继电保护课后习题答案第二版.doc

继电保护课后习题答案第二版 - 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反响电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障局部与电网的其他局部隔离 1.4 根据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护 单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差异不大所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一局部。

1.5根据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？ 答：利用电力元件两端电流的差异，可以构成电流差动保护；利用电力元件两端电流相位的差异可以构成电流相位差动保护；利两侧功率方向的差异，可以构成纵联方向比拟式保护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差异，可以构成纵联间隔 保护 1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点 答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障 远后备保护的优点是：保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题 远后备保护的缺点是：〔1〕当多个电向该电力元件供电时，需要在所有的电侧的上级元件处配置远后备保护；〔2〕动作将切除所有上级电测的断路器，造成事故扩大；〔3〕在高压电网中难以满足灵敏度的要求 近后备保护的优点是：〔1〕与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；〔2〕动作时只能切除主保护要跳开的断路器，不造成事故的扩大；〔3〕在高压电网中能满足灵敏度的要求。

近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障，不能起到保护作用 2电流的电网保护 2.8 当图2.56中保护1 的出口处在系统最小运行方式下发生两相短路，保护按照题2.7配置和整定时，试问 〔1〕共有哪些保护元件启动？ 〔2〕所有保护工作正常，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？ 〔3〕假设保护1 的电流速断保护拒动，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？ 〔4〕假设保护1 的断路器拒动，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？ 答: 〔1〕 由题2.7的分析^p ，保护1出口处〔即母线D处〕短路时的最小短路电流为0.8098kA，在量值上小于所有电流速断保护和限时电流速断保护的整定值，所以所有这些保护都不会启动；该量值大于1、2、3处过电流保护的定值，所以三处过电流保护均会启动 〔2〕所有保护均正常的情况下，应有1处的过电流以1s的延时切除故障 〔3〕分析^p 说明，按照此题给定的参数，1处的速断保护肯定不会动作，2处的限时电流速断保护也不会动作，只能靠1处的过电流保护动作，延时1s跳闸；假设断路器拒动，那么应由2- 1 - 处的过电流保护以1.5s的延时跳开2处的断路器。

2.11在双侧电供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？ 答：在双侧电供电网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性方向性电流保护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时说明故障点路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作反之，不允许保护动作用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电的配合方式整定配合即可满足选择性 2.24 小结以下电流保护的根本原理、使用网络并阐述其优缺点： 〔1〕相间短路的三段式电流保护； 〔2〕方向性电流保护； 〔3〕零序电流保护； 〔4〕方向性零序电流保护； 〔5〕中性点非直接接地系统中的电流电压保护 答：〔1〕相间保护的三段式保护：利用短路故障时电流显著增大的故障特征形成判据构成保护其中速断保护按照躲开本线路末端最大短路电流整定，保护本线路的局部；限时速度按保护按躲开下级速度按保护末端短路整定，保护本线路全长；速断和限时速断的结合工作，保护本线路短路被快速、灵敏切除过电流保护躲开最大负荷电流作为本线路和相邻线路短路时的后备保护。

主要优点是简单可靠，并且在一般情况下也能满足快速切出故障的要求，因此在电网中特别是在35KV及以下电压等级的网络中获得了广泛的应用 缺点是它的灵敏度受电网的接线以及电力系统的运行方式变化的影响灵敏系数和保护范围往往不能满足要求，难以应用于更高等级的复杂网路 〔2〕方向性电流保护：及利用故障是电流复制变大的特征，有利用电流与电压间相角的特征，在短路故障的流动方向正是保护应该动作的方向，并且流动幅值大于整定幅值时，保护动作跳闸适用于多断电网络 优点：多数情况下保证了保护动作的选择性、灵敏性和速动性要求 缺点：应用方向元件是接线复杂、投资增加，同时保护安装地点附近正方向发生是你想短路时，由于母线电压降低至零，方向元件失去判断的根据，保护装置据动，出现电压死区 〔3〕零序电流保护：正常运行的三相对称，没有零序电流，在中性点直接接地电网中，发生接地故障时，会有很大的零序电流故障特征明显，利用这一特征可以构成零序电流保护适用网络与110KV及以上电压等级的网络 优点：保护简单，经济，可靠；整定值一般较低，灵敏度较高；受系统运行方式变化的影响较小；系统发生震荡、短时过负荷是不受影响；没有电压死区 缺点：对于短道路路或运行方式变化较大的情况，保护往往不能满足系统运行方式变化的要求。

