電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4-6章習(xí)題解答.

1、 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)習(xí)題解答第46章 第4章輸電線路的差動(dòng)保護(hù)和高頻保護(hù)思考題與習(xí)題的解答4-1 分別畫出縱差保護(hù)在被保護(hù)線路外部、內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)的電流分布，并說明工作原理答：圖4-1（a）和（b）分別為縱差保護(hù)內(nèi)部故障和外部故障時(shí)的電流分布。圖4-1 縱差保護(hù)原理接線圖（a）外部故障時(shí)；（b）內(nèi)部故障時(shí)從圖4-1（a）中可見在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，在理想條件下，差動(dòng)繼電器KD中流過大小相等、方向相反的兩個(gè)電流互相抵消，即所以繼電器KD不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，見圖7-1（b）所示流入繼電器電流為：當(dāng)（繼電器動(dòng)作電流），故繼電器動(dòng)作，將故障線路兩端斷路器跳開。4-2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與階段式電流保

2、護(hù)的差別是什么？說明縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)？答：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與階段式電流保護(hù)的差別是差動(dòng)保護(hù)的速動(dòng)性好，沒有死區(qū)。不需要考慮與相鄰元件的配合問題。優(yōu)點(diǎn)是可以全線快速切除故障。4-3 縱差保護(hù)中不平衡電流是由于什么原因產(chǎn)生的，不平衡電流暫態(tài)過程中有哪些特性，它對(duì)保護(hù)裝置有什么影響？答：不平衡電流是由縱差保護(hù)線路兩端互感器的勵(lì)磁特性不完全相同，在短路故障時(shí)通過很大一次電流使兩個(gè)電流互感器的鐵芯飽和程度不同，造成TA二次電流差別較大，產(chǎn)生不平衡電流。不平衡電流在暫態(tài)起始段和結(jié)束段都不大，最大不平衡電流發(fā)生在暫態(tài)過程中段。因縱差保護(hù)要躲過不平衡電流，不平衡電流過大將使保護(hù)裝置靈敏系數(shù)降低。4-4縱差保護(hù)動(dòng)

3、作電流在整定計(jì)算中應(yīng)考慮哪些因素，為什么？縱差保護(hù)動(dòng)作電流整定要考慮兩個(gè)因素，即躲過保護(hù)區(qū)外短路的最大不平衡電流和躲過被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流。這樣可提高縱差保護(hù)的靈敏系數(shù)。4-5 說明橫差方向保護(hù)的工作原理，為什么能有選擇性地切除故障線路，為什么在直流操作電源中采用閉鎖裝置？答：橫差方向保護(hù)是基于反應(yīng)兩回路中電流之差的大小及方向的一種保護(hù)。如圖4-3（a）網(wǎng)絡(luò)所示，當(dāng)發(fā)生保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，M端保護(hù)1KA中流過電流為:N端保護(hù)2KA中電流為:所以繼電器1QF和2QF跳閘。如圖4-3（b）網(wǎng)絡(luò)所示，當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生保護(hù)區(qū)外K點(diǎn)短路時(shí)，線路WL1和WL2流過相同的電流，1KA和2KA中通過最大不平

4、衡電流，所以保護(hù)裝置不會(huì)誤動(dòng)作。差動(dòng)電流繼電器中在不同線路內(nèi)部故障時(shí)通過電流方向不同，因此可用功率方向元件來(lái)選擇故障線路。當(dāng)保護(hù)斷開一回線后，平行線路只剩下一回線路運(yùn)行，橫差保護(hù)要誤動(dòng)作，應(yīng)立即退出工作，因此，各端保護(hù)的正電源由本端的兩斷路器的常開輔助觸點(diǎn)進(jìn)行閉鎖，即當(dāng)一臺(tái)斷路器跳閘后，保護(hù)就自動(dòng)退出運(yùn)行。圖4-3題4-5縱差保護(hù)原理說明(a)保護(hù)區(qū)內(nèi)故障；(b)保護(hù)區(qū)外故障4-6 什么是相繼動(dòng)作？為什么會(huì)出現(xiàn)相繼動(dòng)作？相繼動(dòng)作對(duì)電力系統(tǒng)有何影響？線路故障，由線路兩段保護(hù)先后動(dòng)作，切除故障，稱為相繼動(dòng)作。相繼動(dòng)作是由于發(fā)生故障一端的啟動(dòng)元件不能動(dòng)作而引起的。相繼動(dòng)作為無(wú)選擇性動(dòng)作，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作

5、切除故障時(shí)間延長(zhǎng)一倍。4-7說明電流平衡保護(hù)的工作原理及適用場(chǎng)合？答：平行線路的電流平衡保護(hù)是橫差保護(hù)的另一種形式，是基于比較平行線路的兩回線中電流絕對(duì)值大小而工作的。正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，平行線兩回線中電流相等保護(hù)不動(dòng)作，在平行線路內(nèi)部故障時(shí)，故障線路流過電流大于非故障線路中流過的短路電流，保護(hù)根據(jù)這一點(diǎn)正確選擇出故障線路，并將其切除。電流平衡保護(hù)是用比較雙回線路的電流來(lái)判別故障的，所以當(dāng)某一回線停止運(yùn)行時(shí)保護(hù)就不能正常工作了，必須退出運(yùn)行。這樣它與橫差保護(hù)一樣也采用直流操作電源閉鎖。在單側(cè)電源雙回線路上，平衡電流保護(hù)只能裝設(shè)在電源側(cè)，而不能裝設(shè)在受電側(cè)，因?yàn)樵谌我换鼐€短路時(shí)，流過受電側(cè)兩個(gè)

6、繼電器工作繞組和制動(dòng)繞中電流大小相等，保護(hù)不動(dòng)作。在這種情況下，受電側(cè)可裝設(shè)橫差方向保護(hù)。4-8解釋橫差方向保護(hù)的相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū)的含義。如圖4-2所示單側(cè)電源、雙回路橫差保護(hù)，當(dāng)在線路WL1上N端附近區(qū)域內(nèi)K點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，流過WL1短路電流與流過WL2短路電流近似相等。故M端保護(hù)差動(dòng)回路中流入電流繼電器1KA電流，所以1KA不動(dòng)作，流入電流繼電器2KA電流，故2KA動(dòng)作，斷路器3QF跳閘，當(dāng)3QF跳閘后，故障仍然存在，短路電流重新分配，故障點(diǎn)全部短路電流通過保護(hù)1，于是M端電流繼電器中電流，故1KA動(dòng)作，1QF跳閘。這樣K點(diǎn)故障分別由N端、M端保護(hù)先后動(dòng)作使N端斷路器先跳閘，M端斷路器后跳閘

7、切除故障線路稱為相繼動(dòng)作。使N端變電所一段區(qū)域內(nèi)故障時(shí)，首先N端保護(hù)先動(dòng)作，繼之M端保護(hù)再動(dòng)作的這段區(qū)域稱為M端的相繼動(dòng)作區(qū)。反應(yīng)相間短路橫差保護(hù)的功率方向元件采用90°接線，當(dāng)保護(hù)安裝處附近發(fā)生三相短路時(shí)，母線殘壓接近于零，則加于功率方向繼電器功率小于其動(dòng)作功率時(shí)，功率方向繼電器不動(dòng)作。功率方向繼電器靠近母線一段不動(dòng)作的區(qū)域稱為死區(qū)。保護(hù)的死區(qū)位于本保護(hù)的相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)，通常要求死區(qū)的長(zhǎng)度不超過全線路長(zhǎng)度的10%。圖42題45橫差方向保護(hù)相繼動(dòng)作區(qū)4-9 如圖4-4所示66KV電網(wǎng)，兩側(cè)電源平行線路，在A側(cè)裝設(shè)電流平衡保護(hù)。已知雙回線路運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流為350A，線路裝有管形避雷器

8、，線路正序電抗，TA電流變比為400/5，TV電壓變比為66/0.1KV，試確定A側(cè)保護(hù)動(dòng)作電流和相繼動(dòng)作區(qū)。已知系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式兩側(cè)電源的等值電抗分別為：,圖44 題49網(wǎng)絡(luò)圖1、計(jì)算啟動(dòng)元件的動(dòng)作電流2、確定相繼動(dòng)作區(qū)先計(jì)算在不同運(yùn)行方式下，線路始端、中點(diǎn)、末端三相短路時(shí)，流經(jīng)雙回線的次暫態(tài)短路電流。見圖4-5中短路等值電路，計(jì)算結(jié)果列于表41。圖45題4-9中等值電路（a）最大運(yùn)行方式下時(shí)；(b)最小運(yùn)行方式下時(shí)表41 次暫態(tài)短路電流二次值的計(jì)算值短路點(diǎn)分支電流號(hào)短路電流值(A)最大運(yùn)行方式下最小運(yùn)行方式下A12,31599.995.37K45633.161.614.252446.

