电力系统继电保护作业答案.doc

电力系统继电保护第一章 绪论一. 填空题速动性 选择性 灵敏性 可靠性测量部分、逻辑部分、执行部分故障 发出信号不拒动，不误动相间短路 ， 接地短路正常状态 不正常状态 故障状态主保护 后备保护 近后备 远后备主保护 后备保护灵敏系数 高过负荷 单相接地故障过电流 低电压 差动瓦斯 过负荷二.选择题1. B , 2. A 三.问答题1.继电保护装置，就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。2.电力系统继电保护的基本性能应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。选择性：是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。速动性：短路时快速切除故障，可以缩小故障范围，减轻短路引起的破坏程度，减小对用户工作的影响，提高电力系统的稳定性。灵敏性：是指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性：是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。3.基本任务：（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭受破坏，保证非故障部分迅速恢复正常运行。（2）对不正常运行状态，根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸，且能与自动重合闸相配合。4.所谓主保护是指能以较短时限切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置。考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护，称为后备保护。5. 当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备。当主保护或其断路器拒动时，由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备。第二章 电网的电流保护一. 填空题1.起动2.限时电流速断保护（二段保护）3.阶梯原则4.起动特性 返回特性5.完全补偿、欠补偿、过补偿 三 过补偿6两相星型7.在被保护线路末端发生短路时通过保护装置的短路电流最大，系统的等值阻抗最小。8.高9.馈线 电动机10.人为 动作时限 管型 固有动作时限 放电时11.两相星型12.功率方向元件 电流13.三相星型 两相星型 两相电流差接线14.中性线上15.无时限电流速断16.流过保护的电流最小 系统阻抗最大17.短路 单相接地 三相短路18.其他保护 保护 拒动 后备保护19.2/3 两相故障20.使继电器刚好启动的最小电流21.同一条线路不同点 不同的时限（选择性）22.电流 气隙23.大于全部机械反抗力矩 减小24.完全星形 不完全星形25.蜗轮蜗杆啮合 扇形轮与蜗杆脱开26.感应型 整流型 半导体型27.励磁电流 正比 反比28.开路 短路 接地29.高 短30.增大 反比31.相位32.单电源环形电网 多电源辐射形电网33.功率方向元件34.方向元件 电流元件 时间元件35.电源侧的起始点 重叠保护区的末端36.三相 母线二选择题1.C, 2.C, 3.B，4.A，5.A, 6.C，7.B, 8.C, 9.C, 10.B, 11.B, 12.C, 13.B, 14.C, 15.A, 16.A, 17.B, 18.C, 19.A, 20.C, 21.B, 22.A, 23.A, 24.C, 25.B, 26.B, 27.A, 28.A, 29.B, 30.C.三. 问答题1（1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度； （2）零序过电流保护的动作时限较相间短路短； （3）零序电流保护不反应系统震荡和过负荷； （4）零序功率方向元件无死区，不会误动作； （5）接线简单可靠。2.3.4电流速断保护只保护本条线路的一部分，限时电流速断保护保护本条线路的全长，定时限过电流保护不但保护本条线路的全长，而且保护下一条线路的全长。三段式电流保护的主要优点是：简单、可靠，并且一般情况下都能较宽切出故障。一般用于35kv 及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响,它只有在单侧电源的网络中才有选择性。 5中性点非直接接地系统当发生单相接地故障时，接地点的电容电流很大，那么单相接地短路会过渡到相间短路，因此在中性点假装一个电感线圈。单相接地时他产生的感性电流，去补偿全部或部分电容电流。这样就可以减少流经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧。67（1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度；（2）零序过电流保护的动作时限较相间短路短；（3）零序电流保护不反应系统震荡和过负荷；（4）零序功率方向元件无死区，不会误动作；（5）接线简单可靠。8答：所谓主保护是指能以较短时限切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置。 考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护，称为后备保护。 当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备。 当主保护或其断路器拒动时，由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备。9. 差动线圈 平衡线圈 短路线圈 差动线圈：接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次绕组感应的某一电势值使电流继电器起动。 平衡线圈：消除变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致所产生的不平衡安匝磁势。 短路线圈：提高差动继电器躲过励磁涌流的能力。10.11. 起动电流：使继电器刚好启动的最小电流。返回电流：使继电器刚好返回的最大电流。12. 电流保护的接线方式，是指电流互感器和电流测量元件间的连接方式。电流保护的接线 方式分为完全星形接线方式和不完全星形接线方式。