電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 習(xí)題答案 2

征，在短路故障的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，并且流動(dòng)幅值大于整定幅值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作跳閘。適用于多斷電源網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：多數(shù)情況下保證了保護(hù)動(dòng)作的選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求。缺點(diǎn)：應(yīng)用方向元件是接線復(fù)雜、投資增加，同時(shí)保護(hù)安裝地點(diǎn)附近正方向發(fā)生是你想短路時(shí)，由于母線電壓降低至零，方向元件失去判斷的依據(jù)，保護(hù)裝置據(jù)動(dòng)，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（3）零序電流保護(hù)：正常運(yùn)行的三相對(duì)稱(chēng)，沒(méi)有零序電流，在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)有很大的零序電流。故障特征明顯，利用這一特征可以構(gòu)成零序電流保護(hù)。適用網(wǎng)絡(luò)與110KV及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，可靠；整定值一般較低，靈敏度較高；受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較?。幌到y(tǒng)發(fā)生震蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷是不受影響；沒(méi)有電壓死區(qū)。缺點(diǎn)：對(duì)于短路線路或運(yùn)行方式變化較大的情況，保護(hù)往往不能滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。隨著相重合閘的廣泛應(yīng)用，在單項(xiàng)跳開(kāi)期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護(hù)會(huì)受較大影響。自耦變壓器的使用使保護(hù)整定配合復(fù)雜化。（4）方向性零序電流保護(hù)：在雙側(cè)或單側(cè)的電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點(diǎn)一般至少有一臺(tái)要接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率的差別，使用功率方向元件閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，從而形成方向性零序保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：避免了不加方向元件，保護(hù)可能的誤動(dòng)作。其余的優(yōu)點(diǎn)同零序電流保護(hù)。缺點(diǎn)：同零序電流保護(hù)，接線較復(fù)雜。（5）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護(hù)：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，保護(hù)相間短路的電流、電壓保護(hù)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)是完全相同的。僅有單相接地時(shí)二者有差別，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中單相接地形成了短路，有短路電流流過(guò)，保護(hù)應(yīng)快速跳閘，除反應(yīng)相電流幅值的電流保護(hù)外，還可以采用專(zhuān)門(mén)的零序保護(hù)。而在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)，沒(méi)有形成短路，無(wú)大的短路電流流過(guò)，屬于不正常運(yùn)行，可以發(fā)出信號(hào)并指出接地所在的線路，以便盡快修復(fù)。當(dāng)有單相接地時(shí)全系統(tǒng)出現(xiàn)等于相電壓的零序電壓，采用零序電壓保護(hù)報(bào)告有單相接地發(fā)生，由于沒(méi)有大短路電流流過(guò)故障線路這個(gè)明顯特征，而甄別接地發(fā)生在哪條線路上則困難得多。一般需要專(zhuān)門(mén)的“單相接地選線裝置”，裝置依據(jù)接地與非接地線路基波零序電流大小、方向以及高次諧波特征的差異，選出接地線路。3

電網(wǎng)距離保護(hù)3.1距離保護(hù)是利用正常運(yùn)行與短路狀態(tài)間的哪些電氣量的差異構(gòu)成的？答：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓接近額定電壓，電流為正常負(fù)荷電流，電壓與電流的比值為負(fù)荷阻抗，其值較大，阻抗角為功率因數(shù)角，數(shù)值較?。浑娏ο到y(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?，電壓與電流的比值變?yōu)楸Ｗo(hù)安裝處與短路點(diǎn)之間一段線路的短路阻抗，其值較小，阻抗角為輸電線路的阻抗角，數(shù)值較大，距離保護(hù)就是利用了正常運(yùn)行與短路時(shí)電壓和電流的比值，即測(cè)量阻抗之間的差異構(gòu)成的。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小），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)量電流的比值就是短路阻抗。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，阻抗角交大。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和；在由多個(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)，故障電流流過(guò)的通路稱(chēng)為故障環(huán)路。相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差異是：接地短路的故障環(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)為什么必須用故障環(huán)上的電流、電壓作為測(cè)量電壓和電流？答：在三相系統(tǒng)中，任何一項(xiàng)的測(cè)量電壓與測(cè)量電流值比都能算出一個(gè)測(cè)量阻抗，但是只有故障環(huán)路上的測(cè)量電壓、電流之間才能滿(mǎn)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，不能正確的反應(yīng)故障距離，雖然不能構(gòu)成距離保護(hù)。3.5為了切除線路上各種類(lèi)型的短路，一般配置哪幾種接線方式的距離保護(hù)協(xié)同工作？答：保護(hù)裝置一般只考慮簡(jiǎn)單故障，即單相接地短路、兩相接地短路、兩相不接地故障和三相短路故障四種類(lèi)型的故障。