電力系統(tǒng)繼保習(xí)題

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理習(xí)題第三章

電網(wǎng)的距離保護(hù)全阻抗繼電器有無電壓死區(qū)？為什么？答：沒有死區(qū)，根據(jù)全阻抗繼電器的動(dòng)作特性（幅值、相位），可以分析，當(dāng)電壓很小的時(shí)候，可以動(dòng)作。幅值特性：相位特性：2.有一方向阻抗繼電器，其整定阻抗Zzd=10∠60°Ω，若某一種運(yùn)行情況下的測(cè)量阻抗Zcl=8.5∠30°Ω，此時(shí)該繼電器是否動(dòng)作？為什么？解：根據(jù)方向繼電器的幅值比較方程：將Zzd=10∠60°和Zcl=8.5∠300Ω代入方程，得結(jié)果：動(dòng)作。8.精確工作電流的含義是什么？阻抗繼電器為什么要考慮精確工作電流？解：所謂精確工作電流就是指當(dāng)IJ=IJG時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗Zdz.j=0.9Zzd，即比整定阻抗值縮小了10％。加入繼電器的電流較小時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗將下降，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短。這將影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動(dòng)作。所以必須考慮精確工作電流。9.已知線路的阻抗角ΦL=65°，通過線路的負(fù)荷功率因數(shù)為0.9，在此線路上裝設(shè)有按0°接線的相間距離保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生金屬性短路時(shí)，距離保護(hù)起動(dòng)元件的靈敏系數(shù)是采用，還是采用全阻抗繼電器大？為什么？解：方向阻抗繼電器動(dòng)作阻抗為：；

