重慶大學(xué)本科繼電保護(hù)習(xí)題總結(jié)2014

1、繼電保護(hù)習(xí)題總結(jié)1 緒論1.1 繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中所起的作用是什么？ 答：繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動(dòng)裝置。它的作用包括：1）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作；2）電力系統(tǒng)不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)報(bào)警信號，通知值班人員處理，使電力系統(tǒng)盡快回復(fù)正常運(yùn)行；3）電力系統(tǒng)故障時(shí)，甄別出發(fā)生故障的電力設(shè)備，并向故障點(diǎn)與電源點(diǎn)之間、最靠近故障點(diǎn)的斷路器發(fā)出跳閘指令，將故障部分與電網(wǎng)的其他部分隔離。1.2 繼電保護(hù)裝置通過哪些主要環(huán)節(jié)完成預(yù)定的保護(hù)功能，各環(huán)節(jié)的作用是什么？答：繼電保護(hù)裝置一般通過測量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸出三個(gè)部分完成預(yù)定的保護(hù)

2、功能。測量比較環(huán)節(jié)是測量被保護(hù)電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判別保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘。執(zhí)行輸出環(huán)節(jié)是根據(jù)邏輯部分傳來的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。1.3 各類保護(hù)利用的電氣量是什么？答：利用流過被保護(hù)元件電流幅值的增大，構(gòu)成了過電流保護(hù)；利用短路時(shí)電壓幅值的降低，構(gòu)成了低電壓保護(hù)；利用電壓幅值的異常提高，構(gòu)成了過電壓保護(hù)；利用測量阻抗的降低和阻抗角的變大

3、，構(gòu)成了低阻抗保護(hù)；利用電力元件兩端電流的差別，構(gòu)成了電流差動(dòng)保護(hù)；利用電力元件兩端電流相位的差別，構(gòu)成了電流相位差動(dòng)保護(hù)；利用兩側(cè)功率方向的差別，構(gòu)成了縱聯(lián)方向比較式保護(hù)；利用兩側(cè)測量阻抗的大小和方向的差別，構(gòu)成了縱聯(lián)距離保護(hù)。1.4 后備保護(hù)的作用是什么？闡述遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)。答：后備保護(hù)的作用是在主保護(hù)因保護(hù)裝置拒動(dòng)、保護(hù)回路中的其他環(huán)節(jié)損壞、斷路器拒動(dòng)等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動(dòng)來切斷故障。遠(yuǎn)后備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：保護(hù)范圍覆蓋所有下級電力元件的主保護(hù)范圍，它能解決遠(yuǎn)后備保護(hù)范圍內(nèi)所有故障元件由任何原因造成的不能切除問題。遠(yuǎn)后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：1）當(dāng)多個(gè)電源向該電力元

4、件供電時(shí)，需要在所有電源側(cè)的上級元件處配置遠(yuǎn)后備保護(hù)；2）動(dòng)作將切除所有上級電源側(cè)的斷路器，造成事故擴(kuò)大；3）在高壓電網(wǎng)中往往難以滿足靈敏度的要求。近后備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：1）與主保護(hù)安裝在同一斷路器處，在主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)近后備保護(hù)動(dòng)作；2）動(dòng)作時(shí)只切除主保護(hù)要跳開的斷路器，不造成事故擴(kuò)大；3）在高壓電網(wǎng)中能滿足靈敏度的要求。近后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：變電所直流系統(tǒng)故障可能與主保護(hù)同時(shí)失去作用，無法起到“后備”的作用；斷路器失靈時(shí)無法切除故障，不能起到保護(hù)作用。2 電網(wǎng)的電流保護(hù)2.1 解釋“動(dòng)作電流”、“返回電流”和“返回系數(shù)”。答：在過電流繼電器中，為使繼電器啟動(dòng)并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大通過繼電器線圈的

5、電流Ik，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器動(dòng)作的最小電流成為動(dòng)作電流Iop。 在繼電器動(dòng)作之后，為使它重新返回原位，就必須減小電流以減小電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器返回原位的最大電流稱為繼電器的返回電流Ire。返回系數(shù)是返回電流與動(dòng)作電流的比值，即2.2 說明電流速斷、限時(shí)電流速斷聯(lián)合工作時(shí)，依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性？依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏性和速動(dòng)性？答：電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按照躲開本線路末端短路的最大短路電流來整定，即靠電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護(hù)線路全長，而只能保護(hù)線路全長的一部分，靈敏性不夠。限時(shí)電流速斷的整定值低于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，按躲開下級線路電流速斷保護(hù)的

