電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題解答

1、第一章 繼電保護(hù)概述答：即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。如超高壓輸電線的行波保護(hù)和反映非電氣量的電力變壓器的瓦斯保護(hù)、過熱保護(hù)等。和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，起后備作用的保護(hù)。后備保護(hù)又分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種：;.輔助保護(hù)是為彌補主保護(hù)和后備保護(hù)性能的不足增設(shè)的簡單保護(hù)。1-6 CD k3 P6 P6 和P5 6QF, 5QF P2 和P4 4QF 應(yīng)跳閘。(2）如線路AB k1 點發(fā)生短路故障，保護(hù)P1 和P2 2QF 應(yīng)跳閘，如保護(hù)P2 2QF 拒動，則保護(hù)P4 應(yīng)動作，4QF 跳閘。第二章 繼電保護(hù)的基礎(chǔ)知識2-1（1）嚴(yán)禁將電流互感器二次側(cè)開路；,用導(dǎo)線纏繞

2、；嚴(yán)禁在電流互感器與短路端子之間的回路和導(dǎo)線上進(jìn)行任何工作；工作必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎，不得將回路永久接地點斷開；工作時，必須有專人監(jiān)護(hù)，使用絕緣工具，并站在絕緣墊上。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 答：電流互感器比值誤差為10%，角度誤差小于70，電流互感器一次電流倍數(shù)mI 1IZ（m=1N ）與允許的二次負(fù)載阻抗 2-3 10%誤差曲線通2-3 中的m 1再按圖中箭頭方向確定最大二次負(fù)載阻抗Zmax 。若電流互感器實際接入的二次負(fù)載阻抗小Zmax 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(fù)載阻抗以滿足電流互感器的誤差要求。（1）增大二次電纜截面將同

3、名相兩組電流互感器二次繞組串聯(lián)改用飽和倍數(shù)較高的電流互感器提高電流互感器變比。TA 采用減極性標(biāo)示方法，其一次繞組Ll-L2 Kl-K2 引2-1 (a）所示，其中L1 K1，L2 K2 分別為同極性端。如果TA的端子標(biāo)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)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。 二次側(cè)不允許短路。答：常用阻容式負(fù)序電壓濾過器接線如圖2-6 所示。其參數(shù)關(guān)系為Ra 3Xa ,Xc 3Rc而且要求Iab 超前Uab 300Ibc超前Ubc 600。(1)2-7

4、（a）所示。Umb.1 為Iab.1 在Ra Iab.1UII同相位， am.1 為 ab.1 在 Xa 上電壓降，落后 ab.1 電900Unc.1 為Ibc.1 Rc 上電壓降與Ibc.1 Ubn.1 為Ibc.1 Xc 上電壓降，落后電流Ibc.1 900 。電壓三角形abm 與bcn 皆為含 300 、600銳角的直角三角形，mn.1am 1 ab 1 ac nc 1 bc 1 acmn.122,22故n 均為ac 之中點n 兩點重合說明U0。即通過正序電壓，輸出電壓為零。圖 3 題 2-7 感抗移相式負(fù)序電流濾過器(2)由于負(fù)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

5、的三角形abm 與bcn 的關(guān)系，可得到加人負(fù)序電壓時的U 3Ua2ej30。U KI它要求輸人電壓與輸出電壓成線性關(guān)系，即 21 1 。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 （1）動作電流：當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩 Me =Ms+M f 時所對應(yīng)加入的繼電器的電流就是過電流繼電器的動作電流（I g.oper流繼電器的動作電流。返回電流：當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩Me =Ms -M f 時所對應(yīng)加入繼電器的電流就是過電流繼電I器的返回電流（ g.res ，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

