1、電力系統繼電保護思考題與習題解答第 1 章1-1 什么是故障、不正常運行方式和事故？它們之間有何不同？又有何聯系？答：在電力系統運行中，電氣元件發生短路、斷線時的狀態均視為故障狀態。在電力系統中，三相短路、兩相短路、兩相接地短路、一相接地短路、兩點接地短路（實際上也屬相間短路）和斷線統稱為電力系統的故障。型的短路。發生故障的運行狀態。常見的不正常運行狀態要緊是：過負荷，過電壓、系統振蕩，頻率降低等。事故是指系統或其中一部分的正常工作遭到破壞，電能質量變到不能容許的程度，以致造成對用戶的停止供電（或少送電）或造成人身傷亡和電氣設備的損壞。前者稱為停電事故，后者稱為人身和設備事故。不正常工作狀態的

2、性質、后果和危害性有別于故障，長時刻的不正常運行有可能造成故障。電力系統中發生故障和不正常運行狀態時，都可能在電力系統中引起事故。故障和不正常運行方式不能夠幸免，而事故則能夠幸免發生。1-2 什么是主愛護和后備愛護？遠后備愛護和近后備愛護有什么區別和特點？答：主愛護：是為滿足電力系統穩固和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被愛護設備和線路故障的愛護。后備愛護：是當主愛護或斷路器拒動時用來切除故障的愛護。它又分為遠后備愛護和近后備愛護兩種。遠后備愛護：指主愛護或斷路器拒動時，由相鄰元件的愛護來實現的后備愛護。遠后備愛護的性能比較完善，它對相鄰元件的愛護裝置、斷路器、二次回路和直流電源引起的拒

3、動，均能起到后備作用，且實現簡單、經濟。但遠后備愛護將使停電的范疇擴大，不能滿足選擇性和速動性的要求。近后備愛護：當主愛護拒動時，由本元件的另一套愛護來實現的后備愛護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈愛護來實現后備愛護。由于近后備愛護與主愛護安裝在同一元件上，因此近后備愛護能滿足選擇性要求。1-3 繼電愛護裝置的任務及其差不多要求是什么？答：繼電愛護裝置是指能反應電力系統中電氣元件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。它的差不多任務是：（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于連續遭到破壞，保證其他無故障部分迅速復原正常運行。（2）反應電

4、氣元件的不正常運行狀態，并依照運行愛護的條件（如有無經常值班人員）而動作于信號，以便值班人員及時進行處理，或由裝置自動進行調整，或將那些連續運行就會引起損壞或進展成為事故的電氣設備予以切除。現在愛護應有一定的延時，以免造成愛護的誤動作。（3）繼電愛護裝置還能夠與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件承諾時，采取預定措施，縮短事故停電時刻，盡快復原供電，從而提高電力系統運行的可靠性。繼電愛護在電力系統中的要緊作用是：通過預防事故或縮小事故范疇來提高系統運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連續供電。對繼電愛護裝置的差不多要求是：（1）可靠性可靠性包括安全性和依靠性，是對繼電愛護最全然的要求。所謂

5、安全性是要求繼電愛護在不需要它動作時可靠不動作，即不發生誤動。所謂依靠性是要求繼電愛護在規定的愛護范疇內發生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。（2）選擇性所謂選擇性是指當電力系統中的設備或線路發生短路時，其繼電愛護僅將故障的設備或線路從電力系統中切除，以盡量縮小停電的范疇。當故障設備或線路的愛護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的愛護將故障切除。（3）速動性所謂速動性是指繼電愛護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓下運行的時刻，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩固性。（4）靈敏性靈敏性是指電氣設備或線路在被愛護范疇內發生短路或不正常運行情形時，愛護裝置的反應能力。