全阻抗繼電器動(dòng)作阻抗為：下圖中我們可以比較0.9功率因數(shù)的負(fù)載線與特性園的交點(diǎn)，易知距離保護(hù)起動(dòng)元件方向阻抗繼電器的靈敏系數(shù)大，提高了1/cos(ψd-ψfh)。第四章1.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與電流保護(hù)的區(qū)別是什么？答：電流保護(hù)屬于單端保護(hù)，在動(dòng)作值的整定上必須與下一元件的保護(hù)相配合，才能滿足動(dòng)作選擇性的要求，它不能瞬時(shí)切除保護(hù)范圍內(nèi)任何地點(diǎn)的故障?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件始末端電流的大小和相位的原理來構(gòu)成輸電線路保護(hù)，當(dāng)在保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，能瞬時(shí)切除故障。第五章1.什么是高頻通道的經(jīng)常無高頻電流方式和長(zhǎng)期發(fā)信方式？答：經(jīng)常無高頻電流方式就是當(dāng)故障時(shí)發(fā)出高頻電流；長(zhǎng)期發(fā)信方式就是故障時(shí)將高頻電流停止或改變其頻率的方式。2.高頻通道是由哪幾部分組成的？各部分各有什么作用？答：阻波器：并聯(lián)諧振，阻抗最大，可達(dá)1000Ω以上，可以將高頻限制在通道內(nèi)，所以諧振頻率就是載波頻率。對(duì)50工頻，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗（0.04Ω），所以不影響工頻傳輸。結(jié)合電容器：與連接過濾器配合，將載波信號(hào)傳輸?shù)捷旊娋€路；同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。（高頻通過，低頻阻抗大，不能通過）。連接濾波器：與結(jié)合電容器組成“帶通濾波器”，只有高頻通過。其波阻抗：由線路一側(cè)看：400Ω；由收發(fā)信機(jī)一側(cè)看：100Ω，這樣可避免反射，減小信號(hào)衰耗。本處的接地刀閘便于檢修。高頻收發(fā)信機(jī)：發(fā)送和接收高頻信號(hào)。由繼電保護(hù)裝置控制，控制方式有：⑴電力系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)，使發(fā)信號(hào)；⑵正常發(fā)信，故障聽信或改變頻率方式。兩端接收，進(jìn)行比較判斷，進(jìn)行跳閘或閉鎖（保護(hù)）。3.簡(jiǎn)述高頻閉鎖方向保護(hù)的工作原理。答：高頻閉鎖方向保護(hù)是通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。保護(hù)的起動(dòng)元件是電流或距離保護(hù)的第III段。當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，被保護(hù)線路近短路點(diǎn)一側(cè)為負(fù)短路功率，向輸電線路發(fā)高頻波，兩側(cè)收信機(jī)收到高頻波后將各自保護(hù)閉鎖。當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路兩端的短路功率方向?yàn)檎l(fā)信機(jī)不向輸電線路發(fā)高頻波，保護(hù)的起動(dòng)元件不被閉鎖，瞬時(shí)跳開兩側(cè)斷路器。4.簡(jiǎn)述相差高頻保護(hù)的工作原理。答：相差高頻保護(hù)的工作原理：比較兩端短路電流相位，采用高頻通道經(jīng)常無電流方式構(gòu)成保護(hù)時(shí)，規(guī)定兩端在電流波形正半周或負(fù)半周發(fā)高頻信號(hào)。當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，兩端電流同相位，收到的高頻信號(hào)間斷，不進(jìn)行保護(hù)閉鎖；當(dāng)外部故障時(shí)，兩端電流相位相反，收到的高頻信號(hào)連續(xù)，閉鎖保護(hù)。因此，沒有填滿本端高頻脈沖空隙的高頻信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作跳閘的的必要條件，填滿本端高頻脈沖空隙的對(duì)端高頻信號(hào)就是一種閉鎖信號(hào)，達(dá)到閉鎖保護(hù)的目的。相差高頻保護(hù)是一種傳送閉鎖信號(hào)的保護(hù)。第六章1.為什么要采用自動(dòng)重合閘？對(duì)自動(dòng)重合閘裝置有哪些要求？答：電力系統(tǒng)架空線路故障大都是“瞬時(shí)性”故障，在線路被繼電保護(hù)迅速動(dòng)作斷路器斷開后，故障點(diǎn)的絕緣水平可以自行恢復(fù)，故障隨即消失。此時(shí)如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。對(duì)于這種“瞬時(shí)性”故障，在線路被斷開后，再進(jìn)行一次合閘，就有可能恢復(fù)供電，從而大大提高供電的可靠性。自動(dòng)重合閘的基本要求（P105）。5.什么叫重合閘的前加速和后加速？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：重合閘的前加速（P111）和后加速（P112）。6.同步檢定繼電器的工作原理是什么？答：（P111）。第六章電力變壓器的繼電保護(hù)1、電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常工作情況有哪些？應(yīng)該裝設(shè)哪些保護(hù)？答：變壓器故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障：相間短路、繞組匝間短路和單相接地短路。油箱外部故障：引線和套管處會(huì)產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。不正常工作是由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流、油面降低和過勵(lì)磁等。一般應(yīng)裝設(shè)：瓦斯保護(hù)；縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)；過電流保護(hù)；另序電流保護(hù)；過負(fù)荷保護(hù)；過勵(lì)磁保護(hù)2、變壓器差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流的原因有哪些?與哪些因素有關(guān)？答：1、由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生；2、由兩側(cè)電流互感器的誤差引起；3．由計(jì)算邊比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生；4．帶負(fù)荷調(diào)變壓器的分接頭產(chǎn)生3、為了提高變壓器差動(dòng)保護(hù)的靈敏性并保證選擇性，應(yīng)采用哪些措施來減少不平衡電流及其對(duì)保護(hù)的影響？答：1、將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器結(jié)成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器結(jié)成星形，并適當(dāng)考慮連接方式后即可把二次電流的相位校正過來。2、在選擇互感器時(shí)，應(yīng)選帶有氣隙的D級(jí)鐵心互感器，并選大變比的電流互感器。3、用平衡線圈Wph來消除。4.何謂變壓器的勵(lì)磁涌流？勵(lì)磁涌流如何產(chǎn)生？有什么特點(diǎn)？答：變壓器勵(lì)磁涌流是指:變壓器全電壓充電時(shí),在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。產(chǎn)生的原因是:變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時(shí)工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí),其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵芯的飽和磁通量,因此產(chǎn)生較大的涌流,其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。

