電力系統(tǒng)繼電保護(hù)部分參考答案----褚曉瑞

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)部分參考答 案-褚曉瑞第1章 緒論習(xí)題參考答案1.2 何謂電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、繼電保護(hù)裝置 ？答：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是泛指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的 繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的原理、設(shè)計(jì)、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包 括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護(hù)裝置到斷路器 跳閘線圈的一整套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè) 備。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(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(hào)的一種自動(dòng)裝置。1.3 繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中所起的作用是什么？答：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力

2、系統(tǒng)中電氣設(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(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù) 裝置在電力系統(tǒng)中所起的作用是：（1）自動(dòng)、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)遭到損壞，保障其他非故障部分迅速恢 復(fù)正常運(yùn)行。（2）反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而 動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)電力系統(tǒng)及 其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免短暫的運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和 干擾引起的誤動(dòng)作。1.4 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：答：繼電保護(hù)裝置一般通過測(cè)量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸

3、出三個(gè)部分 完成預(yù)定的保護(hù)功能。測(cè)量比較環(huán)節(jié)是測(cè)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(hào)，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(cè)量環(huán) 節(jié)輸出的邏輯信號(hào)，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。1.7 電力系統(tǒng)中上下級(jí)電力元件的保護(hù)區(qū)間為什么必須重疊？重疊區(qū)為什 么越小越好？答：上、下級(jí)電力元件的保護(hù)區(qū)間必須重疊，這是為了保證任意處的故障 都置于保護(hù)區(qū)內(nèi)。同時(shí)重疊區(qū)

4、越小越好，因?yàn)樵谥丿B區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)造成 兩個(gè)保護(hù)區(qū)內(nèi)所有的斷路器跳閘，擴(kuò)大停電范圍。1.8 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)來切除故障。遠(yuǎn)后備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：保護(hù)范圍覆蓋所有下級(jí)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：當(dāng)多個(gè)電源向該電力元件供電時(shí)，需要在所有電源側(cè)的上級(jí)元件處配置遠(yuǎn)后備保護(hù)；動(dòng)作將切除所有上級(jí)電源側(cè)的斷路器，造成事故擴(kuò)大；在高壓電網(wǎng)中往往難以滿足靈敏度的要求。近后

5、備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：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；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；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：發(fā)電廠或變電所直流系統(tǒng)故障時(shí)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。1.9 在圖1.6中，當(dāng)線路CD的k3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，哪些保護(hù)應(yīng)動(dòng)作？如保護(hù)P6和P5拒動(dòng)，根據(jù)選擇性的要求，哪些保護(hù)應(yīng)動(dòng)作？如線路 AB的k1 點(diǎn)發(fā)生短路，根據(jù)選擇性的要求，哪些保護(hù)應(yīng)動(dòng)作？如果保護(hù) P2或2QF拒動(dòng), 哪些保護(hù)應(yīng)動(dòng)作？圖1.6題1.9電網(wǎng)示意圖答：(1)當(dāng)線路CD中k3點(diǎn)發(fā)生短路

6、故障時(shí)，保護(hù) P6應(yīng)該動(dòng)作，6QF跳 閘，如保護(hù)P6或P5不動(dòng)彳他E 6QF、5QF拒動(dòng)，按照選擇性，保護(hù) P2和P4應(yīng) 動(dòng)作，2QF、4QF應(yīng)跳閘。(2)如線路AB中k1點(diǎn)發(fā)生短路故障，保護(hù)P1和P2應(yīng)動(dòng)作，1QF、2QF 應(yīng)跳閘。如保護(hù)P2不動(dòng)作或2QF拒動(dòng)，則保護(hù)P4應(yīng)動(dòng)作，4QF跳閘。1.10 在圖1.7中，各斷路器處應(yīng)均裝有繼電保護(hù)裝置 P1P7。試回答下列 問題：圖1.7題1.10電網(wǎng)示意圖(1)當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪個(gè)保護(hù)動(dòng)作并跳開哪臺(tái)斷路器？若6QF因失靈而拒動(dòng)，保護(hù)又將如何動(dòng)作?(2)當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪些保護(hù)動(dòng)作并跳開哪些斷路器？若此時(shí)保護(hù)P3

7、拒動(dòng)或3QF拒跳，但保護(hù)P1動(dòng)作并跳開1QF,問此種動(dòng)作 是否有選擇性？若拒動(dòng)的斷路器為 2QF,對(duì)保護(hù)P1的動(dòng)作又應(yīng)該如何評(píng)價(jià)?答：(1)當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，根據(jù)選擇性要求保護(hù)P6動(dòng)作應(yīng)跳開6QF,若6QF拒動(dòng)，由近后備保護(hù)P3、P5動(dòng)作跳開3QF、5QF,或由遠(yuǎn)后備保護(hù)P2、P4的 動(dòng)作跳開2QF、4QF;(2)當(dāng)k2點(diǎn)短路時(shí)，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由保護(hù) P2、P3動(dòng)作跳開2QF、3QF若3QF拒動(dòng)，保護(hù)P1動(dòng)作并跳開1QF,則保護(hù)P1為無選擇性，此時(shí)應(yīng)由保護(hù)P5或保護(hù)P4動(dòng)作，跳開5QF或4QF。若是2QF拒動(dòng)，則保護(hù)P1動(dòng)作跳開1QF具有選擇性。第2章 電網(wǎng)的電流保護(hù)習(xí)題參考答案2.3 在電流