6、1-4 電力系統假如沒有配備完善的繼電愛護系統，想像一下會顯現什么后果？答：繼電愛護是電力系統的重要組成部分，是保證電力系統安全可靠運行的必不可少的技術措施之一。在現代的電力系統中，假如沒有專門的繼電愛護裝置或繼電愛護裝置不完善，要想堅持系統的正常運行是全然不可能的。當故障發生時，不能及時進行處理，不能及時切除故障，導致電力系統運行不穩固，甚至引起電力系統崩潰，造成人員傷亡及設備的毀壞，引起事故。1-5 繼電愛護裝置通過哪些要緊環節完成預定的愛護功能，各環節的作用是什么？答：模擬型繼電愛護裝置要緊是由測量回路、邏輯回路和和執行回路三個環節來完成預定的愛護功能。測量回路的作用：是測量與被愛護電氣

7、設備或線路工作狀態有關的物理量的變化，如電流、電壓等的變化，以確定電力系統是否發生了短路故障或顯現不正常運行情形。邏輯回路的作用：是當電力系統發生故障時，依照測量回路的輸出信號，進行邏輯判定，以確定愛護是否應該動作，并向執行元件發出相應的信號。執行回路的作用：是執行邏輯回路的判定，發出切除故障的跳閘信號或指示不正常運行情形的信號。1-6 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幅值差異，差不多答：依照短路時電流的增大，可構成過電流愛護；依照短路時電壓的降低，可構成低電壓愛護；依照短路時電流與電壓之間相角的變化，可構成功率方向愛護；依照電壓可構成零序電流愛護、負序電流愛護和負序功率方

8、向愛護。這些愛護僅靠愛護的整定值不能切除愛護范疇內任意點的故障。因為愛護裝置或斷路器可能會因某種緣故而產生拒動。1-7 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，能夠構成哪些原理的愛護？答：依照故障時被愛護元件兩端電流相位和大小的變化，可構成差動愛護；高頻愛護是利用高頻通道來傳遞線路兩端電流相位、大小和短路功率方向信號的一種愛護。1-8 結合電力系統分析課程知識，說明加快繼電愛護的動作時刻什么緣故能夠提高電力系統的穩固性？答：快速切除故障能夠提高電力系統運行的穩固性 如圖：。當 D點短路時，A 廠的電壓 U n B廠的電壓 U n n，若時刻長，失去同步。若時刻短，則相位差不大，易拉

9、入同步，使系統復原正常。1-9 從繼電愛護的進展史，談與其他學科技術進展的關聯性。答：從繼電愛護的進展史能夠明白，繼電愛護的進展離不開其他學科技術的進展，沒有繼電器的問世，就可不能顯現繼電愛護，沒有晶體管的產生，就可不能顯現靜態繼電愛護形式，沒有運算機、微處理器的問世，就可不能顯現微機繼電愛護。其他學科技術的快速進展，帶動了繼電愛護技術的快速進展，因此繼電愛護技術的進展與其他學科技術的進展是有專門大的關聯性的。第 2 章2-1 電力系統中性點有哪些運行方式？各有何特點？答：2-2 過高各有何缺點？答：2-3 答：2-15整定，還需要與各線路末端變電所母線上所有出線愛護動作時限最長者配合。愛護1

10、 所在線路末端 B母線上出線動作時刻最長的是t 2.5s 1 的過電流愛護的動作時限為t tt 2.50.53s。12-161）愛護 1 電流 I段整定運算：求動作電流。按躲過最大運行方式下本線路末端（即 K1點）三相短路時流過愛護的最大短路電流來整定，即E36.75/ 3I K IK 1.252.652(KA)IIrel(3)K1maxIrelSZZ L40.415OP1max11采納兩相不完全星形接線方式時流過繼電器的動作電流為2.652 44.2 AIIOP1K60OPJTA求動作時限。第段為電流速斷，動作時刻為愛護裝置的固有動作時刻，即tI 0(s)1靈敏系數校驗，即求愛護范疇。在最大

11、運行方式下發生三相短路時的愛護范疇為1 1 36.75/ 3E L maxZ4 10.0 SZ ISmin0.42.6521OP1100% 100%66.67%50%，滿足要求。LL則L %1在最小運行方式下發生三相短路時的愛護范疇為1313 36.75/ 3 EL minZ5 4.82 SZ2 ISmax0.422.6521OP1L則L %100%100%32.13%15%，滿足要求。L1（2）愛護 1 電流 II 段整定運算求動作電流。按與相鄰線路愛護 I 段動作電流相配合的原則來整定，即36.75/ 3I K I1.11.251.217(KA)IIOP1IIrelI 40.4 1535O