6、最大動(dòng)作范圍來整定，提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時(shí)不誤動(dòng)，增加一個(gè)時(shí)限階段的延時(shí)，在下級線路故障時(shí)由下級的電流速斷保護(hù)切除故障，保證它的選擇性。電流速斷和限時(shí)電流速斷相配合保護(hù)線路全長，速斷范圍內(nèi)的故障由速斷保護(hù)快速切除，速斷范圍外的故障則必須由限時(shí)電流速斷保護(hù)切除。速斷保護(hù)的速動(dòng)性好，但動(dòng)作值高，靈敏性差；限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值低、靈敏度高，但需要0.30.6s的延時(shí)才能動(dòng)作。速斷和限時(shí)速斷保護(hù)的配合，既保證了動(dòng)作的靈敏性，也能夠滿足速動(dòng)性的要求。2.3 在雙側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，方向性電流保護(hù)利用了短路時(shí)電氣量什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的什么問題？答：在雙

7、側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。方向性電流保護(hù)利用短路時(shí)功率方向的特征，當(dāng)短路功率由母線流向線路時(shí)標(biāo)明故障點(diǎn)在線路方向上，是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，允許保護(hù)動(dòng)作。反之，不允許保護(hù)動(dòng)作。用短路時(shí)功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側(cè)的保護(hù)只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。2.4 功率方向判別元件實(shí)質(zhì)上是在判別什么？為什么會(huì)存在“死區(qū)”？什么時(shí)候要求它動(dòng)作最靈敏？答：功率方向判別元件實(shí)質(zhì)是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相位,并且根據(jù)一定關(guān)系判別出短路功率的方向。為了進(jìn)行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流信號有一定的幅值（

8、在數(shù)字式保護(hù)中進(jìn)行相量計(jì)算、在模擬式保護(hù)中形成方波），且有最小的動(dòng)作電壓和電流要求。當(dāng)短路點(diǎn)越靠近母線時(shí)電壓越小，在電壓小于最小動(dòng)作電壓時(shí)，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保護(hù)正方向發(fā)生最常見故障時(shí)，功率方向判別元件應(yīng)該動(dòng)作最靈敏。2.5 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地短路后，試分析、總結(jié)：（1）零序電壓、電流分量的分布規(guī)律；（2）負(fù)序電壓、電流分量的分布規(guī)律；（3）正序電壓、電流分量的分布規(guī)律；（4）總結(jié)用零序電壓、電流分量構(gòu)成保護(hù)較用其他序分量實(shí)現(xiàn)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。答：（1）零序電壓：故障點(diǎn)的零序電壓最高，距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)零序電壓越低，其分布取決于到大地間阻抗的大小。零序電流：由零序電壓產(chǎn)生，由故障點(diǎn)經(jīng)線路

9、流向大地，其分布主要取決于送點(diǎn)線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，與電源點(diǎn)的數(shù)目和位置無關(guān)。（2）負(fù)序電壓：故障點(diǎn)處負(fù)序電壓最高，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)負(fù)序電壓越低，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上負(fù)序電壓為零。負(fù)序電流的分布取決于系統(tǒng)的負(fù)序阻抗。（3）正序電壓：越靠近電源點(diǎn)正序電壓數(shù)值越高，越靠近短路點(diǎn)正序電壓數(shù)值越低。正序電流的分布取決于系統(tǒng)的正序阻抗。（4）對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，正常運(yùn)行下負(fù)序電流、零序電流為零，發(fā)生接地短路后，會(huì)出現(xiàn)數(shù)值很大的零序電壓、電流和負(fù)序電壓、電流分量。通過這種零和很大數(shù)值之間的差異，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)。因?yàn)榱阈螂妷骸㈦娏鞅蓉?fù)序電壓、電流容易獲得，因此用零序電壓、電流構(gòu)成保護(hù)在實(shí)現(xiàn)上較

10、用其他序分量有明顯的優(yōu)點(diǎn)。2.6 小結(jié)下列電流保護(hù)的基本原理、適用網(wǎng)絡(luò)并評述其優(yōu)缺點(diǎn)：（1）相間短路的三段式電流保護(hù)；（2）方向性電流保護(hù)；（3）零序電流保護(hù)；（4）方向性零序電流保護(hù)；（5）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護(hù)。答：（1）相間短路的三段式電流保護(hù)：利用短路故障時(shí)電流顯著增大的故障特征形成判據(jù)構(gòu)成保護(hù)。其中速斷保護(hù)按照躲開本線路末端最大短路電流整定，保護(hù)本線路的一部分；限時(shí)速斷保護(hù)按照躲開下級保護(hù)末端短路整定，保護(hù)本線路全長；速斷和限時(shí)速斷的聯(lián)合工作，保證本線路短路被快速、靈敏切除。過電流保護(hù)躲開最大負(fù)荷電流作為本線路和相鄰線路短路時(shí)的后備保護(hù)。主要優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠，并且在一般情

