1、電力系統繼電保護原理電力系統繼電保護原理 習題習題|zdJJzdJZIUZZ270arg90270arg90zdJJzdJJzdJzdJZIUZIUZZZZ第三章第三章 電網的距離保護電網的距離保護1.全阻抗繼電器有無電壓死區？為什么？答：沒有死區，根據全阻抗繼電器的動作特性（幅值、相位），可以分析，當電壓很小的時候，可以動作。幅值特性：相位特性：|2/|2/|zdclzdZZZ86. 4|26010305 . 8|5|26010|2.有一方向阻抗繼電器，其整定阻抗Zzd=1060，若某一種運行情況下的測量阻抗Zcl=8.530，此時該繼電器是否動作？為什么？解： 根據方向繼電器的幅值比較方程

2、：將Zzd=1060和Zcl=8.5300代入方程，得結果：動作。8.精確工作電流的含義是什么？阻抗繼電器為什么要考慮精確工作電流？解：所謂精確工作電流精確工作電流就是指當IJ=IJG時，繼電器的起動阻抗Zdz.j=0.9Zzd，即比整定阻抗值縮小了10。加入繼電器的電流較小時，繼電器的起動阻抗將下降，使阻抗繼電器的實際保護范圍縮短。這將影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動作。所以必須考慮精確工作電流。9.已知線路的阻抗角L=65，通過線路的負荷功率因數為0.9，在此線路上裝設有按0接線的相間距離保護。當線路發生金屬性短路時，距離保護起動元件的靈敏系數是采用，還是采用全阻抗繼電器

3、大？為什么？解： 方向阻抗繼電器動作阻抗為： ； 全阻抗繼電器動作阻抗為： 下圖中我們可以比較0.9功率因數的負載線與特性園的交點，易知距離保護起動元件方向阻抗繼電器的靈敏系數大，提高了1/cos(d-fh)。)cos( min. fhdzqhkfhdzKKKZZzqhkfhdzKKKZZ min. jXRBC01230.85ZBC第四章第四章1.縱聯差動保護與電流保護的區別是什么？答：電流保護屬于單端保護，在動作值的整定上必須與下一元件的保護相配合，才能滿足動作選擇性的要求，它不能瞬時切除保護范圍內任何地點的故障?？v聯差動保護是利用比較被保護元件始末端電流的大小和相位的原理來構成輸電線路保護

4、，當在保護范圍內任一點發生故障時，能瞬時切除故障。第五章第五章1.什么是高頻通道的經常無高頻電流方式和長期發信方式？答：經常無高頻電流方式就是當故障時發出高頻電流；長期發信方式就是故障時將高頻電流停止或改變其頻率的方式。2.高頻通道是由哪幾部分組成的？各部分各有什么作用？答：阻波器：并聯諧振，阻抗最大，可達1000以上，可以將高頻限制在通道內，所以諧振頻率就是載波頻率。對50工頻，阻波器僅呈現電感線圈的阻抗（0.04），所以不影響工頻傳輸。結合電容器：與連接過濾器配合，將載波信號傳輸到輸電線路；同時使高頻收發信機與工頻高壓線路絕緣。（高頻通過，低頻阻抗大，不能通過）。連接濾波器：與結合電容器組

5、成“帶通濾波器”，只有高頻通過。其波阻抗：由線路一側看：400；由收發信機一側看：100，這樣可避免反射，減小信號衰耗。本處的接地刀閘便于檢修。高頻收發信機：發送和接收高頻信號。由繼電保護裝置控制，控制方式有：電力系統故障時，保護起動，使發信號；正常發信，故障聽信或改變頻率方式。兩端接收，進行比較判斷，進行跳閘或閉鎖（保護）。3.簡述高頻閉鎖方向保護的工作原理。答：高頻閉鎖方向保護是通過高頻通道間接比較被保護線路兩側的功率方向，以判別是被保護范圍內部故障還是外部故障。保護的起動元件是電流或距離保護的第III段。當區外故障時，被保護線路近短路點一側為負短路功率，向輸電線路發高頻波，兩側收信機收到