6、電流。Kg.res / I 1。2-12（1）數(shù)據(jù)采集單元，即模擬量輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理單元，即微機主系統(tǒng)/輸出接口，即開關(guān)輸入輸出系統(tǒng)通信接口2-13 答：微機保護(hù)和其他類型保護(hù)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(hù)極性端， 則 3I.。也必須正極性接人微機保護(hù)零序回路極性端，不允許反極性接人，否則發(fā)生內(nèi)部故閉鎖，造成內(nèi)部故障時保護(hù)裝置拒動。第三章 輸電線路相間短路電流保護(hù)3-1 3-4 無時?(必 須可返回。crap 跳閘，根本不存在中途返回問題，故電流速斷保護(hù)不考慮返回系數(shù)。K=I I 式中 I -流人電流互

7、感器的二次電流；conk2k2接線系數(shù)是繼電保護(hù)整定計算中的一個重要參數(shù)，對各種電流保護(hù)測量元件動作值的計算，都要考慮接線系數(shù)。I 段保護(hù)即無時限電流速斷保護(hù)，其靈敏系數(shù)隨運行方式變化而變段保護(hù)即帶時限電流速斷保護(hù)，其靈敏性有所提高，保 第 III 段保擔(dān)即定時限過電流保護(hù)，其靈敏系數(shù)一般較高，可以保護(hù)本級線路全長，并作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。圖 5 題 3-6 電流互感器接線及電流相量圖答：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AC 3-6 3-6(a)1KA 2KA 通過電流3KA 中通過電流為相電流值的萬倍。,K,K,K,KKrel為可靠系數(shù)，為保證繼電保護(hù)裝置的可靠

8、性； res 為繼電器返回系數(shù)，恒1Kres 1,K K ss為負(fù)K荷的自啟動系數(shù)，反應(yīng)尖峰電流作用； sen 為保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)。只有滿足保護(hù)裝置要求的靈敏系數(shù)，保護(hù)裝置才能使用。第四章 輸電線路相間短路方向電流保護(hù)4-1(2KW,3KW 不動作），非故障相電流元件不會動作(1KA圖 6 題 4-1 方向過電流保護(hù)裝置按相起動接線4-5時，繼電器的輸入電壓Ug 與輸入電流Ig 的相位角為g 1800 m 7Ig 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(hù)答：零序電流保護(hù)反應(yīng)的是零序電流，而負(fù)荷電流中不包含（或很少包含）量，故

9、不必考慮避開負(fù)荷電流。答：零序電流的分布，只與系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，與電源的數(shù)目無關(guān)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)。答：三相式星形接線的相間電流保護(hù)，雖然也能反應(yīng)接地短路，但用來保護(hù)接地短 倍相電壓（設(shè)A相接地，中性點N對地電壓為UN EA ，這個電壓就是零序電壓么，由對稱分量法可知 U0 EA 。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3Iounf 3wC0Eph Uo 900 ，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3Iof 流Ik 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，該零900。對于中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)

10、生單相接地時，在故障點出現(xiàn)零序電壓 Uo，在零序電壓作用下，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 線路指向大地為正方向，則零序電流 至為零。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 護(hù)的整定值較小，從而可提高保護(hù)的靈敏性。答：零序電流速斷保護(hù)和相間短路電流速斷保護(hù)都是按被保護(hù)線路末端最大短路電流 整定，按被保護(hù)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 3I 比三omax相短路 I (3)k.max要小很多。因此零序電流速斷保護(hù)動作電流整定一般為0.51A，而相間電流速斷保 護(hù)一般為 57A.由線路零序阻抗Xo=3.5

11、X ，所以，線路始末端接地短路的零序電1流差別要比相間短路電流差別大很多33I0高。相間電流速斷保護(hù)范圍受系統(tǒng)運行方式影響大，而零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運行方式變化 答：零序電流保護(hù)的時限特性與相間電流保護(hù)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)，三角形繞組）Yd8圖 8 題 5-10 相間過電流保護(hù)與零序過電流保護(hù)的實現(xiàn)特性比較圖第六章 輸電線路的距離保護(hù)答： 270 argZJ90ZZJzd圖 9 題 6-2 方向阻抗繼電器的動作特性圓及起動條件執(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答：單相式阻抗繼電器只

