电力系统继电保护原理复习思考题

1、电力系统继电保护原理复习思考题、问答题问答题答案一台100KVA的三 相变压器，额定电 压为 10kV/0.4kV， 估算原副边额定电 流，若Ud%=4，接 于无穷大容量电 源，估算副边三相 短路的短路电流。le.10 =6A; le.0.4 =150A; I；3>= 3.75kA何谓大接地电流系 统？何谓小接地电 流系统？小接地电 流系统的优缺点是 什么？中性点直接接地叫大接地电流系统。 中性点不接地或经消弧线圈接地叫小接地电流系统。小接地电流系统优点：单相接地没有短路电流，只有对地电容电流， 一般系统可以带接地点运行 2小时，提咼了电力系统运行的可靠性。缺点：设备及线路的主绝缘应按线

2、电压设计，提高了造价。用标幺值对电力系 统进行短路电流计 算，为什么把各级 平均额定电压作为 电压的基值？把各级平均额定电压作为各级电压的基值使各电压级的标幺值 电压皆为1,变压器标幺值变比皆为 1，各电压级的阻抗、电压、电 流标幺值不需进行归算； 各电压级的电压有名值 (如110kV ； 10kV) 不是同一个电压，它们之间没有电的联系，就象线电压和相电压的 基值电压不同一样，化成有名值时应乘以不同电压级相应的基值。电力系统故障的原 因、种类和后果是 什么？原因：绝缘损坏和误操作。种类：三相短路约占5%、两相短路约占8%、单相短路约占83%、 两相接地短路约占4%。后果：电流增大，破坏设备的

3、动、热稳定；电压降低破坏电力 系统的正常供电；引起电力系统振荡，可能使系统瓦解；大的接地 短路电流，可能烧坏铁芯。电力系统继电保护 的原理、作用及组 成疋什么？ 般对 继电保护的基本要 求是什么？原理：反应被保护线路或设备故障前故障后某些物理量的突变。 作用：自动地、快速地、有选择性地控制断路器切除故障、对不正 常运行状态发出相应信号。组成：由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。基本要求，四性：选择性、快速性、灵敏性和可靠性。对继电保护的基本 要求是什么？如何 保证可靠性？基本要求：四性 一一选择性、快速性、灵敏性和可靠性。保证可靠性：保护的合理设计、高质量的设备、优质地安装调 试，运行维护及故

4、障分析。电流互感器的误差 由什么因素引起 的？从使用的角度 减少误差的扌日施疋 什么？电流互感器电流误差是由电流互感器的励磁电流引起的。 减少误差的措施：(1) 加大电流互感器二次导线截面，降低二次负载电阻；(2) 选大变比的电流互感器；(3) 同型号的两个电流互感器串联。电流互感器的误差 和什么因素有关？电流互感器的误差电流就是励磁电流，它和励磁电压和励磁阻 抗有关，励磁电压和互感器的二次负载和一次短路电流大小有关， 二次负载电阻大，一次短路电流倍数高，电流误差大；励磁阻抗和 互感器铁芯的导磁率有关，大铁芯截面和导磁率高的铁芯的互感器电流误差小。什么是继电器？什 么是继电器的启动 电流、返回

5、电流和 返回系数？继电器：是一种自动控制电气， 当输入量达到一定值时给出几个预 计的输出量，输入输出量中至少有一个是电量。继电器的启动电流：是继电器刚刚能动作的最小电流叫继电器的启 动电流。继电器的返回电流：继电器动作后使继电器刚刚能返回的最大电流 叫返回电流。返回电流和动作电流之比叫返回系数。什么是继电器的常 开触点和常闭触 点？继电器不带电状态打开的触点叫常开触点、不带电状态闭合的 触点叫常闭触点。继电器带电以后常开触点闭合，常闭触点打开。为什么电流三段保 护的I和段采用 两相两继电器接 线，而川段（过 电流保护）米用两 相三继电器或三相 三继电器接线。电流三段保护一般用于小电流接地系统，

