电力系统继电保护课后习题解析答案(全)-

1、- 电力系统继电爱护课后习题答案1 绪论1.1 电力系统假如没有配备完善的继电爱护系统， 想象一下会消灭什么情景？答： 现代的电力系统离开完善的继电爱护系统是不能运行的。 当电力系统发生故障时， 电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流， 若没有完善的继电爱护系统将故障快速切除, 则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏 ；当 电力系统发生故障时 ，发 电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡, 可能引起电力系统稳定性的破坏， 甚至引起电网的崩溃、 造成人身伤亡。 假如电力系统没有配备完善的继电爱护系统， 则当电力系统消灭不正常运行时， 不能准时地发出信号

2、通知值班人员进行合理的处理。12 继电爱护装置在电力系统中所起的作用是什么?答: 继电爱护装置就是指能反应电力系统中设备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. 它的作用包括:1. 电力系统正常运行时不动作;2电力系统部正常运行时发报警信号， 通知值班人员处理， 使电力系统尽快恢复正常运行;3 。 电力系统故障时， 甄别动身生故障的电力设备， 并向故障点与电源点之间、 最靠近故障点断路器发出跳闸指令, 将故障部分与电网的其他部分隔离。继电爱护装置通过哪些主要环节完成预定的爱护功能， 各环节的作用是什么？答： 继电爱护装置一般通过测量比较、 规律推断和执行输出三个

3、部分完成预定的爱护功能。测量比较环节是册来那个被爱护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较, 依据01 ” 性质的一组规律信号， 从而判别爱护装置是否应当启动。 规律推断环节是依据测量环节输出的规律信号， 使爱护装置按肯定的规律关系判定故障的类型和范围 ，最 后确定是否应当使断路器跳闸. 执行输出环节是依据规律部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作.依据电力元件正常工作、 不正常工作和短路状态下的电气量复制差异， 已经构成哪些原理的爱护， 这些爱护单靠爱护整定值能求出爱护范围内任意点的故障吗?答：利用流过被爱护元件电流幅值的增大，构成了过电流爱护; 利用短

4、路时电压幅值的降低, 构成了低电压爱护； 利用电压幅值的特别上升， 构成了过电压爱护; 利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大, 构成了低阻抗爱护。单靠爱护增大值不能切除爱护范围内任意点的故障, 由于当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时, 本线路首端的电气量差别不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作, 这种单靠整定值得爱护只能爱护线路的一部分。依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异， 可以构成哪些原理的爱护？答：利用电力元件两端电流的差别，可以构成电流差动爱护; 利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动爱护； 利两侧功率方向的差别， 可以构成纵

5、联方向比较式爱护； 利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别， 可以构成纵联距离爱护.16 如图 1-1 所示，线路上装设两组电流互感器，线路爱护和母线爱护应各接哪组互感器？答： 线路爱护应接 TA1, 母线爱护应接 TA2. 由于母线爱护和线路爱护的爱护区必需重叠，使得任意点的故障都处于爱护区内。图 11 电流互感器选用示意图17 结合电力系统分析课程的学问，说明加快继电爱护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性?答 ：由 电力系统分析学问可知, 故障发生时发电机输出的电磁功率减小二机械功率基本不变， 从而使发电机产生加速的不平衡功率。 继电爱护的动作时间越快， 发电机加速时间越短， 功率角摆

6、开幅度就越小， 月有利于系统的稳定.由分析暂态稳定性的等面积理论可知， 继电爱护的动作速度越快， 故障持续的时间就越短, 发电机的加速面积就约小 ，减 速面积就越大, 发电机失去稳定性的可能性就越小,即稳定性得到了提高。18 后备爱护的作用是什么？ 阐述远后备爱护和近后备爱护的优缺点.答： 后备爱护的作用是在主爱护因爱护装置拒动、 爱护回路中的其他环节损坏、 断路器拒动等缘由不能快速切除故障的状况下， 快速启动来切除故障。远后备爱护的优点是: 爱护范围掩盖全部下级电力元件的主爱护范围, 它能解决远后备爱护范围内全部故障元件由任何缘由造成的不能切除问题.远后备爱护的缺点是:（1） 当多个电源向该

7、电力元件供电时，需 要在全部的电源侧的上级元件处配置远后备爱护（2）动作将切除全部上级电源测的断路器，造成事故扩大;（3） 在高压电网中难以满足灵敏度的要求.近后备爱护的优点是（1）与主爱护安装在同一断路器处，在主爱护拒动时近后备爱护动作；(2）动作时只能切除主爱护要跳开的断路器，不造成事故的扩大（3）在高压电网中能满足灵敏度的要求.近后备爱护的缺点是：变 电所直流系统故障时可能与主爱护同时失去作用，无 法起到“ 后备” 的作用； 断路器失灵时无法切除故障， 不能起到爱护作用.1.9 从对继电器的“ 四性“ 要求及其间的冲突, 阐述继电爱护工作即是理论性很强，又是工程实践性很强的工作。答： 继

8、电爱护的牢靠性、 选择性、 速动性和灵敏性四项要求之间即冲突又统一。 继电爱护的科学争辩、 设计、 制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进行的。电力系统继电爱护即是一门理论性很强， 又是工程实践性很强的学科. 首先继电爱护工作者要把握电力系统、 电气设备的基本原理、 运行特性和分析方法， 特殊要把握电力系统故障时的电气量变化的规律和分析方法， 通过寻求电力系统的不同运行状态下电气量变化的特点和差异来“ 甄别“ 故障或不正常状态的原理和方法, 应用不同的原理和判据实现继电爱护的基本方法, 所以需要很强的理论性。由于被爱护的电力系统及其相关的电气设备千差万别，故障时电气量的