9、611.3B6,783423.826.515.9在被保護(hù)線路末端三相短路時(shí)，保護(hù)按裝處母線上的剩余電壓為最大運(yùn)行方式下：最小運(yùn)行方式下：根據(jù)上述計(jì)算所得的剩余電壓值，在平衡繼電器的典型制動(dòng)曲線上，用插入近似法畫出實(shí)際制動(dòng)曲線如圖46所示，從圖中可求得相繼動(dòng)作區(qū)為： 滿足要求圖4-6求相繼動(dòng)作區(qū)的圖解法4-10平行線路電流平衡保護(hù)是否也存相繼動(dòng)作區(qū)？為什么？4-11試述高頻保護(hù)的基本工作原理，高頻保護(hù)能否單端運(yùn)行，為什么？答：高頻保護(hù)與線路縱差保護(hù)原理相似，它是將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，然后利用輸電線路本身構(gòu)成高頻電流通道將此信號(hào)傳送到對(duì)端，在線路兩端保護(hù)裝置中進(jìn)行電流相位或

10、功率方向比較。高頻保護(hù)不反應(yīng)保護(hù)范圍外故障，在參數(shù)選擇上不需要與下一級(jí)線路配合，因此，可以達(dá)到無(wú)時(shí)限地有選擇性地切除內(nèi)部短路故障。由以上分析說明高頻保護(hù)不能單端運(yùn)行。4-12 常用高頻保護(hù)有幾種？答：常用高頻保護(hù)有高頻方向保護(hù)，是根據(jù)比較被保護(hù)線路兩端功率方向的原理構(gòu)成的；有距離高頻保護(hù)，是由距離保護(hù)和高頻收發(fā)信機(jī)結(jié)合構(gòu)成的，屬于比較式高頻保護(hù)；還有電流相差保護(hù)；是根據(jù)比較被保護(hù)線路兩端相位原理構(gòu)成的保護(hù)。4-13 高頻信號(hào)的頻率為何取50300kHz？頻率過高和過低有何影響？答：電力線載波通道是利用被保護(hù)輸電線作為高頻信號(hào)的傳輸通道，它的載波頻率范圍50300kHz，當(dāng)頻率小于50kHz時(shí)，

11、受供電電壓干擾大，而各加工設(shè)備的構(gòu)成困難，當(dāng)頻率高于300kHz時(shí)，高頻能量衰減大大增加。4-14何謂閉鎖信號(hào)，允許信號(hào)和跳閘信號(hào)？答：閉鎖信號(hào)是禁止保護(hù)跳閘的信號(hào)。當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，兩端不發(fā)生閉鎖信號(hào)，通道中無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)作用于跳閘，因此，無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)跳閘的必要條件。允許信號(hào)是允許保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)。有允許信號(hào)是保護(hù)跳閘的必要條件。跳閘信號(hào)是線路對(duì)端發(fā)來(lái)的直接使保護(hù)動(dòng)作于跳閘的高頻信號(hào)。只有收到跳閘信號(hào)，不管本端保護(hù)是否動(dòng)作，保護(hù)必須啟動(dòng)并動(dòng)作于跳閘，因此，跳閘信號(hào)是保護(hù)跳閘的充分條件。4-15 試述高頻通道中各構(gòu)成元件的作用及工作原理答：高頻通道中主要加工設(shè)備有高頻阻波器、耦合

12、電容、連接濾波器、高頻電纜、保護(hù)間隙、接地刀閘、高頻收（發(fā)）信機(jī)。高頻阻波器的作用是防止本線路高頻信號(hào)電流傳遞到外線路，用電感繞組和電容組成并聯(lián)諧振電路構(gòu)成。耦合電容是一高壓小容量電容器，它的作用是對(duì)工頻電流呈現(xiàn)較大阻抗，阻止工頻電壓侵入高頻發(fā)信機(jī)。對(duì)高頻電流呈現(xiàn)小阻抗，高頻電流可順利通過。連接濾波器，有一個(gè)可調(diào)空心變壓器、電容器和高頻電纜組成。保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備，作過電壓保護(hù)用。高頻收信機(jī)用于接收高頻信號(hào)，高頻發(fā)信機(jī)用于發(fā)送高頻信號(hào)。4-16 相差高頻保護(hù)和高頻閉鎖方向保護(hù)為何采用兩個(gè)靈敏系數(shù)不同的啟動(dòng)元件？答：高頻閉鎖方向保護(hù)采用兩個(gè)靈敏系數(shù)不同的啟動(dòng)元件，1KA靈敏系數(shù)高，用于

13、啟動(dòng)發(fā)信；2KA靈敏系數(shù)低，用于啟動(dòng)跳閘回路。是為防止外部故障時(shí)，這故障點(diǎn)的保護(hù)端保護(hù)感受到情況與內(nèi)部故障一樣，此時(shí)主要靠近故障點(diǎn)端保護(hù)發(fā)出高頻信號(hào)將遠(yuǎn)故障點(diǎn)端保護(hù)閉鎖，防止其誤動(dòng)作。相差高頻保護(hù)啟動(dòng)元件由負(fù)序電流元件KAN和相電流元件KAP組成。負(fù)序電流元件有高整定值和低整定值，低整定值元件靈敏系數(shù)高用于啟動(dòng)發(fā)信；負(fù)序高定值元件靈敏系數(shù)低，用于啟動(dòng)比相回路。相電流元件與負(fù)序高定值元件、記憶元件一起構(gòu)成對(duì)稱短路故障的啟動(dòng)元件。4-17 什么叫遠(yuǎn)方啟動(dòng)，它有何作用？答：遠(yuǎn)方啟動(dòng)的高頻閉鎖方向保護(hù)框圖如圖4-7所示，除保護(hù)的電流元件KA啟動(dòng)外，收信機(jī)收到對(duì)端的高頻信號(hào)后，經(jīng)延時(shí)元件3KT或門1，禁

14、止門2也可啟動(dòng)發(fā)信，這種啟動(dòng)方式稱為遠(yuǎn)方啟動(dòng)。當(dāng)外部故障時(shí)，近故障點(diǎn)端保護(hù)啟動(dòng)元件不啟動(dòng)，而對(duì)端保護(hù)的啟動(dòng)元件啟動(dòng)，短時(shí)發(fā)信，則近故障點(diǎn)保護(hù)可由遠(yuǎn)方啟動(dòng)發(fā)信。圖4-7 題4-17遠(yuǎn)方啟動(dòng)高頻閉鎖方向保護(hù)原理框圖4-18 什么叫高頻保護(hù)的閉鎖角，如何選擇閉鎖角？答：相差高頻保護(hù)中比相元件起著正確判斷被保護(hù)線路內(nèi)外部故障的重要作用。當(dāng)外部故障時(shí)，它不動(dòng)作；當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，它應(yīng)可靠動(dòng)作。在外部故障時(shí)，由于電流互感器的角度誤差，保護(hù)裝置包括濾過器和操作回路等引起的相位誤差，高頻信號(hào)電流沿輸電線傳遞過程的延時(shí)等，使得線路兩端操作電流的相位并非為180°；而在內(nèi)部故障時(shí)，除上述誤差外，由于被保護(hù)線