11、況下也能夠滿足快速切除故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中獲得了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)是它的靈敏度受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化的影響。靈敏系數(shù)和保護(hù)范圍往往不能滿足要求，難以應(yīng)用于更高電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。（2）方向性電流保護(hù)：既利用故障時(shí)電流幅值變大的特征，又利用電流與電壓間相角的特征，在短路功率的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，并且電流幅值大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作跳閘。適用于多段電源網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：大多數(shù)情況下保證了保護(hù)動(dòng)作的選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求。缺點(diǎn)：應(yīng)用方向元件使接線復(fù)雜、投資增加，同時(shí)保護(hù)安裝地點(diǎn)附近正方向發(fā)生三相短路時(shí)，由于母線電壓降低至零，方向元件失去

12、判別的依據(jù)，保護(hù)裝置拒動(dòng)，出現(xiàn)電壓死區(qū)。（3）零序電流保護(hù)：正常運(yùn)行的電網(wǎng)三相對稱，沒有零序電流。在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)有很大的零序電流。這一故障特征很明顯，利用這一特征可以構(gòu)成零序電流保護(hù)。適用網(wǎng)絡(luò)于110KV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)簡單，經(jīng)濟(jì)，可靠；整定值一般較低，靈敏度高；受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較?。幌到y(tǒng)發(fā)生振蕩、短時(shí)過負(fù)荷時(shí)保護(hù)不受影響；沒有電壓死區(qū)。缺點(diǎn)：對于短路線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。隨著單相重合閘的廣泛應(yīng)用，在單相跳開期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護(hù)會(huì)受到影響。自耦變壓器的使用使保護(hù)整定配合復(fù)雜化。（

13、4）方向性零序電流保護(hù)：在雙側(cè)或多側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點(diǎn)一般至少有一臺要接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護(hù)動(dòng)作的方向性問題。利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率方向的差別，使用功率方向元件閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，從而形成方向性零序保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：避免了不加方向元件，保護(hù)可能的誤動(dòng)作。其余的優(yōu)點(diǎn)同零序電流保護(hù)。缺點(diǎn)：同零序電流保護(hù)，接線較復(fù)雜。（5）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中的電流電壓保護(hù)：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，保護(hù)相間短路的電流、電壓保護(hù)與中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)是完全相同的。僅在單相接地時(shí)二者有差別

14、，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中單相接地形成了短路，有大短路電流流過，保護(hù)應(yīng)快速跳閘，除反應(yīng)相電流幅值的電流保護(hù)外，還可以采用專門的零序保護(hù)。而在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中單相接地時(shí)，沒有形成短路，無大的短路電流流過，屬于不正常運(yùn)行，可以發(fā)出信號并指出接地所在的線路，以便盡快修復(fù)。當(dāng)有單相接地時(shí)全系統(tǒng)出現(xiàn)等于相電壓的零序電壓，采用零序電壓保護(hù)報(bào)告有單相接地發(fā)生，由于沒有大短路電流流過故障線路這個(gè)明顯特征，而甄別接地發(fā)生在哪條線路上則困難得多。一般需要專門的“單相接地選線裝置”，裝置依據(jù)接地與非接地線路基波零序電流大小、方向以及高次諧波特征的差異，選出接地線路。2.7功率方向繼電器90°接線方式的主

15、要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：（1）無論發(fā)生三相短路還是兩相接地短路，繼電器均能正確判斷故障方向； （2）選擇合適的繼電器內(nèi)角a，在各種相間短路時(shí)可使繼電器工作在接近最靈敏狀態(tài)； （3）對于兩相短路無動(dòng)作死區(qū)。2.8 如下圖所示網(wǎng)絡(luò)，在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參數(shù)為：線路阻抗0.4，。試求： （1）發(fā)電機(jī)元件最多三臺運(yùn)行，最少一臺運(yùn)行，線路最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。（2）整定保護(hù)1、2、3的電流速斷定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。（3）整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷定值，并校驗(yàn)使其滿足靈敏度要求（Kss大于等于1.2）。（4）整定保護(hù)1、2、3的

