電力系統(tǒng)繼保習(xí)題

電力系統(tǒng)繼電保護原理習(xí)題第三章

電網(wǎng)的距離保護全阻抗繼電器有無電壓死區(qū)？為什么？答：沒有死區(qū)，根據(jù)全阻抗繼電器的動作特性（幅值、相位），可以分析，當(dāng)電壓很小的時候，可以動作。幅值特性：相位特性：2.有一方向阻抗繼電器，其整定阻抗Zzd=10∠60°Ω，若某一種運行情況下的測量阻抗Zcl=8.5∠30°Ω，此時該繼電器是否動作？為什么？解：根據(jù)方向繼電器的幅值比較方程：將Zzd=10∠60°和Zcl=8.5∠300Ω代入方程，得結(jié)果：動作。8.精確工作電流的含義是什么？阻抗繼電器為什么要考慮精確工作電流？解：所謂精確工作電流就是指當(dāng)IJ=IJG時，繼電器的起動阻抗Zdz.j=0.9Zzd，即比整定阻抗值縮小了10％。加入繼電器的電流較小時，繼電器的起動阻抗將下降，使阻抗繼電器的實際保護范圍縮短。這將影響到與相鄰線路阻抗元件的配合，甚至引起非選擇性動作。所以必須考慮精確工作電流。9.已知線路的阻抗角ΦL=65°，通過線路的負(fù)荷功率因數(shù)為0.9，在此線路上裝設(shè)有按0°接線的相間距離保護。當(dāng)線路發(fā)生金屬性短路時，距離保護起動元件的靈敏系數(shù)是采用，還是采用全阻抗繼電器大？為什么？解：方向阻抗繼電器動作阻抗為：；