6、高頻波后將各自保護閉鎖。當區內故障時，線路兩端的短路功率方向為正，發信機不向輸電線路發高頻波，保護的起動元件不被閉鎖，瞬時跳開兩側斷路器。4.簡述相差高頻保護的工作原理。答：相差高頻保護的工作原理：比較兩端短路電流相位，采用高頻通道經常無電流方式構成保護時，規定兩端在電流波形正半周或負半周發高頻信號。當內部故障時，兩端電流同相位，收到的高頻信號間斷，不進行保護閉鎖；當外部故障時，兩端電流相位相反，收到的高頻信號連續，閉鎖保護。因此，沒有填滿本端高頻脈沖空隙的高頻信號是保護動作跳閘的的必要條件，填滿本端高頻脈沖空隙的對端高頻信號就是一種閉鎖信號，達到閉鎖保護的目的。相差高頻保護是一種傳送閉鎖信號

7、的保護。第六章第六章1.為什么要采用自動重合閘？對自動重合閘裝置有哪些要求？答：電力系統架空線路故障大都是“瞬時性”故障，在線路被繼電保護迅速動作斷路器斷開后，故障點的絕緣水平可以自行恢復，故障隨即消失。此時如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復正常的供電。對于這種“瞬時性”故障，在線路被斷開后，再進行一次合閘，就有可能恢復供電，從而大大提高供電的可靠性。自動重合閘的基本要求（P105）。5.什么叫重合閘的前加速和后加速？它們各有什么優缺點？答：重合閘的前加速（P111）和后加速（P112）。6.同步檢定繼電器的工作原理是什么？答：（P111）。第六第六章章 電力變壓器的繼電保護電力變壓器

8、的繼電保護1、電力變壓器可能發生的故障和不正常工作情況有哪些？應該裝設哪些保護？答：答：變壓器故障分為油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障：相間短路、繞組匝間短路和單相接地短路。油箱外部故障：引線和套管處會產生各種相間短路和接地故障。不正常工作是由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低和過勵磁等。一般應裝設：瓦斯保護；縱差保護或電流速斷保護；過電流保護；另序電流保護；過負荷保護；過勵磁保護2、變壓器差動保護產生不平衡電流的原因有哪些?與哪些因素有關？答：1、由變壓器兩側電流相位不同而產生；2、由兩側電流互感器的誤差引起；3由計算邊比與實際變比不同而產生；4帶負荷調變壓器的分接頭產生3、為了

9、提高變壓器差動保護的靈敏性并保證選擇性，應采用哪些措施來減少不平衡電流及其對保護的影響？答：1、將變壓器星形側的三個電流互感器結成三角形，而將變壓器三角形側的三個電流互感器結成星形，并適當考慮連接方式后即可把二次電流的相位校正過來。2、在選擇互感器時，應選帶有氣隙的D級鐵心互感器，并選大變比的電流互感器。3、用平衡線圈Wph來消除。4.何謂變壓器的勵磁涌流？勵磁涌流如何產生？有什么特點？答：變壓器勵磁涌流是指:變壓器全電壓充電時,在其繞組中產生的暫態電流。產生的原因是:變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時工作電壓產生的磁通方向相同時,其總磁通量遠遠超過鐵芯的飽和磁通量,因此產生較大的涌流

10、,其中最大峰值可達到變壓器額定電流的6-8倍。其特點是:勵磁涌流隨變壓器投入時系統電壓的相角、變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統阻抗等因素有關。最大涌流出現在變壓器投入時電壓經過零點瞬間(該時磁通為峰值）。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量,隨時間衰減,其衰減時間取決于回路電阻和電抗,一般大容量變壓器約為5-10秒,小容量變壓器約為0.2秒左右。特點：1、包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于時間軸的一側。2、包含有大量的高次諧波分量,并以二次諧波為主。 3、勵磁涌流波形之間出現間斷。第八章第八章1、微機保護有哪些特點和優點？、微機保護有哪些特點和優點？答：答：由微型計算機或單片機構成的保

11、護稱為微機保護。 微機保護的優點有： (1) 程序具有自適應性，可按系統運行狀態自動改變整定值和特性 (2) 有可存取的存儲器。 (3) 在現場可靈活地改變繼電器的特性。 (4) 可以使保護性能得到更大的改進。 (5) 有自檢能力。 (6) 有利于事故后分析。 (7) 可與計算機交換信息。 (8) 可增加硬件的功能。 (9) 可在低功率傳變機構內工作。 微機保護的缺點有： (1) 與傳統的保護有根本性的差異。 (2) 使用者較難維護。 (3) 要求硬件和軟件有高度可靠性。 (4) 硬件很容易過時。 (5) 在操作和維護過程中，使用人員較難掌握。2、為防止頻率混疊現象，若計及16次諧波，采樣頻率

