第一篇：電力系統繼電保護課后部分習題答案

緒論

1.1電力系統如果沒有配備完善的繼電保護系統，想象一下會出現什么情景？

答：現代的電力系統離開完善的繼電保護系統是不能運行的。當電力系統發生故障時，電源至故障點之間的電力設備中將流過很大的短路電流，若沒有完善的繼電保護系統將故障快速切除，則會引起故障元件和流過故障電流的其他電氣設備的損壞；當電力系統發生故障時，發電機端電壓降低造成發電機的輸入機械功率和輸出電磁功率的不平衡，可能引起電力系統穩定性的破壞，甚至引起電網的崩潰、造成人身傷亡。如果電力系統沒有配備完善的繼電保護系統，則當電力系統出現不正常運行時，不能及時地發出信號通知值班人員進行合理的處理。

1.2繼電保護裝置在電力系統中所起的作用是什么?

答:繼電保護裝置就是指能反應電力系統中設備發生故障或不正常運行狀態,并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置.它的作用包括:1.電力系統正常運行時不動作;2.電力系統部正常運行時發報警信號,通知值班人員處理,使電力系統盡快恢復正常運行;3.電力系統故障時,甄別出發生故障的電力設備,并向故障點與電源點之間、最靠近故障點斷路器發出跳閘指令,將故障部分與電網的其他部分隔離。

1.3繼電保護裝置通過哪些主要環節完成預定的保護功能,各環節的作用是什么?

答:繼電保護裝置一般通過測量比較、邏輯判斷和執行輸出三個部分完成預定的保護功能。測量比較環節是冊來那個被保護電器元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據比較的結果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質的一組邏輯信號，從而判別保護裝置是否應該啟動。邏輯判斷環節是根據測量環節輸出的邏輯信號，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應該使斷路器跳閘。執行輸出環節是根據邏輯部分傳來的指令，發出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應的動作信息、發出警報或不動作。

1.4 依據電力元件正常工作、不正常工作和短路狀態下的電氣量復制差異，已經構成哪些原理的保護，這些保護單靠保護整定值能求出保護范圍內任意點的故障嗎？

答：利用流過被保護元件電流幅值的增大，構成了過電流保護;利用短路時電壓幅值的降低，構成了低電壓保護；利用電壓幅值的異常升高，構成了過電壓保護；利用測量阻抗的降低和阻抗角的變大，構成了低阻抗保護。單靠保護增大值不能切除保護范圍內任意點的故障，因為當故障發生在本線路末端與下級線路的首端出口時，本線路首端的電氣量差別不大。所以，為了保證本線路短路時能快速切除而下級線路短路時不動作，這種單靠整定值得保護只能保護線路的一部分。

1.5依據電力元件兩端電氣量在正常工作和短路狀態下的差異，可以構成哪些原理的保護？

答：利用電力元件兩端電流的差別，可以構成電流差動保護；利用電力元件兩端電流相位的差別可以構成電流相位差動保護；利兩側功率方向的差別，可以構成縱聯方向比較式保護；利用兩側測量阻抗的大小和方向的差別，可以構成縱聯距離保護。

1.6 如圖1-1所示，線路上裝設兩組電流互感器，線路保護和母線保護應各接哪組互感器？

答：線路保護應接TA1，母線保護應接TA2。因為母線保護和線路保護的保護區必須重疊，使得任意點的故障都處于保護區內。

母線

線路

TA1

圖1-1 電流互感器選用示意圖

1.7 結合電力系統分析課程的知識，說明加快繼電保護的動作時間，為什么可以提高電力系統的穩定性？

答：由電力系統分析知識可知，故障發生時發電機輸出的電磁功率減小二機械功率基本不變，從而使發電機產生加速的不平衡功率。繼電保護的動作時間越快，發電機加速時間越短，功率角擺開幅度就越小，月有利于系統的穩定。

由分析暫態穩定性的等面積理論可知，繼電保護的動作速度越快，故障持續的時間就越短，發電機的加速面積就約小，減速面積就越大，發電機失去穩定性的可能性就越小，即穩定性得到了提高。

1.8后備保護的作用是什么？闡述遠后備保護和近后備保護的優缺點。

答：后備保護的作用是在主保護因保護裝置拒動、保護回路中的其他環節損壞、斷路器拒動等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動來切除故障。

遠后備保護的優點是：保護范圍覆蓋所有下級電力元件的主保護范圍，它能解決遠后備保護范圍內所有故障元件由任何原因造成的不能切除問題。

遠后備保護的缺點是：（1）當多個電源向該電力元件供電時，需要在所有的電源側的上級元件處配置遠后備保護；（2）動作將切除所有上級電源測的斷路器，造成事故擴大；（3）在高壓電網中難以滿足靈敏度的要求。近后備保護的優點是：（1）與主保護安裝在同一斷路器處，在主保護拒動時近后備保護動作；（2）動作時只能切除主保護要跳開的斷路器，不造成事故的擴大；（3）在高壓電網中能滿足靈敏度的要求。