其特點(diǎn)是:勵(lì)磁涌流隨變壓器投入時(shí)系統(tǒng)電壓的相角、變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統(tǒng)阻抗等因素有關(guān)。最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時(shí)電壓經(jīng)過零點(diǎn)瞬間(該時(shí)磁通為峰值）。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量,隨時(shí)間衰減,其衰減時(shí)間取決于回路電阻和電抗,一般大容量變壓器約為5-10秒,小容量變壓器約為0.2秒左右。特點(diǎn)：1、包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)。2、包含有大量的高次諧波分量,并以二次諧波為主。3、勵(lì)磁涌流波形之間出現(xiàn)間斷。第八章1、微機(jī)保護(hù)有哪些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)？答：由微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)構(gòu)成的保護(hù)稱為微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)有：(1)程序具有自適應(yīng)性，可按系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)改變整定值和特性(2)有可存取的存儲(chǔ)器。(3)在現(xiàn)場(chǎng)可靈活地改變繼電器的特性。(4)可以使保護(hù)性能得到更大的改進(jìn)。(5)有自檢能力。(6)有利于事故后分析。(7)可與計(jì)算機(jī)交換信息。(8)可增加硬件的功能。(9)可在低功率傳變機(jī)構(gòu)內(nèi)工作。微機(jī)保護(hù)的缺點(diǎn)有：(1)與傳統(tǒng)的保護(hù)有根本性的差異。(2)使用者較難維護(hù)。(3)要求硬件和軟件有高度可靠性。(4)硬件很容易過時(shí)。(5)在操作和維護(hù)過程中，使用人員較難掌握。2、為防止頻率混疊現(xiàn)象，若計(jì)及16次諧波，采樣頻率的最小值是多少？答：32*50=1600Hz

例1、在圖中所示網(wǎng)絡(luò)中,試對(duì)線路AB進(jìn)行三段電流保護(hù)的整定。已知線路的最大負(fù)荷電流,保護(hù)2的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.2s，母線A、B、C處短路時(shí)流經(jīng)線路AB的短路電流計(jì)算值在最大運(yùn)行方式分別是5.34kA，1.525kA，0.562kA；在最小運(yùn)行方式下分別是4.27kA，1.424kA，0.548kA。(1)電流速斷

動(dòng)作電流的整定：

靈敏性校驗(yàn)：系統(tǒng)阻抗可以根據(jù)A點(diǎn)的短路電流求出，最大運(yùn)行方式下

最小運(yùn)行方式下

計(jì)算后可得在最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍為靈敏度校驗(yàn)

動(dòng)作時(shí)間

t=0s（2）限時(shí)電流速斷動(dòng)作電流的整定：所以

靈敏性校驗(yàn)

動(dòng)作時(shí)間

（3）過電流動(dòng)作電流整定：靈敏性校驗(yàn)

動(dòng)作時(shí)間

例2、如圖示，網(wǎng)絡(luò)選擇定時(shí)限過電流保護(hù)1的起動(dòng)值，并校驗(yàn)其靈敏度和確定動(dòng)作時(shí)限。單位長(zhǎng)度線路阻抗取0.4Ω/km，計(jì)算電壓E取115kV。近后備：考慮分支、分流系數(shù)：錯(cuò)誤：

正確：

所以近后備最小短路電流?。?042.3A遠(yuǎn)后備：考慮分支、分流系數(shù)：錯(cuò)誤：

正確：

所以遠(yuǎn)后備最小短路電流?。?57.1A

本線路近后備靈敏度：

滿足要求；

本線路遠(yuǎn)后備靈敏度：

滿足要求；

動(dòng)作時(shí)限：

例3：如下圖所示網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)各線路均裝有距離保護(hù)，試對(duì)點(diǎn)1處的距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段進(jìn)行整定，即求各段動(dòng)作阻抗Zact’、Zact”、Zact”’，動(dòng)作時(shí)間t’、t”、t”’和校驗(yàn)其靈敏度。已知線路AB的最大負(fù)荷電流Ifh.max=350A,cosΨ=0.9,所有線路阻抗Zb=0.4Ω/km,阻抗角Ψf=70°，自起動(dòng)系數(shù)KZq=1,正常時(shí)母線最低電壓Ufh.min=0.9Ve,其它參數(shù)已標(biāo)注在圖上。30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω1、有關(guān)元件阻抗的計(jì)算