6、它的I和段米用两 相两继电器接线是使不同出线不同相别两点接地有2/3的机会只切除一回线路。而川段米用两相三继电器或三相三继电器接线是为了 提冋远后备YA 11接线变压器对侧两相短路的火敏度。小接地电流系统单 相接地零序电压是 多少？大接地电流 系统，当 X 1 E =X 2刀 =X0 E时单相接地零 序电压是多少？小接地电流系统单相接地零序电压约等于相电压。大接地电流系统约等于二分之一相电压。小结电流三段的保 护特性和时限特 性。电流三段的保护特性：电流I段反应短路电流增大瞬时动作， 保护线路的一部分；电流H段反应短路电流增大延时0.5s动作，保护线路的全长；电流川段反应短路电流增大延时动作，

7、作后备保护。时限特性：I段瞬时动作、H段延时0.5s动作、川段，各级川段相配合，从负荷到电源逐级时限长一个时限阶段。bWblj 1。曲 dil21DL总药、 DL一 1| V-以丄1 11.*f 1.反应相间短路阻抗 继电器采用什么接 线？一般米用00接线，方向阻抗继电器可以米用 亠30°接线。反应相间短路的方两相短路没有死区。向性电流保护的功 率方向继电器为什 么采用90o接线？简述零序方向电流 三段保护的优点。反映接地故障灵敏；保护范围稳定，不受系统运行方式的影响； 零序川段时限阶段少，动作延时短；系统振荡不会误动；零序功率 方向继电器没有死区；接线简单，可靠。距离保护原理是什

8、么？距离三段保护 的优点是什么？原理：反应测量阻抗 zcl-Ucl的突变。Icl优点：测量阻抗 乙亠 在故障前和故障后变化量大，比反应单一物理量的电流或电压量增大近一个数量级；它是测量阻抗和整定阻抗的比较，保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；具有方向 性。阻抗继电器的 0° 接线能正确反应哪 几种短路。能正确反应各种相间短路。写出测量振荡阻抗 的表达式。测量振荡阻抗：z=1-zm-j-1zgtg|写出方向阻抗继电 器的动作阻抗方 程。Zdz =Zzd cos(®k - %)写出具有任意圆动 作特性的阻抗继电 器A B量和C D 量动边条件的表达 式。动边|条件幅i值比较：

9、A=(Uk述)赳1(Uk+aU j=)B动边条件相位比较： -9C°兰ar 1 =argD兰90°UaUk咒简述相差高频保护 的原理是什么？相差咼频保护疋线路的差动保护，用咼频载波将线路两侧电流 的相位传到对侧比较两侧电流的工频电流的相位。同相位开放保护 发出跳闸脉冲，区工频电流反外故障，相位，闭锁保护。相差咼频保护在什 么条件下会产生相 继跳闸动作。当被保护线路的长度超过 175km三相短路时会产生相继跳闸动 作。对自动重合闸的要求是什么？(1) 保护出口动作使断路器跳开，经0.51s的延时，能使断 路器重新合闸；重合次数要一定。(2) 手动合跳或远动合跳不能进行重合。(

10、3) 不满足断路器合闸条件不能重合。(4) 双侧电源应满足同期条件进行重合。(5) 重合闸应能和保护相配合。何谓自动重合闸的 后加速？三段式保护，当发生故障时保护按三段式原则跳闸，启动重合 闸的同时启动加速继电器，若重合于永久性故障，加速的第三段后 备保护，将它的时间继电器延时接点用加速继电器触点短接，川段 后备保护零秒发出跳闸脉冲。各电压级的输电线 路应加装什么保220kV :不同原理的两套高频保护、距离三段、零序方向三段 或四段、综合重合闸；护？变压器差动保护有110kV :距离三段、零序方向三段、三相一次重合闸；35kV、60kV :电流三段、绝缘监视；10kV :电流两段、绝缘监视。稳