9、变化受多种因素的影响和制约， 因此任何一种继电爱护原理或装置都不行能不加调整地应用于不同的电气设备或系统， 而应依据实际工程中设备、 系统的现状与参数， 对其继电爱护做出必要的调整. 相同原理的爱护装置在应用于电力系统不同位置的元件上时 ，可 能有不同的配置和协作; 相同的电力元件在电力系统不同位置安装时, 可能配置不同的继电爱护， 这些均需要依据电力系统的工程实际 ，具 体问题具体分析, 所以继电爱护又具有很强的工程实践性。2 电流的电网爱护在过量（ 欠量） 继电器中， 为什么要求其动作特性满足“ 继电特性” ？ 若不满足，当加入继电器的电量在动作值四周时将可能消灭什么状况？答：过 量继电器

10、的继电特性类似于电子电路中的“ 施密特特性“ ，如 图 2-1 所示. 当加入继电器的动作电量（ 图中的）大 于其设定的动作值（ 图中的）时 ，继 电器能够突然动作;继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值, 继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（ 图中的） 以后它才突然返回。 无论启动还是返回， 继电器的动作都是明确干脆的， 它不行能停留在某一个中间位置， 这种特性为了保证继电器牢靠工作 ，其 动作特性必需满足继电特性, 否则当加入继电器的电气量在动作值四周波动时， 继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换， 消灭“ 抖动“ 现象, 后续的电路将无法

11、正常工作。请列举说明为实现“ 继电特性”, 电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别接受那些技术？答: 在过量动作的电磁型继电器中 ，继 电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时, 继电器的可动衔铁开头转动，磁路气隙减小, 在外加电流（ 或电压） 不变的状况下， 电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加, 在整个动作过程中总的剩余力矩为正值 ，衔 铁加速转动, 直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。继电器的返回过程与之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。 当电磁力矩减小到启动返

12、回时， 由于这时摩擦力矩反向, 返回的过程中, 电磁力矩按平方关系减小， 弹簧力矩按线性关系减小, 产生一个返回方向的剩余力矩, 因此能够加速返回， 即返回的过程也是干脆利落的。 所以返回值肯定小于动作值， 继电器有一个小于 1 的返回系数。这样就获得了“ 继电特性 ”。在集成电路型继电器中继电特性的获得是靠施密特触发器实现的,施密特触发器的特性， 就是继电特性。在数字型继电器中,“ 继电特性”的获得是靠分别设定动作值和返回值两个不同的整定值而实现的。23 解释“ 动作电流 和“ 返回系数，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点？答： 在过电流继电器中， 为使继电器启动并闭合其触点， 就必需

13、增大通过继电器线圈的电流， 以增大电磁转矩, 能使继电器动作的最小电流称之为动作电流。在继电器动作之后，为使它重新返回原位，就必需减小电流以减小电磁力矩, 能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流。过电流继电器返回系数过小时， 在相同的动作电流下起返回值较小。 一旦动作以后要使继电器返回， 过电流继电器的电流就必需小于返回电流， 真阳在外故障切除后负荷电流的作用下继电器可能不会返回， 最终导致误动跳闸； 而返回系数过高时， 动作电流恶和返回电流很接近， 不能保证牢靠动作， 输入电流正好在动作值四周时， 可能回消灭“ 抖动” 现象， 使后续电路无法正常工作。继电器的动作电流、 返回电流

14、和返回系数都可能依据要求进行设定。24 在电流爱护的整定计算中, 为什么要引入牢靠系数， 其值考虑哪些因素后确定?答： 引入牢靠系数的缘由是必需考虑实际存在的各种误差的影响， 例如：(1) 实际的短路电流可能大于计算值;(2） 对瞬时动作的爱护还应考虑短路电流中非周期重量使总电流增大的影响；（3） 电流互感器存在误差；（4） 爱护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。考虑必要的裕度， 从最不利的状况动身， 即使同时存在着以上几个因素的影响， 也能保证在预定的爱护范围以外故障时，爱护装置不误动作，因而必需乘以大于 1 的牢靠系数。25 说明电流速断、 限时电流速断联合工作时, 依靠什么

15、环节保证爱护动作的选择性?依靠什么环节保证爱护动作的灵敏度性和速动性？答 ：电 流速断爱护的动作电流必需依据躲开本线路末端的最大短路电流来整定, 即考电流整定值保证选择性。 这样， 它将不能爱护线路全长, 而只能爱护线路全长的一部分, 灵敏度不够 。限 时电流速断的整定值低于电流速断爱护的动作短路, 按躲开下级线路电流速断爱护的最大动作范围来整定, 提高了爱护动作的灵敏性 ，但 是为了保证下级线路短路时不误动, 增加一个时限阶段的延时, 在下级线路故障时由下级的电流速断爱护切除故障， 保证它的选择性。电流速断和限时电流速断相协作爱护线路全长, 速断范围内的故障由速断爱护快速切除， 速断范围外的

16、故障则必需由限时电流速断爱护切除。 速断爱护的速动性好， 但动作值高、灵 敏性差；限 时电流速断爱护的动作值低、灵 敏度高但需要 0306s 的延时才能动作. 速断和限时速断爱护的协作， 既保证了动作的灵敏性, 也能够满足速动性的要求。26 为什么定时限过电流爱护的灵敏度、动作时间需要同时逐级协作， 而电流速断的灵敏度不需要逐级协作？答： 定时限过电流爱护的整定值依据大于本线路流过的最大负荷电流整定， 不但爱护本线路的全长， 而且爱护相邻线路的全长， 可以起远后备爱护的作用。 当远处短路时， 应当保证离故障点最近的过电流爱护最先动作， 这就要求爱护必需在灵敏度和动作时间上逐级协作， 最末端的过

