【西大2017版】[1079_]《電力系統(tǒng)繼電保護》網(wǎng)上作業(yè)及課程考試復習資料(有答案]

1、1 ： 論述題名詞解釋名詞解釋：1. 什么是電力系統(tǒng)的一次設備和二次設備？2. 什么是電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)？3. 什么是繼電保護裝置？4. 什么是主保護和后備保護？5. 試說明什么是繼電器的繼電特性？6. 什么是系統(tǒng)最大運行方式和系統(tǒng)最小運行方式?7. 什么是電流速斷保護和限時電流速斷保護？8. 什么是閉鎖式方向縱聯(lián)保護和允許式方向縱聯(lián)保護？9. 什么是自動重合閘和三相一次重合閘的跳、合閘方式？10. 什么是瓦斯保護？參考答案：名詞解釋：1. 什么是電力系統(tǒng)的一次設備和二次設備？答：一次設備: 一般將電能通過的設備稱為電力系統(tǒng)的一次設備。二次設備 : 對一次設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量

2、、控制和保護的設備，稱為電力系統(tǒng)的二次設備。2. 什么是電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)？答：電力系統(tǒng)運行狀態(tài)指電力系統(tǒng)在不同運行條件（ 如負荷水平、出力配置、系統(tǒng)接線、故障等） 下的系統(tǒng)與設備的工作狀配。故障狀態(tài)：電力系統(tǒng)的所有一次設備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設計制造缺陷等原因而發(fā)生例如短路、斷線等故障。3. 什么是繼電保護裝置？答： 繼電保護裝置：就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣設備發(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)出信號的一種自動裝置。4. 什么是主保護和后備保護？答： 主保護： 反應整個被保護元件上的故障，并能以最短的時限有選擇地切除故障的保護稱為主保護。后

3、備保護：在實際運行中，由于各種原因可能存在保護或斷路器拒動的情況，所以，必須要考慮后備保護（替代功能）的配備。其目的是不允許長期存在短路的情況。于是出現(xiàn)了近后備保護、遠后備保護、斷路器失靈保護等5. 試說明什么是繼電器的繼電特性？答： 無論啟動和返回，繼電器的動作都是明確干脆的，不可能停留在某個中間位置，這種特性稱之為“繼電特性”。6. 什么是系統(tǒng)最大運行方式和系統(tǒng)最小運行方式?答：系統(tǒng)最大運行方式在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護安裝處的電流最大，對繼電保護而言稱為系統(tǒng)最大運行方式，對應的系統(tǒng)等值阻抗最小， Zs=Zs.min。系統(tǒng)最小運行方式:在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護安裝

4、處的電流最小，對繼電保護而言稱為系統(tǒng)最小運行方式，對應的系統(tǒng)等值阻抗最大，Zs=Zs.max 。7. 什么是電流速斷保護和限時電流速斷保護？答： 電流速斷保護：反應于短路電流的幅值增大而瞬時動作的電流保護（電流大于某個數(shù)值時，立即動作）。限時電流速斷保護：有選擇性的電流速斷保護不能保護本線路的全長，因此考慮增加一段帶時限動作的保護， 用來切除本線路上速斷保護范圍以外的故障，同時也能作為速斷保護的后備，這就是限時電流速斷保護。8. 什么是閉鎖式方向縱聯(lián)保護和允許式方向縱聯(lián)保護？答： 在系統(tǒng)發(fā)生故障時，線路兩端功率方向元件判別流過本端的功率方向，若功率方向為負則發(fā)出閉鎖信號，閉鎖兩端的保護，稱為閉

