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1、电力系统继电保护原理 习题 第三章 电电网的距离保护护 1.全阻抗继电 器有无电压 死区？为什么？ 答：没有死区，根据全阻抗继电 器的动作特性（幅值、相位），可以分析，当 电压 很小的时候，可以动作。 幅值特性： 相位特性： 2.有一方向阻抗继电 器，其整定阻抗Zzd=1060，若某一种运行情况下的测量 阻抗Zcl=8.530，此时该继电 器是否动作？为什么？ 解： 根据方向继电 器的幅值比较方程： 将Zzd=1060和Zcl=8.5300代入方程，得 结果：动作。 8.精确工作电流的含义是什么？阻抗继电器为什么要考虑精确工作电流？ 解：所谓精确工作电流就是指当IJ=IJG时，继电器的起动阻抗
2、Zdz.j=0.9Zzd，即比整定 阻抗值缩小了10。 加入继电器的电流较小时，继电器的起动阻抗将下降，使阻抗继电器的实际保护范 围缩短。这将影响到与相邻线路阻抗元件的配合，甚至引起非选择性动作。所以必 须考虑精确工作电流。 9.已知线路的阻抗角L=65，通过线路的负荷功率因数为0.9，在此线路上装设有按 0接线的相间距离保护。当线路发生金属性短路时，距离保护起动元件的灵敏系数是 采用，还是采用全阻抗继电器大？为什么？ 解： 方向阻抗继电器动作阻抗为： ； 全阻抗继电器动作阻抗为： 下图中我们可以比较0.9功率因数的负载线与特性园的交点，易知距离保护起动元件 方向阻抗继电器的灵敏系数大，提高了
3、1/cos(d-fh)。 第四章 1.纵联差动保护与电流保护的区别是什么？ 答：电流保护属于单端保护，在动作值的整定上必须与下一元件的保护相配合，才能满足 动作选择性的要求，它不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。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，当在保护范 围内任一点发生故障时，能瞬时切除故障。 第五章 1.什么是高频通道的经常无高频电流方式和长期发信方式？ 答：经常无高频电流方式就是当故障时发出高频电流；长期发信方式就是故障时将高频电 流停止或改变其频率的方式。 2.高频通道是由哪几部分组成的？各部分各有什么作用？ 答：阻波器：并联谐振，阻抗
4、最大，可达1000以上，可以将高频限制在通道内，所以谐 振频率就是载波频率。对50工频，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗（0.04），所以不影 响工频传输。 结合电容器：与连接过滤器配合，将载波信号传输到输电线路；同时使高频收发信机与工 频高压线路绝缘。（高频通过，低频阻抗大，不能通过）。 连接滤波器：与结合电容器组成“带通滤波器”，只有高频通过。其波阻抗：由线路一侧看 ：400；由收发信机一侧看：100，这样可避免反射，减小信号衰耗。本处的接地 刀闸便于检修。 高频收发信机：发送和接收高频信号。由继电保护装置控制，控制方式有：电力系统故 障时，保护起动，使发信号；正常发信，故障听信或改变频率方式。
5、两端接收，进 行比较判断，进行跳闸或闭锁（保护）。 3.简述高频闭锁方向保护的工作原理。 答：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III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 ，发信机不向输电线路发高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。 4.简述相差高频保护的工作原理。 答：相差高频保护的工作原理：比较两端短路电流相位，采用高频通道经常无电流方 式构成保护时，规
6、定两端在电流波形正半周或负半周发高频信号。当内部故障时，两 端电流同相位，收到的高频信号间断，不进行保护闭锁；当外部故障时，两端电流相 位相反，收到的高频信号连续，闭锁保护。因此，没有填满本端高频脉冲空隙的高频 信号是保护动作跳闸的的必要条件，填满本端高频脉冲空隙的对端高频信号就是一种 闭锁信号，达到闭锁保护的目的。相差高频保护是一种传送闭锁信号的保护。 第六章 1.为什么要采用自动重合闸？对自动重合闸装置有哪些要求？ 答：电力系统架空线路故障大都是“瞬时性”故障，在线路被继电保护迅速动作断路器断 开后，故障点的绝缘水平可以自行恢复，故障随即消失。此时如果把断开的线路断 路器重新合上，就能够恢
7、复正常的供电。对于这种“瞬时性”故障，在线路被断开后 ，再进行一次合闸，就有可能恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。自动重合闸 的基本要求（P105）。 5.什么叫重合闸的前加速和后加速？它们各有什么优缺点？ 答：重合闸的前加速（P111）和后加速（P112）。 6.同步检定继电器的工作原理是什么？ 答：（P111）。 第六章 电力变压器的继电保护 1、电力变压器可能发生的故障和不正常工作情况有哪些？应该装设哪些保护？ 答：变压器故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。 油箱内部故障：相间短路、绕组匝间短路和单相接地短路。 油箱外部故障：引线和套管处会产生各种相间短路和接地故障。 不正常工作是由外
8、部短路或过负荷引起的过电流、油面降低和过励磁等。 一般应装设：瓦斯保护；纵差保护或电流速断保护；过电流保护；另序电流保护；过负 荷保护；过励磁保护 2、变压器差动保护产生不平衡电流的原因有哪些?与哪些因素有关？ 答：1、由变压器两侧电流相位不同而产生；2、由两侧电流互感器的误差引起；3由 计算边比与实际变比不同而产生；4带负荷调变压器的分接头产生 3、为了提高变压器差动保护的灵敏性并保证选择性，应采用哪些措施来减少不平衡电 流及其对保护的影响？ 答：1、将变压器星形侧的三个电流互感器结成三角形，而将变压器三角形侧的三 个电流互感器结成星形，并适当考虑连接方式后即可把二次电流的相位校正过来。 2