17、电流爱护灵敏度最高、 动作时间最短， 每向上一级， 动作时间增加一个时间级差, 动作电流也要逐级增加。否则，就有可能消灭越级跳闸、非选择性动作现象的发生. 由于电流速断只爱护本线路的一部分， 下一级线路故障时它根本不会动作,因而灵敏度不需要逐级协作。27 如图 22 所示网络， 在位置 12 和 3 处装有电流爱护， 系统参数为：， ，,，线路阻抗，=1。2 、=1.15，,=1。5、=0.85. 试求：（1) 发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行, 最少一条运行，请确定爱护 3 在系统最大、 最小运行方式下的等值阻抗。（2) 整定爱护 123 的电流速断定值， 并计算各自的

18、最小爱护范围。（3) 整定爱护 23 的限时电流速断定值， 并校验使其满足灵敏度要求（1.2）（4） 整定爱护 123 的过电流定值, 假定流过母线 E 的过电流爱护动作时限为 05s,校验爱护 1 作后备用, 爱护 23 作远备用的灵敏度。图 2-2 简洁电网示意图解： 由已知可得=0460=24,=0 。 440=16=0.450=20=0430 ， =0.420=8(1）经分析可知，最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行, 线路 L1L3 全部运行， 由题意 G1G2 连接在同一母线上, 则=(+）|(+）=(6+12 ）|（10+16 ）=10.6同理， 最小运行方式下即阻抗最大

19、， 分析可知只有在 G1 和 L1 运行, 相应地有=+=39图 2-3等值电路（2） 对于爱护 1 ， 其等值电路图如图 23 所示， 母线 E 最大运行方式下发生三相短路流过爱护 1 的最大短路电流为相应的速断定值为=121.312=1 。 57kA最小爱护范围计算公式为= = 859km即 1 处的电流速断爱护在最小运行方式下没有爱护区。对于爱护 2 等值电路如图 2-3 所示, 母线 D 在最大运行方式下发生三相短路流过爱护 2 的最大电流 =1.558kA相应的速断定值为 =1.21558=187kA最小爱护范围为 =-70.6km即 2 处的电流速断爱护在最小运行方式下也没有爱护区

20、。对于爱护 3 等值电路如图 23 所示，母线 C 在最大运行方式下发生三相短路流过爱护 3的最大电流 =2.17kA相应的速断定值为 =12217=2.603kA最小爱护范围为 =-423km即 3 处的电流速断爱护在最小运行方式下也没有爱护区.上述计算表明， 在运行方式变化很大的状况下， 电流速断爱护在较小运行发生下可能没有爱护区。（3）整定爱护 2的限时电流速断定值为=1.15 1.57=1.806kA线路末段(即 D处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为=08098kA所以爱护 2 处的灵敏系数 =04484 即不满足 12 的要求。同理， 爱护 3 的限时电流速断定值为 =1.15

21、1.87=2151kA线路末段（C 处） 最小运行发生下发生两相短路时的电流为=09764kA所以爱护 3 处的灵敏系数 =0.4531 即不满足 1.2 的要求。可见，由于运行方式变化太大，23 处的限时电流速断爱护的灵敏度都远不能满足要求。(4） 过电流整定值计算公式为 =所以有 =304.5A同理得 =406A=609A在最小运行方式下流过爱护元件的最小短路电流的计算公式为 =所以有 =7278A =8098A =97451A所以由灵敏度公式 =可知， 爱护 1 作为近后备的灵敏度为=23915 满足近后备爱护灵敏度的要求；爱护 2 作为远后备的灵敏度为 =17912 满足最为远后备爱护

22、灵敏度的要求；爱护 3 作为远后备的灵敏度为 =13312 满足最为远后备爱护灵敏度的要求。爱护的动作时间为 =05+0.5=1s =+0.5=1.5s =+05=2s28 当图 256 中爱护 1 的出口处在系统最小运行方式下发生两相短路, 爱护依据题2.7 配置和整定时, 试问(1） 共有哪些爱护元件启动？（2） 全部爱护工作正常， 故障由何处的那个爱护元件动作、 多长时间切除？（3）若爱护 1 的电流速断爱护拒动，故障由何处的那个爱护元件动作、多长时间切除？（4) 若爱护 1 的断路器拒动， 故障由何处的那个爱护元件动作、 多长时间切除？答：（1) 由题 2.7 的分析，爱护 1出口处(

23、即母线 D处）短路时的最小短路电流为0.8098kA 在量值上小于全部电流速断爱护和限时电流速断爱护的整定值,所以全部这些爱护都不会启动；该量值大于 1、2、3 处过电流爱护的定值，所以三处过电流爱护均会启动。(2） 全部爱护均正常的状况下, 应有 1 处的过电流以 1s 的延时切除故障。（3）分析表明，依据本题给定的参数,1 处的速断爱护确定不会动作，2 处的限时电流速断爱护也不会动作, 只能靠 1 处的过电流爱护动作， 延时 1s 跳闸； 若断路器拒动， 则应由 2 处的过电流爱护以 15s 的延时跳开 2 处的断路器。29 如图 24 所示网络，流过爱护 123 的最大负荷电流分别为 4