AB線路的正序阻抗ZAB=ZblAB=0.4×30=12ΩBC線路的正序阻抗ZBC=ZblAB=0.4×30=12Ω變壓器的阻抗30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω2、距離Ⅰ段的整定(1)動(dòng)作阻抗Z’act.1=0.85ZAB=0.85×12=10.2Ω(2)動(dòng)作時(shí)間t’=0s30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω3、距離Ⅱ段的整定(1)動(dòng)作阻抗與相鄰線路保護(hù)3（或保護(hù)5）的Ⅰ段配合Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3’)式中：Zact.3’=0.85ZBC=0.85×24=20.4ΩZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX”

s1.maxd1計(jì)算Ⅱ段定值時(shí)求Kfz.min的等值電路ZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBXs1.min”Xs1.max”d1d2Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3’)=0.8×(12+1.19×20.4)=29Ω按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點(diǎn)短路整定Zact.1”=0.7(ZAB+Kbra.minZB’)

30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25ΩZact.1”=0.7(ZAB+Kbra.minZB’)=0.7×(12+2.07×44.1)=72.2Ω取Zact.1”=29ΩZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX”s1.maxd2(2)靈敏度校驗(yàn)滿足要求。(3)求動(dòng)作時(shí)間t1”=t3’+Δt=t5’+Δt=tB’+Δt=0.5s4、距離Ⅲ段的整定(1)動(dòng)作阻抗全阻抗繼電器方向阻抗繼電器取方向阻抗繼電器的最大靈敏度角=線路短路阻抗角，即：則：取KK=1.2，Kh=1.15，KZq=1(2)靈敏度校驗(yàn)當(dāng)本線路末端短路時(shí)滿足要求相鄰線路末端短路時(shí)30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω

BC段末端短路時(shí)下面我們來分析一下求Kbra.max的等值電路d1ABCEZABZBCZB

相鄰變壓器低壓出口d2點(diǎn)短路ABCEd2ZABZBCZB(3)動(dòng)作時(shí)間30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω(3)動(dòng)作時(shí)間t1=t8+3Δtt1=t10+2Δt取其中時(shí)間較長(zhǎng)者或t1=1.5+2×.05=2.5s例4、如下圖，已知：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗Z1=0.45Ω/km，阻抗角ΦL=65°。線路上采用三段式距離保護(hù)，其第I、II、III段阻抗元件均采用0°接線的方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角Φlm=65°，保護(hù)B的延時(shí)tB’’’=2s，線路AB、BC的最大負(fù)荷電流Ifh.max=400A，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)Kzq=2，繼電器的返回系數(shù)Kh=1.2，并設(shè)Kk’=0.85，Kk’’=0.8，Kk’’’=1.15，負(fù)荷的功率因數(shù)cosΦ=0.9，變壓器采用了能保護(hù)整個(gè)變壓器的無時(shí)限縱差保護(hù)。試求：保護(hù)A段的動(dòng)作阻抗；第II段、第III段的靈敏度與整定時(shí)限。

保護(hù)A段的動(dòng)作阻抗：I段：

II段（分兩種情況）：（1）相鄰線路：

，（2）變壓器支路：對(duì)兩種情況，取小者，所以：，時(shí)限

靈敏度校驗(yàn)：，滿足要求。

III段：采用方向阻抗繼電器時(shí)限

靈敏度校驗(yàn)：（1）考慮本線路末端：（2）考慮相鄰元件

a：相鄰線路末端，滿足要求。

b：相鄰變壓器低壓側(cè)出口，不滿足要求

，認(rèn)為III段不能作為變壓器的后備保護(hù)。在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的任務(wù)是什么？答：⑴、自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)運(yùn)行；⑵、反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或跳閘。繼電保護(hù)的基本原理有那些？答：⑴、在一般情況下，發(fā)生短路之后，總是伴隨有電流的增大、電壓的降低、線路始端測(cè)量阻抗的減少，以及電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運(yùn)行與故障時(shí)這些基本參數(shù)的區(qū)別，便可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)，例如：①反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作的過電流保護(hù)；②反應(yīng)于電壓降低而動(dòng)作的低電壓保護(hù)；③反應(yīng)于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或測(cè)量阻抗的減小）而動(dòng)作的距離保護(hù)（或低阻抗保護(hù)）等。⑵、利用每個(gè)電氣元