11、态不平衡电流：电流互感器的稳态误差、带负荷调节分接头、几种不平衡电流?什么是变压器的励 磁涌流？其特点是 什么？变压器应加装什么 保护？YA-11接线变压器两侧电流相位不同和两侧电流互感器的计算变比 和实际变比不一致产生的不平衡电流。暂态不平衡电流：励磁涌流、电流互感器的暂态不平衡电流。励磁涌流：变压器空载合闸和外部故障切除后电压恢复时的暂 态励磁电流。特点：最大励磁涌流的基波分量为变压器额定电流的68倍,经0.51s衰减到额定电流0.51倍的额定电流、含有高次谐波和 直流分量、有60°840的间断角。主保护：变压器差动保护、瓦斯保护；后备保护：相间故障的过电流保护（低压闭锁的过电流

12、保护、 复合电压闭锁的过电流保护）、接地故障的零序过电流保护、变压器发电机有哪些故 障，应加装什么保 护。过负荷保护故障：定子绕组相间短路；定子绕组匝间短路（相间环流） ；定 子绕组单相接地（电容电流）；转子一点接地-发信号；转子两点接 地-跳闸。应加装的保护:1 ）定子绕组及引出线的相间短路-纵差保护2 ）匝间短路的横差保护3）定子单相接地保护（100 %单相接地保护）4）过流保护5）定子过电压保护 Udz岂1.5 1.3Ue其中水轮机取 1.5 ,> 300MW汽轮机取1.3tdz =05s6 ）转子一点/两点接地保护7）过负荷保护（发信号）8 ）额定功率Pe > 100MW,

13、加装失磁保护9 ）额定功率Pe > 100MW,半导体励磁系统的发电机加装转子 过负荷保护10）对于汽轮发电机主气门突然关闭，对大容量的发电机可考 虑装设逆功率保护11）转子负序过负荷保护12 ）发电机过激磁保护母线加装专门母差从电力系统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能保护的条件是什 发生振荡，要求0s切除故障的母线；双母线或单母线分段并列运行,么？母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保护。对三相一次自动重 合闸的要求是什 么？(1)保护出口动作使断路器跳开，经 0.51s的延时，能使断路器 重新合闸；重合次数要一定。(2 )手动合跳或远动合跳不能进行重合。(3)

14、不满足断路器合闸条件不能重合。(4 )双侧电源应满足同期条件进行重合。(5)重合闸应能和保护相配合母线加装专门差动 保护的条件是什 么？从电力系统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生 振荡；双母线或单母线分段并列运行，母线故障要求有选择性的切 除故障母线时加装专门母差保护。10MVA以上容量 的变压器一般应加 装什么保护。主保护：变压器差动保护、瓦斯保护；后备保护：相间故障的过电流保护(低压闭锁的过电流保护、复合 电压闭锁的过电流保护)、接地故障的零序过电流保护、变压器过负 荷保护、画图题画图题画出反时 限电流两 段原理接 线图。画出电流 三段保护 原理图(归 总式或展 开式皆 可

15、)。归总式:展开式:心n iuTI dZI C*3QT tJ1画出零序 电流和零 序电压滤 过器的原 理图。零序电流滤过器的原理图n R一 E零序电压滤过器的原理图画出小接 地电流系 统单相接 地电压及 接地电容 电流相量 图。画出小接 地电流系 统绝缘监 视电路图。YH延时Uai=25-30V '3Vs画出电抗 变压器的 等值电路 图。画出幅值比较或相 位比较的 二极管环 形比较回 路图。相位比较执行元件幅值比较执行元件在复数阻 抗平面上 画出具有 整定阻抗 为泊的方 向阻抗继 电器动作 范围。画出负序 电流滤过 器原理接 线图。画出负序 电流滤过 器原理接 线图。画出具有 记忆电压

