流（負(fù)荷電流）的比值。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即電壓與電流之間的相位差較?。?負(fù)荷阻抗的特點(diǎn)是量值較大，在阻抗復(fù)平面上與R軸之間的夾角較小。短路阻抗是指在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏?，此時(shí)測(cè)量電壓與測(cè)量電流的比值即為短路阻抗。短路阻抗即保護(hù)安裝處與短路點(diǎn)之間一段線路的阻抗，其值較小，阻抗角較大。系統(tǒng)等值阻抗：在單個(gè)電源供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處與背側(cè)電源點(diǎn)之間電力元件的阻抗

2、和；在多個(gè)電源點(diǎn)供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處斷路器斷開(kāi)的情況下，其所連接母線處的戴維南等值阻抗，即系統(tǒng)等值電動(dòng)勢(shì)與母線處短路電流的比值，一般通過(guò)等值、簡(jiǎn)化的方法求出。3.3 什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？ 答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流流通的通路稱為故障環(huán)路。 相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是：接地短路點(diǎn)故障環(huán)路為“相地”故障環(huán)路，即短路電流在故障相與大地之間流通；對(duì)于相間短路，故障環(huán)路為“相相”故障環(huán)路，即短路電流僅在故障相之間流通，不流向大地。3.4 構(gòu)成距離保護(hù)為什么必須用各種環(huán)上的電壓、電流作為測(cè)量電壓和電流？答：

3、在三相電力系統(tǒng)中，任何一相的測(cè)量電壓與測(cè)量電流之比都能算出一個(gè)測(cè)量阻抗，但是只有故障環(huán)上的測(cè)量電壓、電流之間才滿足關(guān)系，即由它們算出的測(cè)量阻抗才等于短路阻抗，才能夠正確反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離。用非故障環(huán)上的測(cè)量電壓與電流雖然也能算出一個(gè)測(cè)量阻抗，但它與故障距離之間沒(méi)有直接的關(guān)系，不能夠正確地反應(yīng)故障距離，所以不能構(gòu)成距離保護(hù)。3.10 解釋什么是阻抗繼電器的最靈敏角，為什么通常選定線路阻抗角為最靈敏角。 答：當(dāng)測(cè)量阻抗角的阻抗角與正向整定阻抗的阻抗角相等時(shí)，阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗最大，正好等于，即，此時(shí)繼電器最為靈敏，所以的阻抗角又稱為最靈敏角。 選定線路阻抗角為最靈敏角，是為了保證在

4、線路發(fā)生金屬性短路點(diǎn)情況下，阻抗繼電器動(dòng)作最靈敏。3.15 以記憶電壓為參考的距離繼電器有什么特點(diǎn)？其初態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性有何差別？ 答：以記憶電壓為參考電壓的距離繼電器可以消除所有故障點(diǎn)死區(qū)，尤其是克服出口三相對(duì)稱性短路時(shí)三相電壓都降為0而失去比較依據(jù)的不足；但其動(dòng)作性不能長(zhǎng)期保持。 初態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性差別：（1）在傳統(tǒng)的模擬式距離保護(hù)中，記憶電壓是通過(guò)LC諧振記憶回路獲得的，由于回路電阻的存在，記憶量是逐漸衰減的，故障一定時(shí)間后。記憶電壓將衰減至故障后的測(cè)量電壓。所有由記憶回路產(chǎn)生的結(jié)論僅在故障剛剛發(fā)生、記憶尚未消失時(shí)是成立的，因此稱之為初態(tài)特性；（2）數(shù)字式保護(hù)中，記憶電壓就是存放在存儲(chǔ)器

5、中的故障前電壓的采樣值，雖然不存在衰減問(wèn)題，但故障發(fā)生一定時(shí)間后，電源的電動(dòng)勢(shì)發(fā)生變化，將不再等于故障前的記憶電壓，再用故障前的記憶電壓作為參考電壓，特性也將發(fā)生變化。所以記憶電壓僅能在故障后的一定時(shí)間內(nèi)使用，例如僅在I、II段中采用。3.18 圖37所示系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開(kāi)機(jī)方式為4臺(tái)機(jī)全開(kāi)，最小開(kāi)機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi)1臺(tái)機(jī)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。其參數(shù)為：； , , , ;， ;線路阻抗，線路阻抗角均為75°， ，負(fù)荷功率因數(shù)角為30°；,，,變壓器均裝有快速差動(dòng)保護(hù)。試解答：(1)為了快速切除線路上的各種短路，線路AB、BC