8、保護(hù)的整定計(jì)算中，為什么要引入可靠系數(shù)，其值考慮哪些因素后確定?答：引入可靠系數(shù)的原因是必須考慮實(shí)際存在的各種誤差的影響，例如:(1)實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算值;(2)(3)電流互感器存在誤差;對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)還應(yīng)考慮短路電流中非周期分量使總電流增大的影響;(4)保護(hù)裝置中的短路繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流可能小于整定值?？紤]必要的裕度，從最不利的情況出發(fā)，即使同時(shí)存在著以上幾個(gè)因素的影響，也能保證在預(yù)定的保護(hù)范圍以外故障時(shí)，保護(hù)裝置不誤動(dòng)作，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。2.4 為什么定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度、動(dòng)作時(shí)間需要同時(shí)逐級(jí)配合，而電流速斷的靈敏度不需 要逐級(jí)配合？答：定時(shí)限過電流保護(hù)的整定

9、值按照大于本線路流過的最大負(fù)荷電流整定，不但保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，而且保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，可以起遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。當(dāng)遠(yuǎn)處短路時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證離故障點(diǎn)最近的 過電流保護(hù)最先動(dòng)作，這就要求保護(hù)必須在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上逐級(jí)配合，最末端的過電流保護(hù)靈敏 度最高、動(dòng)作時(shí)間最短，每向上一級(jí)，動(dòng)作時(shí)間增加一個(gè)時(shí)間級(jí)差，動(dòng)作電流也要逐級(jí)增加。否則， 就有可能出現(xiàn)越級(jí)跳閘、非選擇性動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電流速斷只保護(hù)本線路的一部分，下一級(jí)線 路故障時(shí)它根本不會(huì)動(dòng)作，因而靈敏度不需要逐級(jí)配合。2.5 比較電流保護(hù)第I、n田段的靈敏系數(shù)，哪一段保護(hù)的靈敏系數(shù)最高和保護(hù)范圍最長(zhǎng)？為 什么？答：電流保護(hù)第I段保護(hù)即無時(shí)限電流速斷

10、保護(hù)，其靈敏系數(shù)隨運(yùn)行方式而變化，靈敏系數(shù)和保 護(hù)范圍最小。第II段保護(hù)即帶時(shí)限電流速斷保護(hù)，其靈敏性有所提高，保護(hù)范圍延伸到下級(jí)線路一部 分，但當(dāng)相鄰線路阻抗很小時(shí)，其靈敏系數(shù)也可能達(dá)不到要求。第 iii段保護(hù)即定時(shí)限過電流保護(hù)， 其靈敏系數(shù)一般最高，可以保護(hù)本級(jí)線路全長(zhǎng)，保護(hù)范圍最長(zhǎng)，并作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備。2.10 在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)兩條上、下級(jí)線路安裝相間短路的電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線路裝在A、C相上，而下級(jí)線路裝在 A B相上，有何優(yōu)缺點(diǎn)？當(dāng)兩條線路并列時(shí)，這種安裝方式有何優(yōu)、 缺點(diǎn)？以上用、并兩種線路，若保護(hù)采用三相星形接線，有何不足？答：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，允許單相接地

11、時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行，在不同線路不同相別的兩點(diǎn)接 地形成兩相短路時(shí)，可以只切除一條故障線路，另一條線路繼續(xù)運(yùn)行。不考慮同相的故障，兩線路故 障組合共有以下六種方式：（1A、2B）、（1A、2C）、（1R2A）、（1B、2。、（1G2A）、（1G2B）。當(dāng)兩條上、下級(jí)線路安裝相間短路電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線路裝在A、C相商，而下級(jí)裝在A、B相上時(shí)，將在（1A、2B）、（1R2A）、（1C2A）和（1C、2B）四種情況下由下級(jí)線路保護(hù)切除故障，即下級(jí)線路切除故障的幾率為2/3;當(dāng)故障為（1A、2C）時(shí)，將會(huì)由上級(jí)線路保護(hù)切除故障；而當(dāng)故障為（1R 2C）時(shí)，兩條線路均不會(huì)切除故障，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的嚴(yán)重情況。兩條

12、線路并列時(shí)，若兩條線路保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)一樣，則在（1A、2B） 、（1C、2A和（1G 2B）三種情況下，兩條線路被同時(shí)切除；而在 （1A、2C）故障下，只能切除線路1;在（1B、2A故障下， 只能切除線路2;在（1B、2C）故障下，兩條線路均不會(huì)切除，即保護(hù)拒動(dòng)。若保護(hù)采用三相星形接線時(shí)，需要三個(gè)電流互感器和四根二次電纜，相對(duì)來講是復(fù)雜不經(jīng)濟(jì)的。 兩條線路并列時(shí)，若發(fā)生不同相別的接地短路時(shí)，兩套保護(hù)均啟動(dòng)，不必要切除兩條線路的機(jī)會(huì)就比 較多。2.11 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)電氣量的什么特征解決了僅利用電 流幅值特征不能解決的問題？答：在雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅

13、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)表明故障點(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。2.12 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仍I,并且根據(jù)一定關(guān)系cos（ 部+a）是否大于0判別初短路功率的方向。為了進(jìn)行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流 信號(hào)

14、有一定的幅值（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，在電壓小雨最小動(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。2.16 小結(jié)下列電流保護(hù)的基本原理、適用網(wǎng)絡(luò)并評(píng)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)相間保護(hù)的三段式保護(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)本線路的部分；限時(shí)速

15、度按保護(hù)按躲開下級(jí)速度按保護(hù)末端短路整定，保護(hù)本線路全長(zhǎng)；速斷和限時(shí)速斷的聯(lián)合工作，保護(hù)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(jiǎn)單可靠，并且在一般情況下也能滿足快速切出故障的要求，因此在電網(wǎng)中特別是在35KV及以下電壓等級(jí)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)用于更高等級(jí)的復(fù)雜網(wǎng)路。(2)方向性電流保護(hù)：及利用故障是電流復(fù)制變大的特征，有利用電流與電壓間相角的特征，在短路故障的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，并且流動(dòng)幅值大于整定幅值時(shí)，保護(hù)

