《电力系统继电保护原理》贺家李第四版课后答案学霸.pdf

电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理贺家李贺家李 第四版第四版课后习题答案课后习题答案 简答题简答题 第二章第二章 1.什么是继电器的返回系数？采用什么方法可以提高电磁型过电流继电器的返回系数？ 答：（1）返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数，可表示为 act K re K I I re K。 （2）采用坚硬的轴承以减小摩擦转矩，减小转动部分的重量，改善磁路系统的结构以适当减小剩余转矩等 方法来提高返回系数。 3.微机型继电保护装置的硬件包括哪几部分？有何作用？ 答：包括以下五部分： （1）数据采集单元：包括电压形成和模数转换等功能块，完成将模拟输入量尽可能准确的转换为数字量的 功能。 （2）数据处理单元：包括微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器以及并行口等。微处理器执行存放 在只读存储器中的程序，对由数据采集系统输入至随机存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保 护的功能。 （3）开关量输入/输出接口：由若干并行接口、光电隔离器及中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳 闸、信号警报、外部接入输入及人机对话等功能。 （4）通信接口：包括通信接口电路及接口以实现多机通信或联网。 （5）电源：供给微处理器、数字电路、A/D 转换芯片及继电器所需的电源。 4.微机保护的软件包括哪几部分？并分别说明他们的作用。 答：微机保护装置的软件通常可分为监控程序和运行程序两部分。所谓监控程序包括人机对话接口命令处 理程序及为插件调试、定值整定、报告显示等所配置的程序。所谓运行程序就是指保护装置在运行状态下 所需执行的程序。 第三章第三章 2.什么是主保护？什么是后备保护？什么是辅助保护？对它们的要求有什么不同？ 答：一般把反映被保护元件严重故障、快速动作与跳闸的保护装置称为主保护主保护。而把在主保护系统失效时 备用的保护称为备用保护备用保护。辅助保护辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，如用电流速 断保护来加速切除故障和消除方向元件的死区。四性：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。要求：主保 护能在故障发生后快速切除故障，满足速动性要求；辅助保护要能弥补主保护性能的缺陷，快速切除靠近 保护安装处的使母线电压大幅度降低的短路，满足灵敏性；后备保护不仅能保护本线路的全长，也能保护 下段线路的全长，可靠性。 3.瞬时电流速断、限时电流速断、和过电流哪个是主保护、后备保护、辅助保护？为什么？ 答：由于瞬时速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速有 选择性的切除故障，常采用三段组合，构成阶段式电流保护。 其中，瞬时速断是辅助保护，其作用是弥补主保护性能的缺陷，快速切除靠近保护安装处的使母线电压大 幅度降低的短路；限时速断是主保护；过电流是本线路的后备保护，也作为下级线路保护的远后备。如果 在下条线路末端短路时远后备灵敏度不足，则应设置近后备保护。 由于瞬时速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此为保证迅速有选择 性的切除故障，常采用三段组合，构成阶段式电流保护。 4.速断和过电流在整定条件方面有什么根本区别？P42 答：瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。他们之间的区别 主要在于按照不同的原则来选择起动电流。瞬时速断是按照躲过被保护元件末端最大短路电流整定，限时 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理贺家李贺家李 第四版第四版课后习题答案课后习题答案 速断是按照躲过下级各相邻元件瞬时电流速断最小保护范围末端的最大短路电流整定，而过电流则是按照 躲过最大负荷电流整定。 5.什么是可靠系数？什么是配合系数？两者有何区别？他们是为了考虑什么情况而设置的？ 答： 11.在过电流整定公式中都应有哪些系数？ 答： max. 1 L re Msrel re re act I K KK I K IKrel可靠系数，一般采用 1.251.5（1.3）； KMs自启动系数， 数值大于 1， 应由网络具体接线和负荷性质确定； Kre 电流继电器的返回系数， 一般采用 0.850.95，机电型继电器采用 0.85，静态型继电器则可采用 0.90.95。 14.三相星形接线和两相星形接线各有什么优点和缺点？ 答：（1）三相星形接线： 1.需要三个电流互感器、三个电流继电器和四根二次电缆，相对来讲是复杂和不经济的。 2.广泛应用于发电机、变压器等大型贵重电力设备的保护中，提高保护动作的可靠性和灵敏性。 3.用于中性点直接接地电网中，作为相间短路和单相接地短路的保护 （2）两相星形接线： 简单经济，在中性点直接接地电网和非直接接地电网中广泛应用。 在中性点非直接接地电网中，两点接地短路发生在并联线路上的可能性比发生在串联线路上的大得多。 两相星形有 2/3 的机会只切除一条线路，比三相星形接线有优越性。 在所有线路上将保护装置安装在相同的两相上，保证不同线路上发生两点及多点接地时，能切除故障。 17.方向继电器（元件）的基本工作原理是什么？ 答：当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。 