15、路兩側(cè)系統(tǒng)等值電源電動(dòng)勢(shì)之間有相位差和短路點(diǎn)兩側(cè)系統(tǒng)阻抗角的不同，兩側(cè)短路電流并非同相位，因而線路兩端的操作電流更不能保持全同相位。相位比較元件與兩端操作電流之間的相位差角的關(guān)系稱為相位比較元件的相位特性，即稱為相位特性曲線，如圖8-2所示。相位比較元件的動(dòng)作電流與相位特性曲線兩個(gè)交點(diǎn)之間的區(qū)域稱為閉鎖區(qū)域，取閉鎖區(qū)的一半稱為閉鎖角。閉鎖角的整定是根據(jù)外部短路時(shí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性確定的，因此，它包括：1電流互感器的角度誤差，一般取7°；2保護(hù)裝置包括濾過器和操作回路等誤差，其值可由具體裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定，一般取15°；3高頻信號(hào)沿輸電線傳送過程的延時(shí)，折算到工頻電流的相位為6&

16、#176;/100km；4考慮最不利的情況，取裕度角為15°則閉鎖角為 （411） 式（4-11）中被保護(hù)線路長(zhǎng)度，km。從圖4-8中可知，以線路端電流為基準(zhǔn)，與端電流之間相位角為，當(dāng)落入閉鎖角所規(guī)定的閉鎖區(qū)內(nèi)時(shí)，相位比較元件不動(dòng)作，由此可得出相位比較元件的動(dòng)作條件為。若取=60°（相當(dāng)于被保護(hù)線路380km長(zhǎng)），即表示當(dāng)線路兩端操作電流的相位差角小于120°時(shí)，相位比較元件能正確動(dòng)作。圖4-8 題4-18相位比較元件的各相位特性曲線4-19 在什么情況下，相差高頻保護(hù)出現(xiàn)相繼動(dòng)作？當(dāng)線路一端跳開后，采用什么措施使對(duì)端保護(hù)迅速動(dòng)作？答：根據(jù)閉鎖角公式可知，當(dāng)線路長(zhǎng)

17、度增加以后，閉鎖角的整定值必然加大，而動(dòng)作角。增加，動(dòng)作角減小。另一方面，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，M端高頻信號(hào)相位差也要隨線路長(zhǎng)度增加而增大。因此，當(dāng)輸電線路長(zhǎng)度超過一定距離以后，就可能出現(xiàn)的情況，此時(shí)M端保護(hù)將不能動(dòng)作。但在上述情況下，N端所收高頻信號(hào)的相位差是隨線路的長(zhǎng)度增加而減小的，因此端的相位差必然小于，N端保護(hù)仍然能夠可靠動(dòng)作。為了解決M端保護(hù)在內(nèi)部故障時(shí)不能跳閘問題，在保護(hù)接線中采用了當(dāng)N端保護(hù)動(dòng)作跳閘同時(shí)，也使它停止自己發(fā)信機(jī)所發(fā)出的高頻信號(hào)，在N端停信以后，M端的發(fā)信機(jī)只收到它自己所發(fā)的信號(hào)。由于這個(gè)信號(hào)是間斷的，因此，M端的保護(hù)即可立即動(dòng)作跳閘。保護(hù)裝置的這種工作情況即必須一端

18、保護(hù)先動(dòng)作跳閘以后，另一端保護(hù)才能再動(dòng)作跳閘，稱之為“相繼動(dòng)作”。影響相繼動(dòng)作的因素有：故障類型，線路長(zhǎng)度，兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)相角差，故障點(diǎn)兩側(cè)短路回路阻抗相角差，電流互感器和裝置本身的誤差，計(jì)算時(shí)所取裕度角的大小等，其中主要是故障類型、兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)相角差以及線路長(zhǎng)度。4-20 相差高頻保護(hù)的操作電流為何用？答：相差高頻保護(hù)對(duì)操作電流的要求是：能反映所有類型的故障；線路內(nèi)部故障時(shí)，兩端操作電流相位差=0°或0°；線路外部故障時(shí)，兩端操作電流相位差=180°或180°。為滿足上述要求，通常將三相電流匯合成單一電流作為操作電流，最普遍的是將正序電流和負(fù)序電流組

19、合成復(fù)合相序電流，作為操作電流。由復(fù)合相序?yàn)V過器取得。在中，正序電流能反應(yīng)各種短路故障，能反應(yīng)不對(duì)稱短路。雖能反映各種類型短路，但是當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，兩端正序電流相位并非相同，有時(shí)相差很大，不利于保護(hù)工作，而內(nèi)部故障時(shí)，兩端負(fù)荷電流基本同相，有利于保護(hù)。8-21 試分析高頻閉鎖方向保護(hù)在線路內(nèi)部和外部短路故障時(shí)工作情況，電路系統(tǒng)振蕩對(duì)高頻閉鎖方向保護(hù)的選擇性有影響否？答：高頻閉鎖方向保護(hù)是通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，以判斷是線路內(nèi)部故障和外部故障，采用故障發(fā)信方式，并規(guī)定線路兩端功率從母線流向線路為正，由線路流向母線為負(fù)。系統(tǒng)故障時(shí)，如功率方向?yàn)檎瑒t高頻發(fā)信機(jī)不發(fā)信，若功率為負(fù)

20、，則高頻發(fā)信機(jī)發(fā)信。如圖4-9所示電網(wǎng)，圖4-9 題821網(wǎng)絡(luò)圖被保護(hù)線路都裝有功率方向元件，當(dāng)線路BC的K點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)于線路AB和CD是保護(hù)范圍外部故障，靠近故障點(diǎn)的一端保護(hù)2和5，其功率方向是由線路流向母線，故功率為負(fù)，保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，所以保護(hù)2和5應(yīng)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，通過高頻通道傳送到線路對(duì)端保護(hù)1和6，雖然對(duì)端保護(hù)1和6功率方向是從母線流向線路，功率方向?yàn)檎?，但收到?duì)端發(fā)來(lái)的高頻閉鎖信號(hào)，故這一端保護(hù)1和6也不會(huì)動(dòng)作。對(duì)于故障線路BC，兩端保護(hù)3和4處功率方向卻是由母線流向線路，功率方向?yàn)檎?，故兩端保護(hù)3和4不發(fā)高頻閉鎖信號(hào)，故兩端收信機(jī)都收不到高頻閉鎖信號(hào)，保護(hù)3和4動(dòng)作，斷路器3

21、QF和4QF無(wú)延時(shí)跳閘，將故障線路切除。電力系統(tǒng)振蕩對(duì)高頻閉鎖方向保護(hù)的選擇性沒有影響，因?yàn)楦哳l閉鎖方向保護(hù)采用負(fù)序功率方向繼電器作為方向元件，負(fù)序功率方向繼電器能夠反應(yīng)各種故障，因?yàn)樵趯?duì)稱短路時(shí)最初瞬間也會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量，所以保護(hù)無(wú)動(dòng)作死區(qū)，在正常情況和系統(tǒng)振蕩時(shí)都不會(huì)誤動(dòng)作。4-22 何謂高頻距離保護(hù)，它與距離保護(hù)有何差別？答：利用距離保護(hù)的啟動(dòng)元件和方向元件控制收、發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，閉鎖兩側(cè)保護(hù)的原理構(gòu)成的高頻保護(hù)稱之為高頻距離保護(hù)。它使保護(hù)無(wú)延時(shí)地切除被保護(hù)線路任一點(diǎn)故障。其構(gòu)成原理如圖4-10所示說明。圖中分別為、段阻抗測(cè)量元件，為延時(shí)元件。當(dāng)點(diǎn)短路時(shí)，均啟動(dòng)，B側(cè)斷路器跳閘，由