全阻抗繼電器動作阻抗為：下圖中我們可以比較0.9功率因數(shù)的負(fù)載線與特性園的交點，易知距離保護起動元件方向阻抗繼電器的靈敏系數(shù)大，提高了1/cos(ψd-ψfh)。第四章1.縱聯(lián)差動保護與電流保護的區(qū)別是什么？答：電流保護屬于單端保護，在動作值的整定上必須與下一元件的保護相配合，才能滿足動作選擇性的要求，它不能瞬時切除保護范圍內(nèi)任何地點的故障?？v聯(lián)差動保護是利用比較被保護元件始末端電流的大小和相位的原理來構(gòu)成輸電線路保護，當(dāng)在保護范圍內(nèi)任一點發(fā)生故障時，能瞬時切除故障。第五章1.什么是高頻通道的經(jīng)常無高頻電流方式和長期發(fā)信方式？答：經(jīng)常無高頻電流方式就是當(dāng)故障時發(fā)出高頻電流；長期發(fā)信方式就是故障時將高頻電流停止或改變其頻率的方式。2.高頻通道是由哪幾部分組成的？各部分各有什么作用？答：阻波器：并聯(lián)諧振，阻抗最大，可達(dá)1000Ω以上，可以將高頻限制在通道內(nèi)，所以諧振頻率就是載波頻率。對50工頻，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗（0.04Ω），所以不影響工頻傳輸。結(jié)合電容器：與連接過濾器配合，將載波信號傳輸?shù)捷旊娋€路；同時使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。（高頻通過，低頻阻抗大，不能通過）。連接濾波器：與結(jié)合電容器組成“帶通濾波器”，只有高頻通過。其波阻抗：由線路一側(cè)看：400Ω；由收發(fā)信機一側(cè)看：100Ω，這樣可避免反射，減小信號衰耗。本處的接地刀閘便于檢修。高頻收發(fā)信機：發(fā)送和接收高頻信號。由繼電保護裝置控制，控制方式有：⑴電力系統(tǒng)故障時，保護起動，使發(fā)信號；⑵正常發(fā)信，故障聽信或改變頻率方式。兩端接收，進行比較判斷，進行跳閘或閉鎖（保護）。3.簡述高頻閉鎖方向保護的工作原理。答：高頻閉鎖方向保護是通過高頻通道間接比較被保護線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護范圍內(nèi)部故障還是外部故障。保護的起動元件是電流或距離保護的第III段。當(dāng)區(qū)外故障時，被保護線路近短路點一側(cè)為負(fù)短路功率，向輸電線路發(fā)高頻波，兩側(cè)收信機收到高頻波后將各自保護閉鎖。當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時，線路兩端的短路功率方向為正，發(fā)信機不向輸電線路發(fā)高頻波，保護的起動元件不被閉鎖，瞬時跳開兩側(cè)斷路器。4.簡述相差高頻保護的工作原理。答：相差高頻保護的工作原理：比較兩端短路電流相位，采用高頻通道經(jīng)常無電流方式構(gòu)成保護時，規(guī)定兩端在電流波形正半周或負(fù)半周發(fā)高頻信號。當(dāng)內(nèi)部故障時，兩端電流同相位，收到的高頻信號間斷，不進行保護閉鎖；當(dāng)外部故障時，兩端電流相位相反，收到的高頻信號連續(xù)，閉鎖保護。因此，沒有填滿本端高頻脈沖空隙的高頻信號是保護動作跳閘的的必要條件，填滿本端高頻脈沖空隙的對端高頻信號就是一種閉鎖信號，達(dá)到閉鎖保護的目的。相差高頻保護是一種傳送閉鎖信號的保護。第六章1.為什么要采用自動重合閘？對自動重合閘裝置有哪些要求？答：電力系統(tǒng)架空線路故障大都是“瞬時性”故障，在線路被繼電保護迅速動作斷路器斷開后，故障點的絕緣水平可以自行恢復(fù)，故障隨即消失。此時如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。對于這種“瞬時性”故障，在線路被斷開后，再進行一次合閘，就有可能恢復(fù)供電，從而大大提高供電的可靠性。自動重合閘的基本要求（P105）。5.什么叫重合閘的前加速和后加速？它們各有什么優(yōu)缺點？答：重合閘的前加速（P111）和后加速（P112）。6.同步檢定繼電器的工作原理是什么？答：（P111）。第六章電力變壓器的繼電保護1、電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常工作情況有哪些？應(yīng)該裝設(shè)哪些保護？答：變壓器故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障：相間短路、繞組匝間短路和單相接地短路。油箱外部故障：引線和套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。不正常工作是由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流、油面降低和過勵磁等。一般應(yīng)裝設(shè)：瓦斯保護；縱差保護或電流速斷保護；過電流保護；另序電流保護；過負(fù)荷保護；過勵磁保護2、變壓器差動保護產(chǎn)生不平衡電流的原因有哪些?與哪些因素有關(guān)？答：1、由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生；2、由兩側(cè)電流互感器的誤差引起；3．由計算邊比與實際變比不同而產(chǎn)生；4．帶負(fù)荷調(diào)變壓器的分接頭產(chǎn)生3、為了提高變壓器差動保護的靈敏性并保證選擇性，應(yīng)采用哪些措施來減少不平衡電流及其對保護的影響？答：1、將變壓器星形側(cè)的三個電流互感器結(jié)成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器結(jié)成星形，并適當(dāng)考慮連接方式后即可把二次電流的相位校正過來。2、在選擇互感器時，應(yīng)選帶有氣隙的D級鐵心互感器，并選大變比的電流互感器。3、用平衡線圈Wph來消除。4.何謂變壓器的勵磁涌流？勵磁涌流如何產(chǎn)生？有什么特點？答：變壓器勵磁涌流是指:變壓器全電壓充電時,在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。產(chǎn)生的原因是:變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時,其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵芯的飽和磁通量,因此產(chǎn)生較大的涌流,其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。