12、的最小值是多少？答：32*50=1600Hz 例例1 1、在圖在圖中中所示網絡中所示網絡中, ,試對線路試對線路ABAB進行三段電流保護的整定。已進行三段電流保護的整定。已知線路的最大負荷電流知線路的最大負荷電流 , ,保護保護2 2的過電流保護動作時間為的過電流保護動作時間為2.2s2.2s，母線，母線A A、B B、C C處短路時流經線路處短路時流經線路ABAB的短路電流計算值在最大的短路電流計算值在最大運行方式分別是運行方式分別是5.34kA5.34kA，1.525kA1.525kA，0.562kA0.562kA；在最小運行方式下分；在最小運行方式下分別是別是4.27 kA4.27 kA

13、，1.424 kA1.424 kA，0.548 kA0.548 kA。100AIamx.fh2 . 1k1 . 1k3 . 1kkkk ，85. 0k2kfhzq ，max.B. dkdzIKI3 . 1K525kA. 1Ikmax.B. d，983kA. 1525. 13 . 1Idz(1)電流速斷 動作電流的整定： 靈敏性校驗：系統阻抗可以根據A點的短路電流求出，最大運行方式下 )ZIE23(Z1lmax. sdzxbmin434. 5337Zmin. s最小運行方式下 計算后可得在最小運行方式下的保護范圍為54.27337Zmax. s8m.10)5983. 133723(4 . 01l

14、min靈敏度校驗 動作時間 t=0s%153%.43%100LL%LABminb（2）限時電流速斷 動作電流的整定：2 .dzk1 .dzIKI 0.73kA 562. 03 . 1IKImax. c . dk2 .dz8kA. 073. 01 . 1I1 .dz 滿足要求, 5 . 154. 18 . 0424. 123IIKdz.1)B(min. dlm 0.5sttt 所以 靈敏性校驗 動作時間 （3）過電流動作電流整定：靈敏性校驗 動作時間 282A10085. 022 . 1IKKKImax.fhhzqkdz 5 . 137. 4282142423IIKdz)2(min.B. d.l

15、m 近2 . 168. 128254823IIKdz)2(min.C. d.lm 遠7s. 25 . 02 . 2ttt21 例例2、如圖示，網絡選擇定時限過電流保護如圖示，網絡選擇定時限過電流保護1的起動值，的起動值，并校驗其靈敏度和確定動作時限。單位長度線路阻抗取并校驗其靈敏度和確定動作時限。單位長度線路阻抗取0.4/km，計算電壓，計算電壓E取取115kV。1Xxt.min=12Xxt.max=21.85P=30MWcos=0.9110kV1P=30MWcos=0.950km30km23t=0.5sAUPIfh35.1679 . 051131030cos33AIKKKIfhhzqkdz1

16、 .46235.16785. 0125. 1/近后備：考慮分支、分流系數：錯誤： AXXUeIsd5 .1586504 . 085.213/1153/1max)3(min正確： AXXUeIsd3 .10422/2/504 . 085.213/1152/2/3/1max)3(min所以近后備最小短路電流取：1042.3A遠后備：考慮分支、分流系數：錯誤： AXXXUeIsd0 .1233304 . 0504 . 085.213/1153/21max)3(min正確： AXXXUeIsd1 .7572/304 . 02/504 . 085.213/1152/2/3/21max)3(min所以遠后

17、備最小短路電流取：757.1A本線路近后備靈敏度： 5 . 167. 31 .4623 .104223/)2(mindzdlmIIK滿足要求； 本線路遠后備靈敏度： 2 . 166. 21 .4621 .75723/)2(mindzdlmIIK滿足要求； 動作時限： sttt5 . 15 . 025 . 023 1例例3 3：如下圖所示網絡中，設各線路均裝有距離保護，試對點：如下圖所示網絡中，設各線路均裝有距離保護，試對點1 1處處 的距離保護的距離保護、段進行整定，即求各段動作阻抗段進行整定，即求各段動作阻抗Z Zactact、Z Zactact”、Z Zactact”，動作時間，動作時間t

