電力系統(tǒng)繼電保護(hù)復(fù)習(xí)資料

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)一選擇填空題1. 高壓電網(wǎng)中，單相接地短路次數(shù)占所有短路次數(shù)的85%以上。2. 繼電保護(hù)裝置由測量比較元件、邏輯判斷元件和執(zhí)行輸出元件組成。3. 每個(gè)重要的電力元件配備兩套保護(hù)，既是主保護(hù)和后備保護(hù)，后備保護(hù)包括遠(yuǎn)后備和近后備保護(hù)。4. 對繼電保護(hù)的四個(gè)基本要求：可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。（故障切除時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動作時(shí)間的總和）5. 返回電流與啟動電流的比值稱為繼電保護(hù)的返回系數(shù)，可表示為Kre=Ire/Iop，返回系數(shù)恒小于1。6. 整定原則按躲開下一條線路出口短路的條件整定。7. 三段保護(hù)范圍最大，一段保護(hù)靈敏性最強(qiáng)。8. 電流保護(hù)的接線方式有三相星形接法和

2、兩相星形接法兩種方式。9. 在兩相星形接線的中性點(diǎn)上再接入一個(gè)繼電器，利用這個(gè)繼電器能提高靈敏系數(shù)。10. 潛動是指在只加入電流信號或只加入電壓信號的情況下，繼電器就能夠動作的現(xiàn)象。發(fā)生潛動的最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)Ur0，而Ir很大，方向元件本應(yīng)將保護(hù)裝置閉鎖，如果此時(shí)出現(xiàn)了潛動，就有可能使保護(hù)裝置失去方向性而誤動作。造成潛動的原因主要是形成方波開環(huán)運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移。11. 消弧線圈有完全補(bǔ)償（容易引起震蕩）、欠補(bǔ)償（容易引起電壓諧波）及過補(bǔ)償三種補(bǔ)償（使用最多）。12. 測量阻抗用Zm來表示，它定義為保護(hù)安裝處測量電壓Um與測量電流Im之比，即Zm=Um/Im13. 距

3、離保護(hù)一般由啟動、測量、震蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成。14. 并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之前出現(xiàn)功率角范圍周期性變化的現(xiàn)象，稱為電力系統(tǒng)震蕩。15. 電力系統(tǒng)的失步震蕩屬于嚴(yán)重的不正常運(yùn)行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠通過自動裝置的調(diào)節(jié)自行恢復(fù)同步，或者在預(yù)訂的地點(diǎn)由專門的震蕩解列裝置動作解開已經(jīng)失步的系統(tǒng)。用來防止系統(tǒng)震蕩時(shí)保護(hù)誤動的措施，就稱為震蕩閉鎖。16. 電力系統(tǒng)震蕩時(shí)，電壓最低的這一點(diǎn)稱為震蕩中心。17. 利用動作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)震蕩閉鎖。18. 只要距離保護(hù)III段動作的延時(shí)時(shí)間大于11.5s，系統(tǒng)震蕩時(shí)保護(hù)III段就不會誤動作。19. 過渡電阻對距離

4、保護(hù)的影響，Rg的存在總是使繼電器的測量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范圍縮短。20. 保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過渡電阻影響越大；同時(shí)，保護(hù)裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈?dāng)于被保護(hù)線路越短），受過渡電阻的影響越大。21. 在整定值相同的情況下，動作特性在+R軸方向所占的面積越小，受過渡電阻Rg的影響越大。22. 按照高頻載波通道傳送的信號在縱聯(lián)保護(hù)中所起不同作用，將電力線載波信號分為閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。23. 在220500kV的架空線路上，由于線間距離大，其絕大部分短路故障是單相接地短路。如果線路發(fā)生的是瞬時(shí)性故障，則單相重合成功，即恢復(fù)三相的正常運(yùn)行。24. 變壓器保護(hù)分電量和非電量保護(hù)

5、兩種。25. 由于星形側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差動繼電器的電流增加了倍。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情況下差動回路沒有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大倍。26. 變壓器的主保護(hù)通常采用差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)。27. 過電流保護(hù)按躲過可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定，啟動電流比較大，對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，靈敏度往往不能滿足要求。為此可以采用低電壓啟動的過電流保護(hù)。28. 一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)，發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反映這些電氣量構(gòu)成的。29. 輕瓦斯作用于

6、信號，重瓦斯作用于跳開變壓器各側(cè)斷路器。30. 發(fā)電機(jī)故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地、轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流消失等。31. 對于1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差動保護(hù)。32. 對于300MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護(hù)。33. 繞組內(nèi)部匝間短路橫差動保護(hù)，同相不同繞組匝間短路橫差動保護(hù)。34. 發(fā)電機(jī)失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵磁突然全部消失或部分消失。35. 對于大機(jī)組，這樣處理將不能保證機(jī)組的安全，通常需要裝設(shè)用于反映震蕩過程的專門失步保護(hù)。36. 對于斷路器的拒動，則專門裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。二簡