24、00A500A550A,=13=085=115 ， =05s=10s , 试计算：（1） 爱护 4 的过电流定值;（2） 爱护 4 的过电流定值不变， 爱护 1 所在元件故障被切除， 当返回系数低于何值时会造成爱护 4 误动？（3） =085 时, 爱护 4 的灵敏系数=3.2=07 时爱护 4 的灵敏系数降低到多少？图 24 系统示意图解： 过电流爱护 4 的最大负荷电流为 =400+500+550=1450A爱护 4 的过电流定值为 =255A时限为=max（,）+=1。5s（2）爱护 21 切除故障后，流过爱护 4 的最大负荷电流 =500+550=1050A=1。05kA， 在考虑电动

25、机的自启动消灭的最大爱护电流 =13105=1365kA, 这个电流必需小于爱护 4 的返回电流， 否则 1.5s 以后爱护 4 将误切除。 相应的要求 =255, 从而2.551365=0535. 当返回系数低于 0.535 时， 会造成爱护误动。（3）4 的灵敏系数=， 与成正比， 当下降时灵敏系数下降， =2.635 。210 在中性点非直接接地系统中, 当两条上下、级线路安装相间短路的电流爱护时，上级线路装在 AC 相商， 二下级线路装在 AB 相上， 有何优缺点？ 当两条线路并列时,这种安装方式有何优缺点？ 以上串、 并两种线路, 若接受三相星形接线， 有何不足？答： 在中性点非直接

26、接地系统中， 允许单相接地时连续短时运行， 在不同线路不同相别的两点接地形成两相短路时，可以只切除一条故障线路, 另一条线路连续运行。不考虑同相的故障，两线路故障组合共有以下六种方式（1A、2B)（1A、2C（1B、2A)、(1B、 2C（1C2A（1C2B)当两条上、下 级线路安装相间短路电流爱护时，上 级线路装在 A、C 相商，而 下级装在 AB 相上时， 将在（1A2B） 、（1B2A（1C2A）（1C2B） 四种状况下由下级线路爱护切除故障， 即下级线路切除故障的几率为 2/3 ； 当故障为（1A2C） 将会由上级线路爱护切除故障； 而当故障为（1B2C） 时， 两条线路均不会切除故障

27、, 消灭爱护拒动的严峻状况。两条线路并列时， 若两条线路爱护动作的延时一样， 则在（1A2B) （1C2A）（1C2B） 三种状况下， 两条线路被同时切除； 而在（1A2C） 故障下， 只能切除线路 1;（1B2A） 故障下， 只能切除线路 2（1B2C） 故障下， 两条线路均不会切除，即爱护拒动。若爱护接受三相星形接线时, 需要三个电流互感器和四根二次电缆 ，相 对来讲是简单不经济的。两条线路并列时，若发生不同相别的接地短路时, 两套爱护均启动，不必要切除两条线路的机会就比较多。2.11 在双侧电源供电的网络中, 方向性电流爱护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问

28、题？答: 在双侧电源供电网络中， 利用电流幅值特征不能保证爱护动作的选择性. 方向性电流爱护利用短路时功率方向的特征， 当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是 爱护应当动作的方向，允 许爱护动作。反 之, 不允许爱护动作。用 短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题， 并且线路两侧的爱护只需依据单电源的协作方式整定协作即可满足选择性.212 功率方向判别元件实质上是在判别什么? 为什么会存在“ 死区” ？ 什么时候要求它动作最灵敏？答: 功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位, 并且依据肯定关系cos(+a) 是否大于 0 判别初短路功

29、率的方向。为了进行相位比较， 需要加入继电器的电压、 电流信号有肯定的幅值（ 在数字式爱护中进行相量计算、 在模拟式爱护中形成方波）, 且有最小的动作电压和电流要求。当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小雨最小动作电压时， 就消灭了电压死区。 在爱护正方向发生最常见故障时， 功率方向判别元件应当动作最灵敏.213 当教材中途 2.29 的功率方向判别元件用集成电路实现， 分别画出，和，时 ，各 输出电压随时间变化的波形; 假如用数字式（ 微机） 实现，写 出你的算法，并校验上述两种状况下方向元件的动作状况。答:以内角=30为例,画出各点输出电压波形如图 2-5 所示. 动作最灵敏条件临界动作条

30、件图 25 各点电压输出波形图可以看出， 在内角=30 时 第一种状况下动作最灵敏, 其次种状况元件处于临界动作状态. 数字式实现时， 动作的判据可以表示为 。将第一种状况和其次种状况下的电压、电流带入该判据可以得到状况 1 为动作最灵敏， 而状况 2 处于临界动作状态的结论.2.14 为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作，需要确定接线方式及内角， 请给出 90 接 线方式正方向短路时内角的范围.答（1）正方向发生三相短路时,有0a90.（2) 正方向发生两相短路， 当短路点位于爱护安装处四周， 短路阻抗 时,0a90 ;当短路点远离爱护安装处， 且系统容量很大 时， -30a6

31、0综合三相和各种两相短路的分析得出， 当 090 时 ， 使方向继电器在一切故障状况下都能动作的条件应为 30a1.2所以灵敏度校验要求.） 动作时限： 与相邻设备爱护协作, 有=1s, 它能同时满足与相邻线路爱护以及相邻变压器爱护协作的要求.爱护 4 距离 段的整定：1） 整定阻抗: 按下面两个条件选择。（a） 当与相邻下级线路距离爱护 段相协作时， 有=075（16+14120.4)=33.573（b） 当与相邻变压器的快速爱护相协作时， 有=075（16+15320)=3495所以取=33573灵敏度校验： =211.25 ， 满足灵敏度要求。动作时限: 与相邻爱护 2 的 段协作，有

32、=05+0.5=1s, 它能同时满足与相邻线路爱护以及相邻变压器爱护协作的要求。爱护 4 距离 段的整定：） 整定阻抗： 按躲过正常运行时 的最小负荷阻抗整定， 有=190.53 ，=15593） 灵敏度校验：(a） 本线路末端短路时灵敏度系数为 =9.7415（b） 相邻设备末端短路时灵敏度系数为 12 相邻线路末端短路时灵敏系数。 利用(3） 中求灵敏系数的结论， 只要令， 即可, 所以有当、 分别取最小值， 而 、 分别取最大值时, 就取最大值， 即当=12.5=20=20=30=30 时, 有=2.21=24=2.2612 相邻变压器灵敏系数校验， 此时 =1.99=20=2.791.