16、動(dòng)作跳閘。適用于多斷電源網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：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)用方向元件是接線復(fù)雜、投資增加，同時(shí)保護(hù)安裝地點(diǎn)附近正方向發(fā)生是你想短路時(shí)，由于母線電壓降低至零，方向元件失去判斷的依據(jù)，保護(hù)裝置據(jù)動(dòng)，出現(xiàn)電壓死區(qū)。(3)零序電流保護(hù)：正常運(yùn)行的三相對(duì)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。故障特征明顯，利用這一特征可以構(gòu)成零序電流保護(hù)。適用網(wǎng)絡(luò)與110KV及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，可靠；整定值一般較低，靈敏度較高；受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較??；系 統(tǒng)發(fā)生震蕩、短時(shí)過負(fù)荷是不受影響；沒有電壓死區(qū)。缺點(diǎn)：對(duì)于

17、短路線路或運(yùn)行方式變化較大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。隨著 相重合閘的廣泛應(yīng)用，在單項(xiàng)跳開期間系統(tǒng)中可能有較大的零序電流，保護(hù)會(huì)受較大影響。自耦變壓 器的使用使保護(hù)整定配合復(fù)雜化。（4）方向性零序電流保護(hù)：在雙側(cè)或單側(cè)的電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點(diǎn)一般至少有一臺(tái)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)

18、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。僅有單相接地時(shí)二者有差別，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中 單相接地形成了短路，有短路電流流過，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(hào)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)

19、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。第3章 電網(wǎng)距離保護(hù)習(xí)題參考答案3.1 什么是保護(hù)安裝處的負(fù)荷阻抗？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小），負(fù)荷阻抗的特點(diǎn)是量值較大，在阻抗復(fù)平面上與R軸之間的夾角較小。3.2 距離保護(hù)是利用正常運(yùn)行與短路狀態(tài)間的哪些電氣量的差異構(gòu)成的?答：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓接

20、近額定電壓，電流為正常負(fù)荷電流，電壓與電流 的比值為負(fù)荷阻抗，具值較大，阻抗角為功率因數(shù)角，數(shù)值較??；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)槎搪冯娏鳎妷号c電流的比值變?yōu)楸Ｗo(hù)安裝處與短路點(diǎn)之間一段 線路的短路阻抗，具值較小，阻抗角為輸電線路的阻抗角，數(shù)值較大，距離保護(hù)就是利用了正常運(yùn)行與短路時(shí)電壓和電流的比值，即測(cè)量阻抗之間的差異構(gòu)成的。圖3-1負(fù)荷阻抗與短路阻抗3.3 什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么?相-地”故障環(huán)路，即答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障電流流過的通路稱為故障環(huán)路。相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差異是：接

21、地短路的故障環(huán)路為短路電流在故障相與大地之間流通；對(duì)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。3.5 距離保護(hù)裝置一般由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分的作用。答：距離保護(hù)一般由啟動(dòng)、測(cè)量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成, 它們的作用分述如下:(1)啟動(dòng)部分：用來判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該部分不動(dòng)作；而當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，該部 分能夠動(dòng)作。通常情況下，只有啟動(dòng)部分動(dòng)作后，才將后續(xù)的測(cè)量、邏輯等部分投入工作。測(cè)量部分：在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍 相比較，區(qū)內(nèi)故障時(shí)給出動(dòng)作信號(hào)，區(qū)外

22、故障時(shí)不動(dòng)作。(3)振蕩閉鎖部分：在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，距離保護(hù)的測(cè)量元件有可能誤動(dòng)作，振蕩閉鎖元件的作用 就是正確區(qū)分振蕩和故障。在系統(tǒng)振蕩的情況下，將保護(hù)閉鎖，即使測(cè)量元件動(dòng)作，也不會(huì)出口跳閘;在系統(tǒng)故障的情況下，開放保護(hù)，如果測(cè)量元件動(dòng)作且滿足其他動(dòng)作條件，則發(fā)出跳閘命令，將故障 設(shè)備切除。(4)電壓回路斷線部分：電壓回路斷線時(shí)，將會(huì)造成保護(hù)測(cè)量電壓的消失，從而可能使距離保護(hù)的測(cè)量 部分出現(xiàn)誤判斷。這種情況下應(yīng)該將保護(hù)閉鎖，以防止出現(xiàn)不必要的誤動(dòng)。(5)配合邏輯部分：用來實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)各個(gè)部分之間的邏輯配合以及三段式保護(hù)中各段之間的時(shí)限配合 (6)出口部分：包括跳閘出口和信號(hào)出口，在保護(hù)動(dòng)

23、作時(shí)接通跳閘回路并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。3.10 什么是助增電流和外汲電流？它們對(duì)阻抗繼電器的工作有什么影響?12,此時(shí)k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為乙 “陽？ I'"Zab ZBkZAk在母線B接上I 3分支后，I 2I1 I3, k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為U I1Zab(I1 I3)ZBkZAB ZBkI 3 ZBk7?ZAkl3ZBk即在I3相位與I1相差不大的情況下，分支I3的存在將使A處感受到的測(cè)量阻抗變大，這種使測(cè)量阻抗變大的分支就成為助增分支，對(duì)應(yīng)的電流I3稱為助增電流。答：圖3.12 (a)中母線B上未接13分支的情況下,類似地圖

24、3.12 (a)中，在母線B上未接I3分支的情況下，I1 I2,此時(shí)k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為乙U I1Zab I 2 ZBk 777?ZABZBk ZAkl3ZBkZl3ZBk?ZAk ?在母線B接上I3分支后，I2 I1 I3, k點(diǎn)短路時(shí)，A處阻抗繼電器KZ1測(cè)量到的阻抗為U I1Zab (I1 l3)ZBk ?ZABZBk即在I3相位與I1相差不大的情況下，分支I3的存在將使A處感受到的測(cè)量阻抗變小，這種彳使測(cè)量阻抗變大的分支就成為外汲分支，對(duì)應(yīng)的電流I3稱為外汲電流。3.12 距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施，應(yīng)能夠滿足哪些基本要求?答：距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施，應(yīng)能夠滿足以