13.电力系统的最大运行方式是指在被保护线路末端发生短路时通过保护装置的短路电流最 大，系统的等值阻抗最小。 电力系统的最小运行方式是指在被保护线路末端发生短路时通过保护装置的短路电流最小 ，系统阻抗最大。14.一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备。对一次设备的运行状态进行监视、测量、 控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。15.完全补偿:全系统中各线路非故障相的对地电容电流之和与感性电流相等，使接地电流等于零，在实际上不能采用完全补偿的方式。 欠补偿：全系统中各线路非故障相的对地电容电流之和大于感性电流，补偿后的接地电流仍然是电容性的，欠补偿的方式一般也是不采用的。 过补偿：全系统中各线路非故障相的对地电容电流之和小于感性电流，补偿后的接地电流是电感性的，在实际中应用广泛。16.（1）改善继电器线圈的匝数； （2）改变弹簧的张力； （3）改变初始空气隙长度。17.（1）零序电流保护比相间短路的电流保护有叫高的灵敏度 （2）零序过电流保护的动作时限较相间保护短 （3）零序电流保护不反应系统振荡和过负荷 （4）零序功率方向元件无死区 （5）接线简单可靠。18.在满足可靠性和保证选择性的前提下，当所在线路保护范围内发生短路故障时，反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护。优点：简单可靠，动作迅速；缺点：（1）不能保护线路全长 （2）运行方式变化较大时，可能无保护范围 （3）在线路较短时，可能无保护范围19.用来切除本线路上电流速断保护范围以外的故障，作为无限时电流速断保护的后备保护，这就是限时电流速断保护。限时电流速断保护结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长，但不能作为相邻元件的后备保护。20.由电流速断保护、限时电流速断保护及定时限过电流保护相配合构成的一整套保护，叫做三段式电流保护。三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都能较快切除故障，一般用于60kv及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中才有选择性。21.单相接地时，用电感线圈产生的感性电流去补偿全部或部分电容电流。这样就可以减少 流经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧，把这个电感线圈称为消弧线圈。22. 不是所有的线路都需要装设三段式电流保护。当线路很短时，只装设限时电流速断和定时限过电流保护；线路-变压器组式接线，电流速断保护可保护全长，因而不需要装设限时速断保护，只装设电流速断保护和定时限过电流保护。23.一般使用的内角大于30度，小于60度。采用90接线方式主要有两个优点：（1）对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障相的线电压，其值很高；（2）适当的选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性，且有较高的灵敏性。24.电流互感器的作用是将高压设备中的额定大电流变换成5A或1A的小电流，以便继电保护装置或仪表用于测量电流；电压互感器的任务是将高电压或超高电压准确的变换至二次保护及二次仪表的允许电压，是继电器和仪表既能在低电压情况下工作，又能准确的反应电力系统中高压设备的运行情况。四计算题1. 1）、起动电流： 2）灵敏度校验 近后备保护： 保护合格 远后备保护 ： 保护不合格 不能作为远后备保护2.解： 1、保护1电流I段整定计算 （1）求动作电流 （2分） （2）灵敏度校验，即求最小保护范围。 满足要求。 （2分）（3） 动作时间： （1分）2、保护1电流II段整定计算 （1）求动作电 （2分） （2）灵敏度校验 满足要求。（2分） （3）动作时间：（1分）3、保护1电流III段整定计算 （1）求动作电流 （1分） （2）灵敏度校验 近后备： 满足要求。（1分） 远后备： 满足要求。（2分）（3）动作时间： （1分）3.解： 1）.短路电流计算求系统阻抗最大运行方式：=5.53 最小运行方式 =6.64式中 115kv为110kv电网的平均额定线电压。 （2）B母线短路时 =3.79kA =3.56kA =3.56kA=3.08kA(3)C母线短路时 =kA=2.31kA =kA=2.23kA =2.23kA=1.93kA2）对保护3的段整定值动作电流的整定=1.23.79kA=4.55kA （2） 灵敏度校验最小运行方式下的最小保护范围为=14.99km15% 满足要求3）对保护3的II段整定值动作电流整定 （2） 灵敏度校验（1.31.5） 不合格,重新选择保护2的II段动作电流第三章 电网的距离保护一. 填空题故障点 保护安装地 距离 远近 动作时限启动 方向 距离 时间电压 幅值比较 相位比较距离继电器的动作阻抗是整定阻抗的0.9倍增大 缩短减小 增大助增外汲最初 起动二.选择题1.A, 2.B, 3.B, 4.B, 5.B, 6.C, 7.B, 8.A, 9.B, 10.C, 11.B, 12.A, 13.A, 14.C, 15.C, 16.B, 17.C, 18.B, 19.A, 20.A, 21.B.三.问答题1. 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离,并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 构成及作用：（1）.起动元件：发生故障的瞬间启动整套保护。 （2）.方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时，保护误动作。（）.距离元件 ：测量短路点到保护安装处的距离。（）.时间元件：按照故障点到保护安装处的远近，根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证动作的选择性。 2. 分支系数对保护的影响：（1）当Kfz1时，使得ZJ增大，保护范围减小。 当Kfz1时，使得ZJ减小，保护范围增大。 (2) 在确定整定计算时，应按Kfz值较小的来整定，这样可以保证选择性。 （3）在校验时，取Kfz.max.