近后備保護的缺點是：變電所直流系統故障時可能與主保護同時失去作用，無法起到“后備”的作用；斷路器失靈時無法切除故障，不能起到保護作用。

TA2

第二篇：繼電保護課后部分習題答案

電力系統繼電保護

張保會 尹項根主編

1.2繼電保護裝置在電力系統中所起的作用是什么? 答:繼電保護裝置就是指能反應電力系統中設備發生故障或不正常運行狀態,并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置.它的作用包括:1.電力系統正常運行時不動作;2.電力系統部正常運行時發報警信號,通知值班人員處理,使電力系統盡快恢復正常運行;3.電力系統故障時,甄別出發生故障的電力設備,并向故障點與電源點之間、最靠近故障點斷路器發出跳閘指令,將故障部分與電網的其他部分隔離。1.3繼電保護裝置通過哪些主要環節完成預定的保護功能,各環節的作用是什么? 答:繼電保護裝置一般通過測量比較、邏輯判斷和執行輸出三個部分完成預定的保護功能。測量比較環節是冊來那個被保護電器元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據比較的結果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質的一組邏輯信號，從而判別保護裝置是否應該啟動。邏輯判斷環節是根據測量環節輸出的邏輯信號，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應該使斷路器跳閘。執行輸出環節是根據邏輯部分傳來的指令，發出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應的動作信息、發出警報或不動作。1.6線路上裝設兩組電流互感器，線路保護和母線保護應各接哪組互感器？

答：線路保護應接TA1，母線保護應接TA2。因為母線保護和線路保護的保護區必須重疊，使得任意點的故障都處于保護區內。1.8后備保護的作用是什么？

答：后備保護的作用是在主保護因保護裝置拒動、保護回路中的其他環節損壞、斷路器拒動等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動來切除故障。

2.6為什么定時限過電流保護的靈敏度、動作時間需要同時逐級配合，而電流速斷的靈敏度不需要逐級配合？

答：定時限過電流保護的整定值按照大于本線路流過的最大負荷電流整定，不但保護本線路的全長，而且保護相鄰線路的全長，可以起遠后備保護的作用。當遠處短路時，應當保證離故障點最近的過電流保護最先動作，這就要求保護必須在靈敏度和動作時間上逐級配合，最末端的過電流保護靈敏度最高、動作時間最短，每向上一級，動作時間增加一個時間級差，動作電流也要逐級增加。否則，就有可能出現越級跳閘、非選擇性動作現象的發生。由于電流速斷只保護本線路的一部分，下一級線路故障時它根本不會動作，因而靈敏度不需要逐級配合。

2.11在雙側電源供電的網絡中，方向性電流保護利用了短路時電氣量的什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的問題？

答：在雙側電源供電網絡中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短路時功率方向的特征，當短路功率由母線流向線路時表明故障點在線路方向上，是保護應該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短路時功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區分故障位置的問題，并且線路兩側的保護只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。

2.12功率方向判別元件實質上是在判別什么？為什么會存在“死區”？什么時候要求它動作最靈敏？ 答：功率方向判別元件實質是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相位[cos(，并且根據一定關系+a)是否大于0]判別初短路功率的方向。為了進行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流信號有一定的幅值（在數字式保護中進行相量計算、在模擬式保護中形成方波），且有最小的動作電壓和電流要求。當短路點越靠近母線時電壓越小，在電壓小雨最小動作電壓時，就出現了電壓死區。在保護正方向發生最常見故障時，功率方向判別元件應該動作最靈敏。

2.14為了保證在正方向發生各種短路時功率判別元件都能動作，需要確定接線方式及內角，請給出90°接線方式正方向短路時內角的范圍。

答：(1)正方向發生三相短路時，有0°

(2)正方向發生兩相短路，當短路點位于保護安裝處附近，短路阻抗Zd《Zs時，0°

綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當0°<的條件應為30°

<90°時，使方向繼電器在一切故障情況下都能動作2.17在中性點直接接地系統中，發生接地短路后，試分析、總結：(1)零序電壓、電流分量的分布規律；(2)負序電壓、電流分量的分布規律；(3)正序電壓、電流分量的分布規律。

答：(1)零序電壓——故障點處零序電壓最高，距故障點越遠零序電壓越低，其分布取決于到大地間阻抗的大小。零序電流——由零序電壓產生，由故障點經線路流向大地，其分布主要取決于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，與電源點的數目和位置無關。(2)負序電壓——故障點處負序電壓最高，距故障點越遠負序電壓越低，在發電機中性點上負序電壓為零。負序電流的分布取決于系統的負序阻抗。(3)正序電壓——越靠近電源點正序電壓數值越高，越靠近短路點正序電壓數值越低。正序電流的分布取決于系統的正序阻抗。

2.23圖2.59所示系統中變壓器中性點全部不接地，如果發生單相接地，試比較故障線路與非故障線路中零序電流、零序電壓、零序功率方向的差異。

答：零序電流：在非故障線路中流過的電流其數值等于本身的對地電容電流，在故障線路中流過的零序電流數值為全系統所有非故障元件對地電容電流之和。零序電壓：全系統都會出現量值等于相電壓的零序電流，各點零序電壓基本一樣。零序功率方向：在故障線路上，電容性無功功率方向為線路流向母線；在非故障線路上，電容性無功功率方向為母線流向線路。

