《电力系统继电保护》题与习题解答.docx

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1、电力系统继电保护思考题与习题解答第 1 章11 什么是故障、不正常运行方式和事故？它们之间有何不同?又有何联系? 答：在电力系统运行中，电气元件发生短路、断线时的状态均视为故障状态。在电力系统中,三相短路、两相短路、两相接地短路、一相接地短路、两点接地短路(实际上也属相间短路和断线统称为电力系统的故障。在电力系统中可能会消灭各种各样的故障，但最常见且最危急的故障就是各种类型的短路。电力系统的不正常工作状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但没有发生故障的运行状态。常见的不正常运行状态主要是：过负荷，过电压、系统振荡,频率降低等。事故是指系统或其中一局部的正常工作遭到破坏，电能质量变到不

2、能容许的程度， 以致造成对用户的停顿供电或少送电)或造成人身伤亡和电气设备的损坏。前者称为停电事故，后者称为人身和设备事故。不正常工作状态的性质、后果和危害性有别于故障,长时间的不正常运行有可能造成故障。电力系统中发生故障和不正常运行状态时,都可能在电力系统中引起事故。故障和不正常运行方式不行以避开,而事故则可以避开发生。1-2 什么是主保护和后备保护？远后备保护和近后备保护有什么区分和特点？答：主保护：是为满足电力系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护：是当主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。它又分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：指

3、主保护或断路器拒动时，由相邻元件的保护来实现的后备保护。 远后备保护的性能比较完善，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源引起的拒动，均能起到后备作用，且实现简洁、经济。但远后备保护将使停电的范围扩大，不能满足选择性和速动性的要求。近后备保护：当主保护拒动时，由本元件的另一套保护来实现的后备保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护.由于近后备保护与主保护安装在同一元件上，所以近后备保护能满足选择性要求. 13 继电保护装置的任务及其根本要求是什么？答:继电保护装置是指能反响电力系统中电气元件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。它的根本任

4、务是:1)自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于连续遭到破坏，保证其他无故障局部快速恢复正常运行.2)反响电气元件的不正常运行状态，并依据运行维护的条件如有无常常值班人员而动作于信号,以便值班人员准时进展处理，或由装置自动进展调整，或将那些连续运行就会引起损坏或进展成为事故的电气设备予以切除.此时保护应有确定的延时，以免造成保护的误动作。3继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动扮装置协作，在条件允许时， 实行预定措施,缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的牢靠性。继电保护在电力系统中的主要作用是：通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的牢靠性，最大

5、限度地保证向用户安全连续供电。对继电保护装置的根本要求是:1)牢靠性牢靠性包括安全性和依靠性，是对继电保护最根本的要求.所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时牢靠不动作，即不发生误动。所谓依靠性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应当动作的故障时牢靠动作，即不拒动。(2选择性所谓选择性是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，以尽量缩小停电的范围。当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。3)速动性所谓速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以削减设备及用户在大电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度,提高

6、系统并列运行的稳定性。4)灵敏性灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路或不正常运行状况时，保护装置的反响力气。14 电力系统假设没有配备完善的继电保护系统，想像一下会消灭什么后果？ 答：继电保护是电力系统的重要组成局部,是保证电力系统安全牢靠运行的必不行少的技术措施之一.在现代的电力系统中，假设没有特地的继电保护装置或继电保护装置不完善，要想维持系统的正常运行是根本不行能的。当故障发生时，不能准时进展处理， 不能准时切除故障，导致电力系统运行不稳定,甚至引起电力系统崩溃，造成人员伤亡及设备的毁坏，引起事故.15 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各环节的作用是什么？答：模

7、拟型继电保护装置主要是由测量回路、规律回路和和执行回路三个环节来完成预定的保护功能。测量回路的作用：是测量与被保护电气设备或线路工作状态有关的物理量的变化， 如电流、电压等的变化，以确定电力系统是否发生了短路故障或消灭不正常运行状况。规律回路的作用:是当电力系统发生故障时，依据测量回路的输出信号，进展规律判断，以确定保护是否应当动作，并向执行元件发出相应的信号。执行回路的作用：是执行规律回路的推断,发出切除故障的跳闸信号或指示不正常运行状况的信号。16 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量幅值差异，已经构成哪些原理的保护,这些保护仅靠保护的整定值能切除保护范围内任意点的故障吗？

