1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題解析(第二版)_張保會_尹項(xiàng)根主編(實(shí)用版)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題答案1 緒論1.2繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中所起的作用是什么?答:繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動(dòng)裝置.它的作用包括:1.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作;2.電力系統(tǒng)部正常運(yùn)行時(shí)發(fā)報(bào)警信號,通知值班人員處理,使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行;3.電力系統(tǒng)故障時(shí),甄別出發(fā)生故障的電力設(shè)備,并向故障點(diǎn)與電源點(diǎn)之間、最靠近故障點(diǎn)斷路器發(fā)出跳閘指令,將故障部分與電網(wǎng)的其他部分隔離。1.3繼電保護(hù)裝置通過哪些主要環(huán)節(jié)完成預(yù)定的保護(hù)功能,各環(huán)節(jié)的作用是什么?答

2、:繼電保護(hù)裝置一般通過測量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸出三個(gè)部分完成預(yù)定的保護(hù)功能。測量比較環(huán)節(jié)是冊來那個(gè)被保護(hù)電器元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判別保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘。執(zhí)行輸出環(huán)節(jié)是根據(jù)邏輯部分傳來的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。1.4 依據(jù)電力元件正常工作、不正常工作和短路狀態(tài)下的電氣量復(fù)制差異，已經(jīng)構(gòu)成哪些原理的保護(hù)，這些保護(hù)單靠保護(hù)整定值能求出保護(hù)范圍內(nèi)任

3、意點(diǎn)的故障嗎？答：利用流過被保護(hù)元件電流幅值的增大，構(gòu)成了過電流保護(hù);利用短路時(shí)電壓幅值的降低，構(gòu)成了低電壓保護(hù)；利用電壓幅值的異常升高，構(gòu)成了過電壓保護(hù)；利用測量阻抗的降低和阻抗角的變大，構(gòu)成了低阻抗保護(hù)。單靠保護(hù)增大值不能切除保護(hù)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的故障，因?yàn)楫?dāng)故障發(fā)生在本線路末端與下級線路的首端出口時(shí)，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(shí)能快速切除而下級線路短路時(shí)不動(dòng)作，這種單靠整定值得保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分。1.6 如圖1-1所示，線路上裝設(shè)兩組電流互感器，線路保護(hù)和母線保護(hù)應(yīng)各接哪組互感器？答：線路保護(hù)應(yīng)接TA1，母線保護(hù)應(yīng)接TA2。因?yàn)槟妇€保護(hù)和線路保護(hù)的保護(hù)區(qū)必須重

4、疊，使得任意點(diǎn)的故障都處于保護(hù)區(qū)內(nèi)。 圖1-1 電流互感器選用示意圖1.9 從對繼電器的“四性“要求及其間的矛盾，闡述繼電保護(hù)工作即是理論性很強(qiáng)，又是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的工作。答：繼電保護(hù)的可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性四項(xiàng)要求之間即矛盾又統(tǒng)一。繼電保護(hù)的科學(xué)研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的大部分工作也是圍繞如何處理好這四者的辯證統(tǒng)一關(guān)系進(jìn)行的。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)即是一門理論性很強(qiáng)，又是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。首先繼電保護(hù)工作者要掌握電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備的基本原理、運(yùn)行特性和分析方法，特別要掌握電力系統(tǒng)故障時(shí)的電氣量變化的規(guī)律和分析方法，通過尋求電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)下電氣量變化的特點(diǎn)和差異來“甄別“故障或不

