《電力系統(tǒng)繼電保護》思考題與習題解答

1、電力系統(tǒng)繼電保護思考題與習題解答第 1 章什么是故障、不正常運行方式和事故？它們之間有何不同？又有何聯(lián)系？ 在電力系統(tǒng)中，三相短路、兩相短路、兩相接地短路、一相接地短路、兩點接地短路（實際上也屬相間短路）和斷線統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的故障。在電力系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)各種各樣的故障，但最常見且最危險的故障就是各種類型的短路。電力系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到損壞，但沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài)。常見的不正常運行狀態(tài)主要是：過負荷，過電壓、系統(tǒng)振蕩，頻率降低等。事故是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到損壞，電能質量變到不能允許的程度， 以致造成關于用戶的停滯供電（或少送電）或造成人身傷亡和電

2、氣設備的損壞。前者稱為停電事故，后者稱為人身和設備事故。不正常工作狀態(tài)的性質、后果和危害性有別于故障，長時間的不正常運行有可能造成故障。電力系統(tǒng)中發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài)時，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。故障和不正常運行方式不可以避免，而事故則可以避免發(fā)生。什么是主保護和后備保護？遠后備保護和近后備保護有什么區(qū)別和特點？答：主保護：是為滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。后備保護：是當主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。它又分為遠后備保護和近后備保護兩種。遠后備保護：指主保護或斷路器拒動時，由相鄰元件的保護來實現(xiàn)的后備保護。 電源引起的拒動，均

3、能起到后備作用，且實現(xiàn)簡單、經濟。但遠后備保護將使停電的范圍擴大，不能滿足選擇性和速動性的要求。近后備保護：當主保護拒動時，由本元件的另一套保護來實現(xiàn)的后備保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)后備保護。由于近后備保護與主保護安裝在同一元件上，所以近后備保護能滿足選擇性要求。繼電保護裝置的任務及其基本要求是什么？答：繼電保護裝置是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并且動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并且根據運行維持的條件（如有無經常值班人員）繼續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展

4、成為事故的電氣設備予以切除。此時保護應有一定的延 時，以免造成保護的誤動作。繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時， 繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是：經過預防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連續(xù)供電。關于繼電保護裝置的基本要求是：可靠性可靠性囊括安全性和依賴性，是關于繼電保護最根本的要求。所謂安全性是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。所謂依賴性是要求繼電保護在規(guī)則的保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。選擇性所謂選擇性是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中

5、切除，以盡快縮小停電的范圍。當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。速動性所謂速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓下運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并且列運行的穩(wěn)定性。靈敏性靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路或不正常運行情況時，保護裝置的反映能力。電力系統(tǒng)如果沒有配備完備的繼電保護系統(tǒng)，想像一下會出現(xiàn)什么后果？答：繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的必不可少的技術措施之一。在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護裝置或繼電保護裝置不完備，要想維持系統(tǒng)的正常運行是根本不可能的。

6、當故障發(fā)生時，不能即時進行處理，不能即時切除故障，導致電力系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，甚至引起電力系統(tǒng)崩潰，造成人員傷亡及設備的毀壞，引起事故。繼電保護裝置經過哪些主要環(huán)節(jié)完成預定的保護功能，各環(huán)節(jié)的作用是什么？ 成預定的保護功能。測量回路的作用：是測量與被保護電氣設備或線路工作狀態(tài)有關的物理量的變化， 如電流、電壓等的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生了短路故障或出現(xiàn)不正常運行情況。邏輯回路的作用：是當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，根據測量回路的輸出信號，進行邏輯判斷，以確定保護是否應該動作，并且向執(zhí)行元件發(fā)出相應的信號。執(zhí)行回路的作用：是執(zhí)行邏輯回路的判斷，發(fā)出切除故障的跳閘信號或指示不正常運行情況的信號。成哪些原理

7、的保護，這些保護僅靠保護的整定值能切除保護范圍內任意點的故障嗎？答：根據短路時電流的增大，可構成過電流保護；根據短路時電壓的降低，可構成低電壓保護；根據短路時電流與電壓之間相角的變化，可構成功率方向保護；根據電壓可構成零序電流保護、負序電流保護和負序功率方向保護。這些保護僅靠保護的整定值不能切除保護范圍內任意點的故障。因為保護裝置或斷路器可能會因某種原因而產生拒動。的保護？答：根據故障時被保護元件兩端電流相位和大小的變化，可構成差動保護；高頻保護是利用高頻通道來傳遞線路兩端電流相位、大小和短路功率方向信號的一種保護。力系統(tǒng)的穩(wěn)定性？答：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。如圖： U n

8、B U （因距離遠n n相位差不大，易拉入同步，使系統(tǒng)恢復正常。從繼電保護的發(fā)展史，談與其他學科技術發(fā)展的關聯(lián)性。答：從繼電保護的發(fā)展史可以知道，繼電保護的發(fā)展離不開其他學科技術的發(fā)展， 沒有繼電器的問世，就不會出現(xiàn)繼電保護，沒有晶體管的產生，就不會出現(xiàn)靜態(tài)繼電保護形式，沒有計算機、微處理器的問世，就不會出現(xiàn)微機繼電保護。其他學科技術的快速發(fā)展，帶動了繼電保護技術的快速發(fā)展，所以繼電保護技術的發(fā)展與其他學科技術的發(fā)展是有很大的關聯(lián)性的。第 2 章答：過高各有何缺陷？答：答：整定，還需要與各線路末端變電所母線上一切出線保護動作時限最長者配合。保護1 在線路末端B母線上出線動作時間最長的是t 2.