22、于動(dòng)作，B側(cè)中間繼電器1KM動(dòng)作，停發(fā)B側(cè)高頻閉鎖信號(hào)，同理A側(cè)也停發(fā)高頻閉鎖信號(hào)，A側(cè)收信機(jī)收不到高頻閉鎖信號(hào)，2KM繼電器常閉觸點(diǎn)保持接通，不帶延時(shí)的立即跳開A側(cè)斷路器，實(shí)現(xiàn)高頻閉鎖距離保護(hù)的全線速動(dòng)。圖4-10題4-22高頻閉鎖距離保護(hù)的原理說明（a）當(dāng)點(diǎn)短路時(shí)；(b)當(dāng)點(diǎn)短路時(shí)；（C）原理接線圖當(dāng)點(diǎn)短路時(shí)；動(dòng)作，B側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻信號(hào)，并被A側(cè)收信機(jī)接收，A側(cè)2KM常閉觸點(diǎn)打開，A側(cè)保護(hù)以延時(shí)跳A側(cè)斷路器（若B母線右側(cè)斷路器或其保護(hù)拒動(dòng)時(shí)）高頻閉鎖距離保護(hù)與距離保護(hù)的區(qū)別是前者既能在內(nèi)部故障時(shí)快速切除被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)故障又能在外部故障時(shí)作為下一級(jí)線路和變電站的后備保護(hù)兼有距離保護(hù)和高

23、頻閉鎖方向保護(hù)兩種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，并能簡(jiǎn)化整個(gè)保護(hù)線路。而距離保護(hù)存在死區(qū)，不能實(shí)現(xiàn)全線無(wú)時(shí)限切除任一點(diǎn)故障，而且受各種因素影響較大。4-23 高頻閉鎖方向保護(hù)與高頻閉鎖距離保護(hù)有什么異同點(diǎn)？答：高頻閉鎖方向保護(hù)只能作為本線路的全線快速保護(hù)不能作為變電站和下一級(jí)線路的后備保護(hù)，而高頻閉鎖距離保護(hù)具有高頻閉鎖方向保護(hù)和距離保護(hù)兩種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，即在內(nèi)部故障時(shí)能快速切除被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)故障，又能在外部故障時(shí)作為下一級(jí)線路的后備保護(hù)。4-24 說明高頻閉鎖距離保護(hù)中各啟動(dòng)元件的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍？答：高頻閉鎖距離保護(hù)中的啟動(dòng)元件由距離保護(hù)本身的啟動(dòng)元件兼任，在二段式距離保護(hù)中通常采用負(fù)序電流元件，負(fù)序電壓元

24、件作為啟動(dòng)元件，在三段式距離保護(hù)中，則采用第段距離元件作啟動(dòng)元件，啟動(dòng)元件一般無(wú)方向性。啟動(dòng)元件的作用主要在故障時(shí)啟動(dòng)發(fā)信機(jī)。4-25 試述微波保護(hù)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 答：微波保護(hù)與高頻保護(hù)的差別主要是通信方式不同，而它們的保護(hù)原理是相同的，因此，微波保護(hù)也可以分為方向微波保護(hù)，距離微波保護(hù)和相差微波保護(hù)。微波通道可以提供更多通道，它能傳送大量信息而工作可靠，缺點(diǎn)是微波通道傳輸距離與天線高度有關(guān)，因此，長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)時(shí)，需要微波中繼站、采用接力轉(zhuǎn)發(fā)方式通訊。4-26 高頻閉鎖距離保護(hù)中的距離元件，能否按距離段整定，能否采用全阻抗繼電器？答：高頻閉鎖距離保護(hù)中的距離元件作用是判斷故障方向，用以控制發(fā)信

25、機(jī)是否發(fā)信。因此距離元件必須具有方向性，并應(yīng)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，所以通常采用第段距離元件作為高頻閉鎖距離保護(hù)的距離元件，因此不能按距離一段整定，也不能采用全阻抗繼電器，應(yīng)采用方向阻抗繼電器。通常采用一個(gè)距離繼電器，通過切換方式作為保護(hù)的第段，當(dāng)高頻部分退出后，應(yīng)將距離元件切換到第段，恢復(fù)距離保護(hù)第段工作。4-27在圖4-11中，線路MN上裝設(shè)相差高頻保護(hù)，已知N端電勢(shì)為，當(dāng)線路長(zhǎng)度為250Km，電流互感器與操作元件濾過器誤差分別為，閉鎖角為。試問：當(dāng)線路受電點(diǎn)K發(fā)生三相短路時(shí)，保護(hù)能否動(dòng)作？圖4-11題4-27網(wǎng)絡(luò)圖和相量圖（a）網(wǎng)絡(luò)圖；（b）相量圖解：和存在相角差,滯后，滯后為，所以滯后為則

26、M端 N端 動(dòng)作角： 可見M端不滿足動(dòng)作條件，而且N端滿足動(dòng)作條件，N端保護(hù)跳閘同時(shí)，停止發(fā)出擊發(fā)信號(hào)，M端收信機(jī)幾只收到它自己發(fā)出的高頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是間斷的，故M端保護(hù)立即動(dòng)作跳閘。因此保護(hù)能正確動(dòng)作。4-28 如圖4-12所示網(wǎng)絡(luò)圖，已知在這些網(wǎng)絡(luò)中所有的線路各側(cè)都有高頻方向保護(hù)，現(xiàn)假定在這些網(wǎng)絡(luò)中不同地點(diǎn)發(fā)生三相短路，并認(rèn)為所有電源的電勢(shì)均相等且同相位。試指出網(wǎng)絡(luò)中每一點(diǎn)短路時(shí)，流過各套保護(hù)的功率方向和在那些保護(hù)之間傳送高頻閉鎖信號(hào)，哪些套保護(hù)會(huì)動(dòng)作于跳閘。圖4-12 題4-28網(wǎng)絡(luò)圖 答案如圖4-13和圖4-14所示，其中實(shí)線箭頭表示功率方向，虛線箭頭表示閉鎖信號(hào)。兩側(cè)功率方向均由母

27、線到線路兩側(cè)的保護(hù)動(dòng)作且不收、發(fā)閉鎖信號(hào)（在圖中用在斷路器下加涂小黑圓點(diǎn)表示）。 圖4-13題4-28圖解1圖4-14題4-29圖解14-29 圖4-14為某線路MN的相差高頻保護(hù)的原理框圖，它由一個(gè)公用的電流起動(dòng)元件1KA啟動(dòng)發(fā)信和啟動(dòng)跳閘回路，該電流啟動(dòng)元件動(dòng)作電流=150A，但由于電流互感器誤差和繼電器調(diào)整不準(zhǔn)確，致使其M側(cè)實(shí)際動(dòng)作電流=145A,N側(cè)實(shí)際動(dòng)作電流=151A，同此時(shí)能否致保護(hù)誤動(dòng)作或拒動(dòng)，如果能動(dòng)作，試指出具體范圍。 答：M側(cè)保護(hù)可能誤動(dòng)作，其具體情況是當(dāng)N側(cè)發(fā)生反方向短路且短路電流值在145A<<151A的范圍內(nèi)。圖4-14題8-19相差高頻保護(hù)原理框圖4-