5、正常狀態(tài)的原理和方法，應(yīng)用不同的原理和判據(jù)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的基本方法，所以需要很強(qiáng)的理論性。 由于被保護(hù)的電力系統(tǒng)及其相關(guān)的電氣設(shè)備千差萬別，故障時(shí)電氣量的變化受多種因素的影響和制約，因此任何一種繼電保護(hù)原理或裝置都不可能不加調(diào)整地應(yīng)用于不同的電氣設(shè)備或系統(tǒng)，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程中設(shè)備、系統(tǒng)的現(xiàn)狀與參數(shù)，對其繼電保護(hù)做出必要的調(diào)整。相同原理的保護(hù)裝置在應(yīng)用于電力系統(tǒng)不同位置的元件上時(shí)，可能有不同的配置和配合；相同的電力元件在電力系統(tǒng)不同位置安裝時(shí)，可能配置不同的繼電保護(hù)，這些均需要根據(jù)電力系統(tǒng)的工程實(shí)際，具體問題具體分析，所以繼電保護(hù)又具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。2電流的電網(wǎng)保護(hù)2.5 說明電流速斷、限時(shí)電

6、流速斷聯(lián)合工作時(shí)，依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性？依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏度性和速動(dòng)性？答：電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定，即考電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護(hù)線路全長，而只能保護(hù)線路全長的一部分，靈敏度不夠。限時(shí)電流速斷的整定值低于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作短路，按躲開下級線路電流速斷保護(hù)的最大動(dòng)作范圍來整定，提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時(shí)不誤動(dòng)，增加一個(gè)時(shí)限階段的延時(shí)，在下級線路故障時(shí)由下級的電流速斷保護(hù)切除故障，保證它的選擇性。 電流速斷和限時(shí)電流速斷相配合保護(hù)線路全長，速斷范圍內(nèi)的故障由速斷保護(hù)快速切除，速斷范圍外的故障則必

7、須由限時(shí)電流速斷保護(hù)切除。速斷保護(hù)的速動(dòng)性好，但動(dòng)作值高、靈敏性差；限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值低、靈敏度高但需要0.30.6s的延時(shí)才能動(dòng)作。速斷和限時(shí)速斷保護(hù)的配合，既保證了動(dòng)作的靈敏性，也能夠滿足速動(dòng)性的要求。2.7 如圖2-2所示網(wǎng)絡(luò)，在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參數(shù)為： ， 、，線路阻抗，=1.2 、=1.15 ， ，=1.5、=0.85。試求：（1）發(fā)電機(jī)元件最多三臺運(yùn)行，最少一臺運(yùn)行，線路最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。（2）整定保護(hù)1、2、3的電流速斷定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。（3）整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷定值，并校驗(yàn)

8、使其滿足靈敏度要求（1.2）（4）整定保護(hù)1、2、3的過電流定值，假定流過母線E的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作后備用，保護(hù)2和3作遠(yuǎn)備用的靈敏度。 圖2-2 簡單電網(wǎng)示意圖解：由已知可得=0.460=24，=0.440=16，=0.450=20，=0.430， =0.420=8（1）經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式及阻抗最小時(shí)，則有三臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路L1L3全部運(yùn)行，由題意G1，G2連接在同一母線上，則=（|+|）|(+)=(6+12)|(10+16)=10.6同理，最小運(yùn)行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1運(yùn)行，相應(yīng)地有=+=39圖2-3 等值電路（2）對于保護(hù)1，其等值電路

9、圖如圖2-3所示，母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)1 的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為=1.21.312=1.57kA最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為= =-85.9km即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)2等值電路如圖2-3所示，母線D在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2 的最大電流 =1.558kA相應(yīng)的速斷定值為 =1.21.558=1.87kA最小保護(hù)范圍為 =-70.6km即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)3等值電路如圖2-3所示，母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3 的最大電流 =2.17kA相應(yīng)的速斷定值為 =1.22.17=2

10、.603kA最小保護(hù)范圍為 =-42.3km即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行發(fā)生下可能沒有保護(hù)區(qū)。（3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為 =1.151.57=1.806kA線路末段（即D處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為=0.8098kA 所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù) =0.4484 即不滿足1.2的要求。同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為 =1.151.87=2.151kA線路末段（即C處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為=0.9764kA所以保護(hù)3處的靈敏系數(shù) =0.4531 即不滿足1.2的要求。可見，由于