5、鎖式方向縱聯(lián)保護。當功率方向為正者發(fā)出允許信號，允許兩端保護跳閘，稱為允許式方向縱聯(lián)保護。9. 什么是自動重合閘和三相一次重合閘的跳、合閘方式？答： 所謂自動重合閘（簡寫為ARC） 裝置就是將因故障或人為誤碰而跳開的斷路器進行自動合閘的一種自動裝置。三相一次重合閘的跳、合閘方式:三相一次重合閘的跳、合閘方式為無論本線路發(fā)生何種類型的故障，繼電保護裝置均將三相斷路器跳開，重合閘起動，經(jīng)預定延時（可整定，一般在0.5-1.5 秒間） 發(fā)出重合脈沖，將三相斷路器一起合上。若是瞬時性故障，因故障已經(jīng)消失，重合成功，線路繼續(xù)運行；若是永久性故障，繼電保護再次動作跳開三相，不再重合。10. 什么是瓦斯保護

6、？答： 當變壓器油箱內(nèi)故障時，在故障電流和故障點電弧的作用下，變壓器油和其它絕緣材料會因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴重程度有關。利用這種氣體實現(xiàn)保護的裝置，稱為瓦斯保護。1 ： 論述題簡答題簡答題1. 試闡述常見短路的主要特征及其對應的保護模式？2. 討論對繼電保護裝置的基本要求是什么？各個要求的內(nèi)容是什么？3. 試討論定時限過電流保護的特點？4. 試討論對距離保護的評價？5. 縱聯(lián)保護與階段式保護的根本差別是什么？6. 闡述電力線載波通道的工作方式？7. 說明單相自動重合閘的優(yōu)缺點, 以及其應用場合？8. 試說明瓦斯保護工作原理?9. 試說明方向性電

7、流保護的基本原理？參考答案：簡答題1. 試闡述常見短路的主要特征及其對應的保護模式？ 答：常見短路的主要特征及其對應的保護模式如下表所示短路的主要特征實現(xiàn)保護電流增大過電流保護電壓降低低電壓保護阻抗減小阻抗（距離）保護兩側(cè)電流大小和相位的差別縱聯(lián)差動保護（ 高頻、微波、光纖）不對稱分量出現(xiàn)零序或負序分量保護非電氣量瓦斯保護、過熱保護等2. 討論對繼電保護裝置的基本要求是什么？各個要求的內(nèi)容是什么？答：繼電保護裝置必須滿足選擇性、快速性、靈敏性和可靠性四個基本要求。所謂繼電保護裝置的選擇性，是當系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應該有選擇的切除故障，以保證非故障部分繼續(xù)運行，使停電范圍盡量縮小?？焖傩?/p>

8、是指繼電保護應以允許的可能最快速度動作于斷路器跳閘，以斷開故障或中止異常狀態(tài)的發(fā)展?？焖偾谐收?，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少電壓降低的工作時間。靈敏性是指繼電保護裝置對其保護范圍內(nèi)故障的反映能力，即繼電保護裝置對被保護設備可能發(fā)生的故障和不正常運行方式應能靈敏地感受并反映。上下級保護之間靈敏性必須配合，這也是保護選擇性的條件之一?？煽啃?， 是指發(fā)生了屬于它應該動作的故障時，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作；而在任何其他不屬于它動作的情況下，可靠不動作，即不發(fā)生誤動。3. 試討論定時限過電流保護的特點？答： （ 1） 第 III 段的動作電流比第、段的動作電流小得多，其靈敏度比第、段更

9、高；（ 2）在后備保護之間，只有靈敏系數(shù)和動作時限都互相配合時，才能保證選擇性；（ 3）保護范圍是本線路和相鄰下一線路全長；（ 4）電網(wǎng)末級線路保護亦可簡化（III 或 III ） ，越接近電源，動作時限越長，應裝設三段式保護。4. 試討論對距離保護的評價？答： 根據(jù)距離保護的工作原理，它可以在多電源的復雜網(wǎng)絡中保證動作的選擇性。 距離段是瞬時動作的，但是它只能保護線路全長80 -85%，因此，兩端合起來就使得在30 -40 的線路長度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時切除，在一端須經(jīng) 0.5s 的延時才能切除。在220kV及以上電壓的網(wǎng)絡中，有時候這不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求，因而，不能作為主保護來