随着相重合闸的广泛应用，在单项跳开期间系统中可能有较大的零序电流，保护会受较大影响自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化 〔4〕方向性零序电流保护：在双侧或单侧的电的网络中，电处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比拟多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题利用正方向和反方向故障时，零序功率的差异，使用功率方向元件闭锁可能误动作的保护，从而形成方向性零序保护 优点：防止了不加方向元件，保护可能的误动作其余的优点同零序电流保护 - 2 - 缺点：同零序电流保护，接线较复杂 〔5〕中性点非直接接地系统中的电流电压保护：在中性点非直接接地系统中，保护相间短路的电流、电压保护与中性点直接接地系统是完全一样的仅有单相接地时二者有差异，中性点直接接地系统中单相接地形成了短路，有短路电流流过，保护应快速跳闸，除反响相电流幅值的电流保护外，还可以采用专门的零序保护而在中性点非直接接地系统中单相接地时，没有形成短路，无大的短路电流流过，属于不正常运行，可以发出信号并指出接地所在的线路，以便尽快修复当有单相接地时全系统出现等于相电压的零序电压，采用零序电压保护报告有单相接地发生，由于没有大短路电流流过故障线路这个明显特征，而甄别接地发生在哪条线路上那么困难得多。

一般需要专门的“单相接地选线装置”，装置根据接地与非接地线路基波零序电流大小、方向以及高次谐波特征的差异，选出接地线路 3 电网间隔 保护 3.1间隔 保护是利用正常运行与短路状态间的哪些电气量的差异构成的？ 答：电力系统正常运行时，保护安装处的电压接近额定电压，电流为正常负荷电流，电压与电流的比值为负荷阻抗，其值较大，阻抗角为功率因数角，数值较小；电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线剩余电压，电流变为短路电流，电压与电流的比值变为保护安装处与短路点之间一段线路的短路阻抗，其值较小，阻抗角为输电线路的阻抗角，数值较大，间隔 保护就是利用了正常运行与短路时电压和电流的比值，即测量阻抗之间的差异构成的 jXZk2Zset1Zk1ZLR OZk33.2什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？ 答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压〔近似为额定电压〕与电流〔负荷电流〕的比值因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高〔即电压与电流之间的相位差较小〕，负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R轴之间的夹角较小 短路阻抗是指在电力系统发生短路时保护安装处的电压变为母线剩余电压，电流变为短- 3 - 路电流，此时测量电压与测量电流的比值就是短路阻抗。

短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角交大 系统等值阻抗：在单个电供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电点之间电力元件的阻抗和；在由多个电点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出 3.3 什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差异是什么？ 答：在电力系统发生故障时，故障电流流过的通路称为故障环路 相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差异是：接地短路的故障环路为“相-地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相-相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地 3.4 构成间隔 保护为什么必须用故障环上的电流、电压作为测量电压和电流？ 答：在三相系统中，任何一项的测量电压与测量电流值比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环路上的测量电压、电流之间才能满足关系Um?ImZm?ImZk?IZ1Lk，即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才可以正确反响故障点到保护安装处之间的间隔 。

用非故障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障间隔 之间没有直接的关系，不能正确的反响故障间隔 ，虽然不能构成间隔 保护 3.6在本线路上发生金属性短路，测量阻抗为什么可以正确反响故障的间隔 ？ 答：电力系统发生金属性短路时，在保护安装处所测量Um降低，Im增大，它们的比值Zm变为短路点与保护安装处之间短路阻抗Zk;对于具有均匀参数的输电线路来说，Zk与短路间隔 Lk成正比关系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,为单位长度线路的复阻抗)，所以可以正确反响故障的间隔 3.7间隔 保护装置一般由哪几局部组成？简述各局部的作用 答：间隔 保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几局部组成，它们的作用分述如下： (1)启动局部：用来判别系统是否发生故障系统正常运行时，该局部不动作；而当发生故障时，该局部可以动作通常情况下，只有启动局部动作后，才将后续的测量、逻辑等局部投入工作 (2)测量局部：在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向和间隔 ，并与预先设定的保护范围相比拟，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作 (3)振荡闭锁局部：在电力系统发生振荡时，间隔 保护的测量元件有可能误动作，振荡闭锁元件的作用就是正确区分振荡和故障。

在系统振荡的情况下，将保护闭锁，即使测量元件动作，也不会出口跳闸；在系统故障的情。