繼電保護及課程設計四、主觀題（共26道小題）.繼電保護的選擇性是指繼電保護動作時，只能把故障元件從系統中切除無故障部分繼續運行。.電力系統切除故障的時間包括時間和的時間。參考答案：電力系統切除故障的時間包括一繼電保護動作一時間和一斷路器跳閘一的時間。.繼電保護裝置一般是由 和 組成。參考答案：繼電保護裝置一般是由 測量比較元件 、邏輯判斷元件和執行輸出元件組成。.電流速斷保護的動作電流按大于本線路末端 整定，其靈敏性通常用 表示。參考答案：電流速斷保護的動作電流按大于本線路末端 最大短路電流 整定，其靈敏性通常用保護范圍的大小 表示。.中性點直接接地電網發生接地短路時，零序電流的大小和分布主要取決于變壓器接地中性點的和。TOC\o"1-5"\h\z參考答案：中性點直接接地電網發生接地短路時，零序電流的大小和分布主要取決于變壓器接地中性點的 數目 和 分布 。.中性點不接地電網發生單相接地后，可繼續運行，故保護一般作用于 。參考答案：中性點不接地電網發生單相接地后，可繼續運行一一段時間 ，故保護一般作用于一發信號 。.距離保護是反應 的距離，并根據距離的遠近確定 -的一種保護。參考答案：距離保護是反應一故障點到保護安裝處 的距離，并根據距離的遠近確定動作時間一的一種保護。.I、II、III段阻抗元件中， 段元件可不考慮受振蕩的影響，其原因TOC\o"1-5"\h\z是 。參考答案：I、II、III段阻抗元件中， UJ 段元件可不考慮受振蕩的影響，其原因是靠時間整定躲過振蕩周期 。.縱聯保護的通道主要有以下幾種類型 和。參考答案：縱聯保護的通道主要有以下幾種類型一電力線載波 微波 j纖——和一導引線 。.高頻保護通道傳送的信號按其作用不同，可分為 信號 信號 信號三類。參考答案：高頻保護通道傳送的信號按其作用不同，可分為一閉鎖 信號—允許一信號、3閘一信號三類。.變壓器故障的主要類型有：各相繞組之間發生的，單相繞組部分線匝之間發生的 ，單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地故障等。參考答案：變壓器故障的主要類型有：各相繞組之間發生的一相間短路 ，單相繞組部分線匝之間發生的——匝間短路 ，單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地故障等。.變壓器輕瓦斯保護動作于 ，重瓦斯保護動作于 。參考答案：變壓器輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳閘。.變壓器短路故障的后備保護，主要是作為 及 的后備保護。參考答案：變壓器短路故障的后備保護，主要是作為一相鄰元件 及變壓器內部故障——的后備保護。.名詞解釋：繼電保護裝置參考答案：繼電保護裝置——是指能反應電力系統中電氣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。.名詞解釋：可靠性參考答案：可靠性——是指保護裝置該動作時不拒動，不該動作時不誤動。.名詞解釋：繼電特性參考答案：繼電特性一一無論啟動和返回，繼電器的動作都是明確干脆的，不可能停留在某一個中間位置，這種特性稱之為“繼電特性”。.名詞解釋：精確工作電流參考答案：精確工作電流——是指當/=。.，對應于Zdz=0.9ZZD時，通入繼電器的電流。.繼電保護的基本任務是什么？參考答案：繼電保護的基本任務是：（1）自動、快速、有選擇地將故障元件從系統中切除，使故障元件免于繼續遭到損壞，保證無故障部分迅速恢復正常運行；⑵反應電力設備的不正常運行狀態，并根據運行維護條件而動作于發出信號或跳閘。.三段式電流保護是如何實現選擇性的？