10、應用。 由于阻抗繼電器同時反應于電壓的降低和電流的增大而動作，因此，距離保護較電流、電壓保護具有較高的靈敏度。此外， 距離段的保護范圍不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，其他兩段受到的影響也比較小，因此， 保護范圍比較穩(wěn)定。 由于距離保護中采用了復雜的阻抗繼電器和大量的輔助繼電器，再加上各種必要的閉鎖裝置，因此，接線復雜，可靠性比電流保護低，這也是它的主要缺點。5. 縱聯(lián)保護與階段式保護的根本差別是什么？答： 縱聯(lián)保護與階段式保護的根本差別是階段式保護僅僅利用保護元件一側(cè)的電氣量構(gòu)成保護判據(jù)。其無延時的速動段不能保護線路的全長，只能保護線路的一部分。對于線路末端故障需要保護的段延時切除?？v聯(lián)保護通過通

11、信聯(lián)系， 同時反映被保護線路兩端的電氣量，無需延時配合就能區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障，因而可以實現(xiàn)線路全范圍內(nèi)故障的無時限切除。6. 闡述電力線載波通道的工作方式？答： (1) 正常無高頻電流方式。此方式在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機不發(fā)信，沿通道不傳送高頻電流，發(fā)信機只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由保護的啟動元件啟動發(fā)信，因此又稱之為故障啟動發(fā)信的方式。(2) 正常有高頻電流方式此方式在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流，因此又稱為長期發(fā)信方式。(3) 移頻方式是指在正常運行情況下，發(fā)信機長期發(fā)送一個頻率為f1 的高頻信號，其作用是閉鎖保護和對通道進行連續(xù)檢查。在被保護

12、線路發(fā)生故障時，保護控制發(fā)信機移頻，改為發(fā)送頻率為f2 的高頻信號。7. 說明單相自動重合閘的優(yōu)缺點, 以及其應用場合？采用單相自動重合閘的優(yōu)點：絕大多數(shù)故障情況下保證對用戶的連續(xù)供電，從而提高供電的可靠性，當由單側(cè)電源單回路向重要負荷供電時，對保證不間斷供電更有顯著的優(yōu)越性。提高了雙側(cè)電源系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性采用單相自動重合閘的缺點：需要按相操作的斷路器需要專門的選相元件與繼電器保護相配合非全相運行會引起其它保護的誤動作，需采取措施予以防止應用場合：已在220-500KV的線路上或得了廣泛的應用，對于110KV電網(wǎng)，一般不推薦， 只在由單側(cè)電源向重要負荷供電的某些線路及根據(jù)系統(tǒng)運行需要裝設單

13、相重合閘的某些重要線路上，才考慮使用。8. 試說明瓦斯保護工作原理答： 瓦斯保護的主要元件是瓦斯繼電器，它安裝在油箱和油枕之間的連接管道上。繼電器的大致的工作原理如下：( 1)變壓器發(fā)生輕微故障時，油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體較少且速度慢，由于油枕處在油箱的上方，氣體沿管道上升，使瓦斯繼電器內(nèi)的油面下降，當下降到動作門檻時，輕瓦斯動作，發(fā)出警告信號。( 2)發(fā)生嚴重故障時，故障點周圍的溫度劇增而迅速產(chǎn)生大量的氣體，變壓器內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油從油箱經(jīng)過管道向油枕方向沖去，繼電器感受到的油速達到動作門檻時，重瓦斯動作，瞬時作用于跳閘回路，切除變壓器，以防事故擴大。9. 試說明方向性電流保護的基本原理？答

14、： 在雙側(cè)電源網(wǎng)絡接線中，如果在每個保護上裝功率方向元件，該元件只有當功率方向由母線流向線路時動作，而當短路功率方向由線路流向母線時不動作，從而使保護繼電器的動作具有一定的方向性。當雙側(cè)電源網(wǎng)絡上的電流保護裝設方向元件以后，就可以把它們拆開看成兩個單側(cè)電源網(wǎng)絡的保護，從而將前述的三段式電流保護的工作原理和整定計算原則應用起來。1 ： 論述題 計算題1. 在如圖所示的35Kv電網(wǎng)中，已知，線路L1 長度 20 公里，線路正序阻抗為0.4 歐姆 /公里，系統(tǒng)阻抗8 歐姆，分別求線路L1 出口出，50%處以及末端三相金屬性短路時，流經(jīng)其保護安裝處的短路電流值。35KV L120KM2. 如圖所示網(wǎng)絡