3.1距離保護是利用正常運行與短路狀態間的哪些電氣量的差異構成的？

答：電力系統正常運行時，保護安裝處的電壓接近額定電壓，電流為正常負荷電流，電壓與電流的比值為負荷阻抗，其值較大，阻抗角為功率因數角，數值較小；電力系統發生短路時，保護安裝處的電壓變為母線殘余電壓，電流變為短路電流，電壓與電流的比值變為保護安裝處與短路點之間一段線路的短路阻抗，其值較小，阻抗角為輸電線路的阻抗角，數值較大，距離保護就是利用了正常運行與短路時電壓和電流的比值，即測量阻抗之間的差異構成的。3.2什么是保護安裝處的負荷阻抗？

答：負荷阻抗是指在電力系統正常運行時，保護安裝處的電壓（近似為額定電壓）與電流（負荷電流）的比值。因為電力系統正常運行時電壓較高、電流較小、功率因數較高（即電壓與電流之間的相位差較小），負荷阻抗的特點是量值較大，在阻抗復平面上與R軸之間的夾角較小。3.6在本線路上發生金屬性短路，測量阻抗為什么能夠正確反應故障的距離？

答：電力系統發生金屬性短路時，在保護安裝處所測量Um降低，Im增大，它們的比值Zm變為短路點與保護安裝處之間短路阻抗Zk;對于具有均勻參數的輸電線路來說，Zk與短路距離Lk成正比關系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,為單位長度線路的復阻抗)，所以能夠正確反應故障的距離。3.7距離保護裝置一般由哪幾部分組成？簡述各部分的作用。

答：距離保護一般由啟動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成，它們的作用分述如下：

(1)啟動部分：用來判別系統是否發生故障。系統正常運行時，該部分不動作；而當發生故障時，該部分能夠動作。通常情況下，只有啟動部分動作后，才將后續的測量、邏輯等部分投入工作。

(2)測量部分：在系統故障的情況下，快速、準確地測定出故障方向和距離，并與預先設定的保護范圍相比較，區內故障時給出動作信號，區外故障時不動作。

(3)振蕩閉鎖部分：在電力系統發生振蕩時，距離保護的測量元件有可能誤動作，振蕩閉鎖元件的作用就是正確區分振蕩和故障。在系統振蕩的情況下，將保護閉鎖，即使測量元件動作，也不會出口跳閘；在系統故障的情況下，開放保護，如果測量元件動作且滿足其他動作條件，則發出跳閘命令，將故障設備切除。(4)電壓回路斷線部分：電壓回路斷線時，將會造成保護測量電壓的消失，從而可能使距離保護的測量部分出現誤判斷。這種情況下應該將保護閉鎖，以防止出現不必要的誤動。

(5)配合邏輯部分：用來實現距離保護各個部分之間的邏輯配合以及三段式保護中各段之間的時限配合。(6)出口部分：包括跳閘出口和信號出口，在保護動作時接通跳閘回路并發出相應的信號。3.8為什么阻抗繼電器的動作特性必須是一個區域？

動保護中，通道中傳送的是線路兩端電流的信息，可以是用幅值、相角或實部、虛部表示的相量值，也可以是采樣得到的離散值。在縱聯電流相位差動保護中，通道中傳送的是表示兩端電流瞬時值為正（或負）的相位信息，例如，瞬時值為正半周時有高頻信息，瞬時值為負半周時無高頻信息，檢測線路上有高頻信息的時間，可以比較線路兩端電流的相位。不同的通道有不同的工作方式，對于載波通道而言，有三種工作方式，即正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式和移頻方式。對于光纖及微波通道，取決于具體的通信協議形式。

4.12輸電線路縱聯電流差動保護在系統振蕩、非全相運行期間，會否誤動，為什么？

答：系統振蕩時，線路兩側通過同一個電流，與正常運行及外部故障時的情況一樣，差動電流為量值較小的不平衡電流，制動電流較大，選取適當的制動特性，就會保證不誤動作。非全相運行時，線路兩側的電流也為同一個電流，電流縱聯差動保護也不誤動作。

4.14為什么縱聯電流差動保護要求兩側測量和計算的嚴格同步，而方向比較式縱聯差動保護原理則無兩側同步的要求？

4.20什么是閉鎖角，由什么決定其大小，為什么保護必須考慮閉鎖角，閉鎖角的大小對保護有何影響？ 4.21什么是相繼動作，為什么會出現相繼動作，出現相繼動作對電力系統有何影響？ 答：在輸電線路保護中，一側保護先動作跳閘后，另一側保護才能動作的現象稱為相繼動作。