為什么電流III段的動作最靈敏？參考答案：電流I段是靠電流動作值來實現動作選擇性的，因為動作電流大于本線路末端短路時可能通過保護的最大短路電流，保證了區外短路時不會誤動。電流II段是通過動作電流和動作時限共同實現選擇性的，因為II段的動作電流大于相鄰線路電流I段的動作電流，因此相鄰線路I段以外的范圍短路，保護不會誤動，而I段范圍內的短路，則因為其動作時限大于相鄰線路I段的動作時限而不會誤動。電流III段是通過動作電流和動作時限實現選擇性的，因為III段的動作值滿足靈敏度逐級配合關系，且動作時限是按階梯原則整定的，則距離電源最遠的保護動作時限最短，然后逐級增加一個時限級差△心由于電流III段的動作電流是按躲過最大負荷電流整定的，因此動作值最小，從而動作最靈敏。51.在如圖所示的雙側電源網絡中，擬定在各斷路器上裝設方向性過電流保護。已知時限級差為0.5s，試確定過電流保護1-8的動作時限。參考答案:.反映相間短路的階段式距離保護與階段式電流保護相比，有哪些優點？參考答案:突出的優點是靈敏性好。距離I段可保護被保護線路全長的80%?85%,且保護范圍不隨運行方式變化；距離n段的保護范圍也較電流n段大，且保護范圍基本上不隨運行方式變化；距離ni段也因阻抗繼電器同時反應電流增大和電壓降低而比電流ni段靈敏。.簡述高頻閉鎖式保護的基本原理。參考答案:高頻閉鎖式保護的基本原理為：保護區外故障，接受反方向功率的那一側發高頻信號，保護收到高頻信號不動作；被保護線路故障，兩側高頻保護均接收正方向功率。因此，兩側均不發信，保護可靠地動作，這種保護的高頻信號起的是閉鎖作用。.繼電保護與重合閘有哪幾種配合方式？各有何特點？參考答案：繼電保護和重合閘有兩種配合方式：重合閘前加速和重合閘后加速。采用前加速有以下優點(1)能夠快速切除瞬時性故障；(2)可能使瞬時性故障來不及發展成永久性故障，從而提高了重合閘的成功率；(3)能保證發電廠和重要變電所的母線電壓在0.6—0.7倍額定電壓及以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量；(4)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：斷路器的工作條件惡劣，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；另，如果重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴大停電范圍。后加速的優點是：(1)第一次是有選擇性的切除故障，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的動作而后以重合閘來糾正；(3)和前加速相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制，一般來說是有利而無害的。后加速的缺點是：每個斷路器上都需要加裝一套重合閘，與前加速相比，略為復雜；第一次切除故障可能帶有延時。.變壓器縱差動保護中，不平衡電流產生的原因是什么？參考答案：不平衡電流產生的原因是：(1)變壓器兩側電流互感器的計算變比與實際變比不一致；(2)變壓器帶負荷調節分接頭；(3)電流互感器有傳變誤差；(4)變壓器的勵磁電流。56.簡述計算機繼電保護的基本原理？參考答案：(1)當電力系統正常運行時，計算機建立與運行人員之間的聯系，可作整定值修改、時鐘校正、打印整定值或顯示當前的運行量。(2)當電力系統出現短路故障時，計算機立即中斷當前的工作，轉入執行事故分析處理程序。