15、，試對保護1進行三段式電流保護整定計算。已知：Z1 0.4/ km;KrIel1.25; KrIeIl1.15; KrIeIIl1.2; 自起動系數(shù)Kss 1.5; 電流繼電器返回系Kre 0.85;35kv1 15kmK1B 2 35kmK2C3Zs.maxZs.minI L.max 230A t3.max 0.5s3. 如圖所示網(wǎng)絡，網(wǎng)絡的正序阻抗?= ?. ?/? ?, 線路阻抗角?= ?，° A、 B變試回答如下幾個問題。1) ) 變電站距離保護I 、段動作值(I 、段可靠系數(shù)取0.8) ?2) ) 求當在線路AB距 A側(cè) 55KM和 70KM處發(fā)生相間金屬性短路時, A 變

16、電站各段保護的動作情況 ?3) ) 若 A 變電站的電壓為115kV，通過變電站的負荷功率因數(shù)為0.9 ，問送多少負荷電流時，A變電站距離保護段才會誤動作?4) 如圖所示電網(wǎng)，已知線路的正序阻抗Z1 0.4 / km,阻抗角L 70 ，線路 L1 、 L2 上裝有三段式距離保護，測量元件均采用方向阻抗繼電器，且為00接線，線路L1 的最大負荷流 I L.max 350A ， 負 荷 功 率 因 數(shù) cos D 0.9 ， 可 靠 系 數(shù) 取Krel = 0.85， Krel =0.8， Krel = 0.83, 阻抗測量元件返回系數(shù)取Kre = 1.15， 電動機自啟動系數(shù)取Kss = 1.3

17、，正0.9Un ， 線路 L2 距離段的動作時限為2s， 試求距離保護1 的、 、5) 如圖電網(wǎng)，已知線路的正序阻抗為0.4 / km,阻抗角L 75 ，線路AB、 BC上裝有三測量元件采用方向阻抗繼電器，00接線，線路AB的最大負荷電流為 335A，0.8 ，可靠系數(shù)取Krel = 0.85,Krel = 0.8， Krel =0.8阻抗Kre=1.15 ， 電動機自啟動系數(shù)取Kss=1.5 ， 正常時母線最低電壓取0.9Un，BC距離段的動作時限為2s， 試求距離保護1 的、 、 段的整定阻抗及動作時限。6) 在一個降壓變電所內(nèi)裝有三臺變壓器，已知：變壓器參數(shù)：35 6.6KV，,d11

18、， ；兩側(cè)124A和 656A。最大工作電流為額定電流，負荷自起動系數(shù)1.7 ，返回系0.85，可靠系數(shù)1.2 。低壓母線三相短路時，流經(jīng)高壓側(cè)的短路電流為436A。采用兩相求出過電流保護的整定值，靈敏度？靈敏度是否?如果不滿足，可以怎樣做？并重新計算此時的電流整定值和電流靈敏度。1. 在如圖所示的35Kv電網(wǎng)中，已知， 線路 L1 長度 20公里， 線路正序阻抗為0.4/ 公里，系統(tǒng)阻抗8 歐姆，分別求線路L1 出口出，50%處以及末端三相金屬性短路時，L120KM解： L 1 出口：37kvIE3IKZS82.67KA50%處：I KZSZ1l37kv3841.78KA末端： I KK Z

19、S Z1lAB37kv3 1.335KA882. 如圖所示網(wǎng)絡，試對保護進行三段式電流保護整定計算, 已知： Z10.4 / km;KrIel1.25; KrIeIl1.15; KrIeIIl1.2; 自起動系數(shù)Kss 1.5; 電流繼電器返回系Kre 0.85;35kvZs.min 4Z5s.maxA1 15kmK1B2 35kmK2C3I L.max 230A t3.max 0.5s解 : 電流 I 段整定計算1 ） 求動作電流I sIet.1 。 按躲過最大運行方式下本線路末端（即 K1 點） 三相短路時流過保護I sIet.1K rel I K B max K relZSminZ1lA