28、30在電壓為110KV，長(zhǎng)度,線路阻抗的方向高頻閉鎖保護(hù)中，只能一組采用接線的全阻抗繼電器作為相間短路的啟動(dòng)元件，即用于起動(dòng)發(fā)信機(jī)，也同時(shí)用于起動(dòng)跳閘回路。若已知全系統(tǒng)該阻抗角均相同，線路最大負(fù)荷電流=400A線路最低電壓=110KV，可靠系數(shù)=1.2，自起動(dòng)系數(shù)=1.2，繼電器反回系數(shù)，繼電器動(dòng)作阻抗誤差為：式中 為一次側(cè)動(dòng)作阻抗計(jì)算值。 為一次側(cè)動(dòng)作阻抗實(shí)際值為保證保護(hù)圍外故障時(shí)，不至于由于兩側(cè)起動(dòng)元件的誤差而導(dǎo)致保護(hù)的無(wú)選擇性動(dòng)作，試計(jì)算：1按躲開最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定的起動(dòng)元件一次動(dòng)作阻抗計(jì)算值及容許的最大誤差并校驗(yàn)被保護(hù)線路發(fā)生金屬性短路時(shí)保護(hù)的靈敏系數(shù)。2最大容許誤差時(shí)，和又等于多少？

29、解：1. 按外部故障切除后負(fù)荷狀態(tài)下起動(dòng)元件能返回的條件選擇和及（1）（2）求，根據(jù)誤差的定義應(yīng)有 如果當(dāng)外部短路，如圖4-15中K點(diǎn)，線路N側(cè)起動(dòng)元件動(dòng)作，而該側(cè)的功率方向?yàn)橛删€路到母線，但是M側(cè)的起動(dòng)元件動(dòng)作，該側(cè)的功率方向由母線到線路，這時(shí)可發(fā)生無(wú)選擇性動(dòng)作，此時(shí)M側(cè)起動(dòng)元件的實(shí)際動(dòng)作阻抗為 圖4-15題4-30網(wǎng)絡(luò)圖因?yàn)橄到y(tǒng)阻抗角相同，故此外和分別為M側(cè)和N側(cè)的起動(dòng)元件的測(cè)量阻抗，線路的阻抗為 可見，當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，發(fā)生無(wú)選擇性動(dòng)作的條件為N側(cè)起動(dòng)元件不動(dòng)作，而M側(cè)起動(dòng)元件動(dòng)作，從而，此時(shí)必須滿足條件和反之，為了不發(fā)生無(wú)選擇性動(dòng)作，則必須滿足條件 由此可求出動(dòng)作阻抗容許的最大誤差為（3）

30、求2求當(dāng)動(dòng)作阻抗容許最大誤差時(shí)和 4-31.在圖4-16中所示網(wǎng)絡(luò)，在線路MN上裝有相差高頻保護(hù)，已知 ， ，電流互感器和保護(hù)裝置來(lái)自角誤差分別為和，線路長(zhǎng)度=400km,試求圖4-16題4-31網(wǎng)絡(luò)圖和相量圖（a）網(wǎng)絡(luò)圖；（b）相量圖（1） 保護(hù)的閉鎖角 和動(dòng)作角 （2） 當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)。兩側(cè)保護(hù)能否同時(shí)動(dòng)作，如果不使其發(fā)生相繼動(dòng)作，線路的長(zhǎng)度應(yīng)限制在多少？（3） 當(dāng)K點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不使保護(hù)發(fā)生相繼動(dòng)作的線路的最大長(zhǎng)度為多少（計(jì)算時(shí)可不計(jì)的影響，并取裕度度角）解：（1）閉鎖角等于電流互感器誤差角，保護(hù)裝置本身的誤差角，輸出線角差和裕度角之和，即 =+= 動(dòng)作角：即 （2）當(dāng)K點(diǎn)發(fā)

31、生三相短路時(shí)，M側(cè)保護(hù)的測(cè)量角由圖811（b）電勢(shì)和電流相量圖可知線路兩端電流相位和相差電角差，再考慮電流互感器誤差和保護(hù)裝置本身誤差和 信號(hào)傳播過程中可引起角度差，可知M端測(cè)量角，M端保護(hù)不能動(dòng)作，而N端測(cè)量角故N端保護(hù)可動(dòng)作，同時(shí)停止發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，N端停信后，M端發(fā)信機(jī)只能收到自己所發(fā)高頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是間斷的，所以M端保護(hù)也立即跳閘，出現(xiàn)相繼動(dòng)作而同時(shí)跳閘。線路長(zhǎng)度應(yīng)限制在283.3km之內(nèi)，可以不發(fā)生相繼動(dòng)作。 （3）在K點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，線路兩端操作電流（K=68,影響可忽略，主要考慮的影響）的相位差僅由線路兩端阻抗角，電流互感器誤差和保護(hù)裝置的角度決定，即 所以當(dāng)K點(diǎn)發(fā)

32、生不對(duì)稱短路時(shí)，不使保護(hù)發(fā)生相繼動(dòng)作的線路最大長(zhǎng)度=1283km。 第5章 輸電線路的自動(dòng)重合閘思考題與習(xí)題解答5-1電網(wǎng)中重合閘的配置原則是什么?答:<<技術(shù)規(guī)程>>規(guī)定自動(dòng)重合閘配合的原則是（1）1kv及以上架空線路及電纜與架空混和線路,在裝設(shè)斷路器的條件下,當(dāng)用電設(shè)備允許且無(wú)備用電源自動(dòng)投入時(shí),應(yīng)裝自動(dòng)重合閘裝置;（2）旁路斷路器和兼作傍路母聯(lián)短路器或者分段短路器,應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置;（3）低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器,可裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置;（4）必要時(shí),母線故障也可以采用自動(dòng)重合閘裝置.5-2 自動(dòng)重合閘的基本類型有哪些?它們分別用于什么網(wǎng)絡(luò)?答:自動(dòng)重合閘按其

33、功能可分為三種類型,即三相重合閘,單相重合閘和綜合重合閘.（1）110kv及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)單側(cè)電源線路,一般采用三相一次重合閘；（2）220kv、110kv及以下電壓等級(jí)雙電源線路用合適方式的三相自動(dòng)重合閘能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和運(yùn)行要求的,可采用三相自動(dòng)重合閘；（3）330500KV線路，一般采用綜合重合閘裝置；（4）220kv線路采用各種方式三相自動(dòng)重合閘不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和運(yùn)行要求時(shí)可采用綜合重合閘裝置；（5）雙電源220kv及以上電壓等級(jí)的單回路聯(lián)絡(luò)線,適合采用單相重合閘;（6）主要的110kv雙電源單回路聯(lián)絡(luò)線,采用單相重合閘為電網(wǎng)安全運(yùn)行效果顯著時(shí),可采用單相重合閘5-3試比較單相重合閘

34、與三相重合閘的優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：經(jīng)比較兩種重合閘的優(yōu)缺點(diǎn)如下：(1)使用單相重合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)非全相運(yùn)行，除縱聯(lián)保護(hù)需要考慮一些特殊問題外，對(duì)零序電流保護(hù)和整定點(diǎn)配合產(chǎn)生很大影響，也使中，短線路的零序電流不能充分發(fā)揮作用。例如，一般環(huán)網(wǎng)三相重合閘線路的零序電流段保護(hù)都能繼續(xù)動(dòng)作，即在線路一側(cè)出口單相接地而三相跳閘后，另一側(cè)零序電流立即增大并使其段保護(hù)動(dòng)作。利用這一特點(diǎn)，即使線路縱聯(lián)保護(hù)停用，配合三相快速重合閘，仍然保持較高的成功率。但單獨(dú)使用單相使用重合閘時(shí)，這個(gè)特點(diǎn)就不存在了，而且為了考慮非全相運(yùn)行，往往需要提高零序電流段保護(hù)的啟動(dòng)值，零序電流段保護(hù)的靈敏度也相應(yīng)降低，動(dòng)作時(shí)間可能增大。(2)使用三