距离保护II段的保护范围必须要延伸到下一段线路，但不能超出下一线路距离保护I段的保护范围，为保证选择性，所以距离二段的起动值必须比下一线路距离一段的起动值低。3.(1)继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保护安装处的距离成正比； (2)继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。4.（1）系统振荡而没发生故障时，应可靠将保护闭锁； （2）系统发生各种类型故障时，保护不应该闭锁； （3）在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作； （4）先故障，且故障发生在保护范围之外，而后振荡，保护不能无选择性的动作。5.（1）振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢，而短路时电压是突然增大，电压也突然降低。 （2）振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期变化。 （3）振荡时三相完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时，总要长期或瞬间出现负序分量。6.记忆回路的作用时间有限，只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，故引入非故障相电压，以克服次缺点；当出口两相短路时，第三相电压可以在继电器中产生和故障前电压同相的而且不衰减的极化电压，以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消除死区。7.精工电流，就是当测量电流与精确工作电流相等时，继电器的动作阻抗是整定阻抗的0.9倍，即比整定阻抗缩小了10%； 精工电压，就是精工电流和整定阻抗的乘机，它不随继电器的整定阻抗而变，对某指定的继电器而言，它是常数。8.（1）利用负序（和零序）分量或其增量起动的振荡闭锁回路。其中包括负序电压滤过器和负序电流滤过器。 （2）利用电气量变化速度的不同来构成振荡闭锁回路。9.主要优点：（1）能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。 主要缺点：（1）不能实现全线瞬动，对双侧电源线路，将有全线的30%60%范围以第二段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。（2）阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置、电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。10.主要要求：（1）当电压互感器发生各种可能导致保护误动作的故障时，断线闭锁装置均应动作，将保护闭锁并发出相应的信号；（2）而当被保护线路发生各种故障，不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以保证保护可靠动作。四.计算题解：(1)有关各元件阻抗值的计算。AB线路的正序阻抗 BC先例的正序阻抗 变压器的等值阻抗 （2）距离I段的整定。1）动作阻抗 2）动作时间：t1I=0s(指不在认为的增设延时，第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)。（3）距离II段1）动作阻抗：按下列两个条件选择。与相邻线路BC的保护3（或保护5）的I段配合，有式中，取KrelI=0.85,KrelII=0.8,Kbra.min为保护3的I段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数，如图3-47所示，当保护3的I段末端k1点短路时，分支系数计算式为可以看出，为了得出最小的分支系数KL.min，上式中XX1应取可能的最小值，即应取电源1最大运行方式下的等值阻抗Xx1.min，而Xx2应取最大可能值，即去电源2的最小运行方式下的最大等值阻抗Xx2.max，而相邻双回线路应投入，因而 于是 按躲开相邻变压器低压侧出口k2点短路整定（在此认为变压器装有可保护变压器全部差动保护，此原则为该快速差动保护相配合） 此处分支系数Kbra.min为在相邻变压器出口k2点短路时对保护1的最小分支系数，有图3-47可见 此处取KrelII=0.7。 取以上两个计算值中比较小者为II段定值，即取Zact.1II=29.02()2）动作时间，与相邻保护3的I段配合，则有 它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。3）灵敏度校验：（4）距离III段。 1）动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定。因为继电器取为的00接线的方向阻抗继电器，所以有 取KrelIII=1.2，Kre=1.15，Kss=1，。于是 2）动作时间：。取其中较长者，有 3）灵敏性校验。本线路末端短路时的灵敏系数为 满足要求。相邻线路末端短路时的灵敏系数为 式中 Kbra.max -相邻线路BC末端k3点短路时对保护1而言的最大分支系数，其计算等值电路如图4-48所示。Xx1取可能的最大值Xx1.Max,Xx2取可能的最小值Xx2.Min，而相邻的平行线取单回线运行，则 于是，满足要求。相邻变压器低压侧出口k2点短路时的灵敏系数中，最大分支系数为 于是第四章 电网的差动保护一. 填空题1.纵联差动保护2.大小，相位，外部故障3.短路电流 ，电压4.N1l/ N2l = NB5.方向比较式纵联保护、纵联电流差动保护。6导引线通道、电力输电线路载波通道、微波通道、光纤通道。7.全线速动 后备8.电流 功率二选择题1.C, 2.C, 3.A, 4.C, 5.C, 6.C.三. 问答题1. 不平衡电流产生的原因是：1）、变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致；2）、变压器带负荷调节分接头；3）、电流互感器有传变误差；4）、变压器的励磁电流。2.相继动作区：线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式称为相继动作，产生相继动作的范围称为相继动作区。3.功率方向继电器采用90度接线，但当出口发生三相短路时，母线残压为零，功率方向继电器不动作，这种不动作的范围称为死区。4.纵联差动保护的优点是全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。