《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》思考習(xí)題與習(xí)題解答

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)思考題與習(xí)題解答第1章1-1 什么是故障、不正常運(yùn)行方式和事故它們之間有何不同又有何聯(lián)系答：在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣元件發(fā)生短路、斷線時(shí)的狀態(tài)均視為故障狀態(tài)。在電力系統(tǒng)中，三相短路、兩相短路、兩相接地短路、一相接地短路、兩點(diǎn)接地短路（實(shí)際上也屬相間短路）和斷線統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的故障。在電力系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)各種各樣的故障，但最常見且最危險(xiǎn)的故障就是各種類型的短路。電力系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要是：過負(fù)荷，過電壓、系統(tǒng)振蕩，頻率降低等。事故是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，電能質(zhì)量變到不能容許的

2、程度，以致造成對用戶的停止供電（或少送電）或造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。前者稱為停電事故，后者稱為人身和設(shè)備事故。不正常工作狀態(tài)的性質(zhì)、后果和危害性有別于故障，長時(shí)間的不正常運(yùn)行有可能造成故障。電力系統(tǒng)中發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。故障和不正常運(yùn)行方式不可以避免，而事故則可以避免發(fā)生。1-2 什么是主保護(hù)和后備保護(hù)遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)有什么區(qū)別和特點(diǎn)答：主保護(hù)：是為滿足電力系統(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)：是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。它又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。遠(yuǎn)后備保護(hù)：指主保護(hù)或斷路

3、器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰元件的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)的性能比較完善，它對相鄰元件的保護(hù)裝置、斷路器、二次回路和直流電源引起的拒動(dòng)，均能起到后備作用，且實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)。但遠(yuǎn)后備保護(hù)將使停電的范圍擴(kuò)大，不能滿足選擇性和速動(dòng)性的要求。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。由于近后備保護(hù)與主保護(hù)安裝在同一元件上，所以近后備保護(hù)能滿足選擇性要求。1-3 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)及其基本要求是什么答：繼電保護(hù)裝置是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(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。它的基本任務(wù)是：（1）自動(dòng)

4、、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（如有無經(jīng)常值班人員）而動(dòng)作于信號，以便值班人員及時(shí)進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。此時(shí)保護(hù)應(yīng)有一定的延時(shí)，以免造成保護(hù)的誤動(dòng)作。（3）繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是：通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地

5、保證向用戶安全連續(xù)供電。對繼電保護(hù)裝置的基本要求是：（1）可靠性可靠性包括安全性和依賴性，是對繼電保護(hù)最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)。所謂依賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。（2）選擇性所謂選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，以盡量縮小停電的范圍。當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。（3）速動(dòng)性所謂速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高

6、系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。（4）靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。1-4 電力系統(tǒng)如果沒有配備完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，想像一下會出現(xiàn)什么后果答：繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的必不可少的技術(shù)措施之一。在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護(hù)裝置或繼電保護(hù)裝置不完善，要想維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行是根本不可能的。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，不能及時(shí)進(jìn)行處理，不能及時(shí)切除故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至引起電力系統(tǒng)崩潰，造成人員傷亡及設(shè)備的毀壞，引起事故。1-5 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：模擬

7、型繼電保護(hù)裝置主要是由測量回路、邏輯回路和和執(zhí)行回路三個(gè)環(huán)節(jié)來完成預(yù)定的保護(hù)功能。測量回路的作用：是測量與被保護(hù)電氣設(shè)備或線路工作狀態(tài)有關(guān)的物理量的變化，如電流、電壓等的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生了短路故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況。邏輯回路的作用：是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)測量回路的輸出信號，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作，并向執(zhí)行元件發(fā)出相應(yīng)的信號。執(zhí)行回路的作用：是執(zhí)行邏輯回路的判斷，發(fā)出切除故障的跳閘信號或指示不正常運(yùn)行情況的信號。1-6 依據(jù)電力元件正常工作、不正常工作和短路狀態(tài)下的電氣量幅值差異，已經(jīng)構(gòu)成哪些原理的保護(hù)，這些保護(hù)僅靠保護(hù)的整定值能切除保護(hù)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的故障嗎答：

8、根據(jù)短路時(shí)電流的增大，可構(gòu)成過電流保護(hù)；根據(jù)短路時(shí)電壓的降低，可構(gòu)成低電壓保護(hù)；根據(jù)短路時(shí)電流與電壓之間相角的變化，可構(gòu)成功率方向保護(hù)；根據(jù)電壓與電流比值的變化，可構(gòu)成距離保護(hù)；根據(jù)不對稱短路時(shí)出現(xiàn)的電流、電壓的相序分量，可構(gòu)成零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和負(fù)序功率方向保護(hù)。這些保護(hù)僅靠保護(hù)的整定值不能切除保護(hù)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的故障。因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置或斷路器可能會因某種原因而產(chǎn)生拒動(dòng)。1-7 依據(jù)電力元件兩端電氣量在正常工作和短路狀態(tài)下的差異，可以構(gòu)成哪些原理的保護(hù)答：根據(jù)故障時(shí)被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化，可構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)；高頻保護(hù)是利用高頻通道來傳遞線路兩端電流相位、大小和短路功率方向信號的一種

