電力系統(tǒng)繼電保護(hù)復(fù)習(xí)資料

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(cè)量比擬元件、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)（0s或0.5s）和后備保護(hù)（保護(hù)全長，1s）,

后備保護(hù)包括遠(yuǎn)后備和近后備保護(hù)。逐級(jí)配合原那么

對(duì)繼電保護(hù)的四個(gè)根本要求：可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性。1故障切除時(shí)間等于保護(hù)裝置

和斷路器動(dòng)作時(shí)間的總和）

4、返回電流與啟動(dòng)電流的比值稱為繼電保護(hù)的返回系數(shù)，可表示為Krc=LJkp,返回系數(shù)恒小

于1。

4.整定原那么按躲開下一條線路出口短路的條件整定。

三段保護(hù)范圍最大，一段保護(hù)靈敏性最強(qiáng)。

5.電流保護(hù)的接線方式有三相星形接法和兩相星形接法兩種方式。

6.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)。

潛動(dòng)是指在只參加電流信號(hào)或只參加電壓信號(hào)的情況下，繼電器就能夠動(dòng)作的現(xiàn)象。發(fā)生.潛動(dòng)的

最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)U,生0’而很大，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(dòng)，就有可能使保護(hù)裝置失去方向性而誤動(dòng)作。造成潛動(dòng)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。

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）。

測(cè)量阻抗用Zm來表示，它定義為保護(hù)安裝處測(cè)量電壓Um與測(cè)量電流Im之比，即Zm=U"Im

距離保護(hù)一般由啟動(dòng)、測(cè)量、震蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾局部組

成。

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。

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(dòng)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(dòng)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(dòng)的措施，就稱為震蕩閉鎖。

7.電力系統(tǒng)震蕩時(shí)，電壓最低的這一點(diǎn)稱為震蕩中心。

8.利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)震蕩閉鎖。

9.只要距離保護(hù)HI段動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間大于l~L5s,系統(tǒng)震蕩時(shí)保護(hù)III段就不會(huì)誤動(dòng)作。

10.過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響，Rg的存在總是使繼電器的測(cè)量阻抗值增大，阻抗角變小，保護(hù)范

圍縮短。

11.保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近可，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。

12.在整定值相同的情況下，動(dòng)作特性在+R軸方向所占的面積越小，受過渡電阻R&的影響越大。

13.按照高頻載波通道傳送的信號(hào)在縱聯(lián)保護(hù)中所起不同作用，將電力線載波信號(hào)分為閉鎖信

號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。

14.在220~500kV的架空線路匕由于線間距離大，其絕大局部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，那么單相重合成功，即恢復(fù)三相的正常運(yùn)行。

15.變壓器保護(hù)分電量和非電量保護(hù)兩種。

16.由于星形側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差動(dòng)繼電器的電流增加了百倍。為了保證正常運(yùn)行及

外部故障情況下差動(dòng)回路沒有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大百倍。

17.變壓器的主保護(hù)通常采用差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)。

18.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(dòng)電流比擬大，對(duì)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?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)。

19.一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。

20.輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于跳開變壓器各側(cè)斷路器。

21.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(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等

22.對(duì)于1MW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線的相同短路，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。

23.對(duì)于300MW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。

24.繞組內(nèi)部匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)，同相不同繞組匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)。

25.發(fā)電機(jī)失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或局部消失。

26.對(duì)于大機(jī)組，這樣處理將不能保證機(jī)組的平安，通常需要裝設(shè)用于反映震蕩過程的專門失步保

護(hù)。

27.對(duì)于斷路器的拒動(dòng)，那么專門裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。

二.簡(jiǎn)答題

1.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的根本任務(wù)是:

(1)自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免丁繼續(xù)找到損

壞，保證其他無故障局部迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；

(2)反響電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。此時(shí)

一般不要求迅速動(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)。

2.縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理(pl36)

3.什么是重合閘前加速保護(hù)？和何優(yōu)缺點(diǎn)？主要適川于什么場(chǎng)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(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重

