繼電保護(hù)電流保護(hù)部分復(fù)習(xí)題

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理習(xí)題1 緒論1.1什么是主保護(hù)、后備保護(hù)？什么是近后備保護(hù)、遠(yuǎn)后備保護(hù)？在什么情況下依靠近后備保護(hù)切除故障？在什么情況下依靠遠(yuǎn)后備保護(hù)切除故障？什么是輔助保護(hù)？答：主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。 其中，遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備。近后備是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；或當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性

2、能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。1.2說明對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)有那些基本要求。答：繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。1.3簡(jiǎn)要說明繼電保護(hù)裝置的一般構(gòu)成以及各部分的作用。答：一般繼電保護(hù)裝置由測(cè)量比較元件、邏輯判斷元件、執(zhí)行輸出元件三部分組成。測(cè)量比較元件：測(cè)量通過被保護(hù)元件的物理量（電壓、電流），并與給定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果給出“是”“非”“0”“1”性質(zhì)的邏輯信號(hào)，判斷裝置是否啟動(dòng)。邏輯判斷元件：根據(jù)比較元件的輸出邏輯信號(hào)的性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時(shí)間等，按照一定的邏輯關(guān)系判斷故障的類型和范圍，最后確定是否跳閘、發(fā)信號(hào)或者不動(dòng)作。執(zhí)行輸出元件：根據(jù)邏輯

3、判斷元件發(fā)出的指令，發(fā)出跳閘脈沖、相應(yīng)信息或者不動(dòng)作。1.4針對(duì)下圖系統(tǒng)，分別在K1、K2、K3點(diǎn)故障時(shí)說明按選擇性的要求哪些保護(hù)應(yīng)動(dòng)作跳閘。答：K1點(diǎn)故障，應(yīng)由保護(hù)1、2動(dòng)作跳閘；K2點(diǎn)故障，應(yīng)由保護(hù)3、4動(dòng)作跳閘；K3點(diǎn)故障應(yīng)由保護(hù)8動(dòng)作跳閘。2電網(wǎng)的電流保護(hù)2.1分析電流保護(hù)中各段如何保證選擇性？各段的保護(hù)范圍如何，與哪些因素有關(guān)？ 答：段通過定值的設(shè)置來保證選擇性，段通過定值與時(shí)間和相鄰線路保護(hù)配合來實(shí)現(xiàn)，段通過時(shí)間和靈敏度上的配合來實(shí)現(xiàn)。段僅能保護(hù)線路的一部分，段在靈敏度滿足要求的情況下可以保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，段在靈敏度滿足要求的情況下可以保護(hù)本線路和相鄰線路的全長(zhǎng)。各段的保護(hù)范圍與故

4、障類型和運(yùn)行方式有關(guān)。2.2什么是繼電器的返回系數(shù)，增量動(dòng)作繼電器、欠量動(dòng)作繼電器的返回系數(shù)有什么區(qū)別？答：返回系數(shù)為繼電器返回值與動(dòng)作值的比值，如對(duì)于電流繼電器 ，對(duì)于過量動(dòng)作的繼電器，返回系數(shù)總是小于1；對(duì)于欠量繼電器。2.3在圖示網(wǎng)絡(luò)中，試分析保護(hù)1、4和9的最大和最小運(yùn)行方式。答：保護(hù)1的最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)M、N最大方式，線路DC停運(yùn)；最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)M最小方式，線路AD停運(yùn)；保護(hù)4的最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)M、N最大方式，線路AB停運(yùn)；最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)N最小方式，線路AD停運(yùn)；保護(hù)9的最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)M、N最大方式；最小運(yùn)行方式：系統(tǒng)M、N最小方式，線路AD、AB、BC中一條線路停運(yùn)

5、(計(jì)算后決定)。2.4在圖所示網(wǎng)絡(luò)中，線路AB電源端裝有三段式電流保護(hù)，線路BC裝有二段式電流保護(hù)，均采用不完全星形接線方式，系數(shù)參數(shù)如圖所示，線路AB和BC的最大負(fù)荷電流分別為2.3A和2A，線路BC的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為3S，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)為1。試計(jì)算：(1)、線路AB和BC各段電流繼電器的動(dòng)作電流和時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)限。(2)、求出無時(shí)限電流速斷的保護(hù)范圍和校驗(yàn)、段的靈敏度。（，）(1)線路BC各段電流保護(hù)的整定計(jì)算：段：定值：時(shí)間：最小保護(hù)范圍：段：定值：時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)：、滿足要求。(2)線路AB各段電流保護(hù)的整定計(jì)算：段：定值：時(shí)間：最小保護(hù)范圍：。注意保護(hù)1背后系統(tǒng)阻抗和保護(hù)2背