9、保護(hù)。1-8 結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程知識，說明加快繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為什么可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性答：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。如圖：當(dāng)D點(diǎn)短路時(shí)，A廠的電壓U下降，轉(zhuǎn)速n上升，而B廠的電壓U下降的?。ㄒ蚓嚯x遠(yuǎn)），轉(zhuǎn)速n上升的也小，則出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差n，若時(shí)間長，失去同步。若時(shí)間短，則相位差不大，易拉入同步，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。1-9 從繼電保護(hù)的發(fā)展史，談與其他學(xué)科技術(shù)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性。答：從繼電保護(hù)的發(fā)展史可以知道，繼電保護(hù)的發(fā)展離不開其他學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，沒有繼電器的問世，就不會出現(xiàn)繼電保護(hù)，沒有晶體管的產(chǎn)生，就不會出現(xiàn)靜態(tài)繼電保護(hù)形式，沒有計(jì)算機(jī)、微處理器的問世，就不會出現(xiàn)微機(jī)繼電保護(hù)。

10、其他學(xué)科技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，所以繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展與其他學(xué)科技術(shù)的發(fā)展是有很大的關(guān)聯(lián)性的。第2章2-1 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)有哪些運(yùn)行方式各有何特點(diǎn)答：2-2 解釋“動(dòng)作電流”、“返回電流”和“返回系數(shù)”，過電流保護(hù)返回系數(shù)過低或過高各有何缺點(diǎn)答：2-3 答：2-15答：根據(jù)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定原則：過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定，還需要與各線路末端變電所母線上所有出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)限最長者配合。保護(hù)1所在線路末端B母線上出線動(dòng)作時(shí)間最長的是，則保護(hù)1的過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為。2-16答：（1）保護(hù)1電流I段整定計(jì)算：求動(dòng)作電流。按躲過最大運(yùn)行方式下本線路末端（即K1點(diǎn)

11、）三相短路時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流來整定，即采用兩相不完全星形接線方式時(shí)流過繼電器的動(dòng)作電流為求動(dòng)作時(shí)限。第I段為電流速斷，動(dòng)作時(shí)間為保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間，即靈敏系數(shù)校驗(yàn)，即求保護(hù)范圍。在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路時(shí)的保護(hù)范圍為則，滿足要求。在最小運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路時(shí)的保護(hù)范圍為則，滿足要求。（2）保護(hù)1電流II段整定計(jì)算求動(dòng)作電流。按與相鄰線路保護(hù)I段動(dòng)作電流相配合的原則來整定，即采用兩相不完全星形接線方式時(shí)流過繼電器的動(dòng)作電流為求動(dòng)作時(shí)限。應(yīng)比相鄰線路保護(hù)I段動(dòng)作時(shí)限高一個(gè)時(shí)限級差，即靈敏系數(shù)校驗(yàn)。利用最小運(yùn)行方式下本線路末端（即K1點(diǎn)）發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的電流來校驗(yàn)靈敏系

12、數(shù)，即，滿足要求。（3）保護(hù)1電流III段整定計(jì)算求動(dòng)作電流。按躲過本線路可能流過的最大負(fù)荷電流來整定，即采用兩相不完全星形接線方式時(shí)流過繼電器的動(dòng)作電流為求動(dòng)作時(shí)限。應(yīng)比相鄰線路保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限高一個(gè)時(shí)限級差，即靈敏系數(shù)校驗(yàn)。作近后備保護(hù)時(shí)，利用最小運(yùn)行方式下本線路末端（即K1點(diǎn)）發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)裝置的電流來校驗(yàn)靈敏系數(shù)，即，滿足要求。作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，利用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端（即K2點(diǎn)）發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)裝置的電流來校驗(yàn)靈敏系數(shù)，即，滿足要求。2-17答：2-18答：（1）根據(jù)已知條件，通過保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為則保護(hù)4的過電流保護(hù)的動(dòng)作電流為（2）保護(hù)4的過電

13、流保護(hù)的整定值不變，當(dāng)保護(hù)1所在元件故障被切除后，通過保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為，則返回系數(shù)為，即返回系數(shù)低于此值時(shí)會造成保護(hù)4誤動(dòng)作。（3）當(dāng)時(shí)，保護(hù)4的過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)為，則，當(dāng)時(shí)，保護(hù)4的過電流保護(hù)的動(dòng)作電流為，則保護(hù)4的過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)為。2-19答：3-25解：線路AB的正序阻抗 線路BC的正序阻抗1距離I段的整定計(jì)算整定阻抗動(dòng)作時(shí)限（I段的實(shí)際動(dòng)作時(shí)限為保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間）2距離II段的整定計(jì)算整定阻抗：按與相鄰線路BC保護(hù)2的I段配合，取，則靈敏系數(shù)校驗(yàn)：按本線路末端短路計(jì)算，即，不滿足要求，可考慮與BC線路距離II段配合。動(dòng)作時(shí)限：與相鄰線路保護(hù)的I段配合，則（1）A側(cè)保護(hù)1的距離I段的保護(hù)范圍為在線路AB上距A側(cè)65km處發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，故障點(diǎn)位于I段的保護(hù)