缺点是（1）需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误差。这在经济上、技术上都难以实现。（2）需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。否则，辅助导线断线后，在区外发生故障时会造成无选择性动作；辅助导线短路会造成区内故障拒动。5.优点:能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，实现起来简单、经济、不受系统振荡的影响。 缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时间增加一倍。由于采用了功率方向继电器，保护装置还存在死区。在单回线运行时，横联差动保护要退出工作，为此需要加装单回线运行时线路的主保护忽然后备保护。6.线路纵联差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。7.由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一致，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中的电流不为零，这个电流就是差动保护的不平衡电流。第五章 电网高频保护一. 填空题保护范围内部 变电所 下一条线路传送闭锁 允许 跳闸高频高频阻波器 结合电容器 连接过滤器 高频电缆故障时 长期40-500kHz “导线-大地”间断的连续的外部 内部电流 相位角二.选择题1.A, 2.C, 3.C, 4.A, 5.C, 6.C, 7.A, 8.A.三. 问答题高频保护是用高频载波代替二次导线,传送线路两侧电信号,所以高频保护的原理是反应被保护线路首未两端电流的差或功率方向信号,用高频载波(载频50400KHZ)将信号传输到对侧加以比较而决定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似,正常运行及区外故障时,保护不动,区内故障全线速动。2.高频阻波器是由电感线圈和可调电容器组成的并联谐振回路，当其谐振频率为选用的载波频率时，它所呈现的阻抗最大，约为1000欧以上，从而使高频电流限制在被保护输电线路以内，即在两侧高频阻波器之内，不至于流入相邻的线路上去。3.高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。保护的起动元件是电流或距离保护的第三段。当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。4.相差高频保护的基本工作原理是比较被保护线路两侧电流的相位，即利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进行比较而决定跳闸与否。5.所谓相位特性，是指相位比较继电器中的电流和高频信号的相位角关系曲线。第六章 自动重合闸一. 填空题1.选择在先动作在后 35KV 网络 重要负荷供电2.前加速 后加速3.选择在先 动作在后 35KV 网络 重要负荷4.动作在先选择在后5.三相重合闸 单相重合闸 综合重合闸6.同期合闸7.闭锁二.选择题1.B, 2.A, 3.B, 4.B, 5.A, 6.B, 7.B三. 问答题1.前加速：动作在前，选择性在后；后加速：选择性在先，动作在后。优缺点：前加速：优点：（1）对瞬时性故障，前加速过程，恢复供电时间较短； （2）是瞬时性故障避免发展成永久故障； （3）保证供电电压质量； （4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。缺点：（1）安装重合闸的保护动作次数较多，减少了使用寿命； （2）如果自动重合闸拒动或安装重合闸的保护拒绝合闸，则扩大停电范围。后加速：优点：（1）第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围； （2）保证永久性故障能瞬时切除，并应然具有选择性。 （3）和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制。缺点：（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，投资大，接线复杂。 （2）第一次切除故障可能带有延时。2.要求：（1）手动跳闸时不应重合 （2）手动合闸于故障线路时自动重合闸不重合 （3）用不对应原则启动 （4）动作迅速 （5）不允许任意多次重合 （6）动作后应能自动复归 （7）能与继电保护动作配合3.分类： 三相重合闸：是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器同时断开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。 单相重合闸：是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只断开故障相的断路器，而未发生故障的其余两相仍可继续运行，然后进行单相重合。 综合重合闸：是将单相重合闸和三相重合闸综合在一起，当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式工作；当发生相间短路时，采用三相重合闸工作方式。4.自动重合闸前加速简称前加速，就是当线路发生故障时，继电保护加速电流保护的第三段，造成无选择性瞬时切除故障，然后重合闸进行一次重合。5.自动重合闸后加速简称后加速，就是当线路发生故障时，首先保护有选择性动作切除故障，重合闸进行一次重合。6.（1）大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著。 （2）在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性。 （3）在架空线路上采用重合闸，可以暂缓架设双回线路，节约了投资。 （4）对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。7.（1）必须装设全线速动保护，如高频保护 （2）线路两侧装设可以进行快速重合闸的断路器，如快速空气断路器 （3）在两侧断路器非同步重新合闸瞬间，输电线路上出现的冲击电流，不能超过电力系统各元件的冲击电流的允许值第七章 电力变压器的继电保护一. 填空题1.高