33、2所以灵敏度校验要求.） 动作时限： 与相邻设备爱护协作， 有=1s ， 它能同时满足与相邻线路爱护以及相邻变压器爱护协作的要求。（5)AB 线路中点处发生 BC 两相短路接地时, 那个地方哪些测量元件动作 ，请 逐一列出。爱护、 断路器正常工作条件下, 哪些爱护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路切除.AB 线路中点处发生 B、C 两相短路接地时， 接地爱护中:B 相、C 相的接地距离爱护的测量元件动作； 相间距离爱护中， BC 相间距离爱护的测量元件动作. 爱护、 断路器正常工作条件下， 爱护 1 的 BC 相的接地距离爱护 段、 BC 相间距离爱护 段、 爱护 2 的 BC 相的接地距

34、离爱护 段、 BC 相间距离爱护的 段， 将在故障瞬间跳开爱护1,2 处的断路器， 从而将短路故障切除。(6) 短路条件同(5), 若爱护 1 的接地距离 段拒动、爱护 2 处断路器拒动，哪些爱护以时间跳开何断路器将短路切除。答： 爱护 1 的相间距离爱护 段将在故障瞬间跳开爱护 1 处的断路器， 爱护 4 的距离段延时 1s 跳开爱护 4 的断路器.（7） 假定各爱护回路正确动作的概率为 90（5) 的短路条件下, 全系统中断路器不被错误切除任意一个的概率是多少? 体会爱护动作牢靠性应要求到多高?答：假定爱护 1 在发电厂侧还有 1 套远后备爱护，则线路 AB 中点短路后应当有 4 个断路器

35、的跳闸回路被 4 套爱护启动， 假如各爱护回路正确动作的概率只有 90% ， 则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率是 P=090.90909=06561.3.19 什么是助增电流和外汲电流? 它们对阻抗继电器的工作有什么影响？39（a） 中母线 B 上未接分支的状况下， , 此时 k 点短路时， A 处阻抗继电器 KZ1测量到的阻抗为在母线 B 接上分支后 ， k 点短路时， A 处阻抗继电器 KZ1 测量到的阻抗为即在相位与相差不大的状况下, 分支的存在将使 A 处感受到的测量阻抗变大, 这种使测量阻抗变大的分支就成为助增分支， 对应的电流称为助增电流。类似地图 39（a) 中， 在母

36、线 B 上未接分支的状况下， , 此时 k 点短路时,A 处阻抗继电KZ1 测量到的阻抗为在母线 B 接上分支后,， k 点短路时， A 处阻抗继电器 KZ1 测量到的阻抗为即在相位与相差不大的状况下， 分支的存在将使 A 处感受到的测量阻抗变小， 这种使测量阻抗变大的分支就成为外汲分支， 对应的电流称为外汲电流。320 在整定值相同的状况下, 比较方向圆特性、全阻抗圆特性、苹果特性、橄榄特性的躲负荷力量.答：在 整定值相同的状况下, 橄榄特性、方 向圆特性、苹 果特性、全 阻抗圆特性分别如图310 中的 1234 所示。由该图可以清楚地看出， 在整定值相同的状况下， 橄榄特性的躲负荷力量阻抗

37、力量最好， 方向圆阻抗特性次之， 苹果形与全阻抗的躲负荷力量需要具体分析， 取决于负荷阻抗角以及苹果外形的“ 胖瘦 ”。图 3-10 四种阻抗特性图321 什么是电力系统的振荡? 振荡时电压、电流有什么特点？ 阻抗继电器的测量阻抗如何变化？答： 电力系统中发电机失去同步的现象， 称为电力系统的振荡； 电力系统振荡时， 系统两侧等效电动势间的夹角0360 范 围内作周期性变化， 从而使系统中各点的电压、 线路电流、 距离爱护的测量阻抗也都呈现周期性变化。 在系统两端电动势相等的条件下， 测量阻抗按下式的规律变化， 对应的轨迹如图 3.10 所示.322 接受故障时短时开放的方式为什么能够实现振荡

38、闭锁？ 开放时间选择的原则是什么？1 、 利用电流的负序、 零序重量或突变量， 实现振荡闭锁.2 、 当系统发生故障时, 短时开放距离爱护允许爱护出口跳闸称为短时开放。 若在开放的时间内, 阻抗继电器动作，说明故障点位于阻抗继电器的动作范围之内 ，将 故障线路跳开; 若在开放的时间内阻抗继电器未动作， 则说明故障不在爱护区内， 重新将爱护闭锁。开放时间选择的原则： Tdw 称为振荡闭锁的开放时间, 或称允许动作时间， 它的选择要兼顾两个方面：一是要保证在正向区内故障时，爱护 I 段有足够的时间牢靠跳闸, 爱护 段的测量元件能够牢靠启动并实现自保持， 因而时间不能太短， 一般不应小于 0.1s