由模擬量的轉換通道完成對電流、電壓模擬量故障信號的變換，再經采樣和A/D變換器變成數字量信號送入計算機。計算機按預定的分析處理程序進行保護的運算，運算結果與整定值比較，判斷是否發生了短路故障。為了保證保護動作的正確性，還需要把斷路器位置及其它輔助開關的狀態由開關量輸入通道送入計算機。最后由開關量輸出通道送出斷路器事故跳閘的命令。57.如圖所示的網絡中，各線路均裝有距離保護，變壓器裝有差動保護，試對其中保護1的引護（擬采用方向圓阻抗繼電器）的I、ILIII段進行整定計算（整定阻抗，靈雅度校驗，號已知，耳,in刀向u,匕=口.犯匕=口區及;=12/=1」5,勺產is線路由上荷電流為350A,負荷的功率因藪為羥=。，日66,各線路每公里的正序阻抗％=例=60",正常時母線最低工作電壓風取O.9/（4=110kV）口#參考答案:解；1、距離工段的整定C1）整定阻抗4［施1=火山上拒=U.^xU.4x^LI=lU.2dO）動作時間4￡；=0占￥2.距高口段的整定一（1）整定阻抗“1）與相鄰線膝R-C保護2的距離工段配合，E曲.1—EC三3十友前皿加三曲口）無酉皿血—L?曲口一及①xs一口&5、口4xG0—20.4QE￡i=0.3^（12+20.4）=25gZC"2）與相鄰變壓器的快速保護配合中E也.1二K/Zab+無禽皿=0.3x（121M可）=33G取以_L兩個II算值中莪小者為保護1II段的整定值，即

C2）靈敏度校垃;平= 滿足要求J上山: 1/C3）動作時間4￡1=，+Af=0.5&-3、距離m段的整定?CO整定阻抗?按躲開最小負荷阻抗整定。山7 —U上皿在—mil」—1*wr-小一小一后。出E國E國.1=K修理/ms（敷-畋）163.3=91.0904(pL=60°尹口=208.10.我6=163.3=91.09041-1.2x1.15x1,5cos(600-30a).泉敏度校聆：裂1）作本線路的近后備：/=笠=箸=759>1.5 滿足要求。2）作相鄰線路的遠后備：J—①一=—=2,53>1,2滿足要求?1xZsc炎3）作相鄰變壓器的遠后備；K^=—^^—=^-^=V63>V2滿足要求Z^+1xZr 56（外動作時間￡；—iiilixQ；,￡；）+2Az—2.5^J第二次作業電力系統發生故障時,繼電保護裝置應.將故障部分切除,電力系統出現不正常工作時，繼電保護裝置一般應發出信號。繼電保護的可靠性是指保護在應動作時不拒動,不應動作時不誤動。本線路限時電流速斷保護的保護范圍一般不超出相鄰下一線路 電流速斷 保護的保護范圍，故只需帶 0.5s延時即可保證選擇性。TOC\o"1-5"\h\z檢驗電流保護靈敏系數時，最小短路電流1dmin是指在被保護范圍末端，在 最小 運行方式下的 ,W 兩相短路 電流。為保證選擇性，過電流保護的動作時限應按 階梯 原則整定，越靠近電源處的保護，時限越 長 。電流繼電器的返回系數過低，將使過電流保護的動作電流 增大 ，保護的靈敏系數 降低 。電流保護的接線系數定義為流過繼電器的電流與 電流互感器二次電流 之比，故兩相不完全星形接線的接線系數為 1 。中性點不接地電網發生單相接地后，將出現零序電壓U0，其值為 故障前相電壓值 ，且電網各處零序電壓一°相等 。絕緣監視裝置給出信號后，用依次斷開線路方法查找故障線路，因此該裝置適用于 出線較少 的情況。阻抗繼電器根據比較原理的不同分為幅值比較式和相位比較式兩類。當保護范圍不變時，分支系數越大（小） ，使保護范圍越小（大），導致靈敏性越低（高）。阻抗繼電器的執行元件越靈敏，其精確工作電流越 小。三種圓特性的阻抗繼電器中， 方向阻抗繼電器受過渡電阻的影響最大， 全阻抗繼電器_受過渡電阻的影響最小。