再110KV及以上電壓等級(jí)的輸電線路上，一般配置保護(hù)接地短路的距離保護(hù)和保護(hù)相間短路的距離保護(hù)。接地距離保護(hù)的接線方式引入“相——地”故障環(huán)上的測(cè)量電壓、電流，能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)單相接地、兩相接地和三相接地短路；相間距離保護(hù)接線方式映入“相——相”故障換上的測(cè)量電壓、電流，能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)兩相接地短路、兩相不接地短路和三相短路。即對(duì)于單線接地短路，只有接地距離保護(hù)接線方式能夠正確反應(yīng)；對(duì)于兩相不接地短路，只有相間距離保護(hù)接線方式能夠正確反應(yīng)；而對(duì)于兩相接地短路及三相短路，兩種接線方式都能夠正確反應(yīng)。為了切除線路上的各種類(lèi)型的短路，兩種接線方式都需要配置，兩者協(xié)同工作，共同實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)。由于相間距離保護(hù)接線方式手過(guò)渡電阻的影響較小，因此對(duì)于兩相接地短路及三相故障，盡管理論上兩種接線方式都能夠反應(yīng)，但一般多為相間距離保護(hù)首先跳閘。3.6在本線路上發(fā)生金屬性短路，測(cè)量阻抗為什么能夠正確反應(yīng)故障的距離？答：電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，在保護(hù)安裝處所測(cè)量Um降低，Im增大，它們的比值Zm變?yōu)槎搪伏c(diǎn)與保護(hù)安裝處之間短路阻抗Zk;對(duì)于具有均勻參數(shù)的輸電線路來(lái)說(shuō)，Zk與短路距離Lk成正比關(guān)系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1jX1,為單位長(zhǎng)度線路的復(fù)阻抗)，所以能夠正確反應(yīng)故障的距離。3.7距離保護(hù)裝置一般由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分的作用。答：距離保護(hù)一般由啟動(dòng)、測(cè)量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成，它們的作用分述如下：(1)啟動(dòng)部分：用來(lái)判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該部分不動(dòng)作；而當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，該部分能夠動(dòng)作。通常情況下，只有啟動(dòng)部分動(dòng)作后，才將后續(xù)的測(cè)量、邏輯等部分投入工作。(2)測(cè)量部分：在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍相比較，區(qū)內(nèi)故障時(shí)給出動(dòng)作信號(hào)，區(qū)外故障時(shí)不動(dòng)作。(3)振蕩閉鎖部分：在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，距離保護(hù)的測(cè)量元件有可能誤動(dòng)作，振蕩閉鎖元件的作用就是正確區(qū)分振蕩和故障。在系統(tǒng)振蕩的情況下，將保護(hù)閉鎖，即使測(cè)量元件動(dòng)作，也不會(huì)出口跳閘；在系統(tǒng)故障的情況下，開(kāi)放保護(hù)，如果測(cè)量元件動(dòng)作且滿(mǎn)足其他動(dòng)作條件，則發(fā)出跳閘命令，將故障設(shè)備切除。(4)電壓回路斷線部分：電壓回路斷線時(shí)，將會(huì)造成保護(hù)測(cè)量電壓的消失，從而可能使距離保護(hù)的測(cè)量部分出現(xiàn)誤判斷。這種情況下應(yīng)該將保護(hù)閉鎖，以防止出現(xiàn)不必要的誤動(dòng)。(5)配合邏輯部分：用來(lái)實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)各個(gè)部分之間的邏輯配合以及三段式保護(hù)中各段之間的時(shí)限配合。(6)出口部分：包括跳閘出口和信號(hào)出口，在保護(hù)動(dòng)作時(shí)接通跳閘回路并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。3.8為什么阻抗繼電器的動(dòng)作特性必須是一個(gè)區(qū)域？答：阻抗繼電器在實(shí)際情況下，由于互感器誤差、故障點(diǎn)過(guò)度電阻等因素影響，繼電器實(shí)際測(cè)量到的Zm一般并不能?chē)?yán)格地落在與同向的直線上，而是落在該直線附近的一個(gè)區(qū)域中。為保證區(qū)內(nèi)故障情況下阻抗繼電器都能可靠動(dòng)作，在阻抗復(fù)平面上，其動(dòng)作的范圍應(yīng)該是一個(gè)包括對(duì)應(yīng)線段在內(nèi)，但在的方向上不超過(guò)的區(qū)域，如圓形區(qū)域、四邊形區(qū)域、蘋(píng)果形區(qū)域、橄欖形區(qū)域等。(a)

（b）

（c）（d）

（e）圖3-2常見(jiàn)阻抗繼電器的動(dòng)作特性

（a）偏移圓阻抗特性；（b）方向圓阻抗特性；（c）全阻抗圓特性；（d）“8”字形特性；

（e）四邊形特性3.9畫(huà)圖并解釋偏移特性阻抗繼電器的測(cè)量阻抗、整定阻抗和動(dòng)作阻抗的含義。答：偏移特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性如圖3—3所示，各電氣量標(biāo)于圖中。測(cè)量阻抗就是保護(hù)安裝處測(cè)量電壓與測(cè)量電流之間的比值，系統(tǒng)不同的的運(yùn)行狀態(tài)下（正常、震蕩、不同位置故障等），測(cè)量阻抗是不同的，可能落在阻抗平面的任意位置。在斷路故障情況下，由故障環(huán)上的測(cè)量電壓、電流算出測(cè)量阻抗能夠正確的反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。對(duì)于偏移特性的阻抗繼電器而言，整定阻抗有兩個(gè)，即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗，它們均是根據(jù)被保護(hù)電力系統(tǒng)的具體情況而設(shè)定的常數(shù)，不隨故障情況的變化而變化。一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。動(dòng)作阻抗：是阻抗元件處于臨界動(dòng)作狀態(tài)對(duì)應(yīng)的測(cè)量阻抗，從原點(diǎn)到邊界圓上的矢量連線稱(chēng)為動(dòng)作阻抗，通常用來(lái)表示。對(duì)于具有偏移特性的阻抗繼電器來(lái)說(shuō)，動(dòng)作阻抗并不是一個(gè)常數(shù)，二是隨著測(cè)量阻抗的阻抗角不同而不同。圖3-3偏移阻抗特性圓3.10解釋什么是阻抗繼電器的最大靈敏角，為什么通常選定線路阻抗角為最大靈敏角？答：當(dāng)測(cè)量阻抗Zm的阻抗角與正向整定阻抗Zset1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Zset1,即Zop=Zset1,此時(shí)繼電器最為靈敏，所以Zset1的阻抗角又稱(chēng)為最靈敏角。