25、下的基本要求:(1)系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作跳閘;(2)系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護(hù)線路發(fā)生各種類型的不對(duì)稱故障,距離保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性的動(dòng)作跳閘;(3)系統(tǒng)在全相振蕩過程中再發(fā)生三相故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠動(dòng)作跳閘,并允許帶短延時(shí)。3.14 在單側(cè)電源線路上，過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響是什么?答：如圖3.7 (a)所示，在沒有助增和外汲的單側(cè)電源線路上，過渡電阻中的短路電流與保護(hù)安 裝處的電流為一個(gè)店里，此時(shí)保護(hù)安裝處測(cè)量電壓和測(cè)量電流的關(guān)系可以表示為Um 1mzm I m(Zk Rg)即 Zm Zk Rg如圖3.7 (b)所示，Rg (過渡電阻)的存在總是使繼電器

26、的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮短。保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過渡電阻的影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定阻抗越小(相當(dāng)于被保力口線路越短)，受過渡電阻的影響越大。jx 4jxZm圖3.7 (a)單側(cè)電源系統(tǒng)示意圖BARU m12(b)對(duì)不同安裝地點(diǎn)的距離保護(hù)的影響3.18影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素有哪些?欠回路答：短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響；電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響；電壓互感器二2路電斷線對(duì)距離保護(hù)的影響；分支電路對(duì)距離保護(hù)的影響；線路串聯(lián)補(bǔ)償電容對(duì)距離保護(hù)的影響；?壓、電流中的非工頻分量對(duì)距離保護(hù)的影響。第4章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)習(xí)題參考答案4.1縱聯(lián)保護(hù)依據(jù)的最基本原理是什么?

27、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)裝置不僅反應(yīng)其安裝點(diǎn)的電氣量，而且哈反應(yīng)線路對(duì)側(cè)另一保護(hù)安 裝處的電氣量。通過對(duì)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)部任意點(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

28、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端的電流或電流相位來判斷是區(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，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于零；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) 值之和都等于故障點(diǎn)的故障電流，量值很大。所以通過檢測(cè)兩側(cè)的電流的相量和或瞬時(shí)值之和，就可 以區(qū)分區(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。4.3 輸電線路中縱聯(lián)保護(hù)中通道的作用是什么？通道的種類及其優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍有哪些？答

29、： 輸電線 路縱聯(lián)保護(hù)，就是利用某種通信通道將輸電線路兩端的保護(hù)裝置縱向連接起來，將各端的電氣量（電 流、功率的方向等）傳送到對(duì)端，將各端的電氣量進(jìn)行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)部還是在線 路范圍外部，從而決定是否切除被保護(hù)線路。將一端的電氣量或其用于被比較的特征傳送到對(duì)端，可 以根據(jù)不同的信息傳送通道條件，采用不同的傳輸技術(shù)。縱聯(lián)保護(hù)按照所利用信息通道的不同類型分為 4種，它們是：導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)（簡(jiǎn)稱導(dǎo)引線保 護(hù)）；電力線載波縱聯(lián)保護(hù)（簡(jiǎn)稱載波保護(hù)）；微波縱聯(lián)保護(hù)（簡(jiǎn)稱微波保護(hù)）；光纖縱聯(lián)保護(hù)（簡(jiǎn) 稱光纖保護(hù)）。通道雖然只是傳送信息的條件，但縱聯(lián)保護(hù)采用的原理往往受到通道的制約。（1）導(dǎo)引

30、線通道。這種通道需要鋪設(shè)導(dǎo)引線電纜傳送電氣量信息，其投資隨線路長(zhǎng)度而增加，當(dāng) 線路較長(zhǎng)（超過10km以上）時(shí)就不經(jīng)濟(jì)了。導(dǎo)引線越長(zhǎng)，自身的運(yùn)行安全性越低。在中性點(diǎn)接地系 統(tǒng)中，除了雷擊外，在接地故障時(shí)地中電流會(huì)引起地電位升高，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，所以導(dǎo)引線的電 纜線必須有足夠的絕緣水平（例如 15kV的絕緣水平），從而使投資增大。一般導(dǎo)引線中直接傳輸交流 二次電量波形，故導(dǎo)引線保護(hù)廣泛采用差動(dòng)保護(hù)原理，但導(dǎo)引線的參數(shù)（電阻和分布電容）直接影響 保護(hù)性能，從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線保護(hù)用于較長(zhǎng)的線路。（2）電力線載波通道。這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最為廣泛，不需要專門架設(shè)通信通道，而是利用輸 電線路構(gòu)成

31、通道。載波通道由輸電線路及其信息加工和連接設(shè)備（阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信 機(jī)）等組成。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 載波應(yīng)在技術(shù)上保證在線路故障、信號(hào)中斷的情況下仍能正確動(dòng)作。（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。采用 脈沖編碼調(diào)制（PCM）方式后微波通道可以進(jìn)一步擴(kuò)大信息傳輸量，提高抗干擾能力，也更適合于數(shù) 字式保護(hù)。微波通道是理想的通道，但是保護(hù)專用微波通道及設(shè)備是不經(jīng)濟(jì)的，電力信息系統(tǒng)在設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)兼顧繼電保護(hù)的需要。（4）光纖通道。光纖通道與微波通道具有相同的優(yōu)點(diǎn)，也廣泛采用脈沖編碼調(diào)制（

32、PCM）方式 保護(hù)使用的光纖通道一般與電力信息系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。當(dāng)被保護(hù)的線路很短時(shí)，可架設(shè)專門的光纜通道 直接把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)送到對(duì)側(cè)，并將所接收的光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行比較。由于光信號(hào)不受干 擾，在經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線通道競(jìng)爭(zhēng)，近年來光纖通道成為短線路縱聯(lián)保護(hù)的主要通道形式。4.4 通道傳輸?shù)男盘?hào)種類、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(hào)有三類，即閉鎖信號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。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?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