16、過電流定值，假定母線E過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2和3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。解：由已知可得， （1）經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式即阻抗最小時(shí)，則有三臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路L1L3全部運(yùn)行，由題意知G1，G2連接在同一條母線上，則 其中“”表示取并聯(lián)的意思，以后不再解釋。同理，最小運(yùn)行方式即阻抗值最大，分析可知在只有G1和L1運(yùn)行，相應(yīng)地有 （2）對于保護(hù)1，根據(jù)其等值電路圖：母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)1的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為最小保護(hù)范圍計(jì)算式為即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)2等值電路圖如圖2-3所示，母線D最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相

17、短路流過保護(hù)2的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為最小保護(hù)范圍為即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)3等值電路圖如圖2-3所示，母線C最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為最小保護(hù)范圍為即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方式下可能沒有保護(hù)區(qū)。（3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為線路末端（即D處）最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為 所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù)為即不滿足Ksen大于等于1.2的要求。 同理保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為線路末端（即C處）最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路

18、時(shí)的電流為 所以3處保護(hù)的靈敏系數(shù)為也不滿足Ksen大于等于1.2的要求?？梢姡捎谶\(yùn)行方式變化太大，2、3兩處的限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度都遠(yuǎn)不能滿足要求。（4）過電流整定值計(jì)算公式為所以有同理得在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的公式為所以有所以由靈敏度公式可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求； 保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求； 保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為2.9在下圖所示網(wǎng)絡(luò)中的AB、BC、BD、DE上均裝設(shè)了三段式電流保護(hù)；保護(hù)均采用了三相完全星形接法；線路AB的最大負(fù)荷電流為200A

19、，負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)，；變壓器采用了無時(shí)限差動(dòng)保護(hù)；其它參數(shù)如圖所示。圖中各電抗值均已歸算至115。試計(jì)算AB線路各段保護(hù)的啟動(dòng)電流和動(dòng)作時(shí)限，并校驗(yàn)II、III段的靈敏度。解：（1）短路電流計(jì)算。選取圖3中的、點(diǎn)作為計(jì)算點(diǎn)。三相短路計(jì)算結(jié)果如下表所示。短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式（）1.7951.2530.499最小運(yùn)行方式（）1.6601.1860.488（2）電流保護(hù)I段，（3）電流保護(hù)II段，靈敏度校驗(yàn)：，不滿足要求。與保護(hù)3的II段相配合：保護(hù)3的II段按可伸入變壓器而不伸出變壓器整定。，靈敏度校驗(yàn)：，滿足要求。（4）電流保護(hù)III段靈敏度校驗(yàn)：作為本線路的后備保護(hù)，滿足要求。作為相鄰下一線路的后

20、備保護(hù)，滿足要求。2.10 下圖所示網(wǎng)絡(luò)中，已知：（1）電源等值電抗：，；（2）線路MN，NP的電抗：；（3）變壓器T1額定參數(shù)為：、電壓比110/6.6kV、Uk%=10.5，其他參數(shù)如圖3-6所示。 試決定線路MN的零序電流保護(hù)的第1段、第2段、第3段的動(dòng)作電流、靈敏度和動(dòng)作時(shí)限。解：1.計(jì)算零序短路電流線路MN阻抗為：；線路NP阻抗為：；變壓器T1阻抗為：。N母線短路時(shí)的零序電流為：， 因?yàn)?所以，按單相接地短路作為整定條件，兩相接地短路作為靈敏度校驗(yàn)條件。 在線路MN中點(diǎn)短路時(shí)，總阻抗為，。兩相接地短路零序電流為：N母線的三相短路電流為： 母線P短路時(shí)阻抗為：，兩相接地短路零序電流為：

21、2.各段保護(hù)的整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)（1）零序1段保護(hù)：單相接地短路：最大保護(hù)區(qū)，滿足要求。兩相接地短路：最小保護(hù)區(qū)，滿足要求。（2）零序2段保護(hù)：滿足要求。 動(dòng)作時(shí)限：。（3）零序3段保護(hù)。因?yàn)槭?10kV線路，可不考慮非全相運(yùn)行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定： 近后備：滿足要求。 遠(yuǎn)后備：滿足要求。動(dòng)作時(shí)限：。3 電網(wǎng)距離保護(hù)3.1 什么是保護(hù)安裝處的負(fù)荷阻抗、短路阻抗、系統(tǒng)等值阻抗？答：負(fù)荷阻抗是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓（近似為額定電壓）與電流（負(fù)荷電流）的比值。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即電壓與電流之間的相位差較?。?，負(fù)荷阻抗的特點(diǎn)是量值