選定線路阻抗角為最大靈敏角，是為了保證在線路發(fā)生金屬性短路的情況下，阻抗繼電器動(dòng)作最靈敏。3.11導(dǎo)出具有偏移圓特性的阻抗繼電器的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程。答：如圖3—4所示偏移阻抗特性圓，在阻抗復(fù)平面上，以與末端的連線為直徑作出的圓就是偏移特性圓，圓心為，半徑為測(cè)量阻抗落在圓內(nèi)或圓周上時(shí)，末端到圓心的距離一定小于或等于圓的半徑，而當(dāng)測(cè)量阻抗落在圓外時(shí)，末端到圓心的距離一定大于圓的半徑，所以絕對(duì)值比較動(dòng)作方程可以表示為當(dāng)阻抗落在下部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)阻抗落在左上部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)阻抗落在圓內(nèi)的任一點(diǎn)時(shí)，有所有阻抗繼電器的相位比較動(dòng)作方程為圖3-4偏移阻抗特性圓3.12阻抗繼電器的絕對(duì)值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程之間的關(guān)系是什么？答：設(shè)絕對(duì)值比較式中“”左側(cè)的阻抗記為，右側(cè)的阻抗記為，則絕對(duì)值比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為；設(shè)相位比較式中分子、分母的阻抗分別用表示，則相位比較動(dòng)作條件的一般表達(dá)式為。可以得出四個(gè)量之間關(guān)系為3.13特性經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的方向阻抗繼電器有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？畫(huà)出相間距離和接地距離繼電器絕對(duì)值比較動(dòng)作回路、相位比較動(dòng)作回路的交流接線圖。答：特性經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的方向繼電器的優(yōu)點(diǎn)是阻抗元件本身具有方向性，只在正向區(qū)內(nèi)故障時(shí)動(dòng)作，反方向短路時(shí)不會(huì)動(dòng)作。其主要缺點(diǎn)是動(dòng)作特性經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，在正向出口或反向出口短路時(shí)，測(cè)量阻抗的阻抗值都很小，都會(huì)落在坐標(biāo)原點(diǎn)附近，正好處于阻抗元件臨界動(dòng)作的邊沿上，有可能出現(xiàn)正向出口短路時(shí)拒動(dòng)或反向出口短路時(shí)誤動(dòng)的情況。方向阻抗繼電器絕對(duì)值比較動(dòng)作回路、相位比較動(dòng)作回路的交流接線圖分別如圖3—5和圖3—6所示（以圓特性的方向阻抗元件為例）。3.14什么是距離繼電器的參考電壓？其工作電壓作用是什么？選擇參考電壓的原則是什么？答：在相位比較的距離繼電器中，用作相位比較的電壓稱(chēng)為參考電壓，也叫做極化電壓，例如在相位比較式中，用電壓判斷相位是否符合方程式，所以就稱(chēng)為參考電壓和極化電壓。選擇參考電壓的原則：相位不隨故障位置變化、在出口短路時(shí)不為0的電壓量作為比相的參考電壓，如正序電壓、記憶電壓等。3.15以記憶電壓為參考電壓的距離繼電器有什么特點(diǎn)？其初態(tài)特征與穩(wěn)態(tài)特征有何差別？答：以記憶電壓為參考電壓的距離繼電器可消除所有故障的死區(qū)，尤其是克服出口三相對(duì)稱(chēng)短路時(shí)三相電壓都降為零而失去比較依據(jù)的不足；但其動(dòng)作特性不能長(zhǎng)期保持。處態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性差別：①在傳統(tǒng)的模式距離保護(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。所有記憶回路產(chǎn)生的僅在故障剛剛發(fā)生、記憶尚未消失時(shí)是成立的，因此稱(chēng)之為處態(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，在用故障前的記憶電壓作為參考電壓，特性也將會(huì)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。3.16用相位比較方法實(shí)現(xiàn)距離繼電器有何優(yōu)點(diǎn)，以余弦比相公式為例說(shuō)明之。答：對(duì)于兩電氣量比較的距離繼電器而言，絕對(duì)值比較與相位比較是可以相互轉(zhuǎn)換的，所以?xún)煞N比較方式都能夠?qū)崿F(xiàn)距離繼電器。在數(shù)字式保護(hù)中，一般用相位比較方式實(shí)現(xiàn)，主要原因是相位比較方式實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單。相位比較的動(dòng)作條件為，該條件可以等值為，即只要判斷其正負(fù)，就可以判斷出繼電器是否滿(mǎn)足動(dòng)作條件，實(shí)現(xiàn)十分方便。3.17什么是最小精確工作電流和最小精確工作電壓？測(cè)量電流或電壓小于最小精工電流或電壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？答：通常情況下，在阻抗繼電器的最靈敏角方向上，繼電器的動(dòng)作阻抗就等于其整定阻抗，即Zop=Zset。但是當(dāng)測(cè)量電流較小時(shí)，由于測(cè)量誤差、計(jì)算誤差、認(rèn)為設(shè)定動(dòng)作門(mén)檻等因素的影響，會(huì)使繼電器的動(dòng)作阻抗變小，使動(dòng)作阻抗降為0.9Zset對(duì)應(yīng)的測(cè)量電流，稱(chēng)為最小精確工作電流，用Iac.min表示。當(dāng)測(cè)量電流很大時(shí)，由于互感器飽和、處理電路飽和、測(cè)量誤差加大等因素的影響，繼電器的動(dòng)作阻抗也會(huì)減小，使動(dòng)作阻抗降為0.9Zset對(duì)應(yīng)的測(cè)量電流，稱(chēng)為最大精確工作電流，用Iac.max表示。最小精工電流與整定阻抗也會(huì)減小，使動(dòng)作阻抗降為0.9Zset對(duì)應(yīng)的測(cè)量電流，稱(chēng)為最大精確工作電流，用Iac.max表示。最小精工電流與整定阻抗值的乘積，稱(chēng)為阻抗繼電器的最小精工電壓，常用Uac.min表示。當(dāng)測(cè)量電流或電壓小于最小精工電流電壓時(shí)，阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗將降低，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短，可能引起與之配合的其他保護(hù)的非選擇性動(dòng)作。3.18圖3-7所示系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器方式接入系統(tǒng)，最大開(kāi)機(jī)方式為4臺(tái)全開(kāi)，最小開(kāi)機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi)1臺(tái)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：kV，==15，==10，=10，=30,=20,=40，=60km，=40km，線路阻抗==0.4/km，=1.2/km，線路阻抗角均為75°，=300A，負(fù)荷功率因數(shù)角為30°；=1.2，=0.85，=0.75。