12、輸入一個電壓 U I ，電壓與電流的比值ggKU/IgKTVZ （Zk為短路阻抗K抗Zoper，對應(yīng)預(yù)先整定的保護(hù)范圍阻抗為整定阻抗Zset1 ，由改變電抗變換器UXKU側(cè)繞組匝數(shù)或改變電壓變換器的變比K 和K實現(xiàn)。1U當(dāng)Z g，阻抗繼電器不動作，當(dāng)Zset Zoper Zset，則阻抗繼電器動作。圖 11 題 6-4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 ，L L，為了使繼電器m工作在最靈敏狀態(tài)下，故要求繼電器的最大靈敏。等于被保護(hù)線路的阻抗 。SenL答：（1）距離保護(hù)一段方向阻抗元件如無記憶回路，當(dāng)保護(hù)安裝處出口發(fā)生三相金屬性短 動作。（2）48解：

13、作出方向阻抗繼電器特性圓，根據(jù)幾何關(guān)系得知4882 82 42g6.92g因為ZZ ，Z 落在保護(hù)范圍外（圓內(nèi)為保護(hù)范圍，圓外為非動作區(qū)）所以該阻抗繼ggr電器不能動作。 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 1212的測量阻抗軌跡SQ31 6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?？梢?534振蕩對全阻抗繼電器影響最大。圖 12 題 6-9解：兩相短路時測量電壓和測量電流為U(2) U(2)2IZlU(2)gABIIgAA1 2IA0測量阻抗Zg.1gI(2)AB Z l (0.33 j0.41)10 3.3 j4.1

14、5.264ej56.9 。1第七章 輸電線路的差動保護(hù)和高頻保護(hù)13(a13(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Ir所以繼電器KD 不動作。II2II21(IKTA I ) 0；II當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，如圖 7-1(b)所示流人繼電器電流為1II IrI2III2(IKITAI )kIIKTA當(dāng)I I（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。rop.r137-1（a）（b）內(nèi)部故障時時通過很大一次電流使兩個電流互感器的鐵芯飽和程度不同，造成TA 二次電流差別較大， 程中段。因縱差保護(hù)要躲過不平衡電流，

15、不平衡電流過大將使保護(hù)裝置靈敏系數(shù)降低。流和躲過被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流。這樣可提高縱差保護(hù)的靈敏系數(shù)。7-77-9 舉例說明高頻閉鎖方向保護(hù)的原理。第八章 某 220KV 輸電線路保護(hù)舉例無第九章 電力變壓器保護(hù)9-1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(fù)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(hù)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。變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡的電流。由于電流互感器計算變比與選用變比不同而引起的不平衡電流。答：當(dāng)

16、變壓器空載投人和外部故障切除電壓恢復(fù)時，可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌 6-8勵磁涌流的特點如下：(160(230%-40以上； (380“以上。根據(jù)勵磁涌流的特點，目前變壓器差動保護(hù)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差動保護(hù)。部的故障，故兩者不能互相代替。9-12 解：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)）。計算保護(hù)的一次動作電流值按躲過變壓器勵磁涌流條件IKI1.313121705Aoperrel N按躲過外部穿越性短路最大不平衡電流

17、的條件IKK IIKK Ioperrel unbmaxreltsererk.max 1.3 (1 0.1 0.05 0.05) 9420 2450A按躲過電流互感器二次回路斷線的條件IK 1.3 1000 IKoperrel l.max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，即取：I 2450A。oper差動繼電器基本側(cè)的動作電流為：IK24501Ioper.g opernTA.y 600/5確定BCH-2該繼電器在保持ITN.YSTN3U3 TN3U3 35 247 ,時其動作安匝數(shù)為：AN AN0I 60 8.177匝oper.g為了平衡得更精確，使不平衡電流影響更小，可將接于基