隨著被保護線路的增長，為了保證區外故障時不誤動作，要求保護的閉鎖角增大，從而使動作區域變小，內部故障時有可能進入保護的不動作區。由于在內部故障時高頻信號的傳輸延時對于電流相位超前側和滯后側的影響是不同的，對于滯后的N側來說，超前側M發出的高頻信號經傳輸延遲后，相當于使兩者之間的相位差縮小，高頻信號的間斷角加大，有利于其動作，所以N側是可以動作的；但對于超前的M側來說，N側發來的信號經延時后相對于加大了兩側電流的相位差，使M側感受到的高頻信號的間斷角變得更小，有可能小于整定的閉鎖角，從而導致不動作。為解決M端不能跳閘問題，當N側跳閘后，停止發高頻信號，M側只能收到自己發的高頻信號，間隔180°，滿足跳閘條件隨之跳閘。出現相繼動作后，保護相繼動作的一端故障切除的時間變慢。5.2何為瞬時性故障，何謂永久性故障？

答:當故障發生并切除故障后，經過一定延時故障點絕緣強度恢復、故障點消失，若把斷開的線路斷路器再合上就能夠恢復正常的供電，則稱這類故障是瞬時性故障。如果故障不能自動消失，延時后故障點依然存在，則稱這類故障是永久性故障。

5.3在超高壓電網中使用三相重合為什么要考慮兩側電源的同期問題，使用單項重合閘是否需要考慮同期問題？

答：三項重合閘時，無論什么故障均要切除三項故障，當系統網架結構薄弱時，兩側電源在斷路器跳閘以后可能失去同步，因此需要考慮兩側電源同期問題；單相故障時只跳單相，使兩側電源之間仍然保持兩相運行，一般是同步的；因此，單相重合閘一般不考慮同期問題。5.5如果必須考慮同期合閘，重合閘是否必須裝檢同期元件? 答：如果必須考慮同期合閘，也不一定必須裝檢同期元件。當電力系統之間聯系緊密(具有三個以上的回路)，系統的結構保證線路兩側不會失步，或當兩側電源有雙回路聯系時，可以采用檢查另一線路是否有電流來判斷兩側電源是否失去同步。5.12什么是重合閘前加速保護？

答：所謂前加速就是當線路第一次故障時，靠近電源端保護無選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再有選擇性的切除故障。5.13什么是重合閘后加速保護？

答：所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性的動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。6.1變壓器可能發生哪些故障和不正常運行狀態？它們與線路相比有何異同？

答：變壓器故障可以分為油箱外和油箱內兩種故障，油箱外得故障主要是套管和引出線上發生相間短路和接地短路。油箱內的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。

(2)比率制動。

令差動電流為Id= I`1+I`2 制動電流為Ires=|(I`1-I`2)/2| 則比率制動式縱差保護的動作方程為 Id＞K(Ires-Ires.min)+Id.min，當Ires＞Ires.mim Id＞Id.min，當Ires≤Ires.min

式中，Ires.min成為拐點電流；Id.min為啟動電流；K為制動線斜率.7.4發電機的完全差動保護為何不反應匝間短路故障，變壓器差動保護能反應嗎？

答；發電機的完全差動保護引入發電機定子機端和中性點的全部相電流I1和I2，在定子繞組發生同相匝間短路時兩側電流仍然相等，保護將不能夠動作。變壓器匝間短路時，相當于增加了繞組的個數，并改變了變壓器的變比，此時變壓器兩側電流不再相等，流入差動繼電器的電流將不在為零，所以變壓器縱差動保護能反應繞組的匝間短路故障。8.2試述判別母線故障的基本方法。

答：(1)全電流差動原理判別母線故障。在正常運行以及母線范圍以外故障時，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，或表示為∑Ipi=0；當母線上發生故障時，所有與母線連接的元件都向故障點供給短路電流或流出殘留的負荷電流，按基爾霍夫電流定律，有∑Ipi=Ik(短路點的總電流)。

(2)電流相位差動原理判別母線故障。如從每個連接元件中電流的相位來看，則在正常運行以及外部故障時，則至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體說來，就是電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當母線故障時，除電流等于零的元件以外，其他元件中的電流是接近同相位的。

8.6簡述何謂斷路器失靈保護。

答：所謂斷路器失靈保護，是指當故障線路的繼電保護動作發出跳閘脈沖，但其斷路器拒絕跳閘時，能夠以較短的時限切除與其接在同一條母線上的其他斷路器，以實現快速后備同時又使停電范圍限制為最小的一種后備保護。

第三篇：電力系統繼電保護部分答案

1.2 繼電保護裝置在電力系統中所起的作用是什么?

答:繼電保護裝置就是指能反應電力系統中設備發生故障或不正常運行狀態,并動作于 斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置.它的作用包括:(1)電力系統正常運行時不動作;(2)電力系統不正常運行時發報警信 號,通知值班人員處理,使電力系統盡快恢復正常運行;(3)電力系統故障時,甄別出發生 故障的電力設備,并向故障點與電源點之間,最靠近故障點的斷路器發出跳閘指令,將故障 部分與電網的其他部分隔離.1.8 后備保護的作用是什么?