22、較大，在阻抗復(fù)平面上與R軸之間的夾角較小。短路阻抗是指在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變?yōu)槎搪冯娏?，此時(shí)測量電壓與測量電流的比值即為短路阻抗。短路阻抗即保護(hù)安裝處與短路點(diǎn)之間一段線路的阻抗，其值較小，阻抗角較大。系統(tǒng)等值阻抗：在單個(gè)電源供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處與背側(cè)電源點(diǎn)之間電力元件的阻抗和；在由多個(gè)電源點(diǎn)供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護(hù)安裝處斷路器斷開的情況下，其所連接母線處的戴維南等值阻抗，即系統(tǒng)等值電動(dòng)勢與母線處短路電流的比值，一般通過等值、簡化的方法求出。3.2 什么是助增電流和外汲電流？它們對阻抗繼電器的工作有什么影響？答：圖1中，在母線

23、B上未接分支的情況下，此刻k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為在母線B上接上分支后，k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將使A處感受到的測量阻抗變大。這種使測量阻抗變大的分支就稱為助增分支，對應(yīng)的電流稱為助增電流。類似地，在圖2中，在母線B上未接分支的情況下，此時(shí)k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為 在母線B上接上分支后，k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為 即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將使A處感受到的測量阻抗變小。這種使測量阻抗變小的分支就稱為外汲分支，對應(yīng)的電流稱為外汲電流。3.3 什么是故障環(huán)路？相間

24、短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流流通的通路稱為故障環(huán)路。 相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是：接地短路的故障環(huán)路為“相地”故障環(huán)路，即短路電流在故障相與大地之間流通；對于相間短路，故障環(huán)路為“相相”故障環(huán)路，即短路電流僅在故障相之間流通，不流向大地。3.4 采用接地距離保護(hù)有什么優(yōu)點(diǎn)？答：接地距離保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)，是瞬時(shí)段的保護(hù)范圍固定，還可以比較容易獲得有較短延時(shí)和足夠靈敏度的第二段接地保護(hù)。特別適合于短線路的一、二段保護(hù)。 對短線路來說，一種可行的接地保護(hù)方式，是用接地距離保護(hù)一、二段再輔之以完整的零序電流保護(hù)。兩種保護(hù)各自配

25、合：接地距離保護(hù)用以取得本線路的瞬時(shí)保護(hù)段和有較短時(shí)限與足夠靈敏度的全線第二段保護(hù)；零序電流保護(hù)則以保護(hù)高電阻故障為主要任務(wù)，保證與相鄰線路的零序電流保護(hù)間有可靠的選擇性。3.5 什么是距離保護(hù)的時(shí)限特性？答：距離保護(hù)一般都做成三段式，第1段的保護(hù)范圍一般為被保護(hù)線路全長的80%85%，動(dòng)作時(shí)間t1為保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間。第2段的保護(hù)范圍需與下一條線路的保護(hù)定值相配合，一般為被保護(hù)線路的全長及下一條線路全長的30%40%，其動(dòng)作實(shí)現(xiàn)t2要與下一條線路距離保護(hù)第1段的動(dòng)作時(shí)限相配合，一般為0.5s左右。第3段為后備保護(hù)，其保護(hù)范圍較長，包括本線路與下一條線路的全長乃至更遠(yuǎn)，其動(dòng)作時(shí)限t3按階梯

26、原則整定。3.6 什么是方向阻抗繼電器？答：所謂方向阻抗繼電器，是指它不但能測量阻抗的大小，而且能判斷故障方向。換句話說，這種則康繼電器不但能反應(yīng)輸入到繼電器的工作電流（測量電流）和工作電壓（測量電壓）的大小，而且能反應(yīng)它們之間的相角關(guān)系。由于在多電源的復(fù)雜電網(wǎng)中，要求測量元件應(yīng)能反應(yīng)短路故障點(diǎn)的方向，所以方向阻抗繼電器就稱為距離保護(hù)裝置中的一種最常用的測量元件。 從原理上講，不管繼電器在阻抗復(fù)平面上是何種動(dòng)作特性，只要能判斷出短路阻抗的大小和短路方向，都可稱之為方向阻抗繼電器。但是，習(xí)慣上是指在阻抗復(fù)平面上過坐標(biāo)原點(diǎn)并具有圓形特性的阻抗繼電器。3.7在下圖所示網(wǎng)絡(luò)中裝設(shè)了反應(yīng)相間短路的距離保

