繼電保護作業(yè)

1、2.3 答：在過電流繼電器中，為使繼電器啟動并閉合其觸電，就必須增大通過繼電器線圈的電流，以增大電磁轉矩，能使繼電器動作的最小電流稱為動作電流。在繼電器動作之后，為使它重新返回原位，就必須減小電流以減小電磁轉矩，能使繼電器返回原位的最大電流稱為繼電器的返回電流。返回系數(shù)是返回電流與動作電流的比值，即，過電流繼電器返回系數(shù)過小時，在相同的動作電流下其返回電流較小。一旦動作以后要使繼電器返回，流過繼電器的電流必須小于返回電流，這樣在外部故障切除后負荷電流的作用下繼電器可能不會返回，最終導致誤動跳閘；而返回系數(shù)過高時，動作電流和返回電流很接近，不能保證可靠動作，輸入電流正好在動作值附近時，可能會出現(xiàn)

2、“抖動”的現(xiàn)象，使后續(xù)電路無法正常工作。2.4 答：引入可靠系數(shù)的原因是必須考慮實際存在的各種誤差的影響，例如：（1）實際的短路電流值可能大于計算值；（2）對瞬時動作的保護還應考慮短路電流中非周期分量使總電流增大的影響；（3）電流互感器存在著誤差；（4）保護裝置中的電流繼電器的實際啟動電流可能小于整定值?？紤]必要的裕度，從最不利的情況出發(fā)，即使同時存在著以上幾個因素的影響，也能保證在預定的保護范圍以外故障時，保護裝置不誤動作，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。2.5 答：電流速斷保護的動作電流必須按照都開本線路末端短路的最大短路電流來整定，即靠電流整定值保護選擇。這樣，它將不能保護線路全長，而只能

3、保護線路全長的一部分，靈敏性不夠。限時電流速斷的整定值低于電流速斷保護的動作電流，按躲開下級線路電流速斷保護的最大動作范圍來整定，提高了保護動作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時不誤動，增加一個時限階段的延時，在下級線路故障時由下級的電流速斷保護切除故障，保證它的選擇性。電流速斷和時限相配合保護線路全長，速斷范圍內(nèi)的故障由速斷保護快速切除，速斷范圍外的故障必須由限時電流速斷保護切除。速斷保護的速動性好，但動作值高、靈敏性差；限時電流速斷保護的動作值低、靈敏度高，但需要0.30.6s的延時才能動作。速斷和限時速斷保護的配合，既保證了動作的靈敏性，也能夠滿足速動性的要求。2.6 答：定時限過流保

4、護的整定值按照大于本線路流過的最大負荷電流整定，不但保護本線路的全長，而且保護相鄰線路的全長，可以起遠后備保護的作用。當遠處短路時，應當保證離故障點最近的過電流保護最先動作，這就要求保護必須在靈敏度和動作時間上逐級配合，最末端的過電流保護靈敏度最高、動作時間最短，沒向上一級，動作時間增加一個時間級差，動作電流也要逐級增加。否則，就有可能出現(xiàn)越級跳閘、非選擇性動作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電流速斷只保護本線路的一部分，下一級線路故障時它根本不會動作，因而靈敏度不需要逐級配合。2.7 解：由已知可得，（1）經(jīng)分析可知，最大運行方式即阻抗最小時，則有三臺發(fā)電機運行，線路全部運行，由題意知，連接在同一母線上，則

5、同理，最小運行方式即阻抗最大，分析可知在只有和運行，相應的有（2）對于保護1，母線E最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護1的最大短路電流為相應的速斷定值為最小保護范圍為即1處的電流速斷保護在最小運行方式下沒有保護區(qū)。對于保護2，母線D最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護2的最大短路電流為相應的速斷定值為最小保護范圍為即2處的電流速斷保護在最小運行方式下也沒有保護區(qū)。對于保護3，母線C最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護3的最大短路電流為相應的速斷定值為最小保護范圍為即3處的電流速斷保護在最小運行方式下也沒有保護區(qū)。上述計算表明，在運行方式變化很大的情況下，電流速斷保護在較小運行方式下可能沒有保護區(qū)。

6、（3）整定保護2的限時電流速斷定值為線路末端D處最小運行方式下發(fā)生兩相短路時的電流為所以保護2處的靈敏系數(shù)為即不滿足的要求。同理保護3的限時電流速斷定值為線路末端C處最小運行方式下發(fā)生兩相短路時的電流為所以保護3處的靈敏系數(shù)為也不滿足的要求。可見，由于運行方式變化太大，2、3兩處的限時電流速斷保護的靈敏度都遠不能滿足要求。（4）過電流整定值計算公式為所以有同理得在最小運行方式下流過保護元件的最小短路電流的公式為所以有所以由靈敏度公式可知，保護1作為近后備的靈敏度為滿足進后備保護靈敏度的要求；保護2作為遠后備的靈敏度為滿足作為遠后備保護靈敏度的要求；保護3作為遠后備的靈敏度為滿足作為遠后備保護靈

7、敏度的要求。保護的動作時間為分析：由本題的計算可以看出，在運行方式變化很大的110kV的多電源系統(tǒng)中，最大運行方式下三相短路的短路電流與最小運行方式下兩相短路的短路電流差異很大，按躲過最大運行方式下末端最大短路電流整定的電流速斷保護的動作值很大，最小運行方式下靈敏度不能滿足要求。限時電流速斷保護的定值必須與下一級線路電流速斷保護的定值相配合，所以其定值也很大，靈敏度也均不能滿足要求。過電流保護按最大負荷電流整定，其動作值受運行方式的影響不大，作為進后備和遠后備靈敏度均能夠滿足要求。一般采用保護范圍受運行方式變化影響較小的距離保護。2.8 答：（1）由題2.7的分析，保護1出口處D處短路的最小短