18.半周积分算法的优缺点是什么？ 答： 19.全波傅里叶算法的优缺点是什么？ 答： 第四章第四章 1.试述我国电网中性点有哪几种接地方式?各有何优缺点？P72 答：最常用的是按单相接地短路时接地电流的大小分为大电流接地系统和小电流接地系统两类。 （1）大接地电流系统包括中性点直接接地和中性点经小电阻接地，单相短路时无过电压，短路电流较大， 保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于 110kV 及以上电网。 （2）小电流接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接地，单相短路时有过电压，短路电流为容性 短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于 10kV，35kV 配网。 答答：中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。 110kV及以上电压等级采用中性点直接接地系统。35kV及以下的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地， 对城市电流供电网络可采用经小电阻接地方式。 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理贺家李贺家李 第四版第四版课后习题答案课后习题答案 2.试述中性点直接接地系统的零序电流保护各段的整定原则。P76 答：整定原则如下： 零序零序段段 （1）躲 开 下 一 条 线 路 出 口 处 单 相 或 两 相 接 地 短 路 时 可 能 出 现 的 最 大 零 序 电 流 3I0.max， 即 为 max. 0 I3I relact KKrel 一般取为 1.21.3 （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流 3I0.ut，即为 utrel IK . 0act 3I （3）当线路上采用单相自动重合闸时，按照能够躲开非全相运行下又发生系统震荡时所出现的最大零序电 流来整定。 零序零序段段 1）与下条线路的零序 1 段配合，即躲过下条线路零序 1 段最大保护范围末端接地短路时流过本保护的最大 零序电流。2 . 1 min. 1 . Iact br rel act I K K Kbr.min分支系数 2）动作时限：ttt 2 1 1 3）校验灵敏度： act bmk s I I K min. 0 min. 3 1.53Ik0.min被保护线路末端接地短路时所出现的最小零序电流 若 Ks.min 不满足要求，使零序 2 段保护与下条线路的零序 2 段相配合； 零序零序 段段 1）整定原则：躲开下条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流 Iunb.max; min. 3 1 . 3 3I unb relactIK 2）动作时限： 3）校验灵敏度：近后备：Ksen=3Ik0.bm.max/I3act1.5 远后备：Ksen=3Ik0 xm.max/I3act1.2 8.为了抵消接地电容电流，常采用中性点经消弧线圈接地方式，请解释为什么常采用过补偿方式？P89 答：过补偿表示消弧线圈的电感电流大于电容电流 ILIC，故障的电流为感性电流。 完全补偿时，消弧线圈与并联后的三相电容处于并联谐振状态，容易产生过电压。欠补偿在运行时部 分线路可能退出运行，形成全补偿，产生较大的中性点电压偏移，引起零序回路中产生严重的铁磁谐振过 电压。因此在中性点经消弧线圈接地时采用过补偿，在多数情况下能迅速消除单相接地电弧而不破坏电网 的正常运行，接地电弧不会重燃，并且把单相电弧接地电压限制在 2.5 倍相电压值。 第五章第五章 4.什么是测量阻抗？什么是动作阻抗？什么是整定阻抗？为什么对第类阻抗继电器不能用测量阻抗的概 念，不能用复阻抗平面表示其动作特性？ 答：单相式阻抗继电器只输入一个电压 Ur和一个电流 Ir，电压与电流的比值 Zr=Ur/Ir= k TV Z K KTA （Zk 为短路 阻抗），称为测量阻抗。使距离继电器动作的阻抗称为动作阻抗 Zop，对应预先整定的保护范围的阻抗称为 整定阻抗 U set K K Z 。由改变电抗变换器 UX 一次侧绕组的匝数或改变电压变换器的变比 KI 和 KU 实现。 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理贺家李贺家李 第四版第四版课后习题答案课后习题答案 5.相位比较方法和幅值比较方法在什么条件下有互换性？P107 答： 1） 各比较相量必须是同一频率的正弦交流量 2） 只适用于相位比较方式动作范围为 90arg270 D C ， 和幅值比较式动作条件为|A|=|B|的情况 3）忽略短路暂态过程中出现的非周期分量和谐波分量的影响。 第六章第六章 1.何谓闭锁信号？何谓允许信号？何谓跳闸信号？何谓解除闭锁信号 P165 答：所谓闭锁信号就是指“收不到这种信号是保护动作合闸的必要条件”； 允许信号就是指“收到这种信 号是保护动作跳闸的必要条件”； 跳闸信号是指“收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件”。解除 闭锁信号，是指在正常运行情况下两端用不同的频率互发一闭锁信号，闭锁对端保护，兼作通道的监视信 号，当内部短路时两端同时取消此闭锁信号，使保护能够跳闸。 3.载波通道是有哪些设备组成的？P167 答：阻波器、结合电容器、连接滤波器、高频收发信机 9.何谓环流式纵联差动保护和均压式纵联差动保护？P175 答：图 6-7 所示为环流式接线。MN 为被保护线路，在正常运行及外部故障时两端电流大小相等、方向相反， 在导引线中环流，故而得名。