18、本側(cè)平衡繞組匝b作為本側(cè)動作安匝數(shù)的一部分，故選取差動繞組整定匝數(shù) N 6匝，平衡繞組整定匝數(shù)d.set61N161bI.setdset確定非基本側(cè)平衡繞組N匝數(shù)為：bIII (NN) I (NN)1d.setbII2d.setbINbII 1N II2NINoper.setd.set 762.57匝 4.37選定非基本側(cè)平衡繞組匝數(shù)N bII .set =3匝。計算其相對誤差為：fssbII N NNNbIINbII.set bII.set 2.6 2.6 2.6由于0.04650.05,故不需要重算I。oper初步確定短路繞組端頭為“C-C”。校驗靈敏系數(shù)6KV側(cè)二相短路歸算到35KV側(cè)流

19、入繼電器的電流33I3k2.min33I3k2.min37300I(2)15.54Ak2.g2KKav237 6.352 5.87312037600Ed Kav6.3 5.873;nTA120535KV側(cè)差動繼電器動作電流I 6.67Aop.gNd.setNbII .set6 3差動保護(hù)裝置最小靈敏系數(shù)為I(2)15.54K(2)k2.g 2.33 2滿足要求。sen.minKoper.g6.67第十章 同步發(fā)電機保護(hù)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。負(fù)荷超過發(fā)電機額定容量引起三相對稱過負(fù)荷。荷。起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷。10-2

20、 答：發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：對于發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。對于定子繞組單相接地故障（未經(jīng)消弧線圈5A5A于信號。對容量是l00MW及以上的發(fā)電機應(yīng)盡量裝設(shè)保護(hù)范圍為100的接地保護(hù)。差動保護(hù)。對于外部短路引起的過電流50護(hù)。對于由對稱過負(fù)荷引起的定子繞組過電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過負(fù)荷保護(hù)。(6）R壓保護(hù)。點接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點接地保護(hù)。l00MW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(yīng)裝設(shè)專用的失磁保護(hù)。l00MW轉(zhuǎn)子回路過負(fù)荷保護(hù)。(10）對于大容量汽輪發(fā)電機的逆功率運行，可以裝設(shè)逆功率保護(hù)。15-30的死區(qū)，可能不能動作。

21、為減小死區(qū)可采取下列措施：障，其動作時限應(yīng)與變壓器的零序保護(hù)相配合。90以510的死區(qū)。組的軸系統(tǒng)和汽缸磁化。1 MW以上的水輪發(fā)電機只裝設(shè)勵磁回路一點接1MW以下的水輪發(fā)電機宜裝設(shè)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 100MW及以上的汽輪發(fā)電機應(yīng)裝勵 （帶時限動作于信號（帶時限動作于停機10-910-10100 *10-11機定子繞組相間短路的主保護(hù)。(2)橫差保護(hù)是反應(yīng)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(hù)，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(shè)橫差保護(hù)。15-20)，因此不能取代

22、縱差保護(hù)。第十一章 母線保護(hù)KAlKA53。1KAl、KA2KAl1上連接元 件的斷路器QFl、QF2KA2仍供給短路 KAlKA21上所有連接元件切除。的母線保護(hù)，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(hù)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線保護(hù)，其工作原理如下。55(a)I I218055(b)，短路 電流I1、I2I1、I2I1、I2兩支路的短 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(hù)只反應(yīng)電流間的相位，因此具有較高的靈敏度。采用專用母線保護(hù)。GB14285-1993況應(yīng)裝設(shè)專用的母

23、線保護(hù)：對110KV和分段單母線，為了保證有選擇性地切除任一故障。HOW3566kV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。3566kV35 -66kV路器上裝設(shè)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。1l0kV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(hù)應(yīng)該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(hù)采用三相式接線，以反應(yīng)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(hù)采用兩相式接線，只需反應(yīng)相間短路。11-61KD,2KD,3KD142II 經(jīng)倒閘操作切換到母線TI1KD,2KD1KD,2KD3KD圖 14 題 11-6 固定連接破壞后外部故障時電流分布圖3KD1KD, 2KD3KD1KD、2KD1KD、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