27、護(hù)。已知：線路的正序阻抗；系統(tǒng)阻抗：，；。試對距離保護(hù)1的第I、II段進(jìn)行整定計(jì)算，并校驗(yàn)II段靈敏度。解：1、保護(hù)1第I段：；。2、保護(hù)1第II段：；。用下圖所示網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。，則，滿足要求。4 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)4.1 縱聯(lián)保護(hù)依據(jù)的最基本原理是什么？答：縱聯(lián)保護(hù)包括縱聯(lián)比較式保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩大類，它是利用線路兩端電氣量在故障與非故障時(shí)、區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障時(shí)的特征差異構(gòu)成保護(hù)的?？v聯(lián)保護(hù)的基本原理是通過通信設(shè)施將線路兩側(cè)的保護(hù)裝置聯(lián)系起來，使每一側(cè)的保護(hù)裝置不僅反映其安裝點(diǎn)的電氣量，而且還反映線路對側(cè)另一保護(hù)安裝處的電氣量。通過對線路兩側(cè)電氣量的比較和判斷，可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任一

28、點(diǎn)的短路與外部短路，達(dá)到有選擇、快速切除全線路短路的目的?？v聯(lián)比較式保護(hù)通過比較線路兩端故障功率方向或故障距離來區(qū)分區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，當(dāng)線路兩側(cè)的正方向元件或距離元件都動(dòng)作時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)立即動(dòng)作跳閘；當(dāng)任意一側(cè)的正方向元件或距離元件不動(dòng)作時(shí)，就判斷為區(qū)外故障，兩側(cè)的保護(hù)都不跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通過直接比較線路兩側(cè)的電流或電流相量來判斷是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，在線路兩側(cè)均選定電流參考方向由母線指向被保護(hù)線路的情況下，區(qū)外故障時(shí)線路兩側(cè)電流大小相等，相位相反，其相量和瞬時(shí)值之和都為零；而在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)電流相位基本一致，其相量和或瞬時(shí)值之和就等于故障點(diǎn)的故障電流，量值很大。所以通過檢測

29、兩側(cè)電流的相量和或瞬時(shí)值之和，就可以區(qū)分出區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障，區(qū)內(nèi)故障時(shí)無需任何延時(shí)，立即跳閘；區(qū)外故障，可靠閉鎖兩側(cè)保護(hù)，使之均不動(dòng)作跳閘。4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)中通道的作用是什么？通道的種類與其優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍有哪些？答：由于縱聯(lián)保護(hù)中需要比較兩端的電氣量，即要將一端的電氣量或其用于被比較的特征傳送到對端，通道就是傳送這些電氣量的通路。縱聯(lián)保護(hù)的通道主要包括：（1）導(dǎo)引線通道：這種通道需要鋪設(shè)導(dǎo)引線傳送電氣量信息，投資隨線路長度增加而增加，當(dāng)線路較長時(shí)就不經(jīng)濟(jì)了，并且導(dǎo)引線越長，自身的運(yùn)行安全性越低。在過去電流差動(dòng)保護(hù)曾采用導(dǎo)引線通道，但因保護(hù)性能受導(dǎo)引線參數(shù)（電阻和分布電容）的影響，一

30、般應(yīng)用于不超過數(shù)千米的輸電線路。隨著光纖的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)引線通道已經(jīng)逐步被淘汰。（2）電力線載波通道：在過去數(shù)十年中，這種通道應(yīng)用最為廣泛，目前仍在較大范圍內(nèi)應(yīng)用，但有逐漸被光纖通道所代替的趨勢。它不需要專門架設(shè)通信通道，而是利用輸電線路本身兼作通信通道。輸電線路機(jī)械強(qiáng)度大，運(yùn)行安全可靠。但是在線路發(fā)生故障時(shí)通道可能遭到破壞，為此載波保護(hù)應(yīng)采用在本線路故障、信號中斷的情況下仍能正確動(dòng)作的技術(shù)，如閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)。（3）微波通道：微波通道是一種多路通信通道，具有很寬的頻帶可以傳送交流電的波形。（4）光纖通道：光纖通道與微波通道具有相同的優(yōu)點(diǎn)，光纖通信業(yè)廣泛采用PCM調(diào)制方式，保護(hù)使用的光纖通道有專用