6、應(yīng)在何處配備三段式距離保護(hù)，各選用何種接線方式？各選用何種動(dòng)作特性？答：應(yīng)在1、2、3、4處配備三段式距離保護(hù)；選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距離保護(hù)接線方式；它們的I、II段選擇具有方向特性的距離保護(hù)，III選用具有偏移特性的距離保護(hù)。(2)整定保護(hù)14的距離I段，并按照你選定的動(dòng)作特性，在一個(gè)阻抗復(fù)平面上畫(huà)出各保護(hù)的動(dòng)作區(qū)域。答： 線路AB的正序阻抗 線路BC的正序阻抗 保護(hù)1、2的距離I段 保護(hù)3、4的距離I段 保護(hù)14距離保護(hù)在阻抗平面上的動(dòng)作區(qū)域如圖1所示，圓周1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)保護(hù)1、2、3、4距離I段的動(dòng)作特性。（3）分別求出保護(hù)1、4接地距離II段的最大、最小分支系數(shù)。答：

7、對(duì)保護(hù)1：1） 當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)I段配合時(shí)，有， 2） 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有， 對(duì)保護(hù)4：、1） 當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)I段配合時(shí)，有， 2） 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有，詳細(xì)計(jì)算見(jiàn)后面的附錄。（4）分別求出保護(hù)1、4接地距離II、III段的定值及時(shí)限，并校驗(yàn)靈敏度。答：保護(hù)1距離II段的整定： 1）整定阻抗：按下面兩個(gè)條件選擇。 （a）當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)I段相配合時(shí)，有 (b)當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有 2)靈敏度校驗(yàn)：,滿足靈敏度要求。 3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)3的I段配合，有，它能同時(shí)滿足與相鄰線路保護(hù)以及相鄰變壓器保護(hù)配合的要求。保護(hù)

8、1距離III段的整定：1）整定阻抗：按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，有 取，和，于是 2）靈敏度校驗(yàn)：（a）本線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)為(b)相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏系數(shù)為相鄰線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。利用問(wèn)題（3）中求靈敏系數(shù)的結(jié)論，只要令 , 即可，所以有 當(dāng), 分別取最小值，而、分別取最大值時(shí)，就取最大值，即當(dāng)，有相鄰變壓器末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。此時(shí) ， 所以靈敏度校驗(yàn)滿足要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，有，它能同時(shí)滿足與相鄰線路保護(hù)和相鄰線路保護(hù)和相鄰變壓器保護(hù)的配合要求。 保護(hù)4距離II段的整定： 1）整定阻抗：按下面兩個(gè)條件選擇。（a）當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)I段相配合時(shí)，有

9、(b)當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有所以取.2)靈敏度校驗(yàn)：3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)2的I段配合，有，它能同時(shí)滿足與相鄰線路保護(hù)以及相鄰變壓器保護(hù)配合的要求。保護(hù)4距離III段的整定：1）整定阻抗：按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，有 取， ， 和，,于是 2）靈敏度校驗(yàn)： （a）本線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)為 (b)相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏系數(shù)為相鄰線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。經(jīng)分析可得 當(dāng)、分別取最小值，而、分別取最大值時(shí)，就取最大值，即當(dāng)，有相鄰變壓器末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。此時(shí) 所以靈敏度校驗(yàn)滿足要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰設(shè)備保護(hù)配合有，它能同時(shí)滿足與相鄰線路保護(hù)和相鄰變壓器保護(hù)的配合要求。

10、（5）當(dāng)AB線路中點(diǎn)處發(fā)生BC兩相短路接地時(shí)，哪些地方的哪些測(cè)量元件動(dòng)作，請(qǐng)逐一列出。保護(hù)、斷路器正常工作情況下，哪些保護(hù)的何段以什么時(shí)間跳開(kāi)了哪些斷路器將短路切除？答：當(dāng)AB線路中點(diǎn)處發(fā)生BC兩相短路接地時(shí)，接地距離保護(hù)中：B相、C相的接地距離保護(hù)的測(cè)量元件動(dòng)作；相間距離保護(hù)中，B、C相間距離保護(hù)的測(cè)量元件動(dòng)作： 保護(hù)、斷路器正常工作情況下，保護(hù)1的B,C相接地距離保護(hù)I段、BC相間距離保護(hù)I段、保護(hù)2的B,C相的接地距離保護(hù)I段、BC相間距離保護(hù)I段，將在故障瞬間跳開(kāi)保護(hù)1，2處的斷路器，從而將短路切除。（6）短路條件同（5），若保護(hù)1的接地距離I段拒動(dòng)、保護(hù)2處斷路器拒動(dòng)，哪些保護(hù)以何時(shí)