11、運(yùn)行方式變化太大，2、3處的限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度都遠(yuǎn)不能滿足要求。（4）過電流整定值計(jì)算公式為 =所以有 =304.5A同理得 =406A =609A在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的計(jì)算公式為 =所以有 =727.8A =809.8A =974.51A所以由靈敏度公式 =可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為=2.391.5 滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求；保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.791.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求；保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.331.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 =0.5+0.5=1s =+0.5=1.5s =+0.5=2s2

12、.11在雙側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，方向性電流保護(hù)利用了短路時(shí)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(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。方向性電流保護(hù)利用短路時(shí)功率方向的特征，當(dāng)短路功率由母線流向線路時(shí)表明故障點(diǎn)在線路方向上，是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，允許保護(hù)動(dòng)作。反之，不允許保護(hù)動(dòng)作。用短路時(shí)功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側(cè)的保護(hù)只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。2.24 小結(jié)下列電流保護(hù)的基本原理、使用網(wǎng)絡(luò)并闡述其優(yōu)缺點(diǎn)：（1）相間短路的三段式電流保護(hù)；（2）方向性電流保護(hù)；（3）零序電流保護(hù)；（

13、4）方向性零序電流保護(hù)；（5）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護(hù)。答：（1）相間保護(hù)的三段式保護(hù)：利用短路故障時(shí)電流顯著增大的故障特征形成判據(jù)構(gòu)成保護(hù)。其中速斷保護(hù)按照躲開本線路末端最大短路電流整定，保護(hù)本線路的部分；限時(shí)速度按保護(hù)按躲開下級速度按保護(hù)末端短路整定，保護(hù)本線路全長；速斷和限時(shí)速斷的聯(lián)合工作，保護(hù)本線路短路被快速、靈敏切除。過電流保護(hù)躲開最大負(fù)荷電流作為本線路和相鄰線路短路時(shí)的后備保護(hù)。主要優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠，并且在一般情況下也能滿足快速切出故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35KV及以下電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)是它的靈敏度受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化的影響。

14、靈敏系數(shù)和保護(hù)范圍往往不能滿足要求，難以應(yīng)用于更高等級的復(fù)雜網(wǎng)路。（2）方向性電流保護(hù)：及利用故障是電流復(fù)制變大的特征，有利用電流與電壓間相角的特征，在短路故障的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，并且流動(dòng)幅值大于整定幅值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作跳閘。適用于多斷電源網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：多數(shù)情況下保證了保護(hù)動(dòng)作的選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求。缺點(diǎn)：應(yīng)用方向元件是接線復(fù)雜、投資增加，同時(shí)保護(hù)安裝地點(diǎn)附近正方向發(fā)生是你想短路時(shí)，由于母線電壓降低至零，方向元件失去判斷的依據(jù)，保護(hù)裝置據(jù)動(dòng)，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（3）零序電流保護(hù)：正常運(yùn)行的三相對稱，沒有零序電流，在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地故障時(shí)，會有很大的零序電流。故障特征明顯

15、，利用這一特征可以構(gòu)成零序電流保護(hù)。適用網(wǎng)絡(luò)與110KV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)簡單，經(jīng)濟(jì)，可靠；整定值一般較低，靈敏度較高；受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較小；系統(tǒng)發(fā)生震蕩、短時(shí)過負(fù)荷是不受影響；沒有電壓死區(qū)。缺點(diǎn)：對于短路線路或運(yùn)行方式變化較大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。隨著相重合閘的廣泛應(yīng)用，在單項(xiàng)跳開期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護(hù)會受較大影響。自耦變壓器的使用使保護(hù)整定配合復(fù)雜化。（4）方向性零序電流保護(hù)：在雙側(cè)或單側(cè)的電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點(diǎn)一般至少有一臺要接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?shù)目比較

16、多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問題。利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率的差別，使用功率方向元件閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，從而形成方向性零序保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：避免了不加方向元件，保護(hù)可能的誤動(dòng)作。其余的優(yōu)點(diǎn)同零序電流保護(hù)。缺點(diǎn)：同零序電流保護(hù)，接線較復(fù)雜。（5）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護(hù)：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，保護(hù)相間短路的電流、電壓保護(hù)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)是完全相同的。僅有單相接地時(shí)二者有差別，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中單相接地形成了短路，有短路電流流過，保護(hù)應(yīng)快速跳閘，除反應(yīng)相電流幅值的電流保護(hù)外，還可以采用專門的零序保護(hù)。而在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)，沒有形成短路