16、 方向阻抗 继电器反 方向短路 动作特性 图。画出双侧 电源同期 鉴定自动 重合闸接 线图。画出自动 重合闸后 加速保护 的原理接线图。画出Y11 接线变压 器接线图 及其差动 保护两侧 电流互感 器的接线图。画出变压 器过负荷 保护接线 图。判断题答案电力系统最大运行方式具有最小等值阻抗，电力系统最小运行方式具有最大等值 阻抗。V若X匹* ，当三相短路电流大于单相短路电流。X吸引衔铁式电磁型继电器适于作中间继电器用于扩大触点的容量和数量。V电流互感器的极性标注米用的是减极性标注。V电流互感器副边不接负载时副边必须开路。X电流互感器副边开路会产生高压，电压互感器短路会产生短路电流。V电流互感器

17、为恒流源，其内抗很大；电压互感器为恒压源，其内抗为零。V电流互感器为恒流源，其内抗为零，电压互感器为恒压源，其内抗为无穷大。X电流互感器暂态误差是由于电力系统的衰减时间常数和电流互感器二次侧电路衰 减时间常数不同造成的。V电流速断保护应米用两相三继电器式接线。X反时限过电流保护各线路的时限是逐级增加的。X单电源的放射网电流三段保护需加装功率方向元件。X单电源的放射网电流三段保护不需加装功率方向元件。V90°接线的功率方向继电器各种短路无死区。X零序方向电流保护有死区。X零序方向电流三段保护有死区。X小接地电流系统补偿接地电容电流的消弧线圈应采用欠补偿。X小接地电流系统单相接地后还可以

18、继续运行2小时。V小接地电流系统电器设备的主绝缘是按相电压设计的。X小接地电流系统优点：单相接地允许运行2小时，提高了供电的可靠性。缺点：设备的主绝缘要按线电压设计。V电网横联差动保护没有死区。X阻抗继电器±300接线只适用于方向阻抗继电器。V阻抗继电器U申13Ki0接线，00接线皆能正确反应三相短路。V阻抗继电器的精工电流大小和电抗变压器DKB的取值有关。V阻抗继电器接入第三相电压是为了正方向短路不失去方向性。X方向阻抗继电器加入记忆电压后正方向短路没有死区。V方向咼频保护在系统振荡时不会误动。V相差高频保护当系统振荡时会误动。X一般断路器不需加装防跳闭锁装置。X任何1MVA及以上

19、容量的变压器都应加装瓦斯保护。X三相变压器空载合闸都会产生励磁涌流。X变压器瓦斯继电器不反应变压器的匝间短路。X变压器差动保护采用 BCH 1型继电器，差动线圈圆整是四舍五入， 制动线圈圆 整应向大圆整。X发电机的纵差动保护和横差动保护都有死区。V发电机转子两点接地保护是当发现一点接地后才投入两点接地保护。V母线皆应加装专门的母线差动保护。X双母线固定连接方式的母线差动保护就是一个大差动保护。X四、计算题 电网的接线及参数如下:3DLid? =2.2kA； lf2 归至 110kV =0.7kA ； Ifh.max.1DL =105 A； Z fh.min.1 DL =0.51心"；

20、Xb。10 =66捫°】；B。10120110kVn" = 5；ny 100V °Zzd.j =Zk =2、0.66、0.22C*=6600、80B00 （对应于 2Q 时的精工电流 lg=0.5A ）。答案： 距离I段:整定阻抗试对1DL进行距离三段保护整定计算（不校验精工电流）0 0Zdz =0.85 Zab =0.850.4ej70i/km 50km =17ej7° 门继电器整定阻抗Zzd.j 二Zzd 血nyh HybKy% =丄 100% =ZdJnh100%i°.210010O0%6 牛 64 nybZzd nlh1717 12（2

21、05 5距离段一次整定阻抗.0Z zd =0.7 I Z AB Z B110j700j900j 700二 0.7 20e66ej ；60e灵敏度校验KimZ60 =3 *1.5Zab20'继电器整定7 “Ky% zd.JZzd吐1000.22601100100 =16.8120 /5W5 s距离川段一次动作阻抗Zd；KkKfhKzqZfh.min0.5 ej 26°1.2 1.151.5二 241 ej26采用方向阻抗继电器整定阻抗为ZzdZdz241i70° ecos d cos 70° 26°= 335ej70°灵敏度校验近后备:F