11、跳開(kāi)何斷路器將短路切除。答：保護(hù)1的相間距離I段將在故障瞬間跳開(kāi)保護(hù)1處的斷路器，保護(hù)4的距離III段延時(shí)1s跳開(kāi)保護(hù)4處的斷路器。（7）假定各保護(hù)回路正確動(dòng)作的概率為90，在（5）處的短路條件下，全系統(tǒng)中斷路器不被錯(cuò)誤切除任意一個(gè)的概率是多少？體會(huì)保護(hù)動(dòng)作可靠性應(yīng)要求到多高。 答：假定保護(hù)1在發(fā)電廠側(cè)還有一套遠(yuǎn)后備保護(hù)，則線路AB中點(diǎn)短路后應(yīng)該有4個(gè)斷路器的跳閘回路被4套保護(hù)啟動(dòng)，如果各保護(hù)回路正確動(dòng)作的概率只有90，則全系統(tǒng)中不被錯(cuò)誤切除任意一個(gè)斷路器的概率為.附錄：分支系數(shù)的計(jì)算題3.18保護(hù)1、4接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計(jì)算。（1）保護(hù)1的接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計(jì)算。

12、1）考慮與保護(hù)3的距離I段配合。 由電力系統(tǒng)知識(shí)，不難看到，式中，、分別為保護(hù)1處的正、負(fù)、零序電壓；、分別為故障處的正、負(fù)、零序電壓；、分別為保護(hù)1處的正、負(fù)、零序電流；、分別為保護(hù)3處的正、負(fù)、零序電流；、分別為線路AB的正、負(fù)、零序阻抗；、分別為母線B到故障處之間線路的正、負(fù)、零序阻抗。所以保護(hù)1處的A相電壓為（；）式中，(;)（稱為零序電流補(bǔ)償系數(shù)）。 在金屬性短路情況下，。故保護(hù)1處的測(cè)量阻抗為故由分支系數(shù)定義變得保護(hù)1的分支系數(shù)表達(dá)式，即因?yàn)樵谡?、?fù)序網(wǎng)中，所以（將代入） 為表達(dá)方便，做如下符號(hào)規(guī)定：設(shè)母線A左方的、, 、發(fā)變組等值阻抗為,母線C右方的、 ， 、發(fā)變組的等值阻抗為,

13、、變壓器組等值阻抗為，故障處記為k。在正、負(fù)序網(wǎng)中，不考慮、，有 （分流公式）在零序網(wǎng)中，考慮、，有 （分流公式） （分流公式） 因?yàn)樵诠收咸幇l(fā)生的是單相接地故障，所以故障處正、負(fù)、零序電流相等，即 所以有 所以，當(dāng)、分別取最小值，而、分別取最大值時(shí)，就取最大值；當(dāng)、分別取最大值，而、分別取最小值時(shí)，就取最小值。即當(dāng)，時(shí)，有當(dāng)，時(shí)，有2）考慮與變壓器的速斷保護(hù)配合。不妨假設(shè)變壓器的負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障，因其位于變壓器側(cè)，故發(fā)生單相接地故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有零序電流。在金屬性短路條件下，得到所以保護(hù)1處的A相電壓為所以保護(hù)1處的測(cè)量阻抗為由分支系數(shù)定義便得保護(hù)1的分支系數(shù)表達(dá)式，所以有（，）所以，當(dāng)取

14、最大值，取最小值，就取最大值；當(dāng)取最小值，取最大值，就取最小值。即當(dāng)，有當(dāng)，時(shí)，有（2）保護(hù)4的接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計(jì)算。 同保護(hù)I接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計(jì)算一樣，所以可直接得到保護(hù)4的分支系數(shù)。1）考慮與保護(hù)2的距離I 段配合。由前述分析可得 當(dāng)、分別取最小值，而、分別取最大值時(shí)，就取最大值；當(dāng)、分別取最大值，而、分別取最小值時(shí)，就取最小值。即當(dāng)，有2）考慮與變壓器的速斷保護(hù)配合當(dāng)取最大值，取最小值時(shí)，就取最大值； 取最小值，取最大值時(shí)，就取最小值。即當(dāng)，時(shí)，有當(dāng)，時(shí)，有 3.28 什么是距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越？克服穩(wěn)態(tài)超越影響的措施有哪些？ 答：穩(wěn)態(tài)超越是指在區(qū)外故障期間測(cè)量阻抗穩(wěn)定地落入動(dòng)作區(qū)的動(dòng)作現(xiàn)象。上級(jí)測(cè)量阻抗可能會(huì)因下級(jí)線路出口處過(guò)渡電阻的影響而減小，嚴(yán)重情況下，可能使測(cè)量阻抗落入其I段范圍內(nèi)，造成其I段誤動(dòng)作。這種因過(guò)渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測(cè)量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越。 克服穩(wěn)態(tài)超越影響的措施是：采用能容許較大的過(guò)渡電阻而不至于拒動(dòng)的測(cè)量元件。3.33根據(jù)下圖簡(jiǎn)述工頻故障分量距離繼電器的工作原理（保護(hù)