電力系統(tǒng)繼電保護習題參考答案

第一章

1、繼電保護在電力系統(tǒng)中的任務是什么

答：〔1〕自動、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,保證其他無故障局部迅速恢復正常運行；

（2）反響電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護條件,而動作于發(fā)出信號、減負荷

或跳閘.

2、什么是故障、異常運行和事故短路故障有那些類型相間故障和接地故障在故障分量

上有何區(qū)別對稱故障與不對稱故障在故障分量上有何區(qū)別

答：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,這種情況下屬于不正常運

行狀態(tài).事故,就是指系統(tǒng)或其中一局部的工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質量

變壞到不能容許的地步，哀至造成人身傷亡和電氣設備的損壞.相間故障無零序分量.對稱

故障只有正序分量.

3、什么是主保護、后備保護什么是近后備保護、遠后備保護在什么情況下依靠近后備

保護切除故障在什么情況下依靠遠后備保護切除故障

答：當本元件的主保護拒絕動作時，由本元件的另一套保護作為后備保護，由于這種后備作

用是在主保護安裝處實現因此,稱之為近后備保護.在遠處實現對相鄰元件的后備保護，稱

為遠后備保護.

4、簡述繼電保護的根本原理和構成方式.

答：根本原理：1、過電流保護2、低電壓保護3、距離保護4、方向保護5、差動原理

的保護6、瓦斯保護7、過熱保護等.構成方式：1、測量局部2、邏輯局部3、執(zhí)行局部

5、什么是電力系統(tǒng)繼電保護裝置

答：繼電保護裝置.就是指能反響電力系統(tǒng)中元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài),并動作

于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種裝置.

6、電力系統(tǒng)對繼電保護的根本要求是什么

答：1、選擇性：繼電保護動作的選擇性是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)

中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障局部仍能繼續(xù)平安運行.2、速動性：

在發(fā)生故障時,力求保護裝置能迅速動作切除故障，以提升電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，減

少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度.3、靈敏性：繼電保

護的靈敏性,是指對于其保護范圍內發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反響水平.4、可靠性：保

護裝置的可靠性是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了他應該動作的故障時,他不應

該拒絕動作,而在任何其他該保護不該動作的情況下,那么不應該誤動作.

第一早

1、何謂三段式電流保護其各段是如何保證動作選擇性的試述各段的工作原理、整定原

那么和整定計算方法、靈敏性校驗方法和要求以及原理接線圖的特點.畫出三段式電流保護

各段的保護范圍和時限配合特性圖.

答：電流速斷是根據躲開某一點的最大短路電流來整定，限時速斷是根據躲開前方各相

鄰元件電流速斷保護的動作電流整定，而過電流保護那么是根據躲開最大負荷電流來整定.

2、在什么情況下采月三段式電流保護什么情況下可以采用兩段式電流保護什么情況下

可只用一段定時限過電流保護I、II段電流保護能否單獨使用為什么

答：越靠近電源端,那么過電流保護的動作時限就越長，因此一般都需要裝設三段式的保

護.線路倒數第二級上，當線路上故障要求瞬時切除時,可采用一個速斷加過電流的兩段式

保護.保護最末端一般可只采用一段定時限過電流保護.1、II段電流保護不能單獨使用，I

段不能保護線路的全長，II段不能作為相鄰元件的后備保護.

3、如何確定保護裝置靈敏性夠不夠何謂靈敏系數為什么一般總要求它們至少大于以上

是否越大越好

答：1、故障點一般都不是金屬性短路,而是存在有過渡電阻，他將使短路電流減小，因

而不利于保護裝置動作；2、實際的短路電流由于計算誤差或其他原因而小于計算值；3、保

護裝置所使用的電流互感器,在短路電流通過的情況下,一般都具有負誤差，因此使實際流

入保護裝置的電流小于按額定變比折合的數值；4、保護裝置中的繼電器，實際起動數值可

能具有正誤差；5、考慮一定的裕度.不是越大越好,太大那么可能失去選擇性.

7、何謂功率方向元件的90°接線采用90。接線的功率方向元件在正方向三相和兩相短

路時正確動作的條件是什么采用90°接線的功率方向元件在相間短路時會不會有死區(qū)為什

么

答：所謂90。接線方式是指在三相對稱的情況下，當cosQ=1時，參加繼電器的電流和

電壓相位相差90。.正確動作條件：300<a<60。.不會有死區(qū)，由于繼電器參加的是非故障

相的相間電壓，其值很高.

8、舉例說明在什么情況下電流保護〔電流速斷和過電流保護〕有必要加裝方向元件.