變壓器均裝有快速差動(dòng)保護(hù)。試回答：圖3-7系統(tǒng)示意圖（1）為了快速切除線路上的各種短路，線路A-B、B-C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段具有偏移特性的距離保護(hù)。（2）整定保護(hù)1~4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)的的動(dòng)作區(qū)域。答：線路AB正序阻抗=0.4×60=24線路BC的正序阻抗=0.4×40=16保護(hù)1、2的距離保護(hù)Ⅰ段=0.85×24=20.4保護(hù)3、4的距離保護(hù)Ⅰ段=0.85×16=13.6保護(hù)1~4距離Ⅰ段在復(fù)阻抗平面上的動(dòng)作區(qū)域如圖3-8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。圖3-8保護(hù)1~4距離Ⅰ段的動(dòng)作特性（3）分別求出保護(hù)1、4接地距離保護(hù)的最大、最小分支系數(shù)。答：對(duì)保護(hù)11）當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)Ⅰ段相配合時(shí)，有=2.88，=1.592）當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有=2.88，=2.01對(duì)保護(hù)41）當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)Ⅰ段相配合時(shí)，有=2.26，=1.412）當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有=1.99，=1.53（4）分別求出保護(hù)1、4接地距離Ⅱ、Ⅲ段的定值即時(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=0.75×（241.59×13.6）=34.218（b）當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有=0.75×（242.01×20）=48.15所以取=34.2182）靈敏度校驗(yàn)：=1.43＞1.25，滿(mǎn)足靈敏度要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)3的Ⅱ段配合，有=0.50.5=1s，它能同時(shí)滿(mǎn)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)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==190.53，=155.932）靈敏度校驗(yàn)：（a）本線路末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為=6.50＞1.5（b）相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為≥1.2①相鄰線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。利用（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)=10，=20，=25，=30，=30時(shí)，有=2.88，=16，=2.33>1.2②相鄰變壓器靈敏系數(shù)校驗(yàn)，此時(shí)=2.88，=20=1.91>1.2所以靈敏度校驗(yàn)要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，有=1s，它能同時(shí)滿(mǎn)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=0.75×（161.41×20.4）=33.573（b）當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有=0.75×（161.53×20）=34.95所以取=33.5732）靈敏度校驗(yàn)：=2.1＞1.25，滿(mǎn)足靈敏度要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)2的Ⅰ段配合，有=0.50.5=1s，它能同時(shí)滿(mǎn)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==190.53，=155.932）靈敏度校驗(yàn)：（a）本線路末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為=9.74＞1.5（b）相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為≥1.2①相鄰線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。利用（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)=12.5，=20，=20，=30，=30時(shí)，有=2.21，=24，=2.26>1.2②相鄰變壓器靈敏系數(shù)校驗(yàn)，此時(shí)=1.99，=20=2.79>1.2所以靈敏度校驗(yàn)要求。3）動(dòng)作時(shí)限：與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，有=1s，它能同時(shí)滿(mǎn)足與相鄰線路保護(hù)以及相鄰變壓器保護(hù)配合的要求。（5）當(dāng)AB線路中點(diǎn)處發(fā)生BC兩相短路接地時(shí)，那個(gè)地方哪些測(cè)量元件動(dòng)作，請(qǐng)逐一列出。保護(hù)、斷路器正常工作條件下，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B、C兩相短路接地時(shí)，接地保護(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)、斷路器正常工作條件下，保護(hù)1的B,C相的接地距離保護(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)的Ⅰ段，將在故障瞬間跳開(kāi)保護(hù)1,2處的斷路器，從而將短路故障切除。（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)以時(shí)間跳開(kāi)何斷路器將短路切除。答：保護(hù)1的相間距離保護(hù)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）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1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)斷路器的概率是P=0.9×0.9×0.9×0.9=0.6561。3.19什么是助增電流和外汲電流？它們對(duì)阻抗繼電器的工作有什么影響？