18、t、t”t”、t”t”和校驗其靈敏度。和校驗其靈敏度。已知線路已知線路ABAB的最大負荷電流的最大負荷電流I Ifh.maxfh.max=350A,cos=350A,cos=0.9,=0.9,所有線路阻所有線路阻抗抗Z Zb b=0.4=0.4/km,/km,阻抗角阻抗角f f = 70= 70，自起動系數，自起動系數K KZqZq=1,=1,正常時母線正常時母線最低電壓最低電壓U Ufh.minfh.min=0.9Ve,=0.9Ve,其它參數已標注在圖上。其它參數已標注在圖上。30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0

19、.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 1、有關元件阻抗的計算、有關元件阻抗的計算 AB線路的正序阻抗線路的正序阻抗ZAB=ZblAB=0.430=12BC線路的正序阻抗線路的正序阻抗ZBC=ZblAB=0.430=12變壓

20、器的阻抗變壓器的阻抗221150.105%44.131.5eBdBUZUS30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 2、距離、距離段的整定段的整定(1) 動作阻抗動作阻抗Zact.1=0.85ZAB=0.8512=10.2(2) 動作時間動作時間t=0s30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5s

21、ES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 3、距離、距離段的整定段的整定(1) 動作阻抗動作阻抗與相鄰線路保護與相鄰線路保護3（或保護（或保護5）的）的段配合段配合Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3)式中：式中：Zact.3=0.85ZBC=0.8524=20.4SESE1I2IZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX ” s1.maxd1計算段定值時求Kfz.min的等值電路1221212(10.15)21.15(1)2sABsBCbrasBC

22、sABsXZXZIKIXZXZX1.minmin2.max1.15(1)220 121.15(1)3021.19sABfzsXZKXSESE1I2IZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBXs1.min”Xs1.max”d1d2Zact.1” = 0.8(ZAB+Kbra.minZact.3) = 0.8(12+1.1920.4) =29按躲開相鄰變壓器低壓側出口按躲開相鄰變壓器低壓側出口d2點短路整定點短路整定Zact.1” = 0.7(ZAB+Kbra.minZB) 30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5

23、sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 1.minmin2.max20 12(1)(1)302.07sABfzsXZKXZact.1” = 0.7(ZAB+Kbra.minZB) = 0.7(12+2.0744.1) = 72.2取 Zact.1”=29 SESE1I2IZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX”s1.maxd2(2) 靈敏度校驗靈敏度校驗.1291.512actlmABZKZ.1.min1actfhKZqhZZKKK滿足要求。滿足要求。(3) 求動作

24、時間求動作時間t1”=t3+t= t5+t=tB+ t=0.5s4、距離、距離段的整定段的整定(1) 動作阻抗動作阻抗全阻抗繼電器全阻抗繼電器lml.1.min165.31cos()actfhKZqhlmfhZZKKK方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器取方向阻抗繼電器的取方向阻抗繼電器的最大靈敏度角最大靈敏度角=線路短路阻抗角，即：線路短路阻抗角，即：.min.min.max0.9 110/3163.50.35fhfhfhUZI則：則：.1.min1cos()actfhKZqhlmfhZZKKK取取KK=1.2，Kh=1.15，KZq=170arccos0.925.8lmlfh，(2) 靈敏度校驗靈

25、敏度校驗當本線路末端短路時當本線路末端短路時.1(1)1.5165.313.712actlmABZKZ滿足要求滿足要求相鄰線路末端短路時相鄰線路末端短路時30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 BC段末端短路時段末端短路時.1(2).maxactlmABbraBCZKZKZ下面我們來分析一下求下面我們來分析一下求Kbra.max的等值電路的等值電路d1SESE1I2I3I

26、ABCE1.maxsX2.minsXZABZBCZB1.max2.min2.max112.48bsrAsaBXZKXII .1(2).max1.2165.32.31122.4284actlmABbraBCZKZKZ相鄰變壓器低壓出口相鄰變壓器低壓出口d2點短路點短路1.max2.min3.max112.48bsrAsaBXZKXII SESE1I2I3IABCE1.maxsX2.minsXd2ZABZBCZB.1(2).max1165.31.36122.48 44.1.2actlmABbraBZKZKZ(3) 動作時間動作時間30km60km60km80kmABCDE1234568791031