7、答題 1. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：（1）自動、迅速、有選擇性的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，保證其他無故障部分迅速恢復(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)維護(hù)條件，而動作于發(fā)出信號或跳閘。此時(shí)一般不要求迅速動作，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)行波動造成不必要的動作和干擾引起的誤動。2. 縱聯(lián)電流差動保護(hù)的工作原理（p136）3. 什么是重合閘前加速保護(hù)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？主要適用于什么場合？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

8、性的切除故障。 采用前加速的優(yōu)點(diǎn)： （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資源。 前加速的缺點(diǎn)： （1）斷路器的工作條件惡劣，動作次數(shù)較多； （2）重合于永久性故障時(shí)，故障切除的時(shí)間可能較長； （3）如果重合閘裝置或斷路器QF3拒絕合閘，則將擴(kuò)大停電范圍。甚至在最末一級線路上故障時(shí)，都會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)電廠或重要變電所引出的直配線路上。4. 什么是重合閘后加速保護(hù)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？

9、主要適用于什么場合？ 答：所謂后加速就是當(dāng)線路第一次故障時(shí)，保護(hù)有選擇性的動作，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，再加速保護(hù)動作瞬時(shí)切除故障，而與第一次動作是否帶有時(shí)限無關(guān)。 后加速的優(yōu)點(diǎn)： （1）第一次是有選擇性地切除故障，不會擴(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)無選擇性地動作而后以重合閘來糾正（即前加速）； （2）保證永久性故障能瞬時(shí)切除，并任然是有選擇性的； （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，一般說來是有利而無害的。后加速的缺點(diǎn)： （1）每個(gè)斷路器上都需要裝設(shè)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)

10、。 “后加速”的配合方式廣泛應(yīng)用于35kv以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負(fù)荷供電的輸電線路上。5. 關(guān)于變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流與差動電流在概念上有何區(qū)別與聯(lián)系？引起差動電流的原因。 答：差動電流指被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)，構(gòu)成差動保護(hù)的各電流互感器的二次電流之和（各電流互感器的參考方向均指向被保護(hù)設(shè)備時(shí)）。不平衡電流指在正常及外部故障情況下，由于測量誤差或者變壓器結(jié)構(gòu)、參數(shù)引起的流過差動回路電流。6. 勵磁涌流是怎么產(chǎn)生的？與哪些因素有關(guān)？ 答：當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，變壓器的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，變壓器可能會嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵磁

11、電流。這個(gè)暫態(tài)勵磁電流稱為勵磁涌流。與變壓器的額定容量有關(guān)。三分析計(jì)算題1.如圖2-2所示網(wǎng)絡(luò)，在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參數(shù)為：， 、，線路阻抗，=1.2 、=1.15 ， ，=1.5、=0.85。試求：（1） 發(fā)電機(jī)元件最多三臺運(yùn)行，最少一臺運(yùn)行，線路最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。（2） 整定保護(hù)1、2、3的電流速斷定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。（3） 整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷定值，并校驗(yàn)使其滿足靈敏度要求（1.2）（4） 整定保護(hù)1、2、3的過電流定值，假定流過母線E的過電流保護(hù)動作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作后備用，保護(hù)2

12、和3作遠(yuǎn)備用的靈敏度。圖2-2 簡單電網(wǎng)示意圖解：由已知可得=0.4×60=24，=0.4×40=16，=0.4×50=20，=0.4×30， =0.4×20=8（1） 經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式及阻抗最小時(shí)，則有三臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路L1L3全部運(yùn)行，由題意G1，G2連接在同一母線上，則=（|+|）|(+)=(6+12)|(10+16)=10.6同理，最小運(yùn)行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1運(yùn)行，相應(yīng)地有=+=39圖2-3 等值電路（2） 對于保護(hù)1，其等值電路圖如圖2-3所示，母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)1 的最大短路電流

13、為相應(yīng)的速斷定值為=×=1.2×1.312=1.57kA 最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為= =-85.9km 即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。 對于保護(hù)2等值電路如圖2-3所示，母線D在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2 的最大電流 =1.558kA 相應(yīng)的速斷定值為 =×=1.2×1.558=1.87kA 最小保護(hù)范圍為 =-70.6km 即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。 對于保護(hù)3等值電路如圖2-3所示，母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3 的最大電流 =2.17kA 相應(yīng)的速斷定值為 =×=1.2

14、15;2.17=2.603kA 最小保護(hù)范圍為 =-42.3km 即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。 上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行發(fā)生下可能沒有保護(hù)區(qū)。 （3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為 =1.15×1.57=1.806kA 線路末段（即D處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為=0.8098kA 所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù) =0.4484 即不滿足1.2的要求。 同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為 =1.15×1.87=2.151kA 線路末段（即C處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為=0.9764kA 所以保護(hù)3處的