答：圖3-9（a）中母線B上未接分支的情況下，,此時(shí)k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為在母線B接上分支后，，k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將使A處感受到的測(cè)量阻抗變大，這種使測(cè)量阻抗變大的分支就成為助增分支，對(duì)應(yīng)的電流稱(chēng)為助增電流。類(lèi)似地圖3-9（a）中，在母線B上未接分支的情況下，，此時(shí)k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為在母線B接上分支后，，k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將使A處感受到的測(cè)量阻抗變小，這種使測(cè)量阻抗變大的分支就成為外汲分支，對(duì)應(yīng)的電流稱(chēng)為外汲電流。3.20在整定值相同的情況下，比較方向圓特性、全阻抗圓特性、蘋(píng)果特性、橄欖特性的躲負(fù)荷能力。答：在整定值相同的情況下，橄欖特性、方向圓特性、蘋(píng)果特性、全阻抗圓特性分別如圖3-10中的1、2、3、4所示。由該圖可以清楚地看出，在整定值相同的情況下，橄欖特性的躲負(fù)荷能力阻抗能力最好，方向圓阻抗特性次之，蘋(píng)果形與全阻抗的躲負(fù)荷能力需要具體分析，取決于負(fù)荷阻抗角以及蘋(píng)果形狀的“胖瘦”。圖3-10四種阻抗特性圖3.21什么是電力系統(tǒng)的振蕩？振蕩時(shí)電壓、電流有什么特點(diǎn)？阻抗繼電器的測(cè)量阻抗如何變化？答：電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)失去同步的現(xiàn)象，稱(chēng)為電力系統(tǒng)的振蕩；電力系統(tǒng)振蕩時(shí)，系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢(shì)間的夾角δ在0°~360°范圍內(nèi)作周期性變化，從而使系統(tǒng)中各點(diǎn)的電壓、線路電流、距離保護(hù)的測(cè)量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。在系統(tǒng)兩端電動(dòng)勢(shì)相等的條件下，測(cè)量阻抗按下式的規(guī)律變化，對(duì)應(yīng)的軌跡如圖3.10所示。3.22采用故障時(shí)短時(shí)開(kāi)放的方式為什么能夠?qū)崿F(xiàn)振蕩閉鎖？開(kāi)放時(shí)間選擇的原則是什么？答：1、利用電流的負(fù)序、零序分量或突變量，實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖。2、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)開(kāi)放距離保護(hù)允許保護(hù)出口跳閘稱(chēng)為短時(shí)開(kāi)放。若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)，阻抗繼電器動(dòng)作，說(shuō)明故障點(diǎn)位于阻抗繼電器的動(dòng)作范圍之內(nèi)，將故障線路跳開(kāi)；若在開(kāi)放的時(shí)間內(nèi)阻抗繼電器未動(dòng)作，則說(shuō)明故障不在保護(hù)區(qū)內(nèi)，重新將保護(hù)閉鎖。開(kāi)放時(shí)間選擇的原則：Tdw稱(chēng)為振蕩閉鎖的開(kāi)放時(shí)間，或稱(chēng)允許動(dòng)作時(shí)間，它的選擇要兼顧兩個(gè)方面：一是要保證在正向區(qū)內(nèi)故障時(shí)，保護(hù)I段有足夠的時(shí)間可靠跳閘，保護(hù)Ⅱ段的測(cè)量元件能夠可靠啟動(dòng)并實(shí)現(xiàn)自保持，因而時(shí)間不能太短，一般不應(yīng)小于0.1s；二是要保證在區(qū)外故障引起振蕩時(shí)，測(cè)量阻抗不會(huì)在故障后的Tdw時(shí)間內(nèi)進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，因而時(shí)間又不能太長(zhǎng)，一般不應(yīng)大于0.3s。3.23系統(tǒng)如圖3-12所示，母線C、D、E均為單側(cè)電源。全系統(tǒng)阻抗角均為80°，=15，=30，=24，=32，=0.4s，系統(tǒng)最短振蕩周期T=0.9s。試解答：圖3-12簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)示意圖（1）G1、G2兩機(jī)電動(dòng)勢(shì)幅值相同，找出系統(tǒng)的振蕩中心在何處？（2）分析發(fā)生在振蕩期間母線A、B、C、D電壓的變化規(guī)律及線路A-B電流的變化。（3）線路B-C、C-D、D-E的保護(hù)是否需要加裝振蕩閉鎖，為什么？（4）保護(hù)6的Ⅱ段采用方向圓阻抗特性，是否需要裝振蕩閉鎖？答：（1）在系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等的情況下，振蕩中心的位置就在阻抗中心處，則有=（151530）=30即在AB線路的中點(diǎn)。（2）對(duì)于母線A、B，有由于母線C、D都是單端電源，其電壓和母線B電壓的變化規(guī)律一樣。（3）不需要，線路B-C、C-D、D-E都是單端電源，在保護(hù)處所得出來(lái)的測(cè)量阻抗不受振蕩的影響。（4）保護(hù)6的Ⅱ段方向圓阻抗特性及測(cè)量阻抗的變化軌跡如圖3-13所示，此時(shí)有=151530=60。系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗變化軌跡OO’是G1G2的垂直平分線，=32，所以動(dòng)作特性的半徑為16，這樣使測(cè)量阻抗進(jìn)入動(dòng)作的角度為=2arctan≈118°，使測(cè)量阻抗離開(kāi)動(dòng)作圓的角度為=360°-2arctan≈242°。故停留在動(dòng)作區(qū)內(nèi)的角度為=242°-118°=124°。若振蕩為勻速振蕩，在最短振蕩周期的情況下，停留在動(dòng)作區(qū)域的時(shí)間為=0.31s，小于Ⅱ段的整定時(shí)間0.4s。所以在最短振蕩周期振蕩的情況下，距離Ⅱ段不會(huì)誤動(dòng)，可以不加振蕩閉鎖。但是，如果振蕩周期加長(zhǎng)，測(cè)量阻抗停留在動(dòng)作區(qū)域之內(nèi)的時(shí)間也將會(huì)加長(zhǎng)，Ⅱ段將由可能誤動(dòng)，在整定時(shí)間為0.4s的情況下，允許最長(zhǎng)的振蕩周期為T(mén)=≈1.16s，即振蕩周期不會(huì)超過(guò)1.16s時(shí)Ⅱ段別后悔誤動(dòng)，超過(guò)時(shí)可能誤動(dòng)。為了保證可靠性，最好還是經(jīng)過(guò)振蕩閉鎖。圖3-13振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響3.25在單側(cè)電源線路上，過(guò)度電阻對(duì)距離保護(hù)的影響是什么？答：如圖3-15（a）所示，在沒(méi)有助增和外汲的單側(cè)電源線路上，過(guò)度電阻中的短路電流與保護(hù)安裝處的電流為一個(gè)店里，此時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系可以表示為即如圖3-15（b）所示，Rg（過(guò)度電阻）的存在總是使繼電器的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮短。保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過(guò)度電阻的影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于被保護(hù)線路越短），受過(guò)度電阻的影響越大。