33、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(cè)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。不同的通道有不同的工作方式，對(duì)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(duì)于光纖 及微波通道，取決于具體的通信協(xié)議形式。4.5 請(qǐng)畫出輸電線載波通道的構(gòu)成元件方框圖，說明對(duì)各技術(shù)元件的技術(shù)要求。圖4.1載波通信示意圖1阻波器；2耦合電容器；3一連接濾波器4電纜；5載波收發(fā)信機(jī)；6一接地開關(guān)按照通道的構(gòu)成，電力線載波通信又可分為使用兩相線路的“相一相”式和使 用一相一地的“相一地”式兩種，其中“相一相”式高頻通道

34、信號(hào)傳輸?shù)乃p 小，而“相一地”式則比較經(jīng)濟(jì)?！跋嘁坏亍笔捷d波通道如圖4.1所示。(1)輸電線路。三相輸電線路都可以用來傳遞高頻信號(hào)，任意一相與大地 間都可以組成“相一地”回路。(2)阻波器。為了使兩端發(fā)送的高頻載波信號(hào)只在本線路內(nèi)傳輸而不穿越到相鄰路上去，采用了電感線圈與可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路，其阻抗與頻 率的關(guān)系如圖4.2所示。當(dāng)阻波器諧振頻率等于高頻載波信號(hào)的頻率時(shí)，對(duì)載波 電流呈現(xiàn)極高的阻抗(1000以上)，從而將高頻電流限制在本線路以內(nèi)。而對(duì)工頻電流，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗(約 0.04 ),不影響工頻電能傳輸(3)耦合電容器。為使工頻對(duì)地泄漏電流減到極小，采用耦合電容器，它

35、 的電容量小，對(duì)工頻信號(hào)呈現(xiàn)非常大的阻抗，同時(shí)可以防止工頻電壓侵入高頻 收、發(fā)信機(jī)；對(duì)高頻載波電流則呈現(xiàn)很小的阻抗，與連接濾波器共同組成帶通 濾波器，只允許此通帶頻率內(nèi)的高頻電流通過。(4)連接濾波器。它由一個(gè)可調(diào)電感的空芯變壓器和一個(gè)用接在副邊的電 容構(gòu)成。連接濾波器與耦合電容器共同組成一個(gè)“四端網(wǎng)絡(luò)”帶通濾波器，使 所選頻帶的高頻電流能夠順利通過。由于架空輸電線路的波阻抗約為400?,而高頻電纜的波阻抗約為100?,該“四端網(wǎng)絡(luò)”可使兩側(cè)的阻抗相匹配，從而使 高頻信號(hào)在收、發(fā)信機(jī)與輸電線路間傳遞時(shí)不發(fā)生反射，減少高頻能量的附加 衰耗。同時(shí)空芯變壓器的使用進(jìn)一步使收、發(fā)信機(jī)與輸電線路的高壓部

36、分相隔 離，提高安全性。(5)高頻收、發(fā)信機(jī)。高頻收發(fā)信機(jī)由繼電保護(hù)部分控制發(fā)出預(yù)定頻率的 高頻信號(hào)，通常是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障、保護(hù)啟動(dòng)后發(fā)出信號(hào)，但也有采用長(zhǎng) 期發(fā)信發(fā)生故障保護(hù)啟動(dòng)后停信或改變信號(hào)頻率的工作方式。發(fā)信機(jī)發(fā)出的高 頻信號(hào)經(jīng)載波信道傳送到對(duì)端，被對(duì)端和本端的收信機(jī)所接受。只要輸電線路 上有高頻電流，則不論該高頻電 流是哪一端的發(fā)信機(jī)發(fā)出的，兩端的收信機(jī)都 收到同樣地高頻信號(hào)。該信號(hào)傳送繼電保護(hù)裝置經(jīng)比較判斷后，作用于繼電保護(hù)的輸出部分（6）接地開關(guān)。當(dāng)檢修連接濾波器時(shí)，接通接地開關(guān)，使耦合電容器下端可靠接地。4.7 圖4.22所在系統(tǒng)線路全部配置閉鎖式方向比較式縱聯(lián)保護(hù)，分析在

37、k點(diǎn)短路時(shí)各端保護(hù)方向元件的動(dòng)作情況，各線路保護(hù)的工作過程及結(jié)果。回外-%4圖4.22閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)配置示意圖答：（1）當(dāng)短路發(fā)生在BC線路的k點(diǎn)時(shí)，所有保護(hù)都會(huì)啟動(dòng)（故障在下級(jí)線路內(nèi)），發(fā) 閉鎖信號(hào)。保護(hù)2和5的功率方向?yàn)樨?fù)，閉鎖信號(hào)持續(xù)存在，線路 A-B上保護(hù)1、2被保 護(hù)2的閉鎖信號(hào)閉鎖，線路 A-B兩側(cè)均不跳閘；保護(hù)5的閉鎖信號(hào)將C-D線路上保護(hù)5、 6閉鎖，非故障線路保護(hù)不跳閘。故障線路 B-C上保護(hù)3、4功率方向全為正，均停發(fā)閉 鎖信號(hào)，他們判斷為正方向故障且沒有收到閉鎖信號(hào)，所以會(huì)立即動(dòng)作跳閘，B-C線路被切除。4.8 圖4.22所示系統(tǒng)中，線路全部配置閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)，在