35、相重合閘時(shí)，各種保護(hù)的出口回路可以直接動(dòng)作于斷路器，使用單相重合閘時(shí)，除了本身有選相能力的保護(hù)外，所有縱聯(lián)保護(hù)，相間距離保護(hù)，零序保護(hù)等，都必須經(jīng)單相重合閘選相元件控制才能動(dòng)作于斷路器(3)當(dāng)線路發(fā)生單相接地，進(jìn)行三相重合閘時(shí)，會(huì)比單相重合閘產(chǎn)生較大操作過電壓。這是由于三相跳閘，電流過零時(shí)斷電，在非故障相上會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于相電壓峰值的殘余電壓，而重合閘的斷電時(shí)間較短，上述非故障相的電壓變化不大，因而在重合閘時(shí)產(chǎn)生較大的操作過電壓，而當(dāng)使用單相重合閘時(shí),重合的故障相電壓一般只有17%左右（由于線路本身電容分壓產(chǎn)生），因而沒有操作過電壓?jiǎn)栴}，然而從較長(zhǎng)時(shí)間在110KV及220KV電網(wǎng)采用三相重合閘運(yùn)行

36、情況看，對(duì)一般中，短線路操作過電壓方面的問題并不突出。(4)采用三相重合閘時(shí)，最不利的情況是有可能重合閘三相短路故障上，有的線路經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算認(rèn)為必須避免這種情況時(shí)，可以考慮在三相重合閘中增設(shè)簡(jiǎn)單的相間故障判別元件。使它在單相故障時(shí)實(shí)現(xiàn)重合，在相間故障時(shí)不重合。5-4 電力系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘的基本要求是什么?答:電力系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘的基本要求是(1) 動(dòng)作迅速;(2) 手動(dòng)跳閘時(shí)不應(yīng)該重合,手動(dòng)合閘于故障線路時(shí),繼電保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘后,不應(yīng)重合;(3) 不允許多次重合;(4) 動(dòng)作后自動(dòng)復(fù)歸;(5) 用不稱原則啟動(dòng);(6) 與繼電保護(hù)裝置配合.5-5 電力線路為什么要裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置?答: 在

37、電力線路(架空線路)中瞬時(shí)性故障約占故障次數(shù)80%90%，當(dāng)故障被切除后,電弧熄滅,故障點(diǎn)去游離,絕緣強(qiáng)度恢復(fù)到故障前的水平,此時(shí)若能在線路斷路器斷開后再進(jìn)行一次重合閘即可恢復(fù)供電,從而提高了供電可靠性,采用自動(dòng)重合閘,可以快速重合,提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性.5-6 單相重合閘中選相元件的作用和類型是什么?答:單相重合閘中選相元件的作用是線路發(fā)生單相接地短路時(shí),選出故障相.選相元件按電網(wǎng)接線和運(yùn)行特點(diǎn)有以下幾個(gè)類型:(1) 相電流選相元件;(2) 相電壓選相元件;(3) 阻抗選相元件;(4) 相電流差突變量選相元件.5-7綜合重合閘的接地選相元件中為什么要加入零序電流補(bǔ)償?答: 選相元件加入零序

38、電流補(bǔ)償構(gòu)成判別元件,由零序電繼電器構(gòu)成判別元件,當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí),判別元件不動(dòng)作,當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí),判別元件啟動(dòng).5-8 為什么重合閘有前加速和后加速,為什么有的網(wǎng)絡(luò)中采用后加速的方式工作?答:重合閘”前加速”是指當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),第一次由無(wú)選擇性電流速斷保護(hù)瞬間切除故障,第二次繼電保護(hù)動(dòng)作按有選擇性方式切除故障.自動(dòng)重合閘”后加速”是指線路發(fā)生短路故障時(shí),繼電保護(hù)先有選擇性的切除故障，然后重合閘,如果是瞬間性故障則合閘成功,恢復(fù)供電,如果是永久性故障則第二次無(wú)選擇性的切除故障,加速切除故障,縮短了停電時(shí)間,提高了供電可靠性. 采用”后加速”保護(hù),是按繼電保護(hù)有選擇性的切除故障,這與原繼

39、電保護(hù)方案相同,這時(shí)如果重合閘裝置出現(xiàn)故障也不會(huì)對(duì)線路保護(hù)造成影響,可以正常工作,如果用前加速,則先按無(wú)選擇性瞬間時(shí)跳閘,重合閘裝置出故障則使線路保護(hù)不能正常工作。5-9 單相自動(dòng)重合閘動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮那些因素?答:1、單側(cè)電源線路三相自動(dòng)重合閘的時(shí)限選擇（1）重合閘動(dòng)作時(shí)間選擇,從減少停工時(shí)間考慮,AAR動(dòng)作時(shí)間越短越好,實(shí)際上要考慮2個(gè)條件:1) AAR動(dòng)作時(shí)限必須大于故障點(diǎn)去游離的時(shí)間,使故障點(diǎn)絕緣恢復(fù)到故障前的水平.2) AAR動(dòng)作時(shí)限必須大于斷路器及其操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好重合閘的時(shí)間,包括斷路器觸頭周圍介質(zhì)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)及滅弧室充滿油的時(shí)間,以及操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位做好重合閘的時(shí)間.一般情況下,斷

40、路器及其操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好的合閘時(shí)間大于故障點(diǎn)介質(zhì)去游離的時(shí)間,因此, AAR動(dòng)作時(shí)間只是按第2條考慮即可對(duì)于不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式 （51）對(duì)于繼電保護(hù)啟動(dòng)方式 （52）式中操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好合閘時(shí)間,對(duì)電磁操作機(jī)構(gòu)取0.30.5s; 斷路噐跳閘時(shí)間與儲(chǔ)備時(shí)間,取0.30.4s 對(duì)于裝置在單相電源環(huán)型網(wǎng)絡(luò)或并列運(yùn)行的平行線路上的自動(dòng)重合閘裝置,其動(dòng)作時(shí)間限制不應(yīng)該大于線路對(duì)側(cè)可靠切除時(shí)間,即 （53）式中M側(cè)自動(dòng)重合閘動(dòng)作時(shí)間；N側(cè)(對(duì)側(cè)),線路M側(cè)(本側(cè))保護(hù)最大,最小動(dòng)作時(shí)間；線路N側(cè)、M側(cè)斷路器的跳閘時(shí)間；線路N側(cè),M側(cè)斷路器合閘時(shí)間時(shí)間裕度,取0.50.7s為可靠切除瞬時(shí)性故障;提高系統(tǒng)成功率,單端

41、電源線路重合閘動(dòng)作時(shí)限要大于等于0.8s,一般取0.81s.（2）重合閘復(fù)歸時(shí)限重合閘復(fù)歸時(shí)間是電容C充電到中間繼電器KM起動(dòng)電壓的時(shí)間,整定時(shí)應(yīng)考慮；1）必須保證重合到永久性故障時(shí),由最長(zhǎng)時(shí)間段保護(hù)裝置以切除故障時(shí),斷路器不會(huì)再次重合閘,確保只重合一次,即 （54）式中 重合閘復(fù)歸時(shí)間2）當(dāng)重合成功后,準(zhǔn)備好再一次動(dòng)作時(shí)間,不小于斷路器第二次跳合閘時(shí)間,以確保斷路器切斷能力的恢復(fù),一般要求,可取。(3)后加速繼電器KAC復(fù)歸時(shí)間 （55）式中 、線路保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限與儲(chǔ)備時(shí)間； 斷路器合閘時(shí)間與跳閘時(shí)間2,雙側(cè)電源線路自動(dòng)重合閘時(shí)間(1)無(wú)壓側(cè)(設(shè)N側(cè)為無(wú)壓側(cè))1) 低電壓繼電器動(dòng)作電壓 最