阻抗繼電器受系統振蕩影響的程度取決于兩個因素，即保護的安裝地點 和阻抗繼電器的特性。閉鎖式高頻方向保護在故障時啟動發信，而 正向元件動作 時停止發信，其動作跳閘的基本條件是 正向元件動作且收不到閉鎖信號。方向高頻保護是比較線路兩側端 功率方向 ，當滿足 功率方向同時指向線路 條件時，方向高頻保護動作。線路縱聯保護載波通道的構成部件包括 輸電線TOC\o"1-5"\h\z路 、高頻阻波器、 耦合電容器、結合濾波器、 高頻電纜 、保護間隙、 接地刀閘 和收發信機。相差高頻保護是比較線路兩端 電流的相位 ，當滿足 電流相位同相 條件時，相差高頻保護動作。高頻保護啟動發信方式有 保護 啟動、 遠方 啟動和手動啟動。具有同步檢定和無電壓檢定的重合閘，在線路一側，當線路 無電壓時，允許該端線路的重合閘重合：而在另一側，需檢測母線電壓和線路電壓滿足 同期條件時允許重合閘重合。.在變壓器的勵磁涌流中，除有大量的直流分量外，還有大量的 高次諧波分量，其中以二次諧波為主。對于變壓器縱差動保護，在正常運行和外部故障時，流入差動繼電器的電流為零（理論值）。名詞解釋： 選擇性答：選擇性一一是指首先由故障設備的保護切除故障，系統中非故障部分仍繼續運行，以盡量縮小停電范圍。當保護或斷路器拒動時，才由相鄰設備的保護或斷路器失靈保護切除故障。名詞解釋： 速動性答：速動性一一是指保護裝置應盡可能快的切除短路故障。名詞解釋： 靈敏性答:靈敏性一一是指在設備的被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具有的反應能力。名詞解釋： 系統最大（小）運行方式答：系統最大（小）運行方式一一在同一地點發生相同類型短路時，流過保護裝置的短路電流最大（小），對保護裝置而言稱為系統最大（小）運行方式。名詞解釋：相繼動作答：相繼動作一一是指只有在另一端保護動作的前提下，本端保護才能動作的現象。名詞解釋： 勵磁涌流答：勵磁涌流一一是指當變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復時，相應側可能出現的很大的勵磁電流。繼電保護的基本原理有哪幾種？答：基本原理有利用故障前、后電氣量的顯著變化如I、U；同時反應電壓與電流之間的數值變化如Z=U/I或相位變化0=argU/I；被保護設備兩邊電流相位（或功率方向）或大小的變化；故障時才出現的某些對稱分量電流、電壓或功率；非電氣量變化如溫度、氣體等以及電氣量波形和時域、頻域分析上的特點等。何謂主保護和后備保護？什么叫近后備和遠后備，有何區別？什么情況下采用斷路器失靈保護？答：主保護是指在設備的被保護范圍內任何地點發生故障時，都能以最短時限動作于跳閘的保護。后備保護是指由于某種原因使故障設備保護裝置或斷路器拒動時由故障設備的另一套保護或相鄰設備的保護動作。近后備是指某一設備同時裝設兩套保護，當該設備故障時，一套保護萬一不工作，由另一套保護動作于跳閘。遠后備是指故障設備保護或斷路器拒動時，由相鄰的上一級保護動作于跳閘來實現后備作用。相比較之下，近后備是同屬一地故障設備的另一套設備來動作，此時要求斷路器不能拒動。當采用近后備時，若斷路器拒動，則必須通過裝在斷路器上的失靈保護，切除該線路連接母線上的所有電源線路。為什么說“四性”有時它們是互相矛盾的？又如何求得統一？答：對繼電保護的基本要求是具有“四性”，即選擇性、可靠性、靈敏性、速動性。它們之間相互緊密聯系，但有時又互相矛盾，如為保證選擇性，有時本線路保護要和相鄰線路保護在時間上配合，即不能采用同一時限，這樣保護動作會帶延時，不能滿足速動性的要求。又如為保證速動性，保護有時不能保護線路全長，即不能滿足靈敏性的要求，為此需要采用較復雜的保護測量，則又降低了可靠性。