15、靈敏系數(shù) =0.4531 即不滿足1.2的要求。 可見，由于運(yùn)行方式變化太大，2、3處的限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度都遠(yuǎn)不能滿足要求。 （4）過電流整定值計(jì)算公式為 = 所以有 =304.5A 同理得 =406A =609A 在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的計(jì)算公式為 = 所以有 =727.8A =809.8A =974.51A 所以由靈敏度公式 =可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為=2.391.5 滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求； 保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.791.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求； 保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.331.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。 保護(hù)

16、的動作時(shí)間為 =0.5+0.5=1s =+0.5=1.5s =+0.5=2s2. 當(dāng)圖2-2中保護(hù)1 的出口處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路，保護(hù)按照題1配置和整定時(shí)，試問（1）共有哪些保護(hù)元件啟動？（2）所有保護(hù)工作正常，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動作、多長時(shí)間切除？（3）若保護(hù)1 的電流速斷保護(hù)拒動，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動作、多長時(shí)間切除？答：（1）由題1的分析，保護(hù)1出口處（即母線D處）短路時(shí)的最小短路電流為0.8098kA，在量值上小于所有電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定值，所以所有這些保護(hù)都不會啟動；該量值大于1、2、3處過電流保護(hù)的定值，所以三處過電流保護(hù)均會啟動。（2）

17、所有保護(hù)均正常的情況下，應(yīng)有1處的過電流以1s的延時(shí)切除故障。（3） 分析表明，按照本題給定的參數(shù)，1處的速斷保護(hù)肯定不會動作，2處的限時(shí)電流速斷保護(hù)也不會動作，只能靠1處的過電流保護(hù)動作，延時(shí)1s跳閘；若斷路器拒動，則應(yīng)由2處的過電流保護(hù)以1.5s的延時(shí)跳開2處的斷路器。3. 圖3-7所示系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器方式接入系統(tǒng)，最大開機(jī)方式為4臺全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運(yùn)行。參數(shù)為：kV，=15，=10，=10，=30,=20,=40，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，線路阻抗角均為75°，=300A，負(fù)

18、荷功率因數(shù)角為30°；=1.2，=0.85，=0.75。變壓器均裝有快速差動保護(hù)。試回答：圖 3-7 系統(tǒng)示意圖（1）為了快速切除線路上的各種短路，線路A-B、B-C應(yīng)在何處配備三段式距離保護(hù)，各選用何種接線方式？各選用何種動作特性？答：應(yīng)在1、2、3、4處配備三段式距離保護(hù)；選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距離保護(hù)接線方式；它們的、段選擇具有方向特性的距離保護(hù)，段具有偏移特性的距離保護(hù)。（2）整定保護(hù)14的距離段，并按照你選定的動作特性，在一個(gè)阻抗復(fù)平面上畫出各保護(hù)的的動作區(qū)域。答：線路AB正序阻抗 =0.4×60=24 線路BC的正序阻抗 =0.4×40=16保

19、護(hù)1、2的距離保護(hù)段 =0.85×24=20.4保護(hù)3、4的距離保護(hù)段 =0.85×16=13.6保護(hù)14距離段在復(fù)阻抗平面上的動作區(qū)域如圖3-8所示，圓周1、2、3、4分別對應(yīng)保護(hù)1、2、3、4距離段的動作特性。圖3-8 保護(hù)14距離段的動作特性（4）分別求出保護(hù)1、4 接地距離、段的定值即時(shí)限，并校驗(yàn)靈敏度。答：保護(hù)1距離段的整定：1）整定阻抗：按下面兩個(gè)條件選擇。（a）當(dāng)與相鄰下級線路距離保護(hù)段相配合時(shí)，有=0.75×（24+1.59×13.6）=34.218（b）當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有=0.75×（24+2.01×

20、;20）=48.15所以取=34.2182）靈敏度校驗(yàn)：=1.431.25，滿足靈敏度要求。3）動作時(shí)限：與相鄰保護(hù)3 的段配合，有=0.5+0.5=1s，它能同時(shí)滿足與相鄰線路保護(hù)以及相鄰變壓器保護(hù)配合的要求。保護(hù)1距離段的整定：1）整定阻抗：按躲過正常運(yùn)行時(shí) 的最小負(fù)荷阻抗整定，有=190.53，=155.932）靈敏度校驗(yàn)：（a）本線路末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為 =6.501.5（b）相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為 1.2 相鄰線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)。利用（3）中求靈敏系數(shù)的結(jié)論，只要令,即可，所以有當(dāng)、分別取最小值，而、分別取最大值時(shí)，就取最大值，即當(dāng)=10，=20，=25，=30，=30時(shí)，有=2.88，