答：對于速斷保護，如果能從整定值上躲開反方向短路時，可不必裝方向元件.對于過流

保護，如果允許以較長的E寸限并能保證動作的選擇性時可不用裝方向元件，否那么有必要加

裝方向元件.

9、中性點直接接地電網中，當發(fā)生單相接地時，其故障分量的特點是什么如何獲取零序

電壓和零序電流組成零序電流濾過器的三個電流互感器為什么要求特性一致

答：特點：1、故障點的零序電壓最高,系統(tǒng)中距離故障點越遠處的零序電壓越低.2、零

序電流的分布,主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗,而與電源

的數目和位置無關.3、對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，

零序功率方向實際上都是由線路流向母線的.4、零序電壓實際上是從保護安裝處到零序網

絡中性點之間零序阻抗上的電壓降.5、在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果送電線路和中性點

接地的變壓器數目不變,那么零序阻抗和零序等效網絡就是不變的.獲取：1、零序電壓過濾

器2、零序電流過濾器.要求：特性不一致時會產生不平衡電流

10、舉例說明在零序電流保護中，什么情況下必須考慮保護的方向性零序功率方向元件

有無電壓死區(qū)為什么答：在雙側或多側電源的網絡中，電源處變壓器的中性點一般至少有一

臺要接地,由于零序電流的實際流向是由故障點流向各個中性點接地變壓器，因此在變壓器

接地數目較多的復雜網絡中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題.無電壓死區(qū)，由

于越靠近故障點的零序電壓越高.

第三章

1、什么叫測量阻抗

答：根據距離繼電器端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗值稱為

繼電器的測量阻抗.

4、何謂0。接線相間短路用方向阻抗元件為什么常常采用0°接線為什么不用相電壓和

本相電流的接線方式

答：當阻抗繼電器參加的電壓和電流為U和1-1時,我們稱這為0°接線.由于參加繼電

器的電壓和電流應滿足：1、繼電器的測量阻抗正比于短路點到保護安裝地點之間的距離；

2、繼電器的測量阻抗應與故障類型無關,也就是保護范圍不隨故障類型而變化.

5、何謂方向阻抗元件的最大靈敏角為什么要調整其最大靈敏角等于被保護線路的阻抗

角

答：當。等于Zset的阻抗角時,繼電器的起動阻抗到達最大，等于圓的直徑,此時，阻抗

繼電器的保護范圍最大,工作最靈敏,因此,這個角度稱為繼電器的最大靈敏角.

6、方向阻抗元件為什么會有死區(qū)如何消除試問：

答：當在保護安裝地點正方向出口處發(fā)生相間短路時,故障環(huán)路的剩余電壓將降低到零.

此時，任何具有方向性的繼電器將因參加的電壓為零而不能動作,從而出現保護裝置的死區(qū).

消除：1、記憶回路2、高Q值50Hz帶通有源濾波器3、引入非故障相電壓

〔1〕采用“記憶回路〃可以消除阻抗元件在所有類型故障時的死區(qū)〔包括暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)〕

這種說法對嗎為什么

答：對.保護正方向短路時.在記憶回路作用下的動態(tài)特性圓，擴大了動作范圍，而又不

失去方向性.在反方向短路時,必須出現一個位于第I象限的短路阻抗才可能引起繼電器動

作，但實際上在無串聯(lián)電容補償的線路上,繼電器測量到的是-〔Zk+Rt〕，位于第III象限,

因此,在反方向短路時的動態(tài)過程中，繼電器具有明確的方向性.在穩(wěn)態(tài)情況下,繼電器的動

作特性仍是以Zset為直徑所作的圓.

〔2〕引入第三相〔非故障相〕電壓可以消除阻抗元件在所有類型故障時的死區(qū)〔包括

暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)〕這種說法對嗎為什么錯,三相短路時的死區(qū)無法消除.

7、采用接地距離保護有什么優(yōu)點接地距離保護采用何種接線方式

答：他能正確地測量從短路點到保護安裝點之間的阻抗，并與相間短路的阻抗繼電器所

測量的阻抗為同一數值.接線方式為：Uaxla+K*3lo；Ubxlb+K*3lo；Uc、lc+K*3l。

8、分支系數可以大于1、小于1,也可以等于1,這種說法對嗎為什么整定距離II段定

值時要考慮最小分支系數

答：對.最小分支系數原因：保證保護2距離II段的整定值不超過保護1的距離I段

的范圍.遇到有Kbra增大的其他運行方式時，距離保護II段的保護范圍只會縮小而不可能

失去選擇性.