合于永久性故障上，那么在斷路器合閘后，再有選擇性的切除故障。

采用前加速的優(yōu)點(diǎn)：

(1)能夠快速地切除瞬時(shí)性故障；

(2)可能使瞬時(shí)性故障來不及開展成永久性故障，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0.6?0.7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(dòng)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，那么將擴(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)？主要適用于什么場(chǎng)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(dòng)作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久

性故障上，那么在斷路器合閘后，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)：

(1)第一次是有選擇性地切除故障，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)。

圖2-3等值電路

（2）對(duì)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

大短路電流為

相應(yīng)的速斷定值為411=K\X4.￡max=1-2X1.312=1.57kA可靠系數(shù)乘該段最大短

路電流

最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為/、二上二------——A=——Zx--85.9km

,74.7fm*iinnr|、v.nmwax

-^5.max十乙14而］1setU臼

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(duì)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

E

k.D.nViXyyr,V=1.558kA

A.v.min+AZ?C+ACO

相應(yīng)的速斷定值為K，x/,.Dmax=1.2XL558=1.87kA

6P

---匕

x—!—=-70.6km

最小保護(hù)范圍為Lmin=^s.max

0.4

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(duì)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

E

\.Vc.ImIIUxA=-------------=2.17kA

二.min+ABC

相應(yīng)的速斷定值為=K)x4cmax=L2X2.17=2.603kA

2E

-2.---------zx^—=-42.3km

最小保護(hù)范圍為Lm.nrll.v.max

1set.30.4

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)算說明，在運(yùn)行方式變化很大的情況卜，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/［］「KU八=1.15X1.57=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

E

------=0.8098kA

k.D.max0y.\7

一".max+38。+XCD

所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù)比=0.4484即不滿足K,,〃之1.2的要求。

set

同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為/，=K匕心2=L15X1.87=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

_x/3E

k.C.max0y.\7=0.9764kA

乙入s.max十八8c

廳以保護(hù)3處的靈敏系數(shù)K1-喧min-0.4531即不滿足K,5士1.2的要求。

’set.3

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/]=，￡=整跖^

K’eK’e

所以有/川_($,/)-￡max

=304.5A

Kre

同理得C；2=/106A7"'=609A

JiF

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fkmin=-..........

Z's.max+

所以有％min=727.8A=809.8A/Cmin=974.51A

所以由靈敏度公式K、m=T也可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為

1set

K?.尸爺1k=2.39>1.5滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求;

卻1

保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為〈？2=制曳=1?7921.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求;

卻,2

保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為Ki*E.min?=1.33>1.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。

保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為r'11=0.5+0.5=1s5=1.5s記二"+0.5=2s

2.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(dòng)？

(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(dòng)作、多長時(shí)間切除？

(3)假設(shè)保護(hù)1的電流速斷保護(hù)拒動(dòng)，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)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)短珞時(shí)的最小短路電流為0.8098kA,在量值

上小丁所有電流速斷保護(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(huì)啟動(dòng)；該量值大丁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(huì)啟動(dòng)。

(2)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)分析說明，按照此題給定的參數(shù)，1處的速斷保護(hù)肯定不會(huì)動(dòng)作，2處的限時(shí)電流速斷保護(hù)也

不會(huì)動(dòng)作，只能靠1處的過電流保護(hù)動(dòng)作，延時(shí)1s跳閘；假設(shè)斷路器拒動(dòng)，那么應(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(tái)全開，最小開

機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺(tái)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：

115kV,X|=XX[.G3=X2.G3=X1.G4=X2.G4=10C,

紜=/石1C2GlX1.G2=、2.G2=15。?