39、； 二是要保证在区外故障引起振荡时， 测量阻抗不会在故障后的 Tdw 时间内进入动作区， 因而时间又不能太长, 一般不应大于 03s3.23 系统如图 3-12 所示, 母线 CDE 均为单侧电源。 全系统阻抗角均为 80=15=30=24, =32 ， =0.4s ， 系统最短振荡周期 T=09s图 312 简洁电力系统示意图（1） G1G2 两机电动势幅值相同， 找出系统的振荡中心在何处？（2） 分析发生在振荡期间母线 ABCD 电压的变化规律及线路 AB 电流的变化.（3）BCCDDE 的爱护是否需要加装振荡闭锁， 为什么？（4） 爱护 6 的 段接受方向圆阻抗特性， 是否需要装振荡闭锁

40、？答（1)在系统各部分的阻抗角都相等的状况下,振荡中心的位置就在阻抗中心处，则有=(15+15+30 ）=30 即在 AB 线路的中点.（2） 对于母线 AB由于母线 CD 都是单端电源， 其电压和母线 B 电压的变化规律一样。（3） 不需要, 线路 BCC-DDE 都是单端电源, 在爱护处所得出来的测量阻抗不受振荡的影响.（4） 爱护 6 的 段方向圆阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如图 313=15+15+30=60 。 系统振荡时测量阻抗变化轨迹 OOG1G2 的垂直平分线， =32动作特性的半径为 16 ， 这样使测量阻抗进入动作的角度为=2arctan 118 , 使测量阻抗离开动作圆的

41、角度为=3602arctan242故停留在动作区内的角度为=242 -118 =124 。若 振荡为匀速振荡，在最短振荡周期的状况下，停 留在动作区域的时间为=0.31s ，小 于 段的整定时间 04s 。所 以在最短振荡周期振荡的状况下, 距离 段不会误动, 可以不加振荡闭锁.但是, 假如振荡周期加长， 测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将会加长， 段将由可能误动，在 整定时间为 04s 的状况下, 允许最长的振荡周期为 T=116s振荡周期不会超过 116s 时 段别懊悔误动， 超过时可能误动。为了保证牢靠性， 最好还是经过振荡闭锁.图 3-13 振荡对距离爱护的影响3.25 在单侧电源线

42、路上， 过度电阻对距离爱护的影响是什么？答： 如图 3-15 （a） 所示， 在没有助增和外汲的单侧电源线路上， 过度电阻中的短路电流与爱护安装处的电流为一个店里， 此时爱护安装处测量电压和测量电流的关系可以表示为 即如图 3-15（b) 所示，Rg( 过度电阻) 的存在总是使继电器的测量阻抗值增大，阻抗角变小,爱护范围缩短。爱护装置距短路点越近时, 受过度电阻的影响越大；同时，爱护装置的整定阻抗越小（相当于被爱护线路越短，受过度电阻的影响越大.图 3-15（a） 单侧电源系统示意图（b）对不同安装地点的距离爱护的影响326 在双侧电源的线路上, 爱护测量到的过度电阻为什么会呈容性或感性？答：

43、 以图 316(a ） 所示的没有助增和外汲双侧电源线路为例, 爱护安装处测量电压和测量电流的关系表示为 ， 即 ， 对测量阻抗的影响， 取决于对侧电源供应的短路电流大小即、 之间的相位关系， 杨浦可能使测量阻抗的实部增大， 也有可能使之减小。 若再故障前 M 侧为送端， N 侧为受端， 则 M 侧电源电动势的相位超前 N 侧. 这样， 在两侧系阻抗的阻抗角相同的状况下，的相位将超前, 从而将具有负的阻抗角，即表现为容性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变小。 反之， 若 M 侧为受端， N 侧为送端， 则将具有正的阻抗角, 即表现为感性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变大。在系统振荡加

44、故障的状况下, 与之间的相位差可能在 0360 的 范围内变化， 如图 3-16(b) 所示。图 316（a）双侧电源系统示意图（b）对不同安装地点的距离爱护的影响 3。27 系统爱护及爱护配置同题 3。23,爱护 6 的、段都接受方向阻抗特性，在距离爱护 A 母线 20 处发生经 15 的过度电阻短路, 超前相位角 030 两 种条件下， 问爱护6 的 、 段动作状况.答： 由已知得 =24=32，（为故障点电压，（1) 超前相位角 0=7/5 所以有 =如图 317（a) 所示, 在相位角 2652=19044411测量阻抗将落在爱护 6 的、段动作特性圆的圆外，所以爱护 6 、段都不的动

45、作。图 317 （a）动作特性与测量阻抗（b)动作特性与测量阻抗（2) 超前相位角 30故得 =1.53=-042j1.47=（20+15）+（-0.42 j1。47)15=12.173-j2.354=12。4 如图（b）所示,由于10.94 相角方向上的测量阻抗与爱护 6 的 、 段动作特性圆没有交点（ 除原点外)， 测量阻抗落在动作特性圆的圆外， 所以爱护 6 的 、 段都不动作。3.28 什么是距离爱护的稳态超越？ 克服稳态超越影响的措施有哪些？答： 稳态超越是指在区外故障期间测量阻抗稳定地落入动作区的动作现象。 见图 316（a，A处的总测量阻抗可能会因下级线路出口处过渡电阻的影响而减