42、低電壓繼電器動(dòng)作電壓按靈敏系數(shù)不小于2整定,一般取0.5倍的額定電壓.2)重合閘動(dòng)作時(shí)限按兩側(cè)斷路器不同時(shí)跳閘條件整定,即 （56）式中 N側(cè)自動(dòng)重合閘時(shí)間;M側(cè)最大保護(hù)時(shí)限，N側(cè)最小保護(hù)時(shí)限；故障點(diǎn)去游離時(shí)間；線路N側(cè)斷路器的合閘時(shí)限(2)同步側(cè)(設(shè)M側(cè)為同步側(cè)) 1) 重合閘動(dòng)作時(shí)限仍按兩側(cè)QF不同時(shí)跳閘條件整定,即 （57）式中符號(hào)意義見式(9一6) 2) 同步檢測(cè)繼電器動(dòng)作角整定 同步檢查繼電器KY的動(dòng)作角根據(jù)設(shè)備允許通過的沖擊電流周期分量和時(shí)間進(jìn)行整定,要求同步側(cè)的重合閘動(dòng)作,必須有即 （88） 在臨界情況下,如圖5-1所示,2點(diǎn)發(fā)出重合閘脈沖,經(jīng)斷路器的合閘時(shí)間后,在3點(diǎn)斷路器觸頭

43、閉合,此時(shí)實(shí)際相量角差為,顯然在角下合閘,通過設(shè)備的沖擊電流不得超過允許值,即 所以 （59）或 式中設(shè)備允許通過的沖擊電流周期分量;系統(tǒng)綜合次暫時(shí)抗;兩側(cè)次暫態(tài)電勢(shì)()計(jì)及式(9-8) ,整理后得 （510）無(wú)壓側(cè)同步繼電器動(dòng)作角的整定,可類似進(jìn)行.。圖5-1與角的關(guān)系曲線5-10什么叫自動(dòng)重合閘不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)原則?答:自動(dòng)重合閘不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)原則是指采用控制開關(guān)位置和斷路器位置不對(duì)應(yīng)原則啟動(dòng)重合閘裝置,對(duì)綜合自動(dòng)重合閘,宜采用不對(duì)應(yīng)原則和保護(hù)同時(shí)啟動(dòng)。5-11手動(dòng)重合到永久性故障線路上,重合閘為什么不動(dòng)作?答: 手動(dòng)合閘到永久性故障線路上,QF在AAR動(dòng)作后再次跳開,這叫時(shí)雖然跳閘位置繼電器KCT

44、和時(shí)間繼電器又重新起動(dòng),但中間繼電器KM不能啟動(dòng),因?yàn)殡娙軨兩端電壓尚未充電到KM動(dòng)作值,而且持續(xù)時(shí)間再久，C的兩端也不會(huì)充到KM動(dòng)作值.（由和KM電壓繞組電阻2.1K分壓決定）。512快速自動(dòng)重合閘為什么對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定有利?答: 快速自動(dòng)重合閘從短路開始到重新合上斷路器的整個(gè)時(shí)間大約為0.50.6s,在這樣短的時(shí)間內(nèi)兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)角來(lái)不及擺開到危及系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞角度,故能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定,恢復(fù)正常運(yùn)行。513自動(dòng)重合閘主要構(gòu)成部件有哪些?各起什么作用?答:不管是電磁型,晶體管型,還是集成電路型的三相一次自動(dòng)重合閘裝置一般主要由啟動(dòng)元件,延時(shí)元件,一次合閘脈沖元件和執(zhí)行元件4部分組成.啟動(dòng)元件的

45、作用是當(dāng)斷路器跳閘后,使重合閘的延時(shí)元件啟動(dòng).延時(shí)元件是為了保證斷路器跳閘之后,在故障點(diǎn)有足夠的去游離時(shí)間和斷路器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠恢復(fù)準(zhǔn)備再次動(dòng)作的時(shí)間.一次合閘沖元件用來(lái)保證重合閘裝置只能重合一次.執(zhí)行元件則是將重合閘動(dòng)作信號(hào)穿送至合閘電路和信號(hào)回路,使斷路器重新合閘,并發(fā)信號(hào)讓值班人員知道自動(dòng)重合閘已動(dòng)作。5-14哪些情況下需要對(duì)重合閘進(jìn)行閉鎖？答：當(dāng)高壓斷路器的氣壓或液壓下降至不允許斷路器重合時(shí)，應(yīng)將重合器閉鎖，使其不能發(fā)出重合閘脈沖。如在重合閘過程中，氣壓或液壓下降至低于允許合閘值，則應(yīng)能保證重合閘動(dòng)作的完成。5-15 試說明綜合重合閘中M、N、Q、R個(gè)端子的作用。答：在綜合重合閘裝置

46、中，為了滿足與各種保護(hù)之間的配合，一般設(shè)置四個(gè)端子，即M、N、Q、R端子。（1）M端子接非全相運(yùn)行中可能誤動(dòng)作的保護(hù)，如距離保護(hù)、II段和零序電流保護(hù)、II段。在非全相運(yùn)行中當(dāng)不采用其他措施時(shí)，應(yīng)將這些保護(hù)閉鎖。（2）N端子接非全相運(yùn)行中仍然繼續(xù)工作的保護(hù)，如相差高頻的保護(hù)。（3）Q端子接入的保護(hù)，無(wú)論什類型的故障，都必須切除三相。然后進(jìn)行三相重合閘保護(hù)，如母線保護(hù)。（4）R端子接入的保護(hù)只要求直跳三相斷路器，而不再重合閘的保護(hù)，如長(zhǎng)延時(shí)的后備保護(hù)。5-16 裝設(shè)非同步重合閘限制的條件是什么？答：裝設(shè)非同步重合閘限制的條件是：（1）當(dāng)線路兩側(cè)電源電勢(shì)之間的相角差為合閘時(shí)，所產(chǎn)生的最大沖擊電流不

47、超過規(guī)定的允許值。當(dāng)線路兩側(cè)電源電勢(shì)的幅值相等時(shí)，所出現(xiàn)的最大沖擊電流的周期分量為（2）采用非同步重合閘后，在兩側(cè)電源由非同步運(yùn)行拉入同步的過程中系統(tǒng)處在振蕩狀態(tài)，在振蕩過程中對(duì)重要負(fù)荷影響要?。粚?duì)繼電保護(hù)的影響也必須采用躲過的措施。5-17潛供電流的性質(zhì)對(duì)AAR動(dòng)作時(shí)間有什么影響？答：當(dāng)線路故障相兩側(cè)斷路器跳閘后，由于非故障相與故障相之間存在電容與互感，雖然短路相電壓已經(jīng)被切斷，但故障點(diǎn)弧光通道中仍然有一定的電流流過，這個(gè)電流稱為潛供電流。潛供電流是因?yàn)橄嚅g電容和互感影響由非故障相向故障點(diǎn)提供的。由于潛供電流的影響，短路點(diǎn)處電弧不能很快熄滅，弧光通道去游離受到嚴(yán)重阻礙，重合閘只有在故障點(diǎn)電弧