17、，無大的短路電流流過，屬于不正常運(yùn)行，可以發(fā)出信號并指出接地所在的線路，以便盡快修復(fù)。當(dāng)有單相接地時(shí)全系統(tǒng)出現(xiàn)等于相電壓的零序電壓，采用零序電壓保護(hù)報(bào)告有單相接地發(fā)生，由于沒有大短路電流流過故障線路這個(gè)明顯特征，而甄別接地發(fā)生在哪條線路上則困難得多。一般需要專門的“單相接地選線裝置”，裝置依據(jù)接地與非接地線路基波零序電流大小、方向以及高次諧波特征的差異，選出接地線路。3 電網(wǎng)距離保護(hù)3.1距離保護(hù)是利用正常運(yùn)行與短路狀態(tài)間的哪些電氣量的差異構(gòu)成的？答：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓接近額定電壓，電流為正常負(fù)荷電流，電壓與電流的比值為負(fù)荷阻抗，其值較大，阻抗角為功率因數(shù)角，數(shù)值較小；電力系

18、統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏鳎妷号c電流的比值變?yōu)楸Ｗo(hù)安裝處與短路點(diǎn)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(shù)值較大，距離保護(hù)就是利用了正常運(yùn)行與短路時(shí)電壓和電流的比值，即測量阻抗之間的差異構(gòu)成的。 3.2什么是保護(hù)安裝處的負(fù)荷阻抗、短路阻抗、系統(tǒng)等值阻抗？答：負(fù)荷阻抗是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓（近似為額定電壓）與電流（負(fù)荷電流）的比值。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即電壓與電流之間的相位差較小），負(fù)荷阻抗的特點(diǎn)是量值較大，在阻抗復(fù)平面上與R軸之間的夾角較小。短路阻抗是指在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)保護(hù)安

19、裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏鳎藭r(shí)測量電壓與測量電流的比值就是短路阻抗。短路阻抗即保護(hù)安裝處與短路點(diǎn)之間一段線路的阻抗，其值較小，阻抗角交大。系統(tǒng)等值阻抗：在單個(gè)電源供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處與背側(cè)電源點(diǎn)之間電力元件的阻抗和；在由多個(gè)電源點(diǎn)供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處斷路器斷開的情況下，其所連接母線處的戴維南等值阻抗，即系統(tǒng)等值電動(dòng)勢與母線處短路電流的比值，一般通過等值、簡化的方法求出。3.3 什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流流過的通路稱為故障環(huán)路。相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)

20、路的最明顯差異是：接地短路的故障環(huán)路為“相-地”故障環(huán)路，即短路電流在故障相與大地之間流通；對于相間短路，故障環(huán)路為“相-相”故障環(huán)路，即短路電流僅在故障相之間流通，不流向大地。3.4 構(gòu)成距離保護(hù)為什么必須用故障環(huán)上的電流、電壓作為測量電壓和電流？答：在三相系統(tǒng)中，任何一項(xiàng)的測量電壓與測量電流值比都能算出一個(gè)測量阻抗，但是只有故障環(huán)路上的測量電壓、電流之間才能滿足關(guān)系，即由它們算出的測量阻抗才等于短路阻抗，才能夠正確反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離。用非故障環(huán)上的測量電壓與電流雖然也能算出一個(gè)測量阻抗，但它與故障距離之間沒有直接的關(guān)系，不能正確的反應(yīng)故障距離，雖然不能構(gòu)成距離保護(hù)。3.6在本