均压式差动保护是比较导引线两端的电压，将两端电流变成电压，并将两 侧辅助电流互感器的极性连接成在正常运行和外部故障情况下导引线两端的电压大小相等、方向相反。 10.线路纵联差动保护的动作特性有哪几种分析和表示方法？ 答：两侧电流的关系可以用幅值和相位关系表示，也可以用复数比综合表示。 四种分析方法：复数比较分析法、幅值关系分析法、相位关系分析法和制动特性分析法； 12.纵联差动保护的不平衡电流是由哪些因素产生的？为什么不平衡电流随着短路电流的增大而增大？多段 折线式制动特性设计的原则是什么？P180 答：不平衡电流是由纵差保护线路两端互感器的励磁特性不完全相同，在短路故障时，通过很大的一次电 流使两个电流互感器的铁芯饱和程度不同，造成 TA 二次电流差别较大产生不平衡电流。 16.简述方向比较式纵联保护的基本原理。P208 答：方向比较式纵联保护，不论采用何种通信通道，都是基于被保护线路各端根据对故障方向的判断结果 （在被保护线路方向还是反方向）向其他各端发出相应的信息。各端根据本端和其他各端对故障方向判断 的结果综合判断出故障的位置，然后独立做出跳闸或不跳闸的决定。 （张保会书）利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以构成方向比较式纵联保护。当系统中发生 故障时，两端保护的功率方向元件判别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的 保护，称为闭锁式方向纵联保护；或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸，称为允许式方 向纵联保护。 17.为什么对方向比较式纵联保护要设置两套灵敏度不同的气动元件？两套起动元件之间如何配合？P200 答：为了保证在外部故障时，只要判断为正方向故障一端（即远离故障点的那一端）保护中控制跳闸回路 的起动元件能够启动，则判断为反方向故障的一端（即接近故障点那一端）就要可靠发出闭锁信号。因此， 必须有两个灵敏度不同的起动元件。两套起动元件定值之比不应小于 1.252。因此，传送闭锁信号的保 护装置总的灵敏度低于传送跳闸信号或传送允许跳闸信号保护装置的灵敏度。 22.与方向纵联保护比较，距离纵联保护有哪些优缺点？P227 答：方向式比较纵联保护都是以只反应短路点方向（被保护线路方向还是反方向）的方向元件为基础构成。 这些方向元件的动作范围都必须超过线路全长并留有相当的裕度，称为超范围整定。因为方向元件没有固 定的动作范围，故所有用于方向比较式纵联保护的方向元件都只能是超范围整定。然而距离保护则不然， 它不但带有方向性，能都判断故障的方向，而且还有固定的动作范围，可以实现超范围整定，也可以实现 欠范围整定，这就给方向比较式纵联保护提供了多种可供选择的接线方案。 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理贺家李贺家李 第四版第四版课后习题答案课后习题答案 第七章第七章 1.电力系统对自动重合闸的具体要求有哪些？P239 答：（1）.重合闸不应动作的情况 1）手动跳闸或通过遥控装置将断路器断开时，重合闸不应动作； 2）手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时，重合闸不应动作。 （2）重合闸的起动方式1）不对应启动 2）保护启动方式 （3）自动重合闸的动作次数应符合预先的规定； （4）自动重合闸在动作以后应能经预先整定的时间后自动复归，准备好下一次再动作； （5）自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好的和继电保护配 合，加速故障的切除。 （6）在双侧电源线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同期问题，并满足所提出的要求。 （7）自动重合闸装置应具有接收外来闭锁信号的功能。 2.三相一次重合闸的组成部分包括哪些？P240 答：通常三相一次重合闸装置由起动元件、延时元件、一次合闸出口和放电元件、执行元件四部分组成。 3.双侧电源输电线路的自动重合闸特点是什么？都有哪些重合闸方式？240 答：（1）除满足基本要求外，还必须考虑一下特点。 1)时间的配合。当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸，此时为了保证故障点 电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，以使重合闸尽可能成功，线路两侧的重合闸必须保证在两侧断路器均跳闸 后，经一定的延时再进行重合。 2)同期问题。 当线路上发生故障跳闸后， 常常存在着重合闸时两侧系统是否同期， 以及是否允许非同期合闸。 （2）重合闸方式：快速自动重合闸、非同期重合闸、解列重合闸与子同期重合闸、线路两侧电源紧密联系 时的自动重合闸、检查双回线另一回线电流的重合闸、具有同期检定和无电压检定的重合闸。 4.具有同期检定和无电压检定的自动重合闸工作过程是怎样的？P244 答：重合过程。当线路发生故障，两侧断路器跳闸，线路失去电压，检无压侧（M 侧）的低电压继电器 KV 动作，因此该侧（M 侧）重合闸 AR 首先动作使断路器合闸。 如果重合不成功，则断路器再次跳闸，此时由于线路检同期侧（N 侧）没有电压，同期检定继电器 KY 不动作，因此，该侧重合闸不会起动。 如果重合成功，則检同期侧（N 侧）在检定符合同期条件（定值）时即投入断路器，线路即恢复正 常供电。 5.简述重合闸前加速和重合闸后加速的特点、动作过程、及应用场合。P247 答：（1）前加速：1）能快速切除故障、使用设备少，简单经济。2）即挡任一段线路上发生故障，如不考 虑选