8、答：依据短路时电流的增大，可构成过电流保护；依据短路时电压的降低，可构成低电压保护；依据短路时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护；依据电压与电流比值的变化，可构成距离保护；依据不对称短路时消灭的电流、电压的相序重量， 可构成零序电流保护、负序电流保护和负序功率方向保护。这些保护仅靠保护的整定值不能切除保护范围内任意点的故障。由于保护装置或断路器可能会因某种缘由而产生拒动。17 依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:依据故障时被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差动保护；高频保护是利用高频通道来传递线路两端电流相位、大小和短路功率方向信号

9、的一种保护.1-8 结合电力系统分析课程学问，说明加快继电保护的动作时间为什么可以提高电力系统的稳定性？答:快速切除故障可以提高电力系统运行的稳定性.如图:当 D 点短路时,A 厂的电压 U 下降，转速n 上升,而 B 厂的电压 U 下降的小因距离远),转速 n 上升的也小，则消灭转速差n,假设时间长，失去同步.假设时间短，则相位差不大,易拉入同步,使系统恢复正常。1-9 从继电保护的进展史，谈与其他学科技术进展的关联性。答：从继电保护的进展史可以知道，继电保护的进展离不开其他学科技术的进展， 没有继电器的问世，就不会消灭继电保护，没有晶体管的产生，就不会消灭静态继电保护形式，没有计算机、微处

10、理器的问世，就不会消灭微机继电保护.其他学科技术的快速进展，带动了继电保护技术的快速进展，所以继电保护技术的进展与其他学科技术的进展是有很大的关联性的。第 2 章2-1 电力系统中性点有哪些运行方式?各有何特点? 答:22 解释“动作电流“、“返回电流”和“返回系数”,过电流保护返回系数过低或过高各有何缺点?答:23 答:2-15 答：依据过电流保护动作时限的整定原则：过电流保护的动作时限按阶梯原则整定，还需要与各线路末端变电所母线上全部出线保护动作时限最长者协作。保护1 所在线路末端 B 母线上出线动作时间最长的是t= 2.5s ，则保护 1 的过电流保护的动作4max时限为t1= t4ma

11、x+ Dt = 2.5 + 0.5 = 3s .2-16 答：(1保护 1 电流 I 段整定计算：求动作电流.按躲过最大运行方式下本线路末端即 K1 点)三相短路时流过保护的最大短路电流来整定,即II= KI I(3)= KIES= 1.25 36.75 /3 = 2.652(KA)OP1relK1maxrelZSmax+ Z L114 + 0.4 15承受两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为II I2.652( )IOPJ=OP1KTA= 44.2 A60求动作时限。第I段为电流速断，动作时间为保护装置的固有动作时间，即t I = 0(s)1灵敏系数校验,即求保护范围。在最大运行方

12、式下发生三相短路时的保护范围为1 E1()L=SmaxZI I- Z=Smin0.4 2.652- 4 = 10.0 km36.75 /31OP1L10则 L% =maxmaxL1100% =100% = 66.67% 50% ，满足要求。15336.75 /3在最小运行方式下发生三相短路时的保护范围为31 E- ZS =1 - 5 = 4.82(km)ZL=min 2I I1OP1LSmax 24.820.42.652则 L% =minminL1100% =100% = 32.13% 15% ,满足要求。15（2） 保护 1 电流 II 段整定计算求动作电流。按与相邻线路保护 I 段动作电流

13、相协作的原则来整定，即IIIOP1= KIIrel IIOP2= 1.11.25= 1.217(KA)4 + 0.4 (15 + 35)36.75 /3承受两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为IIIOPJIII=OP1KTA= 1.217 = 20.3(A) 60求动作时限.应比相邻线路保护 I 段动作时限高一个时限级差，即t II = t I+ Dt = 0 + 0.5 = 0.5(S )12灵敏系数校验。利用最小运行方式下本线路末端(即 K1 点发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验灵敏系数,即3336.75 /3EKIII(2)=K1min2ZSmaxS+ Z L11=25

14、+ 0.4 15= 1.373 1.3 ，满足要求.sen1IIIOP1III1.217OP1（3） 保护1 电流 III 段整定计算求动作电流。按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即KIII K1.2 1.5( )IIIIOP1=relKreSS ILmax= 230 = 487.059 A0.85承受两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为IIII487.059IIII=OP1 = 8.118(A)OPJK60TA求动作时限.应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差，即t III = t12max+ Dt = t3max+ Dt + Dt = 0.5 + 0.5 + 0.5