12、P2采納兩相不完全星形接線方式時流過繼電器的動作電流為III1.21760I OP120.3(A)IIOPJKTA求動作時限。應比相鄰線路愛護 I段動作時限高一個時限級差，即t tI t 00.50.5(S)12靈敏系數校驗。利用最小運行方式下本線路末端（即 K1點）發生兩相金屬性短路時流過愛護的電流來校驗靈敏系數，即3E3 36.75/ 3SI(2)2 ZZ L2 50.415K 11.3731.3，滿足要求。IIsen1K1minmax1II1.217IIIIOP11（3）愛護1 電流 III段整定運算求動作電流。按躲過本線路可能流過的最大負荷電流來整定，即K K1.21.5 IIIrel

13、I ISS230487.059 AIIIOP1K0.85Lmaxre采納兩相不完全星形接線方式時流過繼電器的動作電流為IIII487.05960I OP18.118(A)IIIOPJKTA求動作時限。應比相鄰線路愛護的最大動作時限高一個時限級差，即t t1t ttt 0.50.50.51.5(S)靈敏系數校驗。作近后備愛護時，利用最小運行方式下本線路末端（即 K1點）發生兩相金屬性短路時流過愛護裝置的電流來校驗靈敏系數，即3E3 36.75/ 3SI(2)2 ZZ L2 50.415K 13.4231.5，滿足要求。IIIsen1K1minmax1II487.059/1000IIIOP1IIO

14、P1作遠后備愛護時，利用最小運行方式下相鄰線路末端（即 K2點）發生兩相金屬性短路時流過愛護裝置的電流來校驗靈敏系數，即3E336.75/ 3SI(2)2 ZZ L2 50.4K 11.4961.2，滿足要求。IIIsen1K1minmax1II487.059/1000IIIIIOP1OP12-17答：2-181）依照已知條件，通過愛護 4 的最大負荷電流為 400500550 1450AIL則愛護 4 的過電流愛護的動作電流為K K I1.151.31450IIIrelIIIIOPLmax2550.294ASSK0.85re（2）愛護 4 的過電流愛護的整定值不變，當愛護 1 所在元件故障被

15、切除后，通過愛護 4 的最大負荷電流為I500550 1050A，則返回系數為LK K I1.151.31050IIIrelK Lmax0.616，即返回系數低于此值時會造成愛護ssIIIIOP2550.294re4 誤動作。（3）當K 0.85時，愛護 4 的過電流愛護的靈敏系數為K 3.2，則I(2) K I ，IIIsenIIIopKmin當K 0.7時，愛護 4 的過電流愛護的動作電流為K K I1.151.31450IIIrelIIIIOPLmax3096.786A，則愛護 4 的過電流愛護的靈SSK0.7reI8160.9413096.786(2)敏系數為K Kmin2.635。I

16、IIsenIIIIOP2-19答：3-25解：線路 AB的正序阻抗Z 0.4AB線路 BC的正序阻抗Z 0.460 241距離 I段的整定運算整定阻抗Z K Z 0.8534 28.9II 動作時限tI 0s（I段的實際動作時限為愛護固有動作時刻）2距離 II段的整定運算 Z整定阻抗：按與相鄰線路 BC愛護 2 的 I段配合，Z KZIset2取K 0.8，Z K Z 0.8524 20.4 ，則IIset2 Z 0.8 3420.4 43.52靈敏系數校驗：按本線路末端短路運算，即43.52ZIIsetK 1.281.5，不滿足要求，可考慮與 BC線路距離 II段配合。Z34senAB動作時限：與相鄰線路愛護的 I段配合，則t tI t 00.5s 0.5s228.9（1）A側愛護 1 的距離 I段的愛護范疇為I 在線路 AB 上距 A 側 65km 處發生金屬性相間短路時，故障點位于 I段的愛護范疇內，因此A側愛護 1 的 III段都要起動，但I段瞬時動作，跳開A 側斷路器，切除故障線路，II段則在故障電流消逝后返回。在線路 AB上距 A 側