9、試全面分析過渡電阻對距離保護的影響.如何消除過渡電阻對距離保護的影響

答：影響：電力系統(tǒng)中的短路一般都不是金屬性的,而是在短路點存在過渡電阻.此過渡

電阻的存在,將使距離保護的測量阻抗發(fā)生變化，一般情況下是使保護范圍縮短,但有時也

能引起保護的超范圍動作或反方向誤動作.消除：1、采用能容許較大的過渡電阻而不致拒

動的阻抗繼電器，可預防過渡電阻對繼電器工作的影響.2、利用所謂“瞬時測量回路〃來固

定阻抗繼電器的動作.

第四章

1、試簡述縱聯(lián)保護通過高頻載波、微波、光纖等通道交換的邏輯信號有哪些類型,它們

各自有什么作用

答：信號：閉鎖信號、允許信號、跳閘信號、解除閉鎖信號.作用：閉鎖信號：收不到這

種信號就是保護動作跳閘的必要條件.允許信號：收到這種信號是保護動作跳閘的必要條件.

跳閘信號：收到這種信號是保護動作跳閘的充要條件.解除閉鎖信號：當內部故障時兩端同

時取消此閉鎖信號，使保護能夠跳閘.

2、以交換閉鎖信號的縱聯(lián)閉鎖式方向保護為例,試說明方向縱聯(lián)保護的根本原理.

答：高頻閉鎖方向保護是在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的一種保護.此閉鎖信號由短路功

率方向為負的一端發(fā)出,這個信號被兩端收信機所接收,而將保護閉鎖.內部故障時,短路功

率方向為正，保護都不出閉鎖信號,在保護起動后，即可瞬時動作,跳開兩端的斷路器.外部

故障時,靠近故障點的一端的保護的短路功率為負,發(fā)出閉鎖信號，閉鎖本身及對端的保護，

預防兩端保護的誤動作.

3、什么是距離縱聯(lián)保護其與方向縱聯(lián)保護有何異同

答：各種方向比擬式縱聯(lián)保護都是以只反響短路點方向的方向元件為根底構成.這些方

向元件的動作范圍都必須超過線路全長并留有相當的裕度,稱為超范圍整定.由于方向元件

沒有固定的動作范圍，故明有用于方向比擬式縱聯(lián)保護的方向兀件，都只能是超范圍整定.

然而距離元件那么不然，它不但帶有方向性，能夠判別故障的方向，而且還有固定的動作范圍,

可以實現超范圍整定,也可以實現欠范圍整定.

5、試簡述電流差動保護的根本原理.

6、試簡要解釋縱聯(lián)差動保護為什么要采用制動特性

答：對于長距離高壓輸電線的分相電流差動保護,那么因線路分布電容電流大,并聯(lián)電抗

器電流以及短路電流中非周期分量使電流互感器飽和等原因，在外部短路時可能引起的不平

衡電流大,必須采用某種制動方式,才能保證保護不誤動作.

第五章

5、選用重合閘方式的一般原那么是什么

6、對雙側電源送電線路的重合閘有什么特殊要求

答：特點：1、線路兩側的重合閘必須保證在兩側的斷路器都跳閘以后，再進行重合；2、

當線路上發(fā)生故障跳閘以后，常常存在著重合閘時兩側電源是否同步，以及是否允許非同步

合閘的問題.主要方式：1、并列運行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間，在電氣上有緊密聯(lián)系時，可

以采用不檢查同步的自動重合閘.2、〔1）當非同步合間的最大沖擊電流超過允許值時，不

允許非同步合閘；〔2〕當非同步合閘的最大沖擊電流符合要求，但從系統(tǒng)平安運行考慮，

不宜采用非同步合閘時，可在正常運行方式下采用不檢查同步的重合閘，而當出現共池聯(lián)絡

線均斷開而只有一回線路運行時,將重合閘停用.〔3〕在沒有其他旁路聯(lián)系的雙回線路上，當

不能采用非同步合閘時,可采用檢定另一回線路上有電流的重合閘.3、在雙側電源的單回線

路上,不能采用非同步重合閘時：〔1〕一般采用解列重合閘〔2〕對水電廠如條件許可，可采

用自動同步重合閘〔3〕也可采用同步檢定和無壓檢定.4、非同步重合閘：〔1〕最大沖擊電

流不超過規(guī)定值〔2）在非同步合閘后所產生的振蕩過程中，對重要負荷的影響較小，或可采

取舉措減小其影響時.220—500kV線路應根據電力網結構和線路的特點確定重合閘方式.

8、什么叫重合閘前加速和后加速試比擬兩者的優(yōu)缺點和應用范圍.