再如為保證靈敏性，有時允許保護非選擇性動作，再由自動重合閘裝置來糾正，顯然降低了選擇性要求。因此，須從電力系統實際情況出發，分清主次，參照部頒《繼電保護和安全自動裝置技術規程》要求，進行優化，求得統一。在整定電流保護第III段時，為什么必須考慮返回系數？在整定第I、II段時是否需要考慮？為什么？答：過電流保護（III段）在整定動作電流時，不僅應大于該線路可能出現的最大負荷電流，同時還應考慮在外部短路切除后，保護裝置應能可靠返回，即外部故障時，該保護在短路電流下起動，但在延時未到時，故障已被故障線路保護切除，此時，即使在電動機自起動電流下（大于負荷電流），也應可靠返回（不會動作跳閘），因此，III段過電流保護要考慮返回系數。返回電流Ih=kk*1dz值越高，越能夠可靠返回。根據I、II段的整定原則可知，它們的定植較高。在外部故障時，I段根本就不起動，II段即使起動，在外部故障切除后，電動機自起動電流下，也會因其較高的定值而可靠返回，所以I、II段的整定不需要考慮返回系數。試確定下圖所示的網絡中電流保護7的最大、最小運行方式。答：電流保護7的最大運行方式：電源處于最大運行方式（即系統阻抗為Zs.min），且線路L3停運，其它線路全部運行；電流保護7的最小運行方式：電源處于最小運行方式（即系統阻抗為2$.1^乂），二線路L1或L2停運，其它線路全部運行。何謂大接地電流電網？何謂小接地電流電網？答：變壓器中性點直接接地的電網稱為大接地電流電網；中性點非直接接地的電網稱為小接地電流電網。中性點非直接接地系統絕緣監視裝置的作用是什么？是如何實現的？答：絕緣監視裝置的作用是監視該裝置所在電網是否發生了接地故障。通過發電廠或變電所母線上的三相五柱式電壓互感器二次開口三角形側所接的過電壓繼電器，來反應接地故障時出現的零序電壓，并動作于信號。什么是阻抗繼電器？答：阻抗繼電器是距離保護裝置的核心元件，其主要作用是測量短路點到保護安裝地點之間的阻抗，并與整定值進行比較，以確定保護是否應該動作。阻抗繼電器接線方式應滿足的基本要求？答：（1）繼電器的測量阻抗正比于短路點到保護安裝地點之間的距離；（2）繼電器的測量阻抗應與故障類型無關，也就是保護范圍不隨故障類型而變化。.為什么偏移特性阻抗繼電器不能作為距離保護I段的測量元件？答：偏移特性阻抗繼電器為消除死區，通常取偏移度a=10%?20%,若a選擇過大，就會造成反相保護區太長，使保護之間不易配合。保護范圍一般不超過反方向距離I段的保護范圍，且動作時間必須大于反相距離I段的動作時間。因此，不能作為距離I段的測量元件。.試說出下圖所示的具有方向特性的四邊形阻抗繼電器動作特性圖中四條邊AB、BC、CD、DA及傾斜角a所代表的含義和作用。試分析四邊形阻抗動作判據各塊區的作用。線段AB是電抗線，決定了阻抗繼電器正方向的電抗（X）值；線段AD是電阻線，Rs的定值決定了反應阻抗繼電器克服過渡電阻的能力和躲負荷的能力;線段BC和線段CD共同決定了阻抗繼電器的方向區；X定值隨過渡電阻增大加而降低的下斜線（傾斜角a）是為了克服由過渡電阻的影響造成保護的超越。第I象限區：正方向動作區，X、R均為正，電抗線和電阻線共同確定了阻抗繼電器是在該區域內的動作范圍。第II象限區：是為了克服正方向發生金屬性故障，由于電流、電壓互感器誤差使阻抗計算的電阻不為零而為負值造成保護拒動。第IV象限區：X為負，R為正，是為了克服出口經過渡電阻短路，由于電流、電壓互感器誤差使阻抗計算的電抗不為零而為負值造成保護拒動。.有一方向阻抗繼電器，其整定阻抗為ZZD=7.5Z60°Q，若測量阻抗為ZJ=7.2Z30°Q，試問該繼電器能否動作？為什么？