X.TI~X].74=10C，Xo,“~X0T4=30Q,XI7-5=X].T6=20C,X075=Xo.T6=4OC,=60km,

0

LB_C=40km,線路阻抗Z]=Z2=0.4Q/km,Zo=1.2Q/km,線路阻抗角均為75,

4?-max=L』/max=3()0A,負(fù)荷功率因數(shù)角為30°；七"2,=0.85,=0.75。變壓器均裝

有快速差動(dòng)保護(hù)。試答復(fù)：

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(dòng)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I、II

段選擇具有方向特性的距離保護(hù)，IH段具有偏移特性的距離保護(hù)。

(2)整定保護(hù)廣4的距離I段，并按照你選定的動(dòng)作特性，在一個(gè)阻抗復(fù)平面上畫出各保護(hù)的的動(dòng)作區(qū)域。

答：線路AB正序阻抗Z”=4"_B4X60:24。

線路BC的正序阻抗ZB_C=Zk=0.4X40=16C

保護(hù)1、2的距離保護(hù)I段Z]j2=K\Z八8=0.85X24=20.4Q

保護(hù)3、4的距離保護(hù)I段Z)3,4=K\ZBL。.85X16=13.6。

保護(hù)r4距離I段在復(fù)阻抗平面上的動(dòng)作區(qū)域如圖3-8所示，圓周1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)保護(hù)1、2、3、4距離I段的

動(dòng)作特性。

圖3-8保護(hù)廣4距離I段的動(dòng)作特性

(4)分別求出保護(hù)1、4接地距離II、III段的定值即時(shí)限，并校驗(yàn)靈敏度。

答：保護(hù)1距離I【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(jí)線路距離保護(hù)I段相配合時(shí)，有

Z]」二K胃(Z.+K歷,而nZL,3)=0-75X(24+1.59X13.6)=34.218。

(b)當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有

Z%=K，ZA8+KlhminZf)=0.75X124+2.01X20)=48.15Q

所以取Z］」=34.218。

2)靈敏度校驗(yàn)：K“,”二Z二”也=二34~^X=1.43>1.25,滿足靈敏度要求。

乙ZAB24

3)動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)3的II段配合,有外=#+AL0.5+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III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

產(chǎn):舒w。，Z*2:念f

IH0.83x190.53

7=155.93Q

1.2x1.2xcos(75-3())

2)靈敏度校驗(yàn):

(a)本線路末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為犬,加|)7=玄紅=31S65.9450>1.5

(b)相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏度系數(shù)為K西⑵=21.2

ZAB+K”,gxZ”eq

①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X.=*即，X<,=0即可，所以有

當(dāng)X34」、X56.0min分別取最小值，而乂⑵、X,、X34.0分別取最大值時(shí)，匕〃就取最大值，即當(dāng)

Xwmm=10Q，X560nlm=20C,X12Jmx=25Q,X12,0max=30Q,X.。.二300時(shí)，有叫研聯(lián)工88,

III

L7set.\

^next~ZRC=16。，Kse〃(2)==2.33>1.2

ZXB+^\b.maxnext

②相鄰變壓器靈敏系數(shù)校驗(yàn)，此時(shí)4分11m=2.88,Z?ext=Z,=20Q

Z川

K、g=-------也------=1.91>1.2所以靈敏度校險(xiǎn)要求。

w(z)7;k7

乙八8'八仍.max乙，心7

3)動(dòng)作時(shí)限：與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，有+AL1S,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)4距離II段的整定：

1)整定阻抗：按下面兩個(gè)條件選擇。

3)當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)I段相配合時(shí)，有

2'=y/(2相十長如加工，)=0-75*(16H,41X20.4)=33.573Q

(bl當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，有

Z.1.4=K》(Z8c+K,bn.nZ,)=0.75X(16+1.53X20)=34.95Q

所以取Z±4=33.573Q

7n33573

2)靈敏度校驗(yàn)：/^,“=二皿==^=2.1>1.25,滿足靈敏度要求。

ZBC16

3)動(dòng)作時(shí)限：與相鄰保護(hù)2的I段配合,有，？="+八，=0.5+0.5=",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)4距離III段的整定：

1)整定