21、線路上發(fā)生金屬性短路，測量阻抗為什么能夠正確反應(yīng)故障的距離？答：電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時(shí)，在保護(hù)安裝處所測量Um降低，Im增大，它們的比值Zm變?yōu)槎搪伏c(diǎn)與保護(hù)安裝處之間短路阻抗Zk;對于具有均勻參數(shù)的輸電線路來說，Zk與短路距離Lk成正比關(guān)系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,為單位長度線路的復(fù)阻抗)，所以能夠正確反應(yīng)故障的距離。3.9 畫圖并解釋偏移特性阻抗繼電器的測量阻抗、整定阻抗和動(dòng)作阻抗的含義。答：偏移特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性如圖33所示，各電氣量標(biāo)于圖中。測量阻抗就是保護(hù)安裝處測量電壓與測量電流之間的比值，系統(tǒng)不同的的運(yùn)行狀態(tài)下（正常、震蕩、不同位置故障等），測量阻抗是不同

22、的，可能落在阻抗平面的任意位置。在斷路故障情況下，由故障環(huán)上的測量電壓、電流算出測量阻抗能夠正確的反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離。對于偏移特性的阻抗繼電器而言，整定阻抗有兩個(gè)，即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗，它們均是根據(jù)被保護(hù)電力系統(tǒng)的具體情況而設(shè)定的常數(shù)，不隨故障情況的變化而變化。一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。動(dòng)作阻抗：是阻抗元件處于臨界動(dòng)作狀態(tài)對應(yīng)的測量阻抗，從原點(diǎn)到邊界圓上的矢量連線稱為動(dòng)作阻抗，通常用來表示。對于具有偏移特性的阻抗繼電器來說，動(dòng)作阻抗并不是一個(gè)常數(shù)，二是隨著測量阻抗的阻抗角不同而不同。圖3-3 偏移阻抗特性圓3.11導(dǎo)出具有偏移圓特性的阻抗繼電

23、器的絕對值比較動(dòng)作方程和相位比較動(dòng)作方程。答：如圖34所示偏移阻抗特性圓，在阻抗復(fù)平面上，以與末端的連線為直徑作出的圓就是偏移特性圓，圓心為，半徑為測量阻抗落在圓內(nèi)或圓周上時(shí)，末端到圓心的距離一定小于或等于圓的半徑，而當(dāng)測量阻抗落在圓外時(shí)，末端到圓心的距離一定大于圓的半徑，所以絕對值比較動(dòng)作方程可以表示為當(dāng)阻抗落在下部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)阻抗落在左上部分圓周的任一點(diǎn)上時(shí)，有當(dāng)阻抗落在圓內(nèi)的任一點(diǎn)時(shí)，有所有阻抗繼電器的相位比較動(dòng)作方程為圖3-4 偏移阻抗特性圓3.13 特性經(jīng)過原點(diǎn)的方向阻抗繼電器有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？畫出相間距離和接地距離繼電器絕對值比較動(dòng)作回路、相位比較動(dòng)作回路的交流接線圖。

24、答：特性經(jīng)過原點(diǎn)的方向繼電器的優(yōu)點(diǎn)是阻抗元件本身具有方向性，只在正向區(qū)內(nèi)故障時(shí)動(dòng)作，反方向短路時(shí)不會動(dòng)作。其主要缺點(diǎn)是動(dòng)作特性經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，在正向出口或反向出口短路時(shí)，測量阻抗的阻抗值都很小，都會落在坐標(biāo)原點(diǎn)附近，正好處于阻抗元件臨界動(dòng)作的邊沿上，有可能出現(xiàn)正向出口短路時(shí)拒動(dòng)或反向出口短路時(shí)誤動(dòng)的情況。方向阻抗繼電器絕對值比較動(dòng)作回路、相位比較動(dòng)作回路的交流接線圖分別如圖35和圖36所示（以圓特性的方向阻抗元件為例）。 3.28 什么是距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越？克服穩(wěn)態(tài)超越影響的措施有哪些？答：穩(wěn)態(tài)超越是指在區(qū)外故障期間測量阻抗穩(wěn)定地落入動(dòng)作區(qū)的動(dòng)作現(xiàn)象。見圖3-16（a），A處的總測量阻抗可能會因

