继电保护习题解答

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1、第一章:1.什么是故障、异常运行方式和事故？它们之间有何不同？又有何联系？答：电力系统运行中，电气元件发生短路、断线时的状态视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发生故障和不正常运行方式时，若不及时处理或处理不当，则将引发系统事故，事故是指系统整体或部分的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。故障和异常运行方式不可以避免，而事故则可以避免发生。2.什么是主保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？答：一般把反映被保护元件严重故障、快速动作与跳闸

2、的保护装置称为主保护，而把在主保护系统失效时备用的保护称为后备保护。当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，故称为近后备保护。远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用，同时它实现简单、经济，因此要优先采用，只有在远后备保护不能满足要求时才考虑采用近后备保护。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或消除方向元件的死区。3.继电保护装置的任务及其基本要求是什么？答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元

3、件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。继电保护装置的基本要求是满足“四性” ，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。4.继电保护的基本原理是什么？答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。例如，根据短路故障时电流增大，可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的

4、保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。5.在图 1-1 中，各断路器处均装有继电保护装置 P1P7。试回答下列问题：（1） 当 k1 点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果 6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作?（2） 当 k2 点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时保护 3 拒动或 3QF 拒跳，但保护 P1 动作并跳开 1QF，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为 2QF，对保护 P1 的动作又应该如何评价？ 图 1-1 网络图答：（1）当 k1 点短路时，根据选择性要求保护 P6 动作应

5、跳开 6QF，如果 6QF 拒动，由近后备保护 P3、P5 动作跳开 3QF、5QF，或由远后备保护 P2、P4 的动作跳开 2QF、4QF。（2）当 k2 点短路时，根据选择性要求应由保护 P2、P3 动作跳开 2QF、3QF，如 3QF 拒动，保护 1 动作并跳开 1QF，则保护 P1 为无选择性动作，此时应由保护 P5 或保护 P4 动作，跳开 5QF 或 4QF。如果是 2QF 拒动，则保护 P1 动作跳开 1QF 具有选择性。第二章:1. 电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？答：（1）电流互感器 TA 采用减极性标示方法，其一次绕组 L1L2 和二次绕组 K1K2

6、引出端子极性标注如图 2-1（a）所示，其中 L1 和 K1，L2 和 K2 分别为同极性端。如果 TA 的端子标志不清楚，可用图 2-1（b）所示接线测定判定出同极性端，如果用图 2-1（b）中实线接法 U = ，则电压表 U 所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则 U 12= + ，电压表 U 所接两个端子为异极性端。12（2）电流互感器 TA 常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形（两相 V 形）接线、两相电流差接线和一相式接线。2.电流互感器的 10%误差曲线有何用途？怎样进行 10%误差校验？答：电流互感器额定变比 为常数，其一次电流 与二次电流 ，在铁芯不饱和时有TAK1I&2I

7、= 的线性关系，如图 2-2（a ）中直线 1 所示。但当铁芯饱和时， 与 不再保2ITA1 2I1持线性关系，如图 2-2（a）中曲线 2 表示。继电保护要求在 TA 一次电流 等于最大短路1I电流时，其变化误差要小于或等于 10%，因此可在图 2-2（a）中找到一个电流 自)(10mb点做垂线与直线 1 和曲线 2 分别交于 B、A 点，且 =0.1 。如果 TAbI1 (1TAKI一次电流 ，则 TA 变比误差就不会超过 10%。bI1由于 TA 变比误差与其二次负荷阻抗有关，为便于计算，制造厂对每种 TA 都提供了在下允许的二次负荷 ，曲线 就称为 TA 的 10%误差曲线，用 10%

8、误差曲0malZ)(m10alZf线也可方便的求出 TA 在满足误差不超过 10%的最大允许负荷阻抗。如图 2-2（b）所示，已知 后，可以从曲线上查出允许负荷阻抗 大于实际负荷阻抗 则误差满足要求。1- 1al LZ3.电流互感器的准确度有几级？和二次负荷有什么关系？答：电流互感器准确度级有 0.2、1.0、3.0、10、B 级，由于 TA 误差与二次负荷有关，故同一台 TA 在使用不同准确度级时有不同的额定容量，或者说带负荷越大，其准确度级越低。4.电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路？电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路？答：（1）TA 正常运行时，二次电流产生的磁通势起去磁作用

9、，励磁电流很小，铁芯中总磁通很小，二次绕组感应电动势不超过几十伏，如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全转变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组匝数很多，根据电磁感应定律可知二次绕组两端产生很高电压，可达数千伏。不但要损坏二次绕组绝缘，而且将严重危及人身安全。再者由于铁芯中磁通密度剧增，使铁芯损耗加大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此 TA 二次绕组不允许开路，故在 TA 二次回路中不能装设熔断器，二次回路一般不进行切换，若要切换应先将二次绕组短接。（2）电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常时负荷阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小负荷电流，当二