圖3-15（a）單側(cè)電源系統(tǒng)示意圖

（b）對(duì)不同安裝地點(diǎn)的距離保護(hù)的影響3.26在雙側(cè)電源的線路上，保護(hù)測(cè)量到的過(guò)度電阻為什么會(huì)呈容性或感性？答：以圖3-16（a）所示的沒(méi)有助增和外汲雙側(cè)電源線路為例，保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系表示為，即，對(duì)測(cè)量阻抗的影響，取決于對(duì)側(cè)電源提供的短路電流大小即、之間的相位關(guān)系，楊浦可能使測(cè)量阻抗的實(shí)部增大，也有可能使之減小。若再故障前M側(cè)為送端，N側(cè)為受端，則M側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的相位超前N側(cè)。這樣，在兩側(cè)系阻抗的阻抗角相同的情況下，的相位將超前，從而將具有負(fù)的阻抗角，即表現(xiàn)為容性的阻抗，它的存在有可能使總得測(cè)量阻抗變小。反之，若M側(cè)為受端，N側(cè)為送端，則將具有正的阻抗角，即表現(xiàn)為感性的阻抗，它的存在有可能使總得測(cè)量阻抗變大。在系統(tǒng)振蕩加故障的情況下，與之間的相位差可能在0°~360°的范圍內(nèi)變化，如圖3-16（b）所示。圖3-16（a）雙側(cè)電源系統(tǒng)示意圖

（b）對(duì)不同安裝地點(diǎn)的距離保護(hù)的影響3.27系統(tǒng)保護(hù)及保護(hù)配置同題3.23，保護(hù)6的Ⅰ、Ⅱ段都采用方向阻抗特性，在距離保護(hù)A母線20處發(fā)生經(jīng)15的過(guò)度電阻短路，超前相位角0°、30°兩種條件下，問(wèn)保護(hù)6的Ⅰ、Ⅱ段動(dòng)作情況。答：由已知得=24，=32，又有，（為故障點(diǎn)電壓），（1）超前相位角0°時(shí)，有=7/5所以有=如圖3-17（a）所示，在相位角26.52°上，Ⅱ段的邊界值為=19.04<44.11測(cè)量阻抗將落在保護(hù)6的Ⅰ、Ⅱ段動(dòng)作特性圓的圓外，所以保護(hù)6Ⅰ、Ⅱ段都不的動(dòng)作。圖3-17（a）動(dòng)作特性與測(cè)量阻抗

（b）動(dòng)作特性與測(cè)量阻抗（2）超前相位角30°時(shí)，有，而故得=1.53=-0.42-j1.47=（2015）（-0.42-j1.47）×15=12.173-j2.354=12.4如圖（b）所示，由于-10.94°相角方向上的測(cè)量阻抗與保護(hù)6的Ⅰ、Ⅱ段動(dòng)作特性圓沒(méi)有交點(diǎn)（除原點(diǎn)外），測(cè)量阻抗落在動(dòng)作特性圓的圓外，所以保護(hù)6的Ⅰ、Ⅱ段都不動(dòng)作。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。見(jiàn)圖3-16（a），A處的總測(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，可能會(huì)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(chēng)為距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越?？朔€(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。3.29什么是距離保護(hù)的暫態(tài)超越？克服暫態(tài)超越影響的措施有哪些？答:在線路發(fā)生短路時(shí)，由于各種原因，會(huì)使得保護(hù)感受到的阻抗值比實(shí)際路線的短路阻抗小，使得下一線路出口短路（即區(qū)外故障）時(shí)，保護(hù)出現(xiàn)非選擇性動(dòng)作，即所謂超越。暫態(tài)超越則是指在線路故障時(shí)，由于暫態(tài)分量的存在而造成的保護(hù)超越現(xiàn)象?？朔簯B(tài)超越影響的措施如下：（1）清除衰減直流分量影響的直流措施，主要由兩種方法，第一種方法就是采用不受其影響的算法，如解微分方程算法等基于瞬間值模型的算法；第二種方法是采用各種濾波衰減直流分量的算法，到目前為止，數(shù)據(jù)窗短、運(yùn)算量小的算法尚在研究中。（2）消除諧波及高頻分量對(duì)距離保護(hù)影響的措施包括：采用傅是算法能夠?yàn)V除各種整次諧波，使其基本不受整數(shù)次諧波分量的影響；采用半積分算法對(duì)諧波也有一定的濾波作用；數(shù)字濾波可以方便地濾除整數(shù)次諧波，對(duì)非整數(shù)次諧波也有一定的衰減作用，是消除諧波影響的主要措施。3.30串聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)距離保護(hù)的正確工作有什么影響？如何克服這些影響？答：在串補(bǔ)電容前和串補(bǔ)電容后發(fā)生短路時(shí)，短路阻抗將會(huì)發(fā)生突變，短路阻抗與短路距離的線性關(guān)系被破壞，將使距離保護(hù)無(wú)法正確測(cè)量故障距離。減少串補(bǔ)電容影響的措施通常有以下幾種：（1）用直線型動(dòng)作特性克服反方向誤動(dòng)；（2）用負(fù)序功率方向元件閉鎖誤動(dòng)的距離保護(hù)；（3）選取故障前的記憶電壓為參考電壓來(lái)克服串補(bǔ)電容的影響；（4）通過(guò)整定計(jì)算來(lái)減小串補(bǔ)電容的影響。3.31用故障分量構(gòu)成繼電保護(hù)有什么有點(diǎn)？答：工頻故障分量的距離保護(hù)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）繼電器以電力系統(tǒng)故障引起的故障分量電壓電流為測(cè)量信號(hào)，不反應(yīng)故障前的負(fù)荷量和系統(tǒng)振蕩，動(dòng)作性能不受非故障狀態(tài)的影響，無(wú)需加振蕩閉鎖。（2）繼電器僅反應(yīng)故障分量的工頻穩(wěn)態(tài)量，不反應(yīng)其暫態(tài)的分量，動(dòng)作性能較為穩(wěn)定；（3）繼電器的動(dòng)作判據(jù)簡(jiǎn)單，因而實(shí)現(xiàn)方便，動(dòng)作速度較快；（4）具有明確的方向性，因而既可以作為距離元件，又可作為方向元件使用；（5）繼電器本身具有較好的選相能力。3.32什么是工頻故障分量？如何求得？答：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，可以分解為非故障狀態(tài)和附加故障狀態(tài)；系統(tǒng)在非故障狀態(tài)下運(yùn)行，電壓電流中沒(méi)有故障分量。系統(tǒng)故障時(shí)，相當(dāng)于系統(tǒng)故障附加狀態(tài)突然接入，這時(shí)出現(xiàn)和的電壓、電流故障分量；在和中，既包括了系統(tǒng)短路引起的工頻的電流電壓的變化分量，還包括短路引起的故障暫態(tài)分量；我們稱(chēng)工頻電壓、電流的變化量為工頻故障分量。由圖3-18所示的附加故障狀態(tài)的電路圖可以得。圖3-18所示的附加故障狀態(tài)的電路圖3.33