6、后系統(tǒng)阻抗不一樣。段：定值：時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)：滿足要求。段：定值：時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)：、滿足要求。2.5如圖所示，對(duì)保護(hù)1進(jìn)行三段式相間電流保護(hù)的整定計(jì)算。，線路阻抗為0.4/km， AB線最大負(fù)荷電流為170A。電源阻抗， ，電源相電勢(shì)為，。答：線路AB、BC的阻抗為：、(1)保護(hù)1電流保護(hù)段整定計(jì)算定值：，時(shí)間：。最小保護(hù)范圍校驗(yàn)：，滿足要求。(2)電流保護(hù)段整定計(jì)算定值：時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)：滿足靈敏度要求。(3)電流保護(hù)段整定計(jì)算定值：動(dòng)作時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)： 滿足要求。 2.6如圖（a）所示網(wǎng)絡(luò)中，線路AB裝有三段式電流保護(hù)，各段保護(hù)的接線方式如圖（b）所示。已知AB線路末端三相短路時(shí)的最大

7、短路電流為1320A，末端三相短路時(shí)的最小短路電流為980A；限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度為1.32。(a)(b)（1）計(jì)算保護(hù)1電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值（）（2）說明各段的接線方式，除此之外還有哪些常見接線方式？說明不同接線方式的異同及其特點(diǎn)。（3）當(dāng)本保護(hù)出口（k1點(diǎn)）發(fā)生AB相間短路時(shí)，說明各繼電器的動(dòng)作情況，指出最后哪段保護(hù)出口跳閘。（4）相鄰線路出口（k2點(diǎn)）發(fā)生AC相間短路時(shí)，說明各繼電器的動(dòng)作情況，如果相鄰線路保護(hù)拒動(dòng)，說明最后哪段保護(hù)出口跳閘。答：(1) 因?yàn)椋海?2)保護(hù)1的段、段采用的是兩相星形接線方式；段采用的是兩相三繼電器式接線方式。因?yàn)槎芜^電流保護(hù)對(duì)相鄰線路有

8、遠(yuǎn)后備的要求，相鄰為變壓器時(shí)，變壓器另一側(cè)發(fā)生相間短路后，采用這種方式可以提高靈敏度。(3)繼電器1、2、3、7會(huì)啟動(dòng)，最后保護(hù)1段出口斷開QF1。(4)繼電器2、3、5、6會(huì)啟動(dòng)，如果保護(hù)2拒動(dòng)則由保護(hù)1的段出口斷開QF1。2.7設(shè)各保護(hù)都配置有三段式電流保護(hù)，參數(shù)如下：，、，、，線路AB長(zhǎng)60km，最大負(fù)荷電流為400A，雙回線BC長(zhǎng)100km， 、， ，計(jì)算保護(hù)1的各段的動(dòng)作定值、動(dòng)作時(shí)間并進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。分析保護(hù)1的段是否需要加方向元件。答：(1) 段定值：時(shí)間：。最小保護(hù)范圍校驗(yàn)：，滿足要求。A母線發(fā)生短路后，流過保護(hù)1的電流為：因?yàn)?，所以不用安裝方向元件。(2)段定值：時(shí)間： 靈敏

9、度校驗(yàn)：滿足靈敏度要求。(3)段定值：動(dòng)作時(shí)間：靈敏度校驗(yàn)：滿足要求不滿足要求。實(shí)際應(yīng)用中可采取其他措施，如改用距離保護(hù)等。2.8系統(tǒng)如圖所示：各元件的阻抗角為，保護(hù)1處裝有接線功率方向繼電器，內(nèi)角可選或。試分析：(1)給出接線功率方向繼電器的各自引入的電壓、電流，說明采用這種接線方式在三相短路時(shí)有沒有動(dòng)作死區(qū)，兩相短路時(shí)有沒有動(dòng)作死區(qū)，為什么？如果有死區(qū)，怎樣消除？(2)選擇繼電器的內(nèi)角，寫出繼電器的動(dòng)作方程。(3)分析正方向發(fā)生BC相間短路（K1點(diǎn)）時(shí)，各功率方向繼電器的動(dòng)作情況。(4) 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)為0.85，保護(hù)1處于送電側(cè)，分析保護(hù)1處A相功率方向繼電器的動(dòng)作情況。(5)