22、IFIm .近Zzd335Z AB20= 16.7 A1.5远后备:FIFIm .远Zzd335继电器的整定Ky% 二Zzd J nyh"7 w*Z zd n Ih时限整定Z AB Z B3.8 » 1.220 66100-2 - 1100 100 =27335120 /5t1DL =t2DL：t =2s 0.5 S =2.5S电网的接线及参数如下:D40.4kV1DL50km110kV2DLS=20MVA2MVA各级输电线路的电抗为Ud%=100.4 Q /km, t2DL =2s ;d31 = 2.2 kA; 1鳥归至 110 kv = 0.7 kA; 1鳥=5kA ；

23、(3)j 26°I d 4归至 10kV = 0.9 S； I fh .max.1 DL = 105 A； Z fh .min.1 DL = 0.5 k ：亠； I fh.3DL .ma I e.B = 115 A；帀二 120 /5 ;Kzq =1.5试对3DL进行电流两段保护整定计算。答案:电流I段动作电流Idz二KJd 4。max=1.30.9 kA =1.27 kAK,mId2)id .minIdzO.8665 从=3.4»1.51.27 kAIdz.JIdznlh1.27kA =53 A120 /5Idz"KkKzqKfhI fh .max1.21.51

24、15A=244A0.85KlmI d(2).d .minI dZ JI -I dzIzd0.866_5kA, els244 A244 A10.2 A120/5合格t3DLh= t2DL 一 :t =2s 一 0.5s =1.5s电网的接线及参数如下：1DL、2DL、3DL均装设距离三段保护。线路阻抗：x0o4<Vkm> -d =650。2DL的第三段时限t2DL = 2s。系统I的参数：最大最小运行方式下的电抗皆为X=8Q。系统的参数：最大最小运行方式下的电抗皆为X=30Q o1DL的最大负荷电流I fhmax =400 A,自启动系数Kzq =1.5 ,功率因数j 260cos护

25、=0 9# （申=260 ）。ZfhDL =160e ； Xb单台110 =8般电压互感器的变比fh' fh继电器的整定阻抗可取Zzd.j =2;0.66;0.22黒=6寸nyh -110 kV/100V , 电流互感器的变比 口巾=500 /5。 变压器采用纵联差动保护。（不校验精工 电流和振荡中心）试对1DL进行距离三段保护整定计算：一、二次定值；动作时限；灵敏度校验。 答案：1 计算分支系数Kf 二ZB1+Zab +ZB2 _80+120+300 = 67ZB22 距离I段整定阻抗,：65°j 650Zzd =KkZAB =0.85 12ej =10.2ejKy%/zd

26、.J 5 10066 1100 100 =71.1Zzd nm10.2 1003 距离段整定阻抗ZzdZab * KkKfzZBc ；=0.8 12 0.85 1.67 15.2 ej65 =27ej65°KmZ "J65。才寸T.5jZzdr0.5s4 .距离川段nyh0.66ej65° 1100100 0n.27ej65100动作阻抗100 =26.9Z fh .min dz _ K-Kj 26 0eKk fh zq160 ej2601.21.151.5= 77.3 ej260距离川段的整定阻抗Zzd 二Zd；77.3 ej650COS： ；k99 e j65

27、°-cos 65 0 - 26 0灵敏度校验Z 'zdZ ABK lm近KIm远线_99ej65°j650 12ejmZzd= 8.25 A 1.599ej650ZAB 'KfzZBCKd Im远双BZzd(121.6715,265。99ej650.-.ZAB K/b/2IIFzd .J心 =乙"n gWO=Zzdn Ihj650 九05 T.2(12 1.67 44)ej2ej65° 1100、.j650100 =22.2 A1.299 ej 65100t1DL =t2DL氏=2s 0.5s =2.5s网络接线及参数如下:11。变压 器