46、小，严峻状况下，可能会使测量阻抗落入其 段范围内 ，造 成其 段误动作. 这种因过渡电阻的存在而导致爱护测量阻抗变小， 进一步引起爱护误动作的现象， 称为距离爱护的稳态超越。克服稳态超越影响的措施是： 接受能容许较大的过渡电阻而不至于拒动的测量元件。329 什么是距离爱护的暂态超越？ 克服暂态超越影响的措施有哪些？答： 在线路发生短路时， 由于各种缘由， 会使得爱护感受到的阻抗值比实际路线的短路阻抗小，使得下一线路出口短路( 即区外故障）时，爱护消灭非选择性动作，即所谓超越。暂态超越则是指在线路故障时， 由于暂态重量的存在而造成的爱护超越现象。克服暂态超越影响的措施如下：（1） 清除衰减直流重

47、量影响的直流措施，主要由两种方法 ，第 一种方法就是接受不受其影响的算法, 如解微分方程算法等基于瞬间值模型的算法； 其次种方法是接受各种滤波衰减直流重量的算法， 到目前为止， 数据窗短、 运算量小的算法尚在争辩中。（2） 消退谐波及高频重量对距离爱护影响的措施包括: 接受傅是算法能够滤除各种整次谐波， 使其基本不受整数次谐波重量的影响； 接受半积分算法对谐波也有肯定的滤波作用； 数字滤波可以便利地滤除整数次谐波， 对非整数次谐波也有肯定的衰减作用， 是消退谐波影响的主要措施.330 串联补偿电容器对距离爱护的正确工作有什么影响？ 如何克服这些影响？答：在串补电容前和串补电容后发生短路时，短路

48、阻抗将会发生突变, 短路阻抗与短路距离的线性关系被破坏， 将使距离爱护无法正确测量故障距离。削减串补电容影响的措施通常有以下几种:（1） 用直线型动作特性克服反方向误动；(2) 用负序功率方向元件闭锁误动的距离爱护;(3） 选取故障前的记忆电压为参考电压来克服串补电容的影响；（4) 通过整定计算来减小串补电容的影响。3.31 用故障重量构成继电爱护有什么有点？答: 工频故障重量的距离爱护具有如下几个特点。（ 1）继电器以电力系统故障引起的故障重量电压电流为测量信号，不反应故障前的负荷量和系统振荡, 动作性能不受非故障状态的影响, 无需加振荡闭锁.(2)继电器仅反应故障重量的工频稳态量， 不反应

49、其暂态的重量， 动作性能较为稳定；(3） 继电器的动作判据简洁， 因而实现便利, 动作速度较快;（4） 具有明确的方向性， 因而既可以作为距离元件， 又可作为方向元件使用;（5) 继电器本身具有较好的选相力量。332 什么是工频故障重量? 如何求得?答：当电力系统发生金属性短路时，可以分解为非故障状态和附加故障状态; 系统在非故障状态下运行， 电压电流中没有故障重量。 系统故障时， 相当于系统故障附加状态突然接入， 这时消灭和的电压、 电流故障重量; 在和中, 既包括了系统短路引起的工频的电流电压的变化重量， 还包括短路引起的故障暂态重量； 我们称工频电压、 电流的变化量为工频故障重量. 由图

50、 3-18 所示的附加故障状态的电路图可以得。图 3-18 所示的附加故障状态的电路图3。33简述工频故障重量距离继电器的工作原理。答：在图 318 中,爱护安装处的工频故障重量电压为与正常运行时该点电压大小相同、方向相反的电动势， 工频故障重量电流可以表示为。取工频故障重量距离元件的工作电压为 .式中，为爱护的整定阻抗,一般取为线路正序阻抗的 8085。比较工作电压 与故障附加状态下短路点电压大小,即比较工作电压与非故障状态下短路电压的大小就能够区分内、外的故障。工频故障重量距离元件的动作判据可以表示为 | ，满足该式判定为区内故障，爱护动作;不满足该式,判定为区外故障，爱护不动作.4 输电

51、线路纵联爱护41 纵联爱护依据的最基本原理是什么？答： 纵联爱护包括纵联比较式爱护和纵联差动爱护两大类， 它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、 区内故障与区外故障时的特征差异构成爱护的。 纵联爱护的基本原理是通过通信设施将两侧的爱护装置联系起来， 使每一侧的爱护装置不仅反应其安装饰的电气量， 而且哈反应线路对侧另一爱护安装处的电气量。 通过对线路两侧电气量的比较和推断， 可以快速、 牢靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路， 达到有选择、 快速切除全线路短路的目的。纵联比较式爱护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时, 推

52、断为区内故障，爱护马上动作跳闸； 当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时， 就推断为区外故障， 两侧的爱护都不跳闸。纵联差动爱护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来推断是区内故障还是区外故障 ，在 线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被爱护线路的状况下, 区外故障时线路两侧电流大小相等， 相位相反， 其相量和或瞬时值之和都等于零； 而在区内故障时， 两侧电流相位基本全都， 其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流， 量值很大。 所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和， 就可以区分区内故障与区外故障， 区内故障时无需任何延时， 马上跳闸; 区外故障， 牢靠闭锁两侧爱护， 使之均不动作跳

53、闸.42 纵联爱护与阶段式爱护的根本差别是什么？答： 纵联爱护与阶段式爱护的根本差别在于， 阶段式爱护仅检测、 反应爱护安装处一端的电气量， 其无延时的速动段（ 即第 段） 不能爱护全长, 只能爱护线路的一部分, 另一部分则需要依靠带有肯定延时的第 段来爱护； 而纵联爱护通过通信联系， 同时反应被爱护线路两端的电气量， 无需延时协作就能够区分出区内故障与区外故障， 因而可以实现线路全长范围内故障的无时限切除.4.5 通道传输的信号种类、 通道的工作方式有哪些？答: 在纵联比较式爱护中，通道中传送的信号有三类, 即闭锁信号、允许信号和跳闸信号.在纵联电流差动爱护中，通道中传送的是线路两端电流的信