9、、在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁心互感器，并选大变比的电流互感器。 3、用平衡线圈Wph来消除。 4.何谓变压器的励磁涌流？励磁涌流如何产生？有什么特点？ 答：变压器励磁涌流是指:变压器全电压充电时,在其绕组中产生的暂态电流。产生的原 因是:变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时, 其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量,因此产生较大的涌流,其中最大峰值可达到变压 器额定电流的6-8倍。 其特点是:励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角、变压器铁芯的剩余磁通和电源系 统阻抗等因素有关。最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间(该时磁通为峰值 ）。变压器涌流中含
10、有直流分量和高次谐波分量,随时间衰减,其衰减时间取决于回路电 阻和电抗,一般大容量变压器约为5-10秒,小容量变压器约为0.2秒左右。 特点：1、包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧。2、包含有大 量的高次谐波分量,并以二次谐波为主。 3、励磁涌流波形之间出现间断。 第八章 1、微机保护有哪些特点和优点？ 答：由微型计算机或单片机构成的保护称为微机保护。 微机保护的优点有： (1) 程序具有自适应性，可按系统运行状态自动改变整定值和特性 (2) 有可存取的存储器。 (3) 在现场可灵活地改变继电器的特性。 (4) 可以使保护性能得到更大的改进。 (5) 有自检能力。 (6)
11、有利于事故后分析。 (7) 可与计算机交换信息。 (8) 可增加硬件的功能。 (9) 可在低功率传变机构内工作。 微机保护的缺点有： (1) 与传统的保护有根本性的差异。 (2) 使用者较难维护。 (3) 要求硬件和软件有高度可靠性。 (4) 硬件很容易过时。 (5) 在操作和维护过程中，使用人员较难掌握。 2、为防止频率混叠现象，若计及16次谐波，采样频率的最小值是多少？ 答：32*50=1600Hz 例1、在图中所示网络中,试对线路AB进行三段电流保护的整定。已 知线路的最大负荷电流 ,保护2的过电流保护动作时间为 2.2s，母线A、B、C处短路时流经线路AB的短路电流计算值在最大 运行方
12、式分别是5.34kA，1.525kA，0.562kA；在最小运行方式下分 别是4.27 kA，1.424 kA，0.548 kA。 (1)电流速断 动作电流的整定： 灵敏性校验： 系统阻抗可以根据A点的短路电流求出， 最大运行方式下 最小运行方式下 计算后可得在最小运行方式下的保护范围为 灵敏度校验 动作时间 t=0s （2）限时电流速断 动作电流的整定： 所以 灵敏性校验 动作时间 （3）过电流 动作电流整定： 灵敏性校验 动作时间 例2、如图示，网络选择定时限过电流保护1的起动值， 并校验其灵敏度和确定动作时限。单位长度线路阻抗取 0.4/km，计算电压E取115kV。 近后备：考虑分支、
13、分流系数： 错误： 正确： 所以近后备最小短路电流取：1042.3A 远后备：考虑分支、分流系数： 错误： 正确： 所以远后备最小短路电流取：757.1A 本线路近后备灵敏度： 满足要求； 本线路远后备灵敏度： 满足要求； 动作时限： 例3：如下图所示网络中，设各线路均装有距离保护，试对点1处 的距离保护、段进行整定，即求各段动作阻抗Zact、 Zact”、Zact”，动作时间t、t”、t”和校验其灵敏度。 已知线路AB的最大负荷电流Ifh.max=350A,cos=0.9,所有线路阻 抗Zb=0.4/km,阻抗角f = 70，自起动系数KZq=1,正常时母线 最低电压Ufh.min=0.9V
14、e,其它参数已标注在图上。 30km 60km 60km 80km A BC D E 12 34 56 87 910 31.5MVA 10.6% t10”=1.5s t8”=0.5sES=115/ kV 3 Xs1.max = 25 Xs1.min = 20 ES=115/ kV 3 Xs1.max = 30 Xs1.min = 25 30km 60km 60km 80km A BC D E 12 34 56 87 910 31.5MVA 10.6% t10”=1.5s t8”=0.5sES=115/ kV 3 Xs1.max = 25 Xs1.min = 20 ES=115/ kV 3 Xs
15、1.max = 30 Xs1.min = 25 1、有关元件阻抗的计算 AB线路的正序阻抗 ZAB=ZblAB=0.430=12 BC线路的正序阻抗 ZBC=ZblAB=0.430=12 变压器的阻抗 30km 60km 60km 80km A BC D E 12 34 56 87 910 31.5MVA 10.6% t10”=1.5s t8”=0.5sES=115/ kV 3 Xs1.max = 25 Xs1.min = 20 ES=115/ kV 3 Xs1.max = 30 Xs1.min = 25 2、距离段的整定 (1) 动作阻抗Zact.1=0.85ZAB=0.8512=10.2 (2) 动作时间t=0s 30km 60km 60km 80km A BC D E 12 34 56 87 910 31.5MVA 10.6% t10”=1.5s t8”=0.5sES=115/ kV 3 Xs1.max = 25 Xs1.min = 20 ES=115/ kV 3 Xs1.max = 30 Xs1.min = 25 3、距离段的整定 (1) 动作阻抗 与相邻线路保护3（或保护5）的段配合 Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3) 式中：Zact.3=0.85ZBC=0.8524=20.4