簡(jiǎn)述工頻故障分量距離繼電器的工作原理。答：在圖3-18中，保護(hù)安裝處的工頻故障分量電壓為與正常運(yùn)行時(shí)該點(diǎn)電壓大小相同、方向相反的電動(dòng)勢(shì)，工頻故障分量電流可以表示為,。取工頻故障分量距離元件的工作電壓為。式中，為保護(hù)的整定阻抗，一般取為線路正序阻抗的80%~85%。比較工作電壓與故障附加狀態(tài)下短路點(diǎn)電壓大小，即比較工作電壓與非故障狀態(tài)下短路電壓的大小就能夠區(qū)分內(nèi)、外的故障。工頻故障分量距離元件的動(dòng)作判據(jù)可以表示為||≥，滿(mǎn)足該式判定為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作；不滿(mǎn)足該式，判定為區(qū)外故障，保護(hù)不動(dòng)作。4輸電線路縱聯(lián)保護(hù)4.1縱聯(lián)保護(hù)依據(jù)的最基本原理是什么？答：縱聯(lián)保護(hù)包括縱聯(lián)比較式保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩大類(lèi)，它是利用線路兩端電氣量在故障與非故障時(shí)、區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障時(shí)的特征差異構(gòu)成保護(hù)的?？v聯(lián)保護(hù)的基本原理是通過(guò)通信設(shè)施將兩側(cè)的保護(hù)裝置聯(lián)系起來(lái)，使每一側(cè)的保護(hù)裝置不僅反應(yīng)其安裝點(diǎn)的電氣量，而且哈反應(yīng)線路對(duì)側(cè)另一保護(hù)安裝處的電氣量。通過(guò)對(duì)線路兩側(cè)電氣量的比較和判斷，可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)的短路與外部短路，達(dá)到有選擇、快速切除全線路短路的目的?？v聯(lián)比較式保護(hù)通過(guò)比較線路兩端故障功率方向或故障距離來(lái)區(qū)分區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，當(dāng)線路兩側(cè)的正方向元件或距離元件都動(dòng)作時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)立即動(dòng)作跳閘；當(dāng)任意一側(cè)的正方向元件或距離元件不動(dòng)作時(shí)，就判斷為區(qū)外故障，兩側(cè)的保護(hù)都不跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通過(guò)直接比較線路兩端的電流或電流相位來(lái)判斷是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，在線路兩側(cè)均選定電流參考方向由母線指向被保護(hù)線路的情況下，區(qū)外故障時(shí)線路兩側(cè)電流大小相等，相位相反，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于零；而在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)電流相位基本一致，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于故障點(diǎn)的故障電流，量值很大。所以通過(guò)檢測(cè)兩側(cè)的電流的相量和或瞬時(shí)值之和，就可以區(qū)分區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，區(qū)內(nèi)故障時(shí)無(wú)需任何延時(shí)，立即跳閘；區(qū)外故障，可靠閉鎖兩側(cè)保護(hù)，使之均不動(dòng)作跳閘。4.2縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？答：縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別在于，階段式保護(hù)僅檢測(cè)、反應(yīng)保護(hù)安裝處一端的電氣量，其無(wú)延時(shí)的速動(dòng)段（即第Ⅰ段）不能保護(hù)全長(zhǎng)，只能保護(hù)線路的一部分，另一部分則需要依靠帶有一定延時(shí)的第Ⅱ段來(lái)保護(hù)；而縱聯(lián)保護(hù)通過(guò)通信聯(lián)系，同時(shí)反應(yīng)被保護(hù)線路兩端的電氣量，無(wú)需延時(shí)配合就能夠區(qū)分出區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，因而可以實(shí)現(xiàn)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)故障的無(wú)時(shí)限切除。4.5通道傳輸?shù)男盘?hào)種類(lèi)、通道的工作方式有哪些？答：在縱聯(lián)比較式保護(hù)中，通道中傳送的信號(hào)有三類(lèi)，即閉鎖信號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。在縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)中，通道中傳送的是線路兩端電流的信息，可以是用幅值、相角或?qū)嵅俊⑻摬勘硎镜南嗔恐?，也可以是采樣得到的離散值。在縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)中，通道中傳送的是表示兩端電流瞬時(shí)值為正（或負(fù)）的相位信息，例如，瞬時(shí)值為正半周時(shí)有高頻信息，瞬時(shí)值為負(fù)半周時(shí)無(wú)高頻信息，檢測(cè)線路上有高頻信息的時(shí)間，可以比較線路兩端電流的相位。不同的通道有不同的工作方式，對(duì)于載波通道而言，有三種工作方式，即正常無(wú)高頻電流方式、正常有高頻電流方式和移頻方式。對(duì)于光纖及微波通道，取決于具體的通信協(xié)議形式。4.12輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)在系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行期間，會(huì)否誤動(dòng)，為什么？答：系統(tǒng)振蕩時(shí)，線路兩側(cè)通過(guò)同一個(gè)電流，與正常運(yùn)行及外部故障時(shí)的情況一樣，差動(dòng)電流為量值較小的不平衡電流，制動(dòng)電流較大，選取適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)特性，就會(huì)保證不誤動(dòng)作。非全相運(yùn)行時(shí)，線路兩側(cè)的電流也為同一個(gè)電流，電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)也不誤動(dòng)作。4.14為什么縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)要求兩側(cè)測(cè)量和計(jì)算的嚴(yán)格同步，而方向比較式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理則無(wú)兩側(cè)同步的要求？4.20什么是閉鎖角，由什么決定其大小，為什么保護(hù)必須考慮閉鎖角，閉鎖角的大小對(duì)保護(hù)有何影響？4.21什么是相繼動(dòng)作，為什么會(huì)出現(xiàn)相繼動(dòng)作，出現(xiàn)相繼動(dòng)作對(duì)電力系統(tǒng)有何影響？