闡述遠后備保護和近后備保護的優缺點.答:后備保護的作用是在主保護因保護裝置拒動,保護回路中的其他環節損壞,斷路器 拒動等原因不能快速切除故障的情況下,迅速啟動來切除故障.遠后備保護的優點是: 保護范圍覆蓋所有下級電力元件的主保護范圍, 它能解決遠后備 保護范圍內所有故障元件由任何原因造成的不能切除問題.遠后備保護的缺點是:(1)當多個電源向該電力元件供電時,需要在所有電源側的上 級元件處配置遠后備保護;(2)動作將切除所有上級電源側的斷路器,造成事故擴大;(3)在高壓電網中往往難以滿足靈敏度的要求.近后備保護的優點是:(1)與主保護安裝在同一斷路器處,在主保護拒動時近后備保 護動作;

(2)動作時只切除主保護要跳開的斷路器,不造成事故擴大;(3)在高壓電網中能 滿足靈敏度的要求.近后備保護的缺點是:變電所直流系統故障時可能與主保護同時失去作用,無法起到 “后備”的作用;斷路器失靈時無法切除故障,不能起到保護作用.

第四篇：電力系統繼電保護第二章課后習題答案

2.9如圖2.57所示網絡，流過保護1、2、3的最大負荷電流分別為400A、500A、550A，KSS?1.3,Kre?0.85，KIII?1.15，tIII?TIII?0.5s，TIII?1.0s。試計算：

rel123（1）保護4的過電流定值；

（2）保護4的過電流定值不變，保護1所在元件故障被切除，當返回系數Kre低于何值時會造成保護4誤動？

（3）Kre?0.85時，保護4的靈敏系數Ksen?3.2，當Kre?0.7時，保護4的靈敏系數降低到多少？

解：

（1）流過保護4的最大負荷電流為II.4max?400?500?550?1450(A)

IIIKSSKrel1.3?1.15IIIII.4.max??1450?2.55(kA)保護4的過電流定值為Iset.4?Kre0.85III?max(tIII,tIII,TIII)??t?1?0.5?1.5(s)時限為t4123?（2）保護1切除故障后，流過保護4的最大負荷電流II.4.max?500?550?1050A?1.05kA ?考慮到電動機的自啟動出現的最大自啟動電流Iss.max?KssII.4.max?1.3?1.05?1.365kA, 這個電流Iss.max必須小于保護4的返回電流Ire，否則1.5s以后保護4將誤切除。相應

III?2.55K，從而有2.55K?1.365，K?的要求Iss.max?Ire?KreIsetrerere.41.365?0.535。2.55所以當返回系數低于0.535時，會造成保護誤動。

I（3）保護4 的靈敏系數Ksen.4?3.2?K.B.min?IIIIset.4IK.B.minKreIK.B.min??0.85，IIIIIIKrelKSSIL.4.maxKrelKSSIL.4.max從而有IIIKIKrelSSL.4.maxIK.B.min?3.2?0.85

K.B.min?0.7?3.2/0.?850.?72.即63靈敏度下降5則當Kre=0.7時，Ksen.4?到

IIIKrelKSSIL.4.maxI2.635。

2.11 在雙側電源供電的網絡中，方向性電流保護利用了短路時電氣量什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的什么問題？

答：在雙側電源供電的網絡中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短路時功率方向的特征，當短路功率由母線流向線路時表明故障點在線路方向上，是保護應該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短路時功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區分故障位置的問題，并且線路兩側的保護只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。2.14為了保證在正方向發生各種短路時功率判別元件都動作，需要確定接線方式及內角，請給出90o接線方式正方向短路時內角的范圍。答：（1）正方向發生短路時，有0o

（2）正方向發生兩相短路，當短路點位于保護安裝處附近，短路阻抗Zd<>Zs時,-30o

綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當0o

2.19.系統示意圖如圖2.58所示，發電機以發電機—變壓器組方式接入系統，最大開機方式為4臺機全開，最小開機方式為兩側各開1臺機，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數為：

E??1153KV，X1.G1?X2.G1?X1.G2?X2.G2?5?,X1.G3?X2.G3?X1.G4?X2.G4?8?，X1.T1?X1.T4?5?，X0.T1?X0.T4?15?，X1.T5?X1.T6?15?，X0.T5?X0.T6?20?，LA?B?60kmI?1.2、，LB?C?40km，線路阻抗Z1?Z2?0.4?/km，Z0?1.2?/km、KrelII?1.15。Krel（1）請畫出所有元件全運行時三序等值網絡圖，并標注參數；

（2）所有元件全運行時，計算B母線發生單相接地短路和兩相接地短路時的零序電流分布；

（3）分別求出保護1、4零序II段的最大、最小分支系數；（4）分別求出保護1、4零序I、II段的定值，并校驗靈敏度；（5）保護1、4零序I、II段是否需要安裝方向元件；

（6）保護1處裝有單相重合閘，所有元件全運行時發生系統振蕩，整定保護1不靈敏I段定值。

解：（1）先求出線路參數，即

km，)X1.AB?X2.AB?60?0.4?24(?),X0.AB?60?????72(?)