解：如下圖所示「對應于%=即口時諫方向阻抗繼電器的動作阻抗為:口=6.49(0)=6.49(0)p.何謂高頻保護?在我國廣泛應用的高頻保護有哪幾種?答：采用高頻（一般為50?300kHz）電流信號，以輸電線路本身為通道構成的保護，稱為高頻保護。廣泛采用的有高頻閉鎖方向保護、高頻閉鎖距離保護、高頻閉鎖零序電流保護和電流相位差動高頻保護。.輸電線路及牽引網為什么要裝設自動重合閘裝置？答：運行經驗表明，在電力系統中發生的故障很多都屬于暫時性的，如雷擊過電壓引起的絕緣子表面閃爍、大風時的短時碰線、通過鳥類身體的放電、風箏繩索或樹枝落在導線上引起的短路等。對于這些故障，當被繼電保護迅速斷開電源后，電弧即可熄滅，故障點的絕緣可恢復，故障隨即自行消除。這時，若重新合上短路器，往往能恢復供電，因而減小停電時間，提高供電的可靠性。當然，重新合上斷路器的工作可由運行人員手動操作進行，但手動操作時，停電時間太長，用戶電動機多數可能停轉，重新合閘取得的效果并不顯著。為此，在電力系統中，通常用自動重合閘裝置代替運行人員的手動合閘。.對自動重合閘有哪些基本要求？答：對自動重合閘基本要求：動作迅速不允許任意多次重合動作后應能自動復歸手動跳閘時不應重合即動作次數應符合預先的規定，如一次或兩次。準備好再次動作。（手動操作或遙控操作）。手動合閘于故障線路不重合（多屬于永久性故障）。動作迅速不允許任意多次重合動作后應能自動復歸手動跳閘時不應重合即動作次數應符合預先的規定，如一次或兩次。準備好再次動作。（手動操作或遙控操作）。手動合閘于故障線路不重合（多屬于永久性故障）。79.答：79.答：單相自動重合閘有什么特點?需要裝設故障判別元件和故障選相元件。應考慮潛供電流的影響。(3)應考慮非全相運行狀態的各種影響。.什么是瓦斯保護？有何作用？答：利用變壓器油箱內部故障時產生氣體來實現的保護，稱為瓦斯保護。它的作用是反應油箱內部故障及油面降低。其中輕瓦斯保護作用于信號，重瓦斯保護作用于跳閘。.勵磁涌流是怎么產生的？與哪些因素有關？單相變壓器的勵磁涌流有什么特點？答：變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，變壓器電壓從零或很小的數值上升到運行電壓，該過程中，由于鐵心磁通不能突變，當鐵心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心的飽和磁通量，因此產生較大的涌流，其中最大峰值可達到變壓器額定電流的6-8倍。勵磁涌流的大小和衰減時間，與外加電壓的相位、鐵心剩磁的大小和方向、電源容量的大小、回路的阻抗以及變壓器容量的大小和鐵心性質等都有關系。單相變壓器勵磁涌流的特點：含有很大成分的非周期分量，偏于時間軸的一側；含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主;波形之間出現間斷。.變壓器的瓦斯保護和縱差動保護能否相互代替？為什么？答：不能。因為瓦斯保護只能反應油箱內部的故障，不能反應油箱外部的故障。縱差動保護雖然能反應油箱內部和外部的故障，但對油箱內部輕微的故障(如繞組的匝間短路且短路匝數很少)有可能不動作，而重瓦斯保護卻能靈敏地動作。因此，二者不能相互代替。.畫出“兩折線”制動特性差動繼電器的動作特性曲線，寫出制動曲線的數學表達式，并在圖中標明制動區、比率差動動作區、速斷動作區。解：

變壓器.兩折線“制動特性差動繼電器的動作特性曲線如圖.裂差動繼電器的制動區、比率差動動作區、速螂您如上圖所示.一速斷動作區比率差動動作區）JfifJRitl制油區JE3Kiff.tran，變壓器.兩折線“制動特性差動繼電器的動作特性曲線如圖.裂差動繼電器的制動區、比率