38、k點(diǎn)短路時(shí)，若AB、BC線路通道同時(shí)故障，保護(hù)將會(huì)出現(xiàn)何種狀況？靠什么保護(hù)動(dòng)作切出故障？答：當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)2、5的功率方向?yàn)樨?fù)，其余保護(hù)的功率方向全為正。 3、4 之間停發(fā)閉鎖信號(hào)，5處保護(hù)向6處發(fā)閉鎖信號(hào)，2處保護(hù)向1處發(fā)閉鎖信號(hào)。由于3、4 停發(fā)閉鎖信號(hào)且故障為正方向，滿足跳閘條件，因此 BC通道的故障將不會(huì)阻止保護(hù)3、4 跳閘。CD通道正常，其線路上保護(hù) 5發(fā)出的閉鎖信號(hào)將保護(hù)6閉鎖，非故障線路CD上 保護(hù)不跳閘。2處保護(hù)判定為方向不滿足跳閘條件， 并且發(fā)閉鎖信號(hào)，由于AB通道故障， 2處保護(hù)發(fā)出的閉鎖信號(hào)可能無法傳到 1處，而保護(hù)1處判為正方向故障，將會(huì)導(dǎo)致1處 保護(hù)誤動(dòng)作4.

39、11影響縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的因素有哪些?答：（1）電流互感器的誤差和不平衡電流；（2）輸電線路的分布電容電流；（3）負(fù)荷電流 對(duì)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的影響。第5章自動(dòng)重合閘習(xí)題參考答案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：在超高壓電網(wǎng)中，目前使用的重合閘一般為綜合重合閘，可以設(shè)置為單相重合閘方式、三相 重合閘方式、綜合重合閘方式和停用方式。單相重合閘方式就是在輸電線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，僅 跳開故障相斷路器，然后重合單相，重合不成功則跳開三相不再重合；而在發(fā)生兩相或三相故障時(shí)， 跳開三相，不重合。三相重合閘方式就是無論發(fā)生什么類型和相別的故障，都跳開三相，并重合三相， 重合不

40、成功再次跳開三相不再重合。綜合重合閘方式是單相重合閘方式與三相重合閘方式的綜合，就 是在發(fā)生單相接地故障時(shí)，僅跳開故障相斷路器，然后重合單相；而在發(fā)生兩相或三相故障時(shí)，跳開 三相，J并重合三相。停用方式就是不使用重合閘，輸電線路無論發(fā)生什么故障都跳開三相， 且不重合優(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了采用單相重合閘方式情況下，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

41、時(shí)跳開三相是因?yàn)楸Ａ舴枪收系膯蜗鄬?duì)提高輸送能 力作用不大。缺點(diǎn)如下:重合于永久性故障時(shí)，將會(huì)使電力系統(tǒng)再一次受到故障的沖擊， 對(duì)超高壓系統(tǒng)還可能降低并列 運(yùn)行的穩(wěn)定性。（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(duì)稱，有零序和負(fù)序分量產(chǎn)生。解決方案：在進(jìn)行重合閘之前，進(jìn)行永久性故障的辨識(shí)，如果故障為永久性，就不進(jìn)行重合，避 免系統(tǒng)遭受第二次沖擊。5.2 在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果體現(xiàn)在哪些方面？答：在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果體現(xiàn)在： （1）大大提高供電的可靠性，減小線路停電的 次數(shù)，特別是對(duì)單側(cè)電

42、源的單回路尤為顯著；（2）在高壓輸電線路線路采用重合閘，還可提高電力系 統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高傳輸容量；（3）對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起 的跳閘，也能起糾正的作用。5.7使用單相重合閘有哪些優(yōu)點(diǎn)？它對(duì)繼電保護(hù)的正確工作帶來了哪些不利影響？我國(guó)為什么還要采 用這種重合閘方式？答：采用單相重合閘的主要優(yōu)點(diǎn)是，在超高壓電網(wǎng)中的雙側(cè)電源聯(lián)絡(luò)線上采用單相重合閘，就可以在 故障時(shí)大大加強(qiáng)兩個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，提高輸電能力，保持電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。對(duì)于聯(lián)系比較薄弱的 系統(tǒng)，當(dāng)三相切除并繼之以三相重合閘而很難再恢復(fù)同步時(shí)，采用單相重合閘就能避免兩系統(tǒng)解列。采用單相重合閘的不足之處在于，需

43、要有分相操作的斷路器；需要專門的選相元件與繼電保護(hù)相 配合，再考慮一些特殊的要求后，使重合閘回路的接線比較復(fù)雜。在單相重合閘過程中，由于非全相 運(yùn)行引起系統(tǒng)的不對(duì)稱，可能引起沒有考慮不對(duì)稱運(yùn)行條件的保護(hù)誤動(dòng)作，因此，需要根據(jù)實(shí)際情況 采取措施予以防止。這將使保護(hù)的接線、整定計(jì)算和調(diào)試工作復(fù)雜化。由于單相重合閘具有以上特點(diǎn)，并在實(shí)踐中證明了它的優(yōu)越性。因此，已在220500kV的線路上獲得了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于110kV的電力網(wǎng)，一般不推薦這種重合閘方式，只在由單電源向重要負(fù)荷 供電的某些線路及根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要裝設(shè)單相重合閘的某些重要線路上，才考慮使用。5.9 什么是重合閘前加速保護(hù)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？主

44、要適用于什么場(chǎng)合?答：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，再有選擇性的切除故障。采用前加速的優(yōu)點(diǎn)是:(1)能夠快速地切除瞬時(shí)性故障；(2)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；(3)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；(4)使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)前加速的缺點(diǎn)是：(1)斷路器工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)較多；(2)重合于永久性故障上時(shí)，故障切除的時(shí)間可能較長(zhǎng)；(3)如果重合閘裝置或斷路器 QF3拒絕合閘，

