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1、word电力系统继电保护课后习题答案1绪论1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什 么情景？答：现代的电力系统离开完善的继电保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，假如没有完善的继电保护系统将故障快速切除，如此会引起故 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。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，如此当电 力系统出现不正常运行时，不能与时地发出信号通知值班人
2、员进展合 理的处理。1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？答：继电保护装置就是指能反响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,甄别出发生故障的电力设备，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，将故障局部与电网的其他局部隔 离。1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的 作用是什么？答:继电保护装置一般通过测量比拟、逻辑判断和执行输出三个局部 完成预定的保护
3、功能。测量比拟环节是册来那个被保护电器元件的物 理参量，并与给定的值进展比拟，根据比拟的结果，给出“是“非、“ 0 或“ T性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。 逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的 逻辑关系判定故障的类型和X围，最后确定是否应该使断路器跳闸。 执行输出环节是根据逻辑局部传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉 冲与相应的动作信息、发出警报或不动作。1.4 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保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护X围内任意点的故障吗？答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流
4、保护；利用 短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升 高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成 了低阻抗保护。单靠保护增大值不能切除保护X围内任意点的故障，因为当故障发生 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异不 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，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一局部。1.5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 构成哪些原理的保护？答：利用电力元件两端电流的差异，可以构成电流差动保护；利用电 力元件两端电流相位的差异可以构成电流相位差动保护；利两侧功率 方向的差异
5、，可以构成纵联方向比拟式保护；利用两侧测量阻抗的大 小和方向的差异，可以构成纵联距离保护。1.6如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保 护应各接哪组互感器？答：线路保护应接TA1,母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保 护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。母线f 科 、线路TA1TA2图1-1电流互感器选用示意图1.7结合电力系统分析课程的知识，说明加快继电保护的动作时间， 为什么可以提高电力系统的稳定性？答：由电力系统分析知识可知，故障发生时发电机输出的电磁功率减 小二机械功率根本不变，从而使发电机产生加速的不平衡功率。继电 保护的动作时间越快，发电机加
6、速时间越短，功率角摆开幅度就越小， 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，继电保护的动作速度越快， 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。1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺 点。答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他 环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动 来切除故障。远后备保护的优点是：保护X围覆盖所有下级电力元件的主保护 X围，它能解决远后备保护X围内所有故障元件由任何原因造成的不 能切除问题。远后备保护的缺点是：1当多个电源向
7、该电力元件供电时，需 要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护；2动作将切除所 有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。近后备保护的优点是：1与主保护安装在同一断路器处，在主保护 拒动时近后备保护动作；2动作时只能切除主保护要跳开的断路器, 不造成事故的扩大；3在高压电网中能满足灵敏度的要求。近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时 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， 不能起到保护作用。1.9从对继电器的“四性“要求与其间的矛盾，阐述继电保护工作即 是理论性很强，又是工程实践性很强的工作。答：继电保护的可靠性、选择性、
8、速动性和灵敏性四项要求之间即矛 盾又统一。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大局部工作也 是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进展的。电力系统继电保护即是一门理论性很强，又是工程实践性很强的 学科。首先继电保护工作者要掌握电力系统、电气设备的根本原理、 运行特性和分析方法，特别要掌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 理和判据实现继电保护的根本方法，所以需要很强的理论性。由于被保护的电力系统与其相关的电气设备千差万别，故障时电 气量的变化受多种因素的影响和制约，因此任何一
9、种继电保护原理或 装置都不可能不加调整地应用于不同的电气设备或系统，而应根据实 际工程中设备、系统的现状与参数，对其继电保护做出必要的调整。 一样原理的保护装置在应用于电力系统不同位置的元件上时，可能有 不同的配置和配合；一样的电力元件在电力系统不同位置安装时，可 能配置不同的继电保护，这些均需要根据电力系统的工程实际，具体 问题具体分析，所以继电保护又具有很强的工程实践性。2电流的电网保护2.1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 ？假如不满足，当参加继电器的电量在动作值附近时将可能出现 什么情况？答：过量继电器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
10、。当参加继电器的动作电量图中的Ik大于其设定的动 作值图中的口时，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 当参加继电器的电气量小于其设定的返回值图中的Ire丨以后它才突 然返回。无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可 能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性。为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否如 此当参加继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动 作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法 正常工作。EoT 162E153411、Iop12.2 请列举说明为实现“
11、继电特性，电磁型、集成电路性、数字型 继电器常分别采用那些技术？ 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始转动，磁路气隙减小，在外加电流或电 压不变的情况下，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 回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电
12、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。所以返回值一定小 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。2.3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，就必须增大 通过继电器线圈的电流Ik,以增大电磁转矩，能使继电器动作的最小
13、电流称之为动作电流Iop。在继电器动作之后，为使它重新返回原位，就必须减小电流以减 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 Ire。过电流继电器返回系数过小时，在一样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须小于 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，不能保证可靠动作，输入电流正好在动作值附近时，可能回 出现“抖动现象，使后续电路无法正常工作。继电器的动作电流、返回电流和返回系数都可能根据要求进展设 2.4在电流保护的整定计算中，为什么要
14、引入可靠系数，其值考虑哪 些因素后确定？答：引入可靠系数的原因是必须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对瞬时动作的保护还应考虑短路电流中非周期分量使总电流增 大的影响；3电流互感器存在误差；4保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，从最不利的情况出发，即使同时存在着以上几个因 素的影响，也能保证在预定的保护X围以外故障时，保护装置不误动 作，因而必须乘以大于1的可靠系数。2.5 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证保 护动作的选择性？依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动 性？答：电流速断保护的动作电流必须按
15、照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，它将不能保护线路全 长，而只能保护线路全长的一局部，灵敏度不够。限时电流速断的整 定值低于电流速断保护的动作短路，按躲开下级线路电流速断保护的 最大动作X围来整定，提高了保护动作的灵敏性，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 下级的电流速断保护切除故障，保证它的选择性。电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长，速断X围内的故 障由速断保护快速切除，速断X围外的故障如此必须由限时电流速断 保护切除。速断保护的速动性好，但动作值高、灵敏性差；限时电流 速断保护的动作值低、灵敏度高但需要0.30.6s 的延时才能动作。 速断和限时速断保护的配合，既保证了动作的灵敏性，也能够满足速 动性的要求。2.6为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合， 而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流 整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远 后备保护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保 护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最 末端的过电流保护灵敏度最高、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