54、息, 可以是用幅值、相角或实部、 虚部表示的相量值, 也可以是采样得到的离散值. 在纵联电流相位差动爱护中， 通道中传送的是表示两端电流瞬时值为正（ 或负）的相位信息，例如, 瞬时值为正半周时有高频信息，瞬时值为负半周时无高频信息, 检测线路上有高频信息的时间，可以比较线路两端电流的相位。 不同的通道有不同的工作方式， 对于载波通道而言， 有三种工作方式， 即正常无高频电流方式、 正常有高频电流方式和移频方式。 对于光纤及微波通道， 取决于具体的通信协议形式.4.12 输电线路纵联电流差动爱护在系统振荡、 非全相运行期间， 会否误动, 为什么?答： 系统振荡时， 线路两侧通过同一个电流， 与正

55、常运行及外部故障时的状况一样， 差动电流为量值较小的不平衡电流， 制动电流较大， 选取适当的制动特性， 就会保证不误动作。 非全相运行时， 线路两侧的电流也为同一个电流, 电流纵联差动爱护也不误动作。414 为什么纵联电流差动爱护要求两侧测量和计算的严格同步, 而方向比较式纵联差动爱护原理则无两侧同步的要求?420 什么是闭锁角， 由什么打算其大小， 为什么爱护必需考虑闭锁角， 闭锁角的大小对爱护有何影响？421 什么是相继动作, 为什么会消灭相继动作， 消灭相继动作对电力系统有何影响?答：在输电线路爱护中, 一侧爱护先动作跳闸后，另一侧爱护才能动作的现象称为相继动作。随着被爱护线路的增长，

56、为了保证区外故障时不误动作, 要求爱护的闭锁角增大, 从而使动作区域变小, 内部故障时有可能进入爱护的不动作区 。由 于在内部故障时高频信号的传输延时对于电流相位超前侧和滞后侧的影响是不同的 ，对 于滞后的 N 侧来说, 超前侧 M 发出的高频信号经传输延迟后，相当于使两者之间的相位差缩小，高频信号的间断角加大， 有利于其动作， 所以 N 侧是可以动作的； 但对于超前的 M 侧来说， N 侧发来的信号经延时后相对于加大了两侧电流的相位差, 使 M 侧感受到的高频信号的间断角变得更小 ，有 可能小于整定的闭锁角, 从而导致不动作 。为 解决 M 端不能跳闸问题, 当 N 侧跳闸后, 停止发高频信

57、号， M 侧只能收到自己发的高频信号， 间隔 180 , 满足跳闸条件随之跳闸。 消灭相继动作后， 爱护相继动作的一端故障切除的时间变慢。52 何为瞬时性故障, 何谓永久性故障？答： 当故障发生并切除故障后， 经过肯定延时故障点绝缘强度恢复、 故障点消逝， 若把断开的线路断路器再合上就能够恢复正常的供电， 则称这类故障是瞬时性故障。 假如故障不能自动消逝， 延时后故障点照旧存在， 则称这类故障是永久性故障。5.3 在超高压电网中使用三相重合为什么要考虑两侧电源的同期问题， 使用单项重合闸是否需要考虑同期问题?答: 三项重合闸时，无论什么故障均要切除三项故障，当系统网架结构薄弱时，两侧电源在断路

58、器跳闸以后可能失去同步， 因此需要考虑两侧电源同期问题； 单相故障时只跳单相, 使两侧电源之间仍旧保持两相运行, 一般是同步的; 因此 ，单 相重合闸一般不考虑同期问题。5.5 假如必需考虑同期合闸， 重合闸是否必需装检同期元件?答: 假如必需考虑同期合闸，也不肯定必需装检同期元件。当电力系统之间联系紧密（有三个以上的回路 ，系 统的结构保证线路两侧不会失步, 或当两侧电源有双回路联系时，可以接受检查另一线路是否有电流来推断两侧电源是否失去同步.什么是重合闸前加速爱护?答： 所谓前加速就是当线路第一次故障时， 靠近电源端爱护无选择性动作， 然后进行重合。 假如重合于永久性故障上, 则在断路器合

59、闸后， 再有选择性的切除故障.什么是重合闸后加速爱护？答: 所谓后加速就是当线路第一次故障时，爱护有选择性的动作，然后进行重合。假如重合于永久性故障上， 则在断路器合闸后， 再加速爱护动作瞬时切除故障， 而与第一次动作是否带有时限无关。61 变压器可能发生哪些故障和不正常运行状态？ 它们与线路相比有何异同？答： 变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障， 油箱外得故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。 油箱内的故障包括绕组的相间短路、 接地短路、 匝间短路以及铁芯的烧损等。变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路引起的过电流、 负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、 风扇故障或漏油等

60、缘由引起的冷却力量下降等。 此外， 对于中性点不接地运行的星形接线变压器， 外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压， 威逼变压的绝缘； 大容量变压器在过电压或低频率等特别工况下会使变压器过励磁， 引起铁芯和其他金属构件的过热。油箱外故障与线路的故障基本相同， 都包括单相接地故障、 两相接地故障、 两相不接地故障和三相故障几种形式， 故障时也都会消灭电压降低、 电流增大等现象。 油箱内故障要比线路故障简单， 除了包括相间故障和接地故障外， 还包括匝间故障、 铁芯故障等， 电气量变化的特点也较为简单.6.3 关于变压器纵差爱护中的不平衡电流与差动电流在概念上有何区分与联系？ 引起差动电流的缘由