45、則將擴(kuò)大停電范圍。甚至在最末一級(jí)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。前加速保護(hù)主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所所引出的直配線路上，以便快速切除故障, 保證母線電壓。5.10 什么是重合閘后加速保護(hù)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？主要適用于什么場(chǎng)合？答：重合閘后加速保護(hù)一般又稱為“后加速”。所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇 性動(dòng)作，然后進(jìn)行合閘。如果重合于永久性故障，則在斷路器重合閘后，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)。后加速的優(yōu)點(diǎn)是：(1)第一次是有選擇地切除故障，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

46、閘來糾正(即前速)(2)保證了永久性故障能瞬時(shí)切除，并仍然是有選擇性的;(3)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，一般來說是有利而無害的后加速的缺點(diǎn)是:(1)每臺(tái)斷路器上都需要安裝一套重合閘，與前加速相比略為復(fù)雜;(2)第一次切除故障可能帶有延時(shí)?！昂蠹铀佟钡呐浜戏绞綇V泛應(yīng)用于 35kV以上的網(wǎng)絡(luò)及對(duì)重要負(fù)荷供電的輸電線路上。因?yàn)椋?這些線路上一般都裝有性能比較完備的保護(hù)裝置，例如，三段式電流保護(hù)、距離保護(hù)等，因此，第次有選擇性地切除故障的時(shí)間(瞬時(shí)動(dòng)作時(shí)間或具有0.5s延時(shí))均為系統(tǒng)運(yùn)行所允許，而在重合閘以 后加速保護(hù)的動(dòng)作(一般是加速保護(hù)第 II段的動(dòng)作，有時(shí)也可以加速保護(hù)

47、第III段的動(dòng)作)，就可以更 快切除永久性故障。5.12實(shí)現(xiàn)綜合重合閘回路接線時(shí)，應(yīng)考慮哪些原則?答：實(shí)現(xiàn)綜合重合閘回路接線時(shí)，應(yīng)考慮的基本原則。(1)單相接地短路時(shí)跳開單相，然后進(jìn)行單相重合；如重合不成功則跳開 三相而不再進(jìn)行重合。(2)各種相間短路時(shí)跳開三相，然后進(jìn)行三相重合；如重合不成功，仍跳 開三相，而不進(jìn)行重合。(3)當(dāng)選相元件拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)能跳開三相并進(jìn)行三相重合。(4)對(duì)于非全相運(yùn)行中可能誤動(dòng)作的保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行可靠的閉鎖；對(duì)于在單 相接地時(shí)可能誤動(dòng)作的時(shí)間保護(hù)(如距離保護(hù))，應(yīng)有防止單相接地誤跳三相的 措施。(5)當(dāng)一相跳開后重合閘拒絕動(dòng)作時(shí)，為防止線路長(zhǎng)期出現(xiàn)非全相運(yùn)行,應(yīng)將其他

48、兩相自動(dòng)斷開。(6)任意兩相的分相跳閘繼電器動(dòng)作后，應(yīng)聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均 跳閘。(7)無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應(yīng)考慮加速切除三相， 實(shí)現(xiàn)重合閘后加速。(8)在非全相運(yùn)行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護(hù)應(yīng)能有選 擇性地予以切除。上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切 除后能進(jìn)行三相重合；如果發(fā)生在重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進(jìn)行 重合。(9)對(duì)空氣斷路器或液壓傳動(dòng)的油斷路器，當(dāng)氣壓或液壓低至不允許實(shí)現(xiàn) 重合閘時(shí)，應(yīng)將重合閘回路自動(dòng)閉鎖；但如果在重合閘過程中下降到低于運(yùn)行 值時(shí)，則應(yīng)保證重合閘動(dòng)作的完成。第6章 電力變壓器保護(hù)習(xí)題參考答案6.1

49、 變壓器可能發(fā)生哪些故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)？答：變壓器故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障，油箱外得故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、 接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有變壓器外部短路引起的過電流、負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起的冷卻能力下降等。此外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成 變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常工況下會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件的過熱油箱外故障與線路的故障基本相同，都包括單相接地故障、兩相接地

50、故障、兩相不接地故障和三相故障幾種形式，故障時(shí)也都會(huì)出現(xiàn)電壓降低、電流增大 等現(xiàn)象。油箱內(nèi)故障要比線路故障復(fù)雜，除了包括相間故障和接地故障外，還 包括匝間故障、鐵芯故障等，電氣量變化的特點(diǎn)也較為復(fù)雜。6.2 區(qū)分重瓦斯保護(hù)和輕瓦斯保護(hù)。答：瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器， 它安裝在油箱和油枕之間的連接管 上。氣體繼電器有兩個(gè)輸出觸點(diǎn)：一個(gè)反應(yīng)變壓器內(nèi)部的不正常情況或輕微故障，通常稱為“輕瓦斯”；另一個(gè)反應(yīng)變壓器的嚴(yán)重故障，稱為“重瓦斯”。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，使運(yùn)行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理；重瓦斯動(dòng)作于跳 開變壓器各側(cè)斷路器。變壓器發(fā)生輕微故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生氣體較少且速度慢， 由于油枕在油箱

51、的上方，氣體沿管道上升，使氣體繼電器內(nèi)的油面下降，當(dāng)下 降到動(dòng)作門檻時(shí)，輕瓦斯動(dòng)作，發(fā)出警告信號(hào)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，故障點(diǎn)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，氣體繼電器感受到的油速達(dá)到動(dòng)作時(shí)，重瓦斯 動(dòng)作，瞬時(shí)作用于跳閘回路，切除變壓器，以防事故擴(kuò)大。6.5 勵(lì)磁磁涌流是怎么產(chǎn)生的？與哪些因素有關(guān)？答：勵(lì)磁電流的大小取決于勵(lì)磁電感的數(shù)值，也就是取決于變壓器鐵芯是否飽和。正常運(yùn)行和外部故障時(shí)變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過額定 電流的2%5%,對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)。當(dāng)變壓器空載投入或外 部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，變壓器