27、.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”=1.5st8”=0.5sES=115/ kV3Xs1.max = 25Xs1.min = 20 ES=115/ kV3Xs1.max = 30Xs1.min = 25 (3) 動作時間動作時間t1=t8+3tt1=t10+2t取其中時間較長者取其中時間較長者或或t1=1.5+2.05=2.5s例例4 4

28、、如下圖，已知：網絡的正序阻抗、如下圖，已知：網絡的正序阻抗Z Z1 1=0.45=0.45/km/km，阻抗角，阻抗角L L=65=65。線路上采用三段式距離保護，其第。線路上采用三段式距離保護，其第I I、IIII、IIIIII段阻抗元段阻抗元件均采用件均采用0 0接線的方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角接線的方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角lmlm=65=65，保護保護B B的延時的延時t tB B=2s=2s，線路，線路ABAB、BCBC的最大負荷電流的最大負荷電流I Ifh.maxfh.max=400A=400A，負荷自起動系數負荷自起動系數K Kzqzq=2=2，繼電器的返回系數，繼

29、電器的返回系數K Kh h=1.2=1.2，并設，并設K Kk k=0.85=0.85，K Kk k=0.8=0.8，K Kk k=1.15=1.15，負荷的功率因數，負荷的功率因數coscos=0.9=0.9，變壓器，變壓器采用了能保護整個變壓器的無時限縱差保護。試求：保護采用了能保護整個變壓器的無時限縱差保護。試求：保護A A段的動段的動作阻抗；第作阻抗；第IIII段、第段、第IIIIII段的靈敏度與整定時限。段的靈敏度與整定時限。 Z215MVA110/6.6kV38km62kmABCD30kmkVEA3/115 10min. AX 20max. AXkVEB3/115 30min. B

30、X 40max. BXUd%=10.5保護A段的動作阻抗：5 .133045. 0ABZ1 .173845. 0BCZ7 .84151101005 .10100%22TTdBSUUZI段： 16.115 .1385. 0ABkAdzZKZII段（分兩種情況）：（1）相鄰線路： )(min BCfzkABkAdzZKKZKZ，59. 1) 1405 .1310() 1( max min12minBABAfzXZXIIK29.29) 1 .1759. 185. 05 .13(8 . 0 AdzZ（2）變壓器支路：)2(min BfzkABkAdzZKKZKZ59. 1) 1405 .1310()

31、1( max min12minBABAfzXZXIIK44.42)27 .8459. 17 . 05 .13(7 . 0 AdzZ對兩種情況，取小者，所以： ，時限 29.29 AdzZst5 . 0 靈敏度校驗： ，滿足要求。 5 . 117. 25 .1329.29 ABAdzlmZZKIII段：采用方向阻抗繼電器)cos( min fdzqhkfAdzKKKZZ89.1424 . 031109 . 0maxminminfffIUZ2 . 1hK2zqK15. 1 kK8 .259 . 0cos1fh81.66)8 .2565cos(22 . 115. 189.142 AdzZ時限 stt

32、tBA5 . 25 . 02 靈敏度校驗：（1）考慮本線路末端：（2）考慮相鄰元件 a：相鄰線路末端，5 . 193. 45 .1381.66 ABAdzlmZZK近BCfzABAdzlmZKZZKmax 遠滿足要求。 12. 2) 1305 .1320() 1( min max12maxBABAfzXZXIIK2 . 134. 11 .1712. 25 .1381.66max 遠BCfzABAdzlmZKZZKb：相鄰變壓器低壓側出口，BfzABAdzlmZKZZKmax 遠12. 2) 1305 .1320() 1( min max12maxBABAfzXZXIIK2 . 133. 07

33、.8412. 25 .1381.66max 遠BfzABAdzlmZKZZK不滿足要求 ，認為III段不能作為變壓器的后備保護。在電力系統中繼電保護的任務是什么？在電力系統中繼電保護的任務是什么？答：、自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，使元件免于繼續遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復運行；、反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件，而動作于發出信號、減負荷或跳閘。繼電保護的基本原理有那些？繼電保護的基本原理有那些？答：、在一般情況下，發生短路之后，總是伴隨有電流的增大、電壓的降低、線路始端測量阻抗的減少，以及電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運行與故障時這些基本參數的區別，便可以構成各種不同原理的繼電保護，例如：反應于電流增大而動作