答：前加速：當任何一條線路上發(fā)生故障時,第一次都由裝有重合閘處的保護動作予以

切除.優(yōu)點：1、能夠快速地切除瞬時性故障；2、可能使瞬時性故障來不及開展成永久性故

障，從而提升重合閘的成功率3、能保證廠用電和重要用戶的電能質量；4、使用設備少，只

需裝設一套重合閘裝置，簡單經濟.缺點：1、斷路器工作條件惡劣，動作次數較多.2、重合

于永久性故障上時,故障切除的時間可能較長；3、如果重合閘裝置或重合閘處斷路器拒絕

合閘,那么將擴大停電范圍.后加速：當線路第一次故障時，保護有選擇性動作，然后，進行重

合.如果重合于永久性故障上,那么在斷路器合閘后,再加速保護動作.瞬時切除故障，而與

第一次動作是否帶有時限無關.優(yōu)點：1、第一次是有選擇性的切除故障，不會擴大停電范

圍.2、保證了永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性的；3、和前加速比,使用中不受網

絡結構和負荷條件的限制，一般來說是有利無害的.缺點：1、每個斷路器上都需要裝設一套

重合閘，與前加速相比擬為復雜；2、第一次切除故障可能帶有延時.

9、超高壓遠距離輸電線兩側單相跳閘后為什么出現潛供電流對重合閘有什么影響

答：產生：1、兩個非故障相通過相間電容供應的電流2、繼續(xù)運行的兩相中，由于流過

負荷電流而在故障相中產生互感電動勢，此電動勢通過故障點和該相對地電容而產生的電

流.影響：由于潛供電流的影響，將使短路時弧光通道的去游離受到嚴重阻礙，而自動重合閘

只有在故障點電弧熄滅且絕緣強度恢復以后才有可能成功,因此，單相重合閘的時間必須考

慮潛供電流的影響.

10、雙側電源自動重合閘的動作時間選擇與單側電源的有何不同單相自動重合閘動作時

間應如何選擇

答：單側電源時間：1、大于故障點滅弧時間及周圍介質去游離的時間；2、大于斷路器

及其操作機構復歸原狀準備好再次動作的時間.雙側：其時限除滿足以上要求外,還應考慮

線路兩側繼電保護以不同時限切除故障的可能性.單相重合閘：其時限除滿足以上3點要求

外,還應考慮潛供電流對滅弧所產生的影響.

第六章

1、變壓器可能發(fā)生哪些故障和異常運行狀態(tài)針對變壓器故障和異常運行狀態(tài)應該裝設

哪些保護

答：變壓器的內部故障可以分為油箱內和油箱外故障.油箱內的故障包括：繞組的相間

短路,接地短路,匝間短路以及鐵心燒損等,油箱外的故障,主要是套管和引出線上發(fā)生相間

短路和接地短路.不正常運行狀態(tài)：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路

引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因

而引起的油面降低.保護：1、瓦斯保護：油箱內產生氣體或油流而動作；2、縱差動保護或

電流速斷保爐：對變壓器繞組，套管及引出線上的故障.3、外部相間短路時,應采用的保護；

〔1〕過電流保護〔2〕復合電壓起動的過電流保護〔3〕負序電流及單相式低電壓起動的過

電流保護.14）阻抗保護；4、外部接地短路時,應裝設零序電流保護5、過負荷保護6、過

勵磁保護7、其他保護：對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障.

2、變壓器差動保護中，產生不平衡電流的原因有哪些差動電流與不平衡電流在概念上

有何區(qū)別

答：原因：1、由變壓器勵磁涌流所產生的不平衡電流；2、由變壓器兩側電流相位不同

而產生的不平衡電流；3、由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流；4、由兩側J電流

互感器型號不同而產生的不平衡電流5、由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流.

在正常運行和外部短路情況下,仍將有某些電流流入差流回路,稱為不平衡電流.

3、勵磁涌流是在什么情況下產生的有何特點在變壓器差動保護中是怎么利用涌流的特

點來消除涌流對差動保護的影響試舉例說明之.

答：產生：空載合閘吐正好電壓瞬時值u=0時接通電路.變壓器鐵心嚴重飽和,勵磁電

流劇烈增大，次電流稱為變壓器的勵磁涌流.特點：1、包含很大成分的非周期分量，往往使

涌流偏于時間軸一側；2、包含有大量的高次諧波,而以二次諧波為主；3、波形之間出現間

斷.消除：1、采用具有速飽和鐵心的差動繼電器；2、鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差異；

3、利用二次諧波制動