10、如果電流元件與方向元件的輸出接點(diǎn)的連接方式如圖，分析在有負(fù)荷的情況下發(fā)生反方向AB兩相短路（K2點(diǎn)）時(shí)，保護(hù)1的動(dòng)作行為。如有必要應(yīng)如何修改輸出接點(diǎn)的連接方式？答：（1）A、B、C各相繼電器引入的分別是是：，、；（2），選擇的內(nèi)角應(yīng)與該角度接近，所以選擇內(nèi)角為，動(dòng)作方程為：，即：（3）正方向短路時(shí)，相量圖為：各相繼電器的測(cè)量角為：A相：不考慮負(fù)荷電流時(shí)，該相繼電器不動(dòng)作。B相：，隨著故障位置的遠(yuǎn)近，該角度變化，其范圍是：，滿足動(dòng)作方程，該相繼電器可以動(dòng)作。C相：，隨著故障位置的遠(yuǎn)近，該角度變化，其范圍是：，滿足動(dòng)作方程，該相繼電器可以動(dòng)作。（4）正常運(yùn)行時(shí)，三相對(duì)稱，各相電流滯后電壓的角度相等

11、，均為負(fù)荷功率因數(shù)角，如圖：，因此，各相均滿足動(dòng)作條件，均可動(dòng)作。（5）對(duì)于電流元件：AB兩相流過短路電流，啟動(dòng)，C相流過負(fù)荷電流不啟動(dòng)；對(duì)于方向元件：根據(jù)前面分析AB兩相流過短路電流與正方向相反，不啟動(dòng)，C相在負(fù)荷電流作用下啟動(dòng)。當(dāng)保護(hù)采用上面的連接方式時(shí)，通過和的觸點(diǎn)可接通跳閘回路，造成保護(hù)誤動(dòng)。應(yīng)當(dāng)采用按相與的方式，如圖：2.9 LG11型功率方向繼電器所比較的二電器量和中的和是怎樣取得的？、的大小和幅角對(duì)該繼電器動(dòng)作特性有什么影響？比較二電器量的幅值為什么可以實(shí)現(xiàn)對(duì)和間相位的比較？相位比較與幅值比較原理之間有什么互換關(guān)系？答：（1）是電壓變換器的變換系數(shù)，是電抗變換器的變換系數(shù)；（2）

12、的幅角為，的幅角為，繼電器的內(nèi)角。繼電器的動(dòng)作方程為：動(dòng)作特性為：所以：、的幅角發(fā)生變化，繼電器的特性就會(huì)改變，和得大小對(duì)動(dòng)作特性沒有影響。（3）因?yàn)槿绻袃蓚€(gè)相量之和的幅值大于該兩個(gè)相量之差的幅值，則該兩個(gè)相量的相位差必然在之內(nèi)。由可知，即,這樣即可實(shí)現(xiàn)對(duì)和間相位的比較。（4）已知幅值比較式方程，轉(zhuǎn)化為比相式方程的過程：令,由前面分析可知，可得已知比相式動(dòng)作方程，轉(zhuǎn)化為比幅式方程的過程：顯然有，可得2.10圖示的雙端電源網(wǎng)絡(luò)中，各斷路器均裝有過電流保護(hù)，試確定：（1）過電流保護(hù)14 的動(dòng)作時(shí)限；（），（2）保護(hù)14 中哪些應(yīng)裝設(shè)方向元件以保證選擇性？其規(guī)律是什么？答：(1) ，(2)只有保護(hù)

13、3應(yīng)加方向元件以保證選擇性。其規(guī)律為：當(dāng)一條母線上有多條電源線路時(shí)，除時(shí)限最長(zhǎng)的一個(gè)過電流保護(hù)不需要裝方向元件外，其余都要裝方向元件。2.11如圖所示系統(tǒng)，已知變壓器、線路的零序阻抗角均為75º。當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)（1）畫出零序網(wǎng)絡(luò)，在圖中表明零序電流分布，說明零序電壓的分布情況。（2）分析QF1和QF2處的零序電壓和零序電流之間的相位關(guān)系，并畫出相位圖。（3）如果采用的零序功率方向繼電器的最大靈敏角為，試確定該繼電器的接線方式。（4）當(dāng)保護(hù)出口發(fā)生接地故障時(shí)，零序功率方向繼電器有沒有死區(qū)，為什么？答：(1)零序網(wǎng)絡(luò)如圖：零序電壓的分布如上圖，在故障點(diǎn)最高，在變壓器接地中性點(diǎn)處