15、 = 1.5(S)灵敏系数校验。作近后备保护时，利用最小运行方式下本线路末端即 K1 点发生两相金属性短路时流过保护装置的电流来校验灵敏系数,即3336.75 /3EKIIII(2)=K1min2ZSmaxS+ Z L11=25 + 0.4 15= 3.423 1.5 ,满足要求。sen1IIIIOP1III487.059 /1000OP1作远后备保护时，利用最小运行方式下相邻线路末端(即 K2 点发生两相金属性短路时流过保护装置的电流来校验灵敏系数，即3336.75 /3EKIIII(2)=K1min2ZSmaxS+ Z L11=25 + 0.4 (15 + 35) = 1.496 1.2

16、,满足要求。sen1IIIIOP1III487.059 /1000OP1217 答：218 答：1)依据条件，通过保护 4 的最大负荷电流为I= 400 + 500 + 550 = 1450ALmax则保护 4 的过电流保护的动作电流为IIIIKIII K=relSS ILmax= 1.151.31450 = 2550.294A4OPKre0.852保护 4 的过电流保护的整定值不变，当保护 1 所在元件故障被切除后，通过保护 4 的最大负荷电流为I= 500 + 550 = 1050A ,则返回系数为LmaxKIII KK=relss ILmax= 1.151.31050 = 0.616 ,

17、即返回系数低于此值时会造成保护 4re误动作。IIII4OP2550.2943当Kre= 0.85时，保护 4 的过电流保护的灵敏系数为KIIIsen= 3.2 ，则I(2)Kmin= KIIIsen IIII4op= 3.2 2550.294 = 8160.941A ，当K= 0.7 时，保护 4 的过电流保护的动作电流为reIIIIKIII K=relSS ILmax= 1.151.31450 = 3096.786A ，则保护 4 的过电流保护的灵4OPK0.7reI(2)8160.941敏系数为KIIIsen=KminIIII4OP= 2.635 。3096.7862-19 答：3-25

18、 解：线路 AB 的正序阻抗 Z= 0.4 85 = 34WAB线路 BC 的正序阻抗 Z= 0.4 60 = 24WBC1距离 I 段的整定计算整定阻抗Z Iset= K I ZrelAB= 0.85 34 = 28.9W动作时限t I = 0s I 段的实际动作时限为保护固有动作时间2距离 II 段的整定计算()整定阻抗：按与相邻线路 BC 保护 2 的 I 段协作， Z IIset= K IIrelZ+ Z IABset2取 K II= 0.8 ， Z I= K I Z= 0.85 24 = 20.4W ，则relset2relBCZ IIset= 0.8 (34 + 20.4)= 43

19、.52W灵敏系数校验:按本线路末端短路计算，即KsenZ II=setZAB= 43.52 = 1.28 1.5 ,不满足要求，可考虑与 BC 线路距离 II 段协作。34动作时限：与相邻线路保护的 I 段协作，则t II = t I2+ Dt = 0 + 0.5s = 0.5s1A 侧保护 1 的距离 I 段的保护范围为 LI =28.9 = 72.25km0.4在线路 AB 上距 A 侧 65km 处发生金属性相间短路时，故障点位于 I 段的保护范围内，所以A 侧保护 1 的 I 段、II 段都要起动，但I 段瞬时动作，跳开A 侧断路器，切除故障线路，II 段则在故障电流消逝后返回。在线路

20、 AB 上距 A 侧 75km 处发生金属性相间短路时，故障点位于 II 段的保护范围内，所以 A 侧保护 1 的 I 段不起动，II 段起动，经延时 0。5s 后动作于 A 侧断路器跳闸。3)由前计算可知，II 段的动作阻抗为43.52W ，此阻抗假设按躲过最小负荷阻抗来整定,可计算出线路 AB 的最大允许负荷电流值,即Z(jZ IIset= KKKrelSSreLmincosset-j )L取 K= 1.2 ， K= 1.5 ， K= 1.15 ，j= 70，j= arccos0.8 = 36.87 ，relSSresetL则Z= 43.52 1.2 1.51.15 cos(70 - 36.86)= 75.44WLmin而Z=LminULminI(0.9 0.95)U=IN，按最低电压考虑，则LmaxLmaxI=Lmax0.9UNZ= 0.9 115 /375.44= 0.792kA = 792ALmin