20、B1.2537/ 32.67(kA)4 0.4 152）動作時限。為保護裝置固有動作時間,即 :t1I0(s)3）靈敏系數(shù)校驗，即求保護范圍。在最大運行方式下發(fā)生三相短路時的保護范圍為：I sIet.1Z S.min Zmax370002670Zmax 43(4 Zmax) 4lmax%100% 66.7%50% 滿足要求。max 15 0.4最小保護范圍：在最小運行方式下發(fā)生兩相短路時的保護范圍I s* Iet.13E2Z ZS.max min337000267023(5 Zmin)Zmin1.92lmin%32% 15%1.92100%15 0.4II段整定計算段動作電流相配合的原則整定，

21、即：1 )求動作電流I sIIet 1 。按與相鄰線路保護電流IIsIIet1KrIeIlIsIet2KrIeIlKrIelI KCmax1.15 1.25set1 rel set 2 rel rel K C max37/ 34 0.4(15 35)t ， 即：t1IIt2It 0.5(s)1.28(kA)2) 動作時限。應比相鄰線路保護的I 段動作時限高一個級差3) 靈敏系數(shù)校驗。利用最小方式下本線路末端(即K1 點)發(fā)生兩相金屬性短時流過保護KsenI K1 min 3I sIIet12 ZS maxZ1l) / I sIIet1AB 滿足要求。( 2337/ 3I sIIeIt1KrIe

22、IIlKSSKreI l max1.2 1.50.850.23 0.487(kA)(2 )動作時限。應比相鄰線路保護的最大動作時限高一個級差t ，即：t1IIItIII2 maxtt 3IIImax2 t 0.5 2 0.5 1.5(s)校驗靈敏系數(shù)，即：3)靈敏系數(shù)校驗。1)Ksen作近后備時。利用最小運行方式下本線路末端發(fā)生兩相金屬性短路時流過保護的電流I K B minI sIIeIt1(32ZS maxZ1l AB)/ IsIIeIt1滿足要求。(237/ 3)/0.487 3.45 1.55 0.4 152) 作遠后備時。利用最小運行方式下相鄰線路末端(即K2點)發(fā)生兩相金屬性短路時

23、流過保護的電流校驗靈敏系數(shù)，即：2) 靈敏系數(shù)I K C min 3ESIIIKsenIII ()/ I set1Iset1 2 ZSmaxZ1lAC滿足要求。( 337/ 3 ) /0.487 1.52 1.225 0.4 503. 如圖所示網(wǎng)絡，已知： 網(wǎng)絡的正序阻抗?= ?. ?/? ?, 線路阻抗角?= ?，° A、 B變試回答如下幾個問題。(1) 變電站距離保護I 、段動作值(I 、段可靠系數(shù)取0.8) ?(2) 求當在線路AB距A側(cè) 55KM和 70KM處發(fā)生相間金屬性短路時, A 變電站各段保護的動作情況 ?(3) 若 A 變電站的電壓為115kV，通過變電站的負荷功率

24、因數(shù)為0.9 ，問送多少負荷電流時，A變電站距離保護段才會誤動作?答：(1) 保護第段整定值ZsetA = Krel ZAB = 0.8× 0.4× 75 = 24保護第段整定值ZsetB = Krel ZBC = 0.8 × 0.4 × 50 = 16ZsetA = Krel( ZAB+ ZsetB)= 0.8(0.4× 75+ 16) = 36.8(2)A 若在在線路AB距A側(cè)55km處發(fā)生金屬性相間短路，測量阻抗Zja = 0.4 × 55 = 22 < ZsetA = 24距離段瞬時動作，切除故障B 若在線路AB 距 A