52、電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流，這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流的最大值可達(dá)額定電流的48倍，并與變壓器的額定容量、電壓幅值、合閘角以及鐵芯剩磁等有關(guān)。6.7變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中消除勵(lì)磁涌流影響的措施有哪些？它們利用了哪些 特征？各自有何特點(diǎn)？答：(1)采用速飽和中間變流器。勵(lì)磁涌流中含有大量的非周期分量，所以 可以采用速飽和中間變流器來防止差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。對(duì)于Ydll接線方式的三相變壓器，常常有一相是對(duì)稱性涌流，沒有非周期分量，中間變流器不能飽和， 只能通過差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流來躲過。(2)二次諧波制動(dòng)的方法

53、。二次諧波制動(dòng)方法是根據(jù)勵(lì)磁涌流中含有大量二 次諧波分量的特點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到差電流中二次諧波含量大于整定值時(shí)就將差動(dòng)繼 電器閉鎖，以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)。這種方法稱為二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保 護(hù)。二次諧波制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、靈敏度高，在變壓器縱差動(dòng) 保護(hù)中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。但在具有靜止無功補(bǔ)償裝置等電容分量比較大 的系統(tǒng)，若空載合閘前變壓器已經(jīng)存在故障，合閘后故障相為故障電流，非故 障相為勵(lì)磁涌流，采用三相或門制動(dòng)的方案時(shí)，差動(dòng)保護(hù)必將被閉鎖。由于勵(lì) 磁涌流衰減很慢，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可能會(huì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)百毫秒。這是二次諧波制動(dòng)方 法的主要缺點(diǎn)。(3)間斷角鑒別的方法。勵(lì)磁涌流的波形中會(huì)出現(xiàn)間斷

54、角。而變壓器內(nèi)部故 障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的穩(wěn)態(tài)差電流是正弦波，不會(huì)出現(xiàn)間斷角。間斷角鑒別的 方法就是利用這個(gè)特征鑒別勵(lì)磁涌流和故障電流，即通過檢測(cè)差電流波形是否 存在間斷角，當(dāng)間斷角大于整定值時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。間斷角原理由于采用按相閉鎖的方法，在變壓器合閘于內(nèi)部故障時(shí)，能夠 快速動(dòng)作。這是比二次諧波制動(dòng)（三相或門制動(dòng)）方法優(yōu)越的地方。對(duì)于其他內(nèi)部 故障，暫態(tài)高次諧波分量會(huì)使電流波形畸變（微分后畸變更加嚴(yán)重）。波形畸變一 般不會(huì)產(chǎn)生“間斷角”，但會(huì)影響電流的波寬。若波形畸變很嚴(yán)重導(dǎo)致波寬小 于整定值（140。），差動(dòng)保護(hù)也將被暫時(shí)閉鎖而造成動(dòng)作延緩。顯然，造成保護(hù)動(dòng) 作延緩的因素，二次諧波制動(dòng)與間

55、斷角原理是有差異的。6.9 與低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)相比，復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)為什么能夠提高靈敏度？答：復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的過電流保護(hù)將原來的三個(gè)低電壓繼電器改由一個(gè)負(fù)序過電壓繼電器U2（電壓繼電器接于負(fù)序電壓濾過器上） 和一個(gè)接于線電壓上 的低電壓繼電器U組成。由于發(fā)生各種不對(duì)稱故障時(shí)，都能出現(xiàn)負(fù)序電壓，故 負(fù)序過電壓繼電器U2作為不對(duì)稱故障的電壓保護(hù)，而低電壓繼電器 U則作 為三相短路故障時(shí)的電壓保護(hù)。過電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低 電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)相同。負(fù)序過電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)的 負(fù)序?yàn)V過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來整定，通常取U 2.set = （0.060.

56、12） Un該定值較小，使負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作的靈敏度遠(yuǎn)大于低電壓繼電器，所以，復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)在不對(duì)稱故障時(shí)電壓繼電器的靈敏度高。6.10 零序電流保護(hù)為什么在各段中均設(shè)兩個(gè)時(shí)限？答：在變壓器零序電流保護(hù)中，要考慮縮小故障影響范圍的問題。每段零序電流可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍（跳母聯(lián)等），以較長(zhǎng)的時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。6.11 多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，全絕緣變壓器和分級(jí)絕緣變壓器對(duì)接地保護(hù)的 要求有何區(qū)別？答：全絕緣變壓器在中性點(diǎn)處能夠承受與引出線處一樣的對(duì)地電壓，所以在所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地同時(shí)又變?yōu)橹行渣c(diǎn)不接地時(shí)，其自身的絕緣強(qiáng)度可 以承受這種過電壓，但此

57、時(shí)產(chǎn)生的零序過電壓會(huì)危及其他電力設(shè)備的絕緣，必 須裝設(shè)零序電壓保護(hù)。零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓要躲過在部分中性點(diǎn)接地的電 網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓；同時(shí)要在發(fā)生單 相接地且失去接地中性點(diǎn)時(shí)有足夠的靈敏度。分級(jí)絕緣變壓器是利用設(shè)置在變壓器中性點(diǎn)放電間隙上的零序電流元件來 檢測(cè)，當(dāng)中性點(diǎn)電壓超過允許的電壓時(shí)，間隙放電，檢測(cè)到放電電流后迅速切 除變壓器。放電間隙此設(shè)施因氣象條件、連續(xù)放電的次數(shù)都可能會(huì)出現(xiàn)該動(dòng)作 而確邑動(dòng)作的情況，因此還需裝設(shè)零序電壓元件，作為間隙不能放電時(shí)的后備， 動(dòng)作于切除變壓器，動(dòng)作電壓和時(shí)限的整定方法與全絕緣變壓器的零序電壓保 護(hù)相同。第7章 發(fā)電機(jī)保護(hù)習(xí)題參考答案7.1 簡(jiǎn)述發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置。答：針對(duì)以上故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝 置。(1)對(duì)1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組