25、下級線路出口處過渡電阻的影響而減小，嚴(yán)重情況下，可能會使測量阻抗落入其段范圍內(nèi)，造成其段誤動(dòng)作。這種因過渡電阻的存在而導(dǎo)致保護(hù)測量阻抗變小，進(jìn)一步引起保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為距離保護(hù)的穩(wěn)態(tài)超越。克服穩(wěn)態(tài)超越影響的措施是:采用能容許較大的過渡電阻而不至于拒動(dòng)的測量元件。4 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)4.1縱聯(lián)保護(hù)依據(jù)的最基本原理是什么？答：縱聯(lián)保護(hù)包括縱聯(lián)比較式保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩大類，它是利用線路兩端電氣量在故障與非故障時(shí)、區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障時(shí)的特征差異構(gòu)成保護(hù)的。縱聯(lián)保護(hù)的基本原理是通過通信設(shè)施將兩側(cè)的保護(hù)裝置聯(lián)系起來，使每一側(cè)的保護(hù)裝置不僅反應(yīng)其安裝點(diǎn)的電氣量，而且哈反應(yīng)線路對側(cè)另一保護(hù)安裝處的電氣量

26、。通過對線路兩側(cè)電氣量的比較和判斷，可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)的短路與外部短路，達(dá)到有選擇、快速切除全線路短路的目的。縱聯(lián)比較式保護(hù)通過比較線路兩端故障功率方向或故障距離來區(qū)分區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，當(dāng)線路兩側(cè)的正方向元件或距離元件都動(dòng)作時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)立即動(dòng)作跳閘；當(dāng)任意一側(cè)的正方向元件或距離元件不動(dòng)作時(shí)，就判斷為區(qū)外故障，兩側(cè)的保護(hù)都不跳閘。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通過直接比較線路兩端的電流或電流相位來判斷是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，在線路兩側(cè)均選定電流參考方向由母線指向被保護(hù)線路的情況下，區(qū)外故障時(shí)線路兩側(cè)電流大小相等，相位相反，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于零；而在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)電流相位基

27、本一致，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于故障點(diǎn)的故障電流，量值很大。所以通過檢測兩側(cè)的電流的相量和或瞬時(shí)值之和，就可以區(qū)分區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，區(qū)內(nèi)故障時(shí)無需任何延時(shí)，立即跳閘；區(qū)外故障，可靠閉鎖兩側(cè)保護(hù)，使之均不動(dòng)作跳閘。4.2縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？答：縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別在于，階段式保護(hù)僅檢測、反應(yīng)保護(hù)安裝處一端的電氣量，其無延時(shí)的速動(dòng)段（即第段）不能保護(hù)全長，只能保護(hù)線路的一部分，另一部分則需要依靠帶有一定延時(shí)的第段來保護(hù)；而縱聯(lián)保護(hù)通過通信聯(lián)系，同時(shí)反應(yīng)被保護(hù)線路兩端的電氣量，無需延時(shí)配合就能夠區(qū)分出區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，因而可以實(shí)現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)故障的無時(shí)限切除。4.

28、5通道傳輸?shù)男盘柗N類、通道的工作方式有哪些？答：在縱聯(lián)比較式保護(hù)中，通道中傳送的信號有三類，即閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。在縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)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?qū)嵅俊⑻摬勘硎镜南嗔恐担部梢允遣蓸拥玫降碾x散值。在縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)中，通道中傳送的是表示兩端電流瞬時(shí)值為正（或負(fù)）的相位信息，例如，瞬時(shí)值為正半周時(shí)有高頻信息，瞬時(shí)值為負(fù)半周時(shí)無高頻信息，檢測線路上有高頻信息的時(shí)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

29、協(xié)議形式。4.20什么是閉鎖角，由什么決定其大小，為什么保護(hù)必須考慮閉鎖角，閉鎖角的大小對保護(hù)有何影響？5.12什么是重合閘前加速保護(hù)？答：所謂前加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，靠近電源端保護(hù)無選擇性動(dòng)作，然后進(jìn)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(hù)？答：所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性的動(dòng)作，然后進(jìn)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(hù)動(dòng)作瞬時(shí)切除故障，而與第一次動(dòng)作是否帶有時(shí)限無關(guān)。6.1變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)？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(nèi)兩種故障