9、5s則保護1 的過電流保護的動作4max時限為tt t 2.5 0.5 3s 。14max（1）1 I段整定計算：求動作電流。按躲過最大運行方式下本線路末端（K1 點）護的最大短路電流來整定，即IIKII(3)KIES1.252.652(KA)36.75/3OP36.75/3relrelZZ L14 0.415采用兩相不完全星形接線方式時流過繼電器的動作電流為I2.652 IOPJKTA 44.2 A60求動作時限。第I段為電流速斷，動作時間為保護裝置的固有動作時間，即t I 0(s)1靈敏系數校驗，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1 E136.75/LmaxZIZSm

10、in0.4 2.652 4 10.0 km313L10則L% maxmaxL1100% 100% 66.67% 5015在最小運行方式下發(fā)生三相短路時的保護范圍為31 E3SS1 3333 36.75/ 5 ZLZmin 2ILSmax 24.8220.42.652則L% minminL1100% 100% 32.13% 15151 II I 配合的原則來整定，即III KIIII1.11.2536.75/340.4 1535relIII1.217III 20.3(A)OPJK60TA求動作時限。應比相鄰線路保護 I 段動作時限高一個時限級差，即t II t I t 0 0.5 0.5(S )

11、12靈敏系數校驗。利用最小運行方式下本線路末端（K1 點）路時流過保護的電流來校驗靈敏系數，即3SE336.75/33S KIII(2)K1minZSmaxZ L1250.415 1.373 1.3 ，滿足要求。sen1IIIIII1.217OP1保護1 III電流來整定，即KIII K1.21.5 IIIIOP1relKreSS ILmax 230 487.059A0.85采用兩相不完全星形接線方式時流過繼電器的動作電流為IIIIOPJIIIIKTA 487.059 8.118(A) 60求動作時限。應比相鄰線路保護的最大動作時限高一個時限級差，即t III 12maxt 3max t t

12、0.5 0.5 0.5 1.5(S )靈敏系數校驗。作近后備保護時，利用最小運行方式下本線路末端（K1 點）路時流過保護裝置的電流來校驗靈敏系數，即3336.753336.75/3I(2)S2Z Z 250.415KIII Smax11 3.4231.5，滿足要求。sen1IIIIIII487.059/1000OP1作遠后備保護時，利用最小運行方式下相鄰線路末端（K2 點）短路時流過保護裝置的電流來校驗靈敏系數，即333ES33336.75/KIIII(2)K1min2ZSmaxZ L1250.4) 1.4961.2，滿足要求。sen1IIIIIII487.059/1000OP1答：（1）4

13、的最大負荷電流為I 400500550 1450ALmax則保護 4 的過電流保護的動作電流為IIIIKIII KrelILmax 1.151.31450 2550.294A4OPKre0.85（2）保護 4 的過電流保護的整定值不變，當保護 1 所在元件故障被切除后，經過保護4的最大負荷電流為I500550 1050A，則返回系數為LmaxKIII KKrelILmax 1.151.31050 0.616 ，即返回系數低于此值時會造成保護re4 誤動作。IIII4OP2550.294（3）當Kre0.85時，保護4 的過電流保護的靈敏系數為KIII3.2，則senI(2)KIIIIIII 3

14、.2 2550.294 8160.941A ，Kminsen當K0.7時，保護4 的過電流保護的動作電流為reIIIIKIII KrelILmax 1.151.31450 3096.786A4 的過電流保護的靈4OPKre0.7I(2)8160.941敏系數為KIIIsenIIII4OP 2.6353096.7863-25解：線路AB的正序阻抗Z0.48534AB線路BC 的正序阻抗Z0.46024BCI段的整定計算整定阻抗Z Iset K I Zrel 0.85 34 28.9動作時限t I 0s （I 段的實際動作時限為保護固有動作時間）II段的整定計算BC2IZIIset K II re

15、lZIset2K II 0.8 Z K I 0.85 24 20.4 ，則relset2relBCZIIset 0.8 34 20.4 43.52靈敏系數校驗：按本線路末端短路計算，即Z II43.52Kset 1.281.5BC II段配合。senZ34AB動作時限：與相鄰線路保護的 I 段配合，則t II t I2t 00.5s0.5s28.9（1）A1I0.4 72.25kmAB A 65km I 段的保護范圍內，所以A 1 I II 段都要起動，但I 段瞬時動作，跳開A 故障線路，II 段則在故障電流消失后返回。ABA75km II段的保護范圍內，所以A1I段不起動，II0.5sA（3）由前計算可知，