28、容量 S=31.5MVA、110±2X2.5kV/11kV、变压器接线方式为I d 归算 110 kV 侧=1 kA试对变压器进行差动保护整定计算。（米用BCH 2型差动继电器）答案：1 确定计算侧110Kv11kVI Wph2cWcd.sjI 2c丨 e. B =V3Ue31.5 MVA=-=165AV3 x110kV1650ALH二次接线AYnih.j 石_计算动作电流躲励磁涌流和电流互感器二次断线I dz =1.3le. B =1.3 汉165人=2415A躲外部短路最大不平衡电流Idz =Kk (Klh +型 +Kph )ld.max =1.3(0.1+0.05+0.05 )

29、1kA=260A 计算差动线圈匝数继电器的动作电流 计算平衡线圈LI2c85ii 川 mi551650川5n lh .sIIHIhHIII300 IIIHHIHIH5III 严00512c hh1173=4.8 A 山川II300 / 51650,彳人=4.1 A2000 /5110kV侧为计算侧I dz. J . jsVcd. jsI dz. J . sjdz、3= 260A .3 =7,5Anlh300/5AW dz 60AW怖 c= dz8.W 取 8WI dz.js 7.5 A AW dz 60AWW:d .sj7.5A8W= 8AW =95Wr 取 2W4.1A5 计算平衡线圈的圆整

30、误差-Wph.sj1.952=0.0058 1.95Wph.jsK phWcd .sj W6 灵敏度校验_ AW d.minPh.jsKmI d.minKjxWcd.zd-AW dzn AW dz_o.866J<1kA兰8W 乂药 _33卜2-300/5X60AW.7 确定短路线圈:电网的接线及参数如下:110kV AVAD210kV 3DL1DL 50kmI d? = 2.2 kA; I d2归至 110kV0.7kABCH 1型差动继电器，继电Ud%=10 变压器为 YA 11接线；电压110±2X2.5kV/11kV ; 试对20MVA的变压器进行差动保护整定计算（采用器

31、的安匝制动曲线近似tgp =0.9;tgn =1.4 ）。答案：确定计算侧:11kV110kV=警A “05AV3110kV1050ALH二次接线nih.1050HIIIIHInih .sji2di川川器川川I川川川II 5"1734.511200/5I5150051050 c =3.5A 1500/5110kV作为计算1 .计算动作电流 躲励磁涌流|dz =1.51 e.B =1.5X105 A =168 A2 计算差动线圈匝数继电器的动作电流=宜3 =168A200/5AW dz60AW-|d .1 dz.js-7.3AAW dz60AWd.sj-8W=8.M 0取8W=7.5A

32、=7,3AWcd. js1 dz.J .js1 dz.J .sj3 .计算平衡线圈Wph =仏 Wcd.sj1 2c= 8AW =2.3W;取 2W3.5 A4 计算平衡线圈的圆整误差Wph.js -Wph.sj _2.3 -2 _K phU.U3Wcd.sjWph.js82.35 计算制动线圈叽川 KU Kph%dtgm3 0.1 0.05 0.03 82.仙 2w0.96 .灵敏度校验在校验点短路时流过制动线圈的电流为负荷电流，制动安匝为(AW )d =lWzd.zd =3.5Ax3W =10.5 AW继电器的动作安匝 (AW dz =(AW )d tgg =10.5x1.4AW =14.

33、7AW V 60AW继电器的动作安匝取60AW，保护的灵敏度.min I d.min KjxWxi.zd200/5 60 AW电网的接线及参数如下:Ud%=10变压器为 YA 11 接线；电压 110±2X2.5kV/11kV ; id?=2.2kA;ld32归至 110kV =0.7kA试对20MVA的变压器进行差动保护整定计算（采用 BCH 2型差动继电器）。答案：1 .确定基本侧110kV11kVI-s1 e.B A - 夙e20 MVA一 -105 AJ3x110 kV1050ALH二次接线AYnih .jsHII)+1°573-182 h|川155n ih. smminHi200 diiiHHiK5|叶15005l2c HIM|205±-4.5A|HU200 / 51050=3.5A1500 / 5110kV侧为