其特點是:勵磁涌流隨變壓器投入時系統(tǒng)電壓的相角、變壓器鐵芯的剩余磁通和電源系統(tǒng)阻抗等因素有關(guān)。最大涌流出現(xiàn)在變壓器投入時電壓經(jīng)過零點瞬間(該時磁通為峰值）。變壓器涌流中含有直流分量和高次諧波分量,隨時間衰減,其衰減時間取決于回路電阻和電抗,一般大容量變壓器約為5-10秒,小容量變壓器約為0.2秒左右。特點：1、包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于時間軸的一側(cè)。2、包含有大量的高次諧波分量,并以二次諧波為主。3、勵磁涌流波形之間出現(xiàn)間斷。第八章1、微機保護有哪些特點和優(yōu)點？答：由微型計算機或單片機構(gòu)成的保護稱為微機保護。微機保護的優(yōu)點有：(1)程序具有自適應(yīng)性，可按系統(tǒng)運行狀態(tài)自動改變整定值和特性(2)有可存取的存儲器。(3)在現(xiàn)場可靈活地改變繼電器的特性。(4)可以使保護性能得到更大的改進。(5)有自檢能力。(6)有利于事故后分析。(7)可與計算機交換信息。(8)可增加硬件的功能。(9)可在低功率傳變機構(gòu)內(nèi)工作。微機保護的缺點有：(1)與傳統(tǒng)的保護有根本性的差異。(2)使用者較難維護。(3)要求硬件和軟件有高度可靠性。(4)硬件很容易過時。(5)在操作和維護過程中，使用人員較難掌握。2、為防止頻率混疊現(xiàn)象，若計及16次諧波，采樣頻率的最小值是多少？答：32*50=1600Hz

例1、在圖中所示網(wǎng)絡(luò)中,試對線路AB進行三段電流保護的整定。已知線路的最大負(fù)荷電流,保護2的過電流保護動作時間為2.2s，母線A、B、C處短路時流經(jīng)線路AB的短路電流計算值在最大運行方式分別是5.34kA，1.525kA，0.562kA；在最小運行方式下分別是4.27kA，1.424kA，0.548kA。(1)電流速斷

動作電流的整定：

靈敏性校驗：系統(tǒng)阻抗可以根據(jù)A點的短路電流求出，最大運行方式下

最小運行方式下

計算后可得在最小運行方式下的保護范圍為靈敏度校驗

動作時間

t=0s（2）限時電流速斷動作電流的整定：所以

靈敏性校驗

動作時間

（3）過電流動作電流整定：靈敏性校驗

動作時間

例2、如圖示，網(wǎng)絡(luò)選擇定時限過電流保護1的起動值，并校驗其靈敏度和確定動作時限。單位長度線路阻抗取0.4Ω/km，計算電壓E取115kV。近后備：考慮分支、分流系數(shù)：錯誤：

正確：

所以近后備最小短路電流?。?042.3A遠(yuǎn)后備：考慮分支、分流系數(shù)：錯誤：

正確：

所以遠(yuǎn)后備最小短路電流取：757.1A

本線路近后備靈敏度：

滿足要求；

本線路遠(yuǎn)后備靈敏度：

滿足要求；

動作時限：

例3：如下圖所示網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)各線路均裝有距離保護，試對點1處的距離保護Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段進行整定，即求各段動作阻抗Zact’、Zact”、Zact”’，動作時間t’、t”、t”’和校驗其靈敏度。已知線路AB的最大負(fù)荷電流Ifh.max=350A,cosΨ=0.9,所有線路阻抗Zb=0.4Ω/km,阻抗角Ψf=70°，自起動系數(shù)KZq=1,正常時母線最低電壓Ufh.min=0.9Ve,其它參數(shù)已標(biāo)注在圖上。30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω1、有關(guān)元件阻抗的計算