LAB?60(km，)X1.BC?X2.BC?40?????16(?),X0.BC?40?????48(?)

LBC?40(所有元件全運行時三序電壓等值網絡圖如圖1(a）、(b)、(c)所示。

X1T3X1BCX1G3E?E?X1T4X1G4X1G1?X1T1X1ABX1T5X1G2X1T2X1T6E?

1(a)

X2T3X2G3X2BCXGX2T1X2ABX2T4X2T5X2G4X2G2X2T2X2T6

1(b)

X0T3X0BCXTX0ABX0T4X0T5X0T2X0T6

1(c)（2）先求出所有元件全運行時，B母線分別發生單相接地和兩相接地短路時的復合序網等值圖。

1）單相接地短路時，故障端口正序阻抗為

X1G?XTXG1?.11.??.X3T)1.3)1X(BC

Z?1?(X1AB.?1.?22?(24?5)(16?6.5)?29?22.5?12.67(?)51.5故障端口負序阻抗為

Z?2?Z?1?12.67(?)

故障端口零序阻抗為

XXXZ???(0.T1?X0.AB)0.T5(0.T3?X0.BC)?79.51055.5

2?111???7.657(?)

1110.012579?0.1?0.0180180.130597??79.51055.5

則B母線分別發生單相接地時的復合序網等值圖如圖2所示。??0?UA??因為?IB?0，可以導出

?I??C?0????0?Uf1?Uf2?Uf0?是一個串聯型復合序網。???I??II?f1f2f0??

E?Z?1Z?2Z?0

圖2

故障端口零序電流為

If0?ZE??1?Z?2?Z?0?3?2.012(kA)

12.67?12.67?7.657115在零序網中分流從而得到此時流過保護1、4的零序電流分別為

X?X0T20.012579I0.1?If0??0/[(0T1)?X0AB]?If0??0.194(kA)

20.130597X?X0T40.018018I0.2?If0??0/[(0T3)?X0BC]?If0??0.278(kA)

20.130597

畫出B母線發生單相接地時零序電流分布圖如圖3所示。

X0T3X0BC0.139XTX0AB0.278X0T5X0T40.097X0T20.01940.77X0T6

圖3

2）B母線兩相接地短路時，故障端口各序阻抗和單相接地短路時相同，即Z?1?Z?2?12.67?，Z???7.65?7 ??0?IA??因為?UB?0，可以導出

?U??C?0????0?If1?If2?If0?是一個并聯型復合序網。????UU?U?f2f0??f1

則復合序網圖如圖4所示。

E?Z?1Z?2Z?0

圖4 Z?2Z?0?12.67?7.657?4.77

12.67?7.657故端口正序電流為If1?E?Z?1?Z?2Z?0If1Z?0?3?3.807(kA)12.67?4.7712.67?2.373(kA)

12.67?7.657115故障端口零序電流為If0???Z?0??Z?2??If1同樣的，流過保護1、4的零序電流分別

0T1?If?

I0.10?/0[(X?XT0.01257902?)XAB?0.kA22 9(0?]If?020.130597))X0T3?XT0.01801804??If?)XBC?0.kA32 7（I0.20?/0[(0?]If?020.130597從而得到如圖5所示B母線兩相接地短路時的零序電流分布圖。

X0T3X0BC0.164XTX0AB0.327X0T5X0T40.115X0T20.2290.909X0T6

圖5(3)先求保護1的分支系數K1.b。

當BC段發生接地故障，變壓器5、6有助增作用，如圖6所示。

X1?XAB0?X0T1/2IBCMIABMIABMX2?XT50||XT60

圖6 IIXK1.b?BCM?1???BM?1?1

IABMIABMX2對X1，當只有一臺發電機變壓器組運行時X1最大，有

TAB15?72?87(?

X1ma?xXT0.?10.?當兩臺發電機變壓器組運行時X1最小，有

X0T.1?TAB?7?X1mi?n0.?7.527?9.5()對X2,當T5、T6只有一臺運行時X2最大，X2max?20；當T5、T6兩臺全運行時X2最小，X2min?10。因此，保護1的最大分支系數

K1.b.max?1?1max?1??9.7

X102minX79.5最小分支系數K1.b.min?1?1min?1??4.975

X2max20X87同樣地分析保護4的分支系數K4.b。當AB段發生接地故障，變壓器5、6有助增作用，如圖7所示。

X0T3X0BCIABMMICBMX1X0T4IC?BMX0T5X2X0T6

圖7 IIXK1.b?ABM?1?C?BM?1?1

ICBMICBMX2對X1,當只有一臺發電機變壓器組運行時X1最大，有X1max?X0.T3?X0.BC?15?48?63(?)