8、路電流為，在量值上小于所有電流速斷保護和限時電流速斷保護的整定值，所以所有這些保護都不會啟動；該量值大于1、2、3處過流保護的定值，所以三處過電流保護均會啟動。（2）所有保護均正常的情況下，應由1處的過電流保護以1s的延時切除故障。（3）分析表明，按照本題所給定的參數(shù)，1處速斷保護肯定不會動作，2處的限時電流速斷保護也不會動作，只能靠1處的過電流保護動作，延時1s跳閘；若斷路器拒動，則應由2處的過電流保護以1.5s的延時跳開2處的斷路器。2.11 答：在雙側電源供電的網(wǎng)絡中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短路時功率方向的特征，當短路功率由母線流向線路時表明故障在線

9、路方向上，是保護應該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短路時功率方向的特征解決了僅用電流 幅值特征不能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側的保護只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。2.12 答：功率方向判別元件實質(zhì)是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相位，并且根據(jù)一定關系判別出短路功率的方向。為了進行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流信號有一定的幅值，且有最小的動作電壓和動作電流要求。當短路點越靠近母線時電壓越小，在電壓小于最小動作電壓時，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保護正方向發(fā)生最常見故障時，功率方向判別元件應該動作最靈敏。2.14 答：。2.15 答：內(nèi)角為的功率方向判別元

10、件，最大靈敏角，則動作范圍為。由正常負荷電流的功率因數(shù)0.85可以得到，在動作范圍內(nèi)，根據(jù)功率方向判別元件的動作。假定A相得功率方向元件出口與B相過電流元件出口串接，當反方向發(fā)生B、C兩相短路時，B相過電流元件動作，由于和該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會啟動時間繼電器，出現(xiàn)延時跳閘。因而電流元件和功率方向元件必須“按相連接”。2.23 答：零序電流：在非故障線路中流過的電流其數(shù)值等于本身的對地電容電流，在故障線路中流過的零序電流數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流之和。零序電壓：全系統(tǒng)都會出現(xiàn)量值等于相電壓的零序電壓，各點零序電壓基本一樣。零序功率方向：在故障線路上，電容性無功功率

11、方向為線路流向母線；在非故障線路上，電容性無功功率方向為母線流向線路。2.24答：(1)相間短路的三段式電流保護：利用短路故障時電流顯著增大的故障特征形成判據(jù)構成保護。其中速斷保護按照躲開本線路末端最大短路電流整定，保護本線路的一部分；限時速斷保護按照躲開下級速斷保護末端短路整定，保護本線路全長；速斷和限時速斷的聯(lián)合工作.保征本線路短路被快速、靈敏切除。過電流保護躲開最大負荷電流作為本線路和相鄰線路短路時的后備保護。主要優(yōu)點是單可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切出故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下電壓等級的網(wǎng)絡中獲得了廣泛的應用。缺點是它的靈敏度受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運行方

12、式變化的影響。靈敏系數(shù)和保護范圍往往不能滿足要求，難以應用于更高電壓等級的復雜網(wǎng)絡。（2）方向性電流保護：既利用故障時電流幅值變大的特征，又利用電流與電壓間相角的特征，在短路功率的流動方向正是保護應該動作的方向，并且電流幅值大于整定值時，保護動作跳閘。適用于多端電源網(wǎng)絡。優(yōu)點：大多敉情況下保證了保護動作的選擇性、靈敏性和速動性要求。缺點：應用方向元件使接線復雜、投資增加，同時保護安裝地點附近正方向發(fā)生三相短路時.由于母線電壓降低至零，方向元件失去判別的依據(jù)，保護裝置拒動，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（3)零序電流保護:正常運行的電網(wǎng)三相對稱，沒有零序電流。在中性點直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地故障時，會有很大的零

13、序電流。這一故障特征很明顯，利用這一特征可以構成零序電流保護電流，適用網(wǎng)絡于110kV及以上電壓等級的網(wǎng)絡,優(yōu)點：保護簡單，經(jīng)濟，可靠；整定值-般較低，靈敏度髙；受系統(tǒng)運行方式變化的影響較?。幌到y(tǒng)發(fā)生振蕩、短時過負荷時保護不受影響：沒有電壓死區(qū)。缺點：對于短路線路或運行方式變化很大的情況，保護往往不能滿足系統(tǒng)運行方式變化的要求，隨著單相重合閘的廣泛應用，在單相跳開期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護會受到影響，自耦變壓器的適用使保護整定復雜化。（4）方向性零序電流保護：在雙側或多側電源網(wǎng)絡中，電源處變壓器的中性點一般至少一臺要接地，由于零序電流的實際流向是有故障點流向各個中性點接地的變壓器，因此在變壓器接地數(shù)目比較多的復雜網(wǎng)絡中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。利用正方向和反方向故障時，靈虛功率方向的差別，使用功率方向元件閉鎖可能誤動作的保護，從而形成方向性零序保護。優(yōu)點：避免了不加方向元件，保護可能的誤動作。其余的優(yōu)點同零序電流保護。缺點：同零序電流保護，接線復雜。（5）中性點非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護：在中性點非直接接地系統(tǒng)中，保護相間短路的電流、電壓保護與中性點直接接地系統(tǒng)是完全相同的。僅在單相接地時二者有差別，中性點直接接地系統(tǒng)中單相接地形成了短路，有大短路電流流過，保護應快速跳閘，除反應相電流幅值的電流保護外，還可以采用專門的零序保護。