答：在輸電線路保護(hù)中，一側(cè)保護(hù)先動(dòng)作跳閘后，另一側(cè)保護(hù)才能動(dòng)作的現(xiàn)象稱(chēng)為相繼動(dòng)作。隨著被保護(hù)線路的增長(zhǎng)，為了保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)作，要求保護(hù)的閉鎖角增大，從而使動(dòng)作區(qū)域變小，內(nèi)部故障時(shí)有可能進(jìn)入保護(hù)的不動(dòng)作區(qū)。由于在內(nèi)部故障時(shí)高頻信號(hào)的傳輸延時(shí)對(duì)于電流相位超前側(cè)和滯后側(cè)的影響是不同的，對(duì)于滯后的N側(cè)來(lái)說(shuō)，超前側(cè)M發(fā)出的高頻信號(hào)經(jīng)傳輸延遲后，相當(dāng)于使兩者之間的相位差縮小，高頻信號(hào)的間斷角加大，有利于其動(dòng)作，所以N側(cè)是可以動(dòng)作的；但對(duì)于超前的M側(cè)來(lái)說(shuō)，N側(cè)發(fā)來(lái)的信號(hào)經(jīng)延時(shí)后相對(duì)于加大了兩側(cè)電流的相位差，使M側(cè)感受到的高頻信號(hào)的間斷角變得更小，有可能小于整定的閉鎖角，從而導(dǎo)致不動(dòng)作。為解決M端不能跳閘問(wèn)題，當(dāng)N側(cè)跳閘后，停止發(fā)高頻信號(hào)，M側(cè)只能收到自己發(fā)的高頻信號(hào)，間隔180°，滿(mǎn)足跳閘條件隨之跳閘。出現(xiàn)相繼動(dòng)作后，保護(hù)相繼動(dòng)作的一端故障切除的時(shí)間變慢。5.2何為瞬時(shí)性故障，何謂永久性故障？答:當(dāng)故障發(fā)生并切除故障后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)、故障點(diǎn)消失，若把斷開(kāi)的線路斷路器再合上就能夠恢復(fù)正常的供電，則稱(chēng)這類(lèi)故障是瞬時(shí)性故障。如果故障不能自動(dòng)消失，延時(shí)后故障點(diǎn)依然存在，則稱(chēng)這類(lèi)故障是永久性故障。5.3在超高壓電網(wǎng)中使用三相重合為什么要考慮兩側(cè)電源的同期問(wèn)題，使用單項(xiàng)重合閘是否需要考慮同期問(wèn)題？答：三項(xiàng)重合閘時(shí)，無(wú)論什么故障均要切除三項(xiàng)故障，當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱時(shí)，兩側(cè)電源在斷路器跳閘以后可能失去同步，因此需要考慮兩側(cè)電源同期問(wèn)題；單相故障時(shí)只跳單相，使兩側(cè)電源之間仍然保持兩相運(yùn)行，一般是同步的；因此，單相重合閘一般不考慮同期問(wèn)題。5.5如果必須考慮同期合閘，重合閘是否必須裝檢同期元件?答：如果必須考慮同期合閘，也不一定必須裝檢同期元件。當(dāng)電力系統(tǒng)之間聯(lián)系緊密(具有三個(gè)以上的回路)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)保證線路兩側(cè)不會(huì)失步，或當(dāng)兩側(cè)電源有雙回路聯(lián)系時(shí)，可以采用檢查另一線路是否有電流來(lái)判斷兩側(cè)電源是否失去同步。5.12什么是重合閘前加速保護(hù)？答：所謂前加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，靠近電源端保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再有選擇性的切除故障。5.13什么是重合閘后加速保護(hù)？答：所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性的動(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護(hù)動(dòng)作瞬時(shí)切除故障，而與第一次動(dòng)作是否帶有時(shí)限無(wú)關(guān)。6.1變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)？它們與線路相比有何異同？答：變壓器故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障，油箱外得故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有變壓器外部短路引起的過(guò)電流、負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起的冷卻能力下降等。此外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓，威脅變壓的絕緣；大容量變壓器在過(guò)電壓或低頻率等異常工況下會(huì)使變壓器過(guò)勵(lì)磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件的過(guò)熱。油箱外故障與線路的故障基本相同，都包括單相接地故障、兩相接地故障、兩相不接地故障和三相故障幾種形式，故障時(shí)也都會(huì)出現(xiàn)電壓降低、電流增大等現(xiàn)象。油箱內(nèi)故障要比線路故障復(fù)雜，除了包括相間故障和接地故障外，還包括匝間故障、鐵芯故障等，電氣量變化的特點(diǎn)也較為復(fù)雜。6.3關(guān)于變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流與差動(dòng)電流在概念上有何區(qū)別與聯(lián)系？引起差動(dòng)電流的原因。答：差動(dòng)電流指被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)，構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)的各電流互感器的二次電流之和（各電流互感器的參考方向均指向被保護(hù)設(shè)備時(shí)）。不平衡電流指在正常及外部故障情況下，由于測(cè)量誤差或者變壓器結(jié)構(gòu)、參數(shù)引起的流過(guò)差動(dòng)回路電流。6.11對(duì)比變壓器過(guò)電流保護(hù)和線路過(guò)電流保護(hù)的整定原則的區(qū)別在哪里？答：線路的過(guò)電流保護(hù)為保證在正常情況下各條線路上的過(guò)電流保護(hù)絕對(duì)不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流必須大于該線路上出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流IL.max；同時(shí)還必須考慮到外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流，一般考慮后一種情況整定。變壓器過(guò)電流保護(hù)：(1)對(duì)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺(tái)最大容量變壓器時(shí)，在其他變壓器中出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。當(dāng)各臺(tái)變壓器容量相同時(shí)，按負(fù)荷在剩余的變壓器中平均分配計(jì)算，有IL.max=(n/n-1)IN式中，n為并列運(yùn)行變壓器的可能最少臺(tái)數(shù)；IN為每臺(tái)變壓器的額定