當兩臺發電機變壓器組運行時X1最小，有

X1min?X0.T3?X0.BC?7.5?48?55.5(?)2對X2,當T5、T6只有一臺運行時X2最大，X2max?20；當T5、T6兩臺全運行時X2最小，X2min?10。因此，保護4的最大分支系數

X63K4.b.max?1?1max?1??7.3

X2min10X55.5最小分支系數K4.b.min?1?1min?1??3.775

X2max20(4)保護1整定計算

零序I段：根據前面分析的結果，母線B故障流過保護1的最大零序電流為

I0.1.max?0.229(A)故I段定值

I?KI?3IIset0.1.max?1.2?3?0.229?0.8244(kA)rel為求保護1的零序II段定值，應先求出保護3的零序一段定值，設在母線C處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護3的最大零序電流。此時有

X?X1.T1X?X1.T345?6.5Z?1?Z?2?(1.G1?X1.AB?X1.BC)(1.G3)??5.68(?)

2251.5XXXZ?0?[(0.T1?X0.AB)0.T5?X0.BC0.T3?(79.510?48)7.5?56.887.5?6.63(?)

222母線C單相接地短路時，有

If0?E?Z?1?Z???Z???3?3.69(kA)5.68?5.68?6.63115從而求得母線C單相接地短路時流過保護3的電流

I0.3?3.69?7.5?0.43(kA)

56.88?7.5母線C處兩相接地短路時，有

Z?2Z?0?5.68?6.63?3.06(?)

5.68?6.63正序電流

If1?E?Z?1?Z?2Z?0?3?7.6(kA)5.86?3.06115零序電流

If0?If1?Z?25.68?7.6??3.5(kA)

Z???Z??5.86?6.63從而求得流過保護3的電流 I0.3?3.5?7.5?0.408(kA)

56.88?7.5這樣，母線C處兩相接地短路時流過保護3的最大零序電流 I0.3.max?0.43(kA)

保護3的零序I段定值為

II Iset.3?Krel?3I0.3.max?1.2?3?0.43?1.548(kA)這樣，保護1的零序II段定值為

IIKrel1.15IIIIset.1??Iset??1.548?0.358(kA)（整定時，分支系數取最小值）.3K1.b.min4.975

校驗靈敏度：母線B接地故障流過保護1的最小零序電流

I0.min?0.194(kA)靈敏系數 Kre?3I0.min0.194?3??1.626 II0.358Iset.1

保護4整定計算

零序I段：根據前面分析的結果，母線B故障流過保護4的最大零序電流為 I0.4.max?0.327A，故I段定值

II Iset.1?Krel?3I0.4.max?1.2?3?0.327?1.18(kA)為求保護4的零序II段定值，應先求出保護2的零序一段定值，設在母線A處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護2的最大零序電流。此時有

X1G?X1X1?.1XT146.?55.3T.?3X Z?1?Z())(G?).1?4.?52?2?(1A.B?X1B.C2251.5Z?0?[(X0.T3XX?X0.BC)0.T5?X0.AB]0.T1?(55.510?72)7.5?80.477.5?6.86(?)222A處單相接地時，有

115E?3If0???4.179(kA)Z?1?Z?2?Z?34.52?4.52?6.86從而求得流過保護2的電流

I0.2?4.179?7.5?0.356(kA)

80.47?7.5A處兩相接地時，有

Z?2Z?0?4.52?6.86?2.723(?)

4.52?6.86正序電流

115E?3?9.17(kA)If1??Z?1?Z?2Z?04.52?2.723零序電流

If0?If1?Z?24.52?9.17??3.64(kA)

Z???Z?04.52?6.867.5?0.31(kA)

80.47?7.5從而求得流過保護2的電流

I0.2?3.64?這樣，流過保護2的最大零序電流 I0.2.max?0.356(kA)

保護2的零序I段定值為

II Iset.2?Krel?3I0.2.max?1.2?3?0.256?1.286(kA)這樣，保護4的零序II段定值為

IIKrel1.15IIIIset.4??Iset?.23.775?1.286?0.39(kA)K4.b.min校驗靈敏度：母線B接地故障流過保護4的最小零序電流 I0.min?0.278(kA)靈敏系數

Kre?3I0.min0.278?3??2.14 II0.39Iset.1(5)是否加裝方向元件分析：計算母線A發生接地短路時（最大運行方式、單相及兩相接地）流過保護1的最大零序電流，然后將該零序電流值與保護1的I、II段定值相比較，如果零序電流小于定值，則A母線接地短路時保護1的零序電流繼電器不會啟動，所以不必加方向元件；如果零序電流大于定值，則必須加裝方向元件。

對保護1而言：由第（4）問分析知道：當母線A在最大運行方式下單相接地時流過保護1的零序電流最大，為：3I0.1.max?3I0.2.max?3?0.356?1.068(kA)，大于保護1的I、II段整定值，故需要加裝方向元件。

對保護4而言：當母線C在最大運行方式下單相接地時流過保護4的零序電流最大，為：3I0.4.max?3I0.3.max?3?0.43?1.29(kA)，大于保護4的I、II段整定值，故需要加裝方向元件。

(6)不靈敏I段按躲過非全相振蕩整定，即按在1處斷路器單相斷開、兩側電勢角為180°時流過保護1的零序電流整定。此時有

X?XX?X Z1??1.G11.T1?X1.AB?X1.BC?1.G31.T3?5?24?16?6.5?51.5(?)