25、側(cè)70km處發(fā)生金屬性相間短路，測量阻抗Zja = 0.4 × 70 = 28 > ZsetA = 24距離段不動作由于 Zja = 28 < Zs etA = 36.8 故距離動作，以0.5s 延時切除故障。1L cos 0.9 25.8負荷阻抗為36.8 cos(65 25.8 ) 28.5時，方向阻抗繼電器就會誤動。110/ 3I L2.32kA誤動時的負荷電流為：28.54. 如圖所示電網(wǎng)，已知線路的正序阻抗Z1 0.4 / km,阻抗角L 70 ，線路 L1 、 L2 上裝有三段式距離保護，測量元件均采用方向阻抗繼電器，且為00接線，線路L1 的最大負荷電 流

26、I L.max 350A， 負 荷 功 率 因 數(shù) cos D 0.9 ， 可 靠 系 數(shù) 取 K rel = 0.85， Krel =0.8， Krel = 0.83, 阻抗測量元件返回系數(shù)取Kre = 1.15， 電動機自啟動系數(shù)取Kss = 1.3，正常時母線最低電壓取0.9Un ， 線路 L2 距離段的動作時限為2s， 試求距離保護1 的、 、段的動作阻抗，整定阻抗及動作時限。解： (1) 計算線路阻抗ZAB0.4 35 14ZBC0.4 40 16(2) 距離保護段的動作阻抗Zset1 = Krel ZAB = 0.85 × 14=11.9t 1 = 0S(第段實際動作時間

27、為保護裝置固有動作時間)(3) 距離保護段的動作阻抗1) 與相鄰線路距離保護I 段相配合Zset2 = Krel ZBC = 0.85 × 16 = 13.6 Zset1 = Krel( ZAB+ Zset2)= 0.8(14 + 13.6) = 22.1 KsenZset1ZAB22.114 =1.58 1.25(4) 距離保護段的動作阻抗1)整定阻抗靈敏系數(shù)大于1.25，滿足要求3) 動作延時，與相鄰保護的段配合t1 = t2 + t = 0.5SA 最小負荷阻抗：U L.min ZL.minI L.max0.9 110/ 3 163.30.35B 保護裝置的起動阻抗：繼電器為方

28、向阻抗繼電器，可靠系數(shù)Krel = 0.83, 阻抗測量元件返回系數(shù)Kre = 1.15， 電動機自啟動系數(shù)Kss = 1.3，取 set = 70° 為線路阻抗角， D = cos-1 (0.9) = 25.8°Krel0.83set1KssKrecos?( set - L) L.min 1.3 × 1.15 × cos?( 70° - 25.8 °) .= 126.5 動作時限：t1 = t2 + t = 2.5S5. 如圖電網(wǎng)，已知線路的正序阻抗為0.4 / km,阻抗角L 75 ，線路AB、 BC上裝有三段式距離保護，測量元件

29、采用方向阻抗繼電器，00接線，線路AB的最大負荷電流為335A，負荷功率因數(shù)為0.8 ，可靠系數(shù)取Krel = 0.85,Krel = 0.8， Krel =0.8阻抗測量元件返回系數(shù)取Kre=1.15 ， 電動機自啟動系數(shù)取Kss=1.5 ， 正常時母線最低電壓取0.9Un，線路BC距離段的動作時限為2s， 試求距離保護1 的、 、 段的整定阻抗及動作時限。解： (1) 計算線路阻抗ZAB 0.4 25 10ZBC 0.4 36 14.4(2) 距離保護段的整定阻抗(3) 距離保護段ZsIet1KrIelZAB0.85?10 8.5t1 = 0S，(實際動作時間為保護裝置固有動作時間(3) 距離保護段1)與相鄰線路距離保護I 段相配合ZsIet2K rIel ZBC0.85?14.4 12.24ZsIIet1KrIeIl (ZABZsIet2) 0.8(10 12.24)17.82) 靈敏系數(shù)KsenZsIIet1ZAB大于 1.25 ，滿足要求3) 動作延時，與相鄰保護的段配合1 )整定阻抗求最小負荷阻抗，當線路上負荷最大