30、，油箱外得故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。油箱內(nèi)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。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有變壓器外部短路引起的過電流、負(fù)荷長時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起的冷卻能力下降等。此外，對于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常工況下會使變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件的過熱。油箱外故障與線路的故障基本相同，都包括單相接地故障、兩相接地故障、兩相不接地故障和三相故障幾種形式，故障時(shí)也都會出現(xiàn)電壓降低、電流增大等現(xiàn)象。油箱內(nèi)

31、故障要比線路故障復(fù)雜，除了包括相間故障和接地故障外，還包括匝間故障、鐵芯故障等，電氣量變化的特點(diǎn)也較為復(fù)雜。6.3關(guān)于變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流與差動(dòng)電流在概念上有何區(qū)別與聯(lián)系？引起差動(dòng)電流的原因。答：差動(dòng)電流指被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)，構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)的各電流互感器的二次電流之和（各電流互感器的參考方向均指向被保護(hù)設(shè)備時(shí)）。不平衡電流指在正常及外部故障情況下，由于測量誤差或者變壓器結(jié)構(gòu)、參數(shù)引起的流過差動(dòng)回路電流。6.11對比變壓器過電流保護(hù)和線路過電流保護(hù)的整定原則的區(qū)別在哪里？答：線路的過電流保護(hù)為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護(hù)絕對不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流必須大于該線路上出現(xiàn)的最

32、大負(fù)荷電流I L.max；同時(shí)還必須考慮到外部故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠返回，其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流，一般考慮后一種情況整定。 變壓器過電流保護(hù)：(1)對并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺最大容量變壓器時(shí)，在其他變壓器中出現(xiàn)的過負(fù)荷。當(dāng)各臺變壓器容量相同時(shí)，按負(fù)荷在剩余的變壓器中平均分配計(jì)算，有I L.max=(n/n-1)I N 式中，n為并列運(yùn)行變壓器的可能最少臺數(shù)；I N為每臺變壓器的額定電流。(2)對降壓變壓器，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流，即IL.max=KssIL.max 式中，IL.max為正常時(shí)的最大負(fù)荷電流（一般為變壓器的額定電流）；Ks

33、s為綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)。對于110KV的降壓變電所，低壓610KV側(cè)取Kss=1.52.5；中壓35KV側(cè)取Kss=1.52。按上述原則整定時(shí)，有可能會出現(xiàn)靈敏度不足的情況，這時(shí)通常需要配置低壓啟動(dòng)的過流保護(hù)或復(fù)合電壓啟動(dòng)時(shí)的過電流保護(hù)。6.12與低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)相比，復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)為什么能夠提高靈敏度？答：復(fù)合電壓啟動(dòng)時(shí)的過電流保護(hù)將原來的三個(gè)低電壓繼電器改由一個(gè)負(fù)序過電壓繼電器U2（電壓繼電器接于負(fù)序電壓濾過器上）和一個(gè)接于線電壓上的低電壓繼電器U組成。由于發(fā)生各種不對稱故障時(shí)，都能出現(xiàn)負(fù)序電壓，故負(fù)序過電壓繼電器U2作為不對稱故障的電壓保護(hù)，而低電壓繼電器U則作為三相短路故障時(shí)的電壓保護(hù)。過電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)相同。負(fù)序過電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)序?yàn)V過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來整定，通常取U2.set=（0.060.12）U N該定值較小，使負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作的靈敏度遠(yuǎn)大于低電壓繼電器，所以，復(fù)合電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)在不對稱故障時(shí)電壓繼電器的靈敏度高。6.13三繞組變壓器相間后備保護(hù)的配置原則是什么？答：三繞組變壓器的相間短路的后備保護(hù)在作為相鄰元件的后備時(shí)，應(yīng)該有選擇性地只跳開近故障點(diǎn)一側(cè)的斷路器，保證另外兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行，盡可能的縮小故障影響范