22ZXX Z???0.T1?X0.AB?(X0.BC?0.T3)0.T5?7.5?72?55.510?87.97(?)

222?2?11532單相斷開時，故障端口正序電流If1???1.58(kA)

Z1??Z2?Z0?51.5?51.589.972E?sin故障端口也是流過保護1的零序電流，即If0?If1?Z2?51.5?1.58??0.583(kA)

Z2??Z0?51.5?87.98接地短路時流過保護1的最大零序電流為0.229kA，二者中取大者，故保護1的不靈敏III段的定值為Iset.1?Krel?3If0?1.2?3?0.583?2.099(kA)

第五篇：電力系統繼電保護第五章的習題答案

5.3 在超高壓電網中使用三相重合為什么要考慮兩側電源的同期問題，使用單相重合閘是否需要考慮同期問題？

答：三相重合閘時，無論什么故障均要切除三相故障，當系統網架結構薄弱時，兩側電源在斷路器跳閘以后可能失去同步，因此需要考慮兩側電源的同期問題；單相故障只跳單相，使兩側電源之間仍然保持兩相運行，一般是同步的；因此，單相重合閘一般不需要考慮同期問題。

5.5 如果必須考慮同期合閘，重合閘是否必須裝檢同期元件？

答：如果必須考慮同期合閘，也不一定必須裝檢同期元件。當電力系統之間聯系緊密（具有三個及以上的回路），系統的結構保證線路兩側不會失步，或當兩側電源有雙回路聯系時，可以采用檢查另一線路是否有電流來判斷兩側電源是否失去同步。5.12 什么是重合閘前加速保護，有何優缺點？主要適用于什么場合？

答：所謂前加速就是當線路第一次故障時，靠近電源端保護瞬時無選擇性動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再延時有選擇性地切除故障。

采用前加速的優點是：能夠快速地切除瞬時性故障；可能使瞬時性故障來不及發展成永久性故障，從而提高重合閘的成功率；能保證發電廠和重要變電所的母線電壓在0.6?0.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量；使用設備少，只需裝設一套重合閘裝置，簡單、經濟。

前加速的缺點是：斷路器工作條件惡劣，動作次數較多；重合于永久性故障上時，故障切除的時間可能較長；如果靠近電源側的重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴大停電范圍。甚至在最末一級線路上故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電。

前加速保護主要用于35KV以下有發電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。

5.13 什么是重合閘后加速保護，有何優缺點？主要適用于什么場合？

答：所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障（并仍然是有選擇性的），而與第一次動作是否帶有時限無關。

后加速保護的優點是：第一次是有選擇性地切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網中，一般不允許保護無選擇性地動作而后以重合閘來糾正；保證了重合于永久性故障時能瞬時切除；和前加速相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制。

后加速保護的缺點是：每個斷路器上都需要裝設一套重合閘，與前加速相比略為復雜；第一次切除故障可能帶有延時。

“后加速”的配合方式廣泛應用于35KV以上的網絡及對重要負荷供電的送電線路上。因為，在這些線路上一般都裝有性能比較完備的保護裝置。

5.14在具有同步檢定和無壓檢定的雙側電源自動重合閘中，為什么無壓檢定側還要增設并聯的同步檢定繼電器？

答：（1）無壓檢定側斷路器工作條件比同步檢定側惡劣，需定期輪換。（2）無壓檢定側斷路器誤跳（非故障）后，由于對側斷路器在合閘位置，無壓檢定側繼電器（因有電壓）不能動作，若無壓檢定側有并聯的同步檢定繼電器，則并聯的同步檢定繼電器動作使誤跳的斷路器重新合閘。

5.15在三題圖中，U<是檢定線路無電壓的繼電器，U-U是檢定同步的繼電器，KRC是重合閘繼電器，左側切換片閉合，右側切換片斷開，簡述工作原理，并說明為什么要設置切換片。（10分）

KRCKRCU<無壓或門U-U與門與門或門U<無壓U-U同步同步 三題圖

答：當線路發出故障，兩側斷路器跳閘后，左側檢定線路無壓的繼電器因切換片閉合經或門使左側斷路器首先動作投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘；如果重合成功，則右側在檢定同步之后，再投入斷路器。

兩側的投入方式可以利用其中的切換片定期輪換，就可以使兩側斷路器切斷故障的次數大致相等。

5.16在三題圖中，KU1是檢定線路無電壓的繼電器，KU2是檢定同步的繼電器，KRC是重合閘繼電器，回答工作原理并指出缺陷。（10分）

& KU2U-UKRC0KRC&00U

三題圖

答：當線路發出故障，兩側斷路器跳閘后，檢定線路無壓側的重合閘首先動作，使斷路器投入。如果重合不成功，則斷路器再次跳閘；如果重合成功，則另一側在檢定同步之后，再投入斷路器。缺陷：在檢無壓側，如果斷路器在正常情況下由于某種原因（如誤跳閘機構，保護誤動作）而跳閘時，由于對側并未動作，線路上有電壓，因而就不能重合（即使能重合，也不能同期）。