AB線路的正序阻抗ZAB=ZblAB=0.4×30=12ΩBC線路的正序阻抗ZBC=ZblAB=0.4×30=12Ω變壓器的阻抗30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω2、距離Ⅰ段的整定(1)動作阻抗Z’act.1=0.85ZAB=0.85×12=10.2Ω(2)動作時間t’=0s30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω3、距離Ⅱ段的整定(1)動作阻抗與相鄰線路保護3（或保護5）的Ⅰ段配合Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3’)式中：Zact.3’=0.85ZBC=0.85×24=20.4ΩZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX”

s1.maxd1計算Ⅱ段定值時求Kfz.min的等值電路ZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBXs1.min”Xs1.max”d1d2Zact.1”=0.8(ZAB+Kbra.minZact.3’)=0.8×(12+1.19×20.4)=29Ω按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點短路整定Zact.1”=0.7(ZAB+Kbra.minZB’)

30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25ΩZact.1”=0.7(ZAB+Kbra.minZB’)=0.7×(12+2.07×44.1)=72.2Ω取Zact.1”=29ΩZAB0.85ZBC0.15ZBCZBCZBX”s1.minX”s1.maxd2(2)靈敏度校驗滿足要求。(3)求動作時間t1”=t3’+Δt=t5’+Δt=tB’+Δt=0.5s4、距離Ⅲ段的整定(1)動作阻抗全阻抗繼電器方向阻抗繼電器取方向阻抗繼電器的最大靈敏度角=線路短路阻抗角，即：則：取KK=1.2，Kh=1.15，KZq=1(2)靈敏度校驗當(dāng)本線路末端短路時滿足要求相鄰線路末端短路時30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω

BC段末端短路時下面我們來分析一下求Kbra.max的等值電路d1ABCEZABZBCZB

相鄰變壓器低壓出口d2點短路ABCEd2ZABZBCZB(3)動作時間30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω30km60km60km80kmABCDE1234568791031.5MVA10.6%t10”’=1.5st8”’=0.5sES=115/kV3Xs1.max=25ΩXs1.min=20ΩES=115/kV3Xs1.max=30ΩXs1.min=25Ω(3)動作時間t1=t8+3Δtt1=t10+2Δt取其中時間較長者或t1=1.5+2×.05=2.5s例4、如下圖，已知：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗Z1=0.45Ω/km，阻抗角ΦL=65°。線路上采用三段式距離保護，其第I、II、III段阻抗元件均采用0°接線的方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角Φlm=65°，保護B的延時tB’’’=2s，線路AB、BC的最大負(fù)荷電流Ifh.max=400A，負(fù)荷自起動系數(shù)Kzq=2，繼電器的返回系數(shù)Kh=1.2，并設(shè)Kk’=0.85，Kk’’=0.8，Kk’’’=1.15，負(fù)荷的功率因數(shù)cosΦ=0.9，變壓器采用了能保護整個變壓器的無時限縱差保護。試求：保護A段的動作阻抗；第II段、第III段的靈敏度與整定時限。

保護A段的動作阻抗：I段：

II段（分兩種情況）：（1）相鄰線路：

，（2）變壓器支路：對兩種情況，取小者，所以：，時限

靈敏度校驗：，滿足要求。

III段：采用方向阻抗繼電器時限

靈敏度校驗：（1）考慮本線路末端：（2）考慮相鄰元件

a：相鄰線路末端，滿足要求。

b：相鄰變壓器低壓側(cè)出口，不滿足要求

，認(rèn)為III段不能作為變壓器的后備保護。在電力系統(tǒng)中繼電保護的任務(wù)是什么？答：⑴、自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)運行；⑵、反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。繼電保護的基本原理有那些？答：⑴、在一般情況下，發(fā)生短路之后，總是伴隨有電流的增大、電壓的降低、線路始端測量阻抗的減少，以及電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運行與故障時這些基本參數(shù)的區(qū)別，便可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護，例如：①反應(yīng)于電流增大而動作的過電流保護；②反應(yīng)于電壓降低而動作的低電壓保護；③反應(yīng)于短路點到保護安裝地點之間的距離（或測量阻抗的減?。┒鴦幼鞯木嚯x保護（或低阻抗保護）等。⑵、利用每個電氣元