31、通道和復(fù)用通道兩種情況。4.3 通道傳輸?shù)男盘柗N類、通道的工作方式有哪些？答：在縱聯(lián)比較式保護(hù)中，通道中傳送的信號有三類：閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。在縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)中，通道中傳送的是線路兩端電流的信息，可以是用幅值、相角或?qū)嵅?、虛部表示的相量值，也可以是采樣得到的離散值。在縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)中，通道中傳送的是表示兩端電流瞬時(shí)值為正（或負(fù)）的相位信息，例如，瞬時(shí)值為正半周時(shí)有高頻信息，瞬時(shí)值為負(fù)半周時(shí)無高頻信息，檢測線路上有高頻信息的時(shí)間，可以比較線路兩端電流的相位。 不同的通道由不同的工作方式，對于載波通道而言，有三種工作方式，即正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式和移頻方式。對于光

32、纖及微波通道，取決于具體的通信協(xié)議形式。4.4 試述電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理與縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理的優(yōu)缺點(diǎn)。答：電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是依據(jù)兩端電流相位的差異來甄別區(qū)內(nèi)、外故障的。在輸電線路正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流過線路兩端的電流為同一個(gè)電流，在電流參考方向均由母線指向被保護(hù)線路的情況下，兩側(cè)電流的相位相反，即相位差為180°；而在線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電源均向故障點(diǎn)提供短路電流，所以兩端電流的相位差取決于兩端電動(dòng)勢的相位差，一般不超過100°。電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)由于僅需要比較兩端電流的相位信息，動(dòng)作情況與電流的大小無關(guān)，在模擬式保護(hù)中實(shí)現(xiàn)較為方便，并且受TA飽和的影響稍小；其缺

33、點(diǎn)是兩端電流的相位受分布電容的影響較大，閉鎖角整定比較困難，閉鎖角過大可能導(dǎo)致內(nèi)部三相短路時(shí)拒動(dòng)作，而過小時(shí)又有可能導(dǎo)致正?；蛲獠抗收锨闆r下誤動(dòng)作。 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)既比較線路兩側(cè)電流的大小，又比較電流的相位，即進(jìn)行相量比較或瞬時(shí)值比較。由于利用了電流的全部信息，并可以采取比率制動(dòng)等措施，它在可靠性和靈敏性等方面均優(yōu)于電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。此外由于縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)可以分相構(gòu)成，具有天然的選相能力，因此不必與選相元件相配合，簡化了邏輯，提高了可靠性。但與電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)相比，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，受TA飽和、斷線的影響也比較大?？v聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作性能同樣會(huì)受到輸電線路分布電容的影響

34、，必須采取補(bǔ)償措施來消除其影響。4.5 什么是相繼動(dòng)作，為什么會(huì)出現(xiàn)相繼動(dòng)作，出現(xiàn)相繼動(dòng)作對電力系統(tǒng)有何影響？答：在輸電線路保護(hù)中，一側(cè)保護(hù)先動(dòng)作跳閘后，另一側(cè)保護(hù)才能動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為相繼動(dòng)作。隨著被保護(hù)線路的增長，為了保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)作，要求保護(hù)的閉鎖角增大，從而使動(dòng)作區(qū)域變小，內(nèi)部故障時(shí)有可能進(jìn)入保護(hù)的不動(dòng)作區(qū)。由于在內(nèi)部故障時(shí)高頻信號的傳輸延時(shí)對于電流相位超前側(cè)和滯后側(cè)的影響是不同的，對于滯后的N側(cè)來說，超前側(cè)M發(fā)出的高頻信號經(jīng)傳輸延遲后，相當(dāng)于使兩者之間的相位差縮小，高頻信號的間斷角加大，有利于其動(dòng)作，所以N側(cè)是可以動(dòng)作的；但對于超前的M側(cè)來說，N側(cè)發(fā)來的信號經(jīng)延時(shí)后相對于加大了兩

35、側(cè)電流的相位差，使M側(cè)感受到的高頻信號的間斷角變小，有可能小于整定的閉鎖角，從而導(dǎo)致不動(dòng)作。為解決M端不能跳閘問題，當(dāng)N側(cè)跳閘后，停止發(fā)高頻信號，M側(cè)只能收到自己發(fā)的高頻信號，間隔180°，滿足跳閘條件隨之也跳閘。出現(xiàn)相繼動(dòng)作后，保護(hù)相繼動(dòng)作的一端故障切除的時(shí)間變慢。4.6什么是縱聯(lián)電流相位保護(hù)的閉鎖角？那些因素決定閉鎖角的大小？答：為了保證在任何外部短路條件下保護(hù)都不誤動(dòng)，需要分析區(qū)外短路時(shí)兩側(cè)收到的高頻電流之間不連續(xù)的最大時(shí)間間隔，并加以閉鎖。這一時(shí)間間隔所對應(yīng)的工頻相角差就為閉鎖角。影響閉鎖角大小的因素主要有：電流互感器的角誤差、保護(hù)裝置中濾序器及受發(fā)信操作回路的角度誤差、高頻