10、次侧短路时，负荷阻抗为零，将产生很大短路电流，将电压互感器烧坏，因此，TV 二次侧不允许短路。5.电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式？答：TA 二次绕组接线方式有：完全星形接线；不完全星形接线；两相电流差接线；三角形接线；一相用两只电流互感器串联或并联接线。6.某一电流互感器的变比为 600/5。其一次侧通过三相短路电流 5160A，如测得该电流互感器某一点的伏安特性为 =150V， =3A，试问二次接入 3 负荷阻抗（包括电流互感器2UNI二次漏抗及电缆电阻）时，变比误差能否超过 10%？答：TA 等值电路如图 2-3 所示，已知 TA 励磁电流 =3A， =150V，故障电流折算到 TA

11、NI2U二次侧为又 ， ，而实AKITA43120561 3ZL VZIL1203)4()(12 际伏安特性 ， =3A，现在 ， 3A。现在 按VUNIV02502NINI3A 计算则 。此时变比误差I431210%合格。%98.6043-I%图 2-3 TV 等值电路图7.何谓电流互感器零序电流接线？ 答：用三只同型号相同变比的 TA 二次绕组同极性端子连接后再接入零序电流继电器 KAZ，如图 2-4 所示，则流入继电器中电流为 )(131)()(I 0r mCBmATATmCBmACBAcba IIKIIIII & 当三相对称时， =0，即 ，则 为0I0IBIrI unbBTAII)(

12、式中 为不平衡电流是由三个 TA 励磁特性不同引起的。当发生单相接地或两相接地短路unbI&故障时，可获得零序电流，因此这种接线也成为零序电流滤过器的接线。图 2-4 用三个 TA 构成零序电流滤过器8.用向量图分析负序电压过滤器通入正序电压时输出电压大小。 （ 、113XR）2231XR答：9.用向量图分析负序电流过滤器通入正序电流时输出电压大小。 （ ）KnRl3答：由以上分析可知： =0 )3()(111KnRIIjKRInUlACBAlmi 由以上分析可知： 2222 )3()(1 AllACBAlmni InRKnIIjKRIU 第三章:1.比较电流电压保护第、段的灵敏系数，哪一段保

13、护的灵敏系数最高和保护范围最长？为什么？答：电流电压保护第段保护即无时限电流速断保护，其灵敏系数随运行方式变化而变化，灵敏系数和保护范围最小。第段保护即带时限电流速断保护，其灵敏性有所提高，保护范围延伸到下级线路一部分，但当相邻线路阻抗很小时，其灵敏系数也可能达不到要求。第段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般较高，可以保护本级线路全长，并作为相邻线路的远后备保护。2.相间短路电流、电压保护中第、段各有什么办法提高其灵敏系数？为什么可以提高灵敏系数？答：相间短路电流保护第段无时限电流速断的灵敏系数受系统运行方式影响很大，运行方式变化大，则灵敏系数可能不满足要求。可采用第段带时限电流速断保护提

14、高其灵敏系数，但是当相邻线路阻抗很小时，灵敏系数也可能不满足要求。可采用电流电压连锁速断保护提高其灵敏系数，但是当运行方式改变较大时，灵敏系数也要减小。第段过电流保护的灵敏系数一般能够满足要求，但是在长距离、重负荷的输电线路上往往不能满足要求。3.如图 3-1 所示电网中，线路 WL1 与 WL2 均装有三段式电流保护，当在线路 WL2 的首端 k点短路时，都有哪些保护启动和动作，跳开哪个断路器？答：在 WL2 首端 k2 点发生短路，三段过流保护都启动，只有保护 2 动作，跳开 2QF。图 3-1 网络图4.电流保护采用两相三继电器接线时，若将 C 相电流互感器极性接反，如图 3-2（a）所

15、示，试分析三相短路及 A、C 两相短路时继电器 1KA、2KA、3KA 中电流的大小。答：两相三继电器接线在 C 相 TA 极性接反时，发生三相短路时和 A、C 两相短路时电流分布如图 3-2 和图 3-3 所示。(1)三相短路时从图 3-2（a）中可知电流继电器 1KA 和 2KA 通过电流互感器二次侧相电流值，而 3KA 中通过电流为相电流值的 倍。3(2)A、C 两相短路时（如图 3-3 所示） ，1KA、2KA 通过电流互感器二次侧相电流值，而 3KA 中通过电流为 ，由于 ，所以 =0，即 3KA 中通过电流为零。caI&acIcaI&图 3-2 电流互感器 TA 接线及电流分布(a

16、)三相短路时的电流分布;(b)电流向量图图 3-3TA 接线及 AC 两相短路时电流分布(a)两相短路时的电流分布;(b)电流向量图6.如图电网，已知保护 1 采用限时电流速断保护，保护 2 采用电流速断保护，且ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护 1 整定计算所用的最小分支系数 Kfzmin 和最大分支系数 Kfzmax。答：K fzmin =1.2*14/(14+14)=0.6 Kfzmax=17. 如图电网，已知保护 1 采用限时电流速断保护和定时限过电流保护，保护 2 采用电流速断保护，且 ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护 1 整定计算所用的最小分支系数 Kfzmin 和最大分支系数 Kfzmax。答：Kfzmin =