14、最低，為零。（2）在QF1處零序電壓滯后零序電流1050，相量圖為左圖；在QF2處零序電壓超前零序電流750，相量圖為右圖。（3）最大靈敏角為的零序方向繼電器接入的電壓電流為：和。（4）沒有死區(qū)，因?yàn)楣收宵c(diǎn)零序電壓最高。2.12某單側(cè)電源系統(tǒng)如圖所示，系統(tǒng)阻抗，A母線發(fā)生接地短路時(shí)最大零序電流為2000A，AB線路長(zhǎng)度為100km，阻抗為0.4，試計(jì)算保護(hù)1零序段的定值。答：因?yàn)?，所以A母線發(fā)生兩相接地時(shí)零序電流最大，根據(jù)題意有：，可得：。輸電線路參數(shù)：B母線處發(fā)生接地故障時(shí)，序網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為：，可見，B母線處發(fā)生單相接地時(shí)流過的零序電流最大：2.13如圖網(wǎng)絡(luò)，各斷路器處均裝有帶方向或不帶方向的過

15、電流保護(hù)，試計(jì)算保護(hù)1-4的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，并說明在哪些保護(hù)上應(yīng)裝設(shè)方向元件? 答：(1) ，（2）保護(hù)2、3需要加方向元件。2.14在圖示零序方向過電流保護(hù)原理接線圖中，如果A相與B相二次線圈間出現(xiàn)了斷線（如圖中´處）。假如A、B、C三相線路中的負(fù)荷電流為480A，電流互感器的變比為600/5，試問：(1)流入零序電流繼電器中的電流為多少？零序電流繼電器是否動(dòng)作？(2)零序功率方向繼電器是否會(huì)誤動(dòng)？(3)整套保護(hù)會(huì)不會(huì)誤動(dòng)？答：（1）負(fù)荷電流三相對(duì)稱，所以，由于零序電流過電流繼電器的動(dòng)作值一般取2-4A，所以零序電流繼電器會(huì)動(dòng)作。（2）方向繼電器不會(huì)動(dòng)作，因?yàn)榇藭r(shí)的零序電壓為零

16、。（3）方向性零序電流保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。2.15零序功率方向繼電器在出口短路時(shí)有沒有“死區(qū)”，為什么？答：沒有死區(qū)，因?yàn)楣收宵c(diǎn)零序電壓最高。2.16分析和比較、段電流保護(hù)的異同，試按“四性”的要求評(píng)價(jià)它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答：電流速斷保護(hù)(I段)、限時(shí)電流速斷保護(hù)(II段)、過電流保護(hù)(III段)都是反應(yīng)于電流升高而動(dòng)作的保護(hù)。它們的主要區(qū)別在于按照不同的原則來選擇啟動(dòng)電流。速斷是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定；限時(shí)速斷是按照躲開下級(jí)各相鄰元件電力速斷保護(hù)的最大動(dòng)作范圍來整定，而過電流保護(hù)則是按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。電流速斷保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速；缺點(diǎn)是不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保

17、護(hù)范圍直接受運(yùn)行方式變化的影響。限時(shí)電流速斷保護(hù)能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，并具有足夠的靈敏性，但為了滿足選擇性，需要延時(shí)動(dòng)作來保證下級(jí)線路優(yōu)先切除故障，速動(dòng)性方面不如I段。也不能作為相鄰元件的后備保護(hù)。過電流保護(hù)能作為本線路的近后備保護(hù)和相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，保護(hù)范圍最長(zhǎng)，但為了保證選擇性要求，速動(dòng)性較差。2.17為什么電流速斷保護(hù)在整定計(jì)算時(shí)不考慮返回系數(shù)和自起動(dòng)系數(shù)？答：過電流保護(hù)可以作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，當(dāng)相鄰線路發(fā)生故障后應(yīng)能起動(dòng)，故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)要有一個(gè)自啟動(dòng)的過程，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流大于它的正常工作電流，在該電流作用下過電流繼電器必須能夠返回，即其返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流，否則在故障已經(jīng)切除的情況下過電流繼電器持續(xù)動(dòng)作，就會(huì)誤動(dòng)，因此過電流保護(hù)整定時(shí)必須考慮返回系數(shù)與自啟動(dòng)系數(shù)；對(duì)于I段，當(dāng)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)繼電器起動(dòng)，由其切除故障，此后流過繼電器電流為零，當(dāng)相鄰線路發(fā)生故障時(shí)，其繼電器不會(huì)起動(dòng)，也就不存在返回問題；對(duì)于II段保護(hù)，當(dāng)相鄰線路出口發(fā)生故障時(shí)也會(huì)起動(dòng)，但其電流整定值大，返回電流大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流，故障切除之后自然能夠返回，所以定值整定時(shí)也不用考慮返回系數(shù)和自啟動(dòng)系數(shù)。2.18如何確定保護(hù)裝置靈敏性夠不夠？