36、信號在線路上傳輸所引起的延遲等。5 自動(dòng)重合閘5.1 在超高壓電網(wǎng)中，目前使用的重合閘有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)如下：（1）輸電線路80%以上的故障均為瞬時(shí)性故障，重合閘可以大大提高供電的可靠性，減小線路停電的次數(shù)。（2）超高壓輸電線路絕大多數(shù)故障為單相接地故障，采用單相合閘方式情況下，瞬時(shí)性故障僅需要短時(shí)地跳開故障相，保持兩非故障相線路的連接，重合閘后恢復(fù)三相運(yùn)行，有利于提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高線路的傳輸容量。在兩相故障時(shí)跳開三相是因?yàn)楸Ａ舴枪收系膯蜗鄬μ岣咻斔湍芰ψ饔貌淮蟆?缺點(diǎn)如下： （1）重合閘于永久性故障時(shí)，將會(huì)使電力系統(tǒng)再一次受到故障的沖擊，對超高壓系統(tǒng)還可能降低并列運(yùn)行的穩(wěn)定

37、性。 （2）使斷路器的工作條件變得更加惡劣，因?yàn)樗诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流。 （3）在單相重合閘期間，系統(tǒng)出現(xiàn)縱向不對稱，有零序和負(fù)序分量產(chǎn)生。5.2 何為瞬時(shí)性故障、何為永久性故障？答：當(dāng)故障發(fā)生并切除故障后，經(jīng)過一定延時(shí)故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)、故障點(diǎn)消失，若把斷開的線路斷路器再合上就能夠恢復(fù)正常的供電，則稱這類故障是瞬時(shí)性故障。如果故障不能自動(dòng)消失，延時(shí)后故障點(diǎn)依然存在，則稱這類故障是永久性故障。5.3 什么是重合閘前加速保護(hù)，有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：所謂前加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，靠近電源端保護(hù)無選擇性動(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再有選擇性地切除故障

38、。 采用前加速的優(yōu)點(diǎn)是：能夠快速地切除瞬時(shí)性故障；可能使瞬時(shí)性故障來不及發(fā)展成永久性故障，從而提高重合閘的成功率；能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓在0.60.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量；使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單且經(jīng)濟(jì)。 前加速的缺點(diǎn)是：斷路器工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)較多；重合于永久性故障時(shí)，故障切除的時(shí)間可能較長；如果靠近電源側(cè)的重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴(kuò)大停電范圍。甚至在最末一級線路上故障時(shí)，都會(huì)使連接在這條線路上的所有用戶停電。5.4 什么是重合閘后加速保護(hù)，有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，然后進(jìn)行重合

39、。如果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護(hù)動(dòng)作瞬時(shí)切除故障，而與第一次動(dòng)作是否帶有時(shí)限無關(guān)。后加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：第一次是有選擇性地切除故障，不會(huì)擴(kuò)大停電范圍，特別是在重要的高壓電網(wǎng)中，一般不允許保護(hù)無選擇性地動(dòng)作而后以重合閘來糾正；保證了重合于永久性故障時(shí)能夠瞬時(shí)切除；和前加速相比，使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制。后加速保護(hù)的缺點(diǎn)是：每個(gè)斷路器上都需要裝設(shè)一套重合閘，與前加速相比略為復(fù)雜；第一次切除故障可能帶有延時(shí)。5.5何為潛供電流？它對于單相重合閘動(dòng)作時(shí)間有何影響？說明同期合閘條件。答：潛供電流是指單跳后健全相電勢經(jīng)相間藕合電容向故障點(diǎn)提供的短路電流及健全相負(fù)荷電流經(jīng)相間互感在故障相產(chǎn)生的感應(yīng)電勢通過對地電容向故障點(diǎn)提供的短路電流。由于存在潛供電流，使短路點(diǎn)電弧熄滅時(shí)間、介質(zhì)絕緣恢復(fù)時(shí)間增大，相應(yīng)單相重合閘延時(shí)較三相重合閘延時(shí)增大。同期合閘條件：(1)UmUx；(2)fmfx；(3)arg(Um/Ux)06 電力變壓器保護(hù)6.1 變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)？它們與