48、熄滅，絕緣強(qiáng)度恢復(fù)才能成功，因此，單相重合閘的動(dòng)作時(shí)間必須考慮它們的影響。潛供電流越大，單相重合閘動(dòng)作時(shí)間就越長(zhǎng)。一般選擇單相重合閘動(dòng)作時(shí)間比三相重合閘時(shí)間要長(zhǎng)。5-18選相元件的基本要求是什么？常用的選相方法有哪些？答：選相元件的基本要求是保證選擇性和靈敏性。常用選相元件有電流選相元件、低電壓選相元件、阻抗選相元件和相電流差突變量選相元件。常用的選相方法是由相電流差突變量繼電器構(gòu)成選相元件。第6章 變壓器保護(hù)思考題與習(xí)題的解答6-1 電力變壓器在不正常工作狀態(tài)和可能發(fā)生的故障有哪些？一般應(yīng)裝哪些保護(hù)？答：變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。內(nèi)部故障有繞組的相間短路，繞組的匝間短路，

49、直接接地系統(tǒng)側(cè)的接地短路。外部故障有油箱外部絕緣套管，引出線上發(fā)生相間短路或一相接地短路。 變壓器不正常工作狀態(tài)有過負(fù)荷；外部短路引起的過電流；外部接地引起的中性點(diǎn)過電壓；繞組過電壓或頻率降低引起的過勵(lì)磁；變壓器油溫升高和冷卻系統(tǒng)故障等。6-2 差動(dòng)保護(hù)時(shí)不平衡電流是怎樣產(chǎn)生的？答：差動(dòng)保護(hù)時(shí)不平衡電流產(chǎn)生的原因是：（1） 變壓器正常運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流引起的不平衡電流；（2） 變壓器各側(cè)電流相位不同引起的不平衡的電流；（3） 由于電流互感器計(jì)算變比與選用變比不同而引起的不平衡電流；6-3 變壓器勵(lì)磁涌流有哪些特點(diǎn)？變壓器差動(dòng)保護(hù)中防止勵(lì)磁涌流的影響的方法有哪些?答：當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除

50、電壓恢復(fù)時(shí)，可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流，這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流可達(dá)68倍額定電流。勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)是：（1）包含有很大成份的非周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時(shí)間軸的一側(cè)；（2）包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波的30%40%以上；（3）波形之間出現(xiàn)間斷角，間斷角可達(dá)80度以上； 根據(jù)勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)，目前變壓器差動(dòng)保護(hù)中防止勵(lì)磁涌流影響的方法有：（1）采用具有速磁飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器；（2）利用二次諧波制動(dòng)而躲開勵(lì)磁涌流；（3）按比較間斷角來(lái)監(jiān)督內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流的差動(dòng)保護(hù)。6-4 變壓器比率制動(dòng)的差動(dòng)繼電器制動(dòng)繞組的接法原則是什么？答：BCH

51、1型差動(dòng)繼電器的制動(dòng)繞組應(yīng)接入哪一側(cè)，遵循的原則是要保護(hù)外部短路的制動(dòng)作用最大，而內(nèi)部短路的制動(dòng)作用最小。據(jù)此，對(duì)雙繞組變壓器，制動(dòng)繞組應(yīng)接入無(wú)電壓或小電源側(cè)。對(duì)于三繞組變壓器，當(dāng)三側(cè)都有電源時(shí)，一般將繼電器制動(dòng)繞組接于穿越性短路電流最大的一側(cè)，使外部故障時(shí)，制動(dòng)繞組有最大的制動(dòng)作用。對(duì)于單側(cè)或雙側(cè)電源的三繞組變壓器，制動(dòng)繞組一般接于無(wú)電源的那一側(cè)以提高變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)的靈敏性。6-5 試述變壓器瓦斯保護(hù)的基本工作原理，為什么差動(dòng)保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)？答：變壓器瓦斯保護(hù)是利用變壓器發(fā)生油箱內(nèi)部故障，故障點(diǎn)內(nèi)局部高溫使變壓器油溫升高，使油內(nèi)空氣被排出形成上升皂泡，若故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，則變壓器油

52、和其它絕緣材料分解出大量氣體；這些氣體自油箱流向油枕上部，故障越嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕氣流速度越大，利用這種氣體實(shí)現(xiàn)保護(hù)。瓦斯保護(hù)的測(cè)量元件是氣體繼電器，它安裝在變壓器油箱于油枕之間的連接管道上。開口杯式氣體繼電器結(jié)構(gòu)是上部?jī)?yōu)有一個(gè)附帶永久磁鐵的開口杯，下部有一個(gè)附帶永久磁鐵的擋板。正常情況下，繼電器充滿油，開口杯和擋板的磁鐵遠(yuǎn)離干簧觸點(diǎn)，干簧觸點(diǎn)斷開，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)，產(chǎn)生少量氣體匯集氣體繼電器內(nèi)部，迫使油面下降，使開口暴露出油面，開口杯失去平衡繞軸落下，永久磁鐵也隨之落下接通干簧觸點(diǎn)，發(fā)出輕瓦斯信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，變壓器油箱和油枕之間連

53、導(dǎo)管中出現(xiàn)強(qiáng)烈的油流，當(dāng)油流流速達(dá)到整定速度值時(shí)，油流對(duì)擋板沖擊力克服彈簧的作用力、擋板被沖動(dòng)，永久磁鐵靠近干簧觸點(diǎn)，干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘脈沖，切斷變壓器各電源側(cè)的斷路器，同時(shí)發(fā)出重瓦斯信號(hào)。 因?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)不能保護(hù)所有內(nèi)部故障如變壓器油面下降，匝間短路等，因此采用瓦斯保護(hù)作為變壓器主保護(hù)。對(duì)變壓器內(nèi)部故障全面保護(hù)，瓦斯保護(hù)接線比差動(dòng)保護(hù)接線簡(jiǎn)單，靈敏性高。6-6 試述BCH-2型、BCH-1型差動(dòng)繼電器的工作原理，比較它們的異同點(diǎn)，各適用什么場(chǎng)合？ 答：BCH-2型差動(dòng)繼電器由帶短路繞組的三柱式速飽和變流器和型電流繼電器組合而成。它利用速飽和變流器和短路繞組躲過外部故障時(shí)的非周期分量和勵(lì)磁涌

54、流。BCH-1型差動(dòng)繼電器工作原理同BCH-2型相同，只是BCH-1型差動(dòng)繼電器具有制動(dòng)特性，其躲過外部短路不平衡電流性能比BCH-2型繼電器好，但躲過勵(lì)磁涌流能力不如BCH-2型繼電器。因此，對(duì)帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器多側(cè)電源的三繞組變壓器，在采用BCH-2型繼電器構(gòu)成縱差保護(hù)，靈敏性不滿足要求時(shí)可采用帶制動(dòng)特性BCH-1型差動(dòng)繼電器。6-7 變壓器后備保護(hù)可采取哪些方案，各有什么特點(diǎn)？答：變壓器相間短路的后備保護(hù)既是變壓器的后備保護(hù)又是相鄰母線或線路的后備保護(hù)。故可采用（1）過流保護(hù)低電壓?jiǎn)?dòng)的過流保護(hù)，比過流保護(hù)靈敏性高（2）復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，適用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過流保護(hù)

55、靈敏系數(shù)達(dá)不到要求的降壓變壓器（3）負(fù)序電流及單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，可以反映不對(duì)稱短路和三相短路故障，負(fù)序電流保護(hù)不對(duì)稱短路和三相短路故障，負(fù)序電流保護(hù)的靈敏系數(shù)較高，但整定計(jì)算復(fù)雜，通常用于63MVA及以上升壓變壓器的保護(hù)。6-8 對(duì)變壓器中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行時(shí)，為什么要裝上設(shè)兩套零序保護(hù)（即零序電流和零序電壓保護(hù)？）它們是如何配合工作的？答：對(duì)變壓器中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)作為中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)，還應(yīng)裝設(shè)零序電壓保護(hù)，作為變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的保護(hù)。6-9 為什么復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過流保護(hù)靈敏系數(shù)比一般過流保護(hù)高？為什么大容量變壓器上采用負(fù)序電流保護(hù)？答：復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)就是靈敏