电力系统继电保护课后习题及答案完整版马永祥北京大学出版社Word文件下载.docx

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8．快速切除线路和母线的短路故障是提高电力系统静态稳定的重要手段。

9．主保护的双重化主要是指两套主保护的交流电流、电压和直流电源彼此独立有独立的选相功能有两套独立的保护专（复）用通道；

断路器有两个跳闸线圈,每套主保护分别启动一组。

10.对于220kv及以上电网不宜选用全星形自耦变压器以免恶化接地故障后备保护的运行整定。

1.4问答题

1.什么是系统最大运行方式什么是系统最小运行方式？

对继电保护来说怎样理解最大、最小运行方式？

答：

系统最大运行方式：

根据系统最大负荷的需要电力系统中的发电设备都投人运行（或大部分投入运行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式。

系统最小运行方式：

根据系统最小负荷投人与之相适应的发电设备且系统性点只有少部分接地的运行方式。

对继电保护来说，最大运行方式短路时，通过保护装置的短路电流大，残压最高，但零序、负序电压最低。

最小运行方式短路时通过保护装置，残压最低但相对来说，零序、负序电压要高。

2.继电保护装置整定试验的原则是什么？

继电保护装置整定试验一般须遵守如下原则。

1.每一套保护应单独进行整定试验，试验接线回路中的交、直流电源及时间测量连线均应直接接到被试保护屏的端子排上。

交流电压、电流试验接线的相对极性关系应与实际运行接线中电压、电流互感器接到屏上的相对相位关系（折算到一次侧的相关）全位系完全一致。

对于个别整定动作电流值较大的继电器（如电流速断保护）为了避免使其他元件长期过载，此时允许将回路中的个别元件的电流回路用连线跨接，对于这些继电器的整定，应安排在其它继电器整定之前进行。

在整定试验时，除所通人的交流电流、电压为模拟故障值并断开断路器的跳、合闸回路外，整套装置应处于与实际运行情况完全一致的条件下而不得在试验过程中人为地予以改变。

2.对新安装装置，在开始整定之前，应按保护的动作原理，通入相应的模拟故障电压、电流值。

以观察保护回路中各元件（包括信号）互相动作情况是否与设计原理相吻合。

不宜仅用短路（或断开）回路某些接点的方法来判断回路接线的正确性。

上述相互动作的试验应按设计图及其动作程序逐个回路进行当出现动作情况与原设计不相符合时，应查出原因加以改正。

如原设计有问题应与有关部门研究合理的解决措施。

3.当电网继电保护的整定不能兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时,应按什么原则合理进行取舍？

（1）局部电网服从整个电网

（2）下一级电网服从上一级电网（3）局部问题自消化行（4）尽量照顾局部电网和下级电网的需要（5）保证重要用户供电。

4.超高压线路按什么原则实现主保护的双重化？

1.设置两套完整、独立的全线速动主保护2.两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立3.每一套主保护对全线路内发生的各种类型的故障（括包单相接地、相间短路、两相接地、王相接地、非全相运行故障及转移故障等）均能实现无时限动作切除4.每套主保护应有独立的选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸5.断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别启动一组跳闸线圈6.两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备7.若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用，如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。

5.何为继电保护装置、继电器、继电保护系统、继电保护？

继电保护装置是当电力系统发生故障或出现异常状态时，能自动、迅速、有选择性的切除故障设备或发出警告信号的一种专门的反事故自动装置。

继电器为控制装置与继电保护装置的基本组成元件是一种当输人信号满足一定逻辑条件或达到一定数值时即给出输出的单元器件。

继电保护系统是多种或多套继电保护装置的集合。

继电保护用来泛指继电保护技术或继电保护系统，习惯上也可把继电保护装置简称继电保护，有时直接称为保护。

2.1填空题1.阶段式电流保护中，无时限电流速断保护靠选择动作电流来保证选择性，带时限电流速断保护靠选择动作电流和动作时限来保证选择性，定时限过电流保护靠选择动作时限来保证选择性。

2.电流保护的接线方式可分为三相完全星形接线、两相不完全星形接线、两相电流差接线。

3．过电流保护是指其作动电流按躲过最大负荷电流来整定。

而时限按阶梯性原则来整定的一种电流保护。

4.在相间故障的方向性电流保护中,方向元件采用90度接线方式，B相方向元件所接电流电压分别为Ib、Uca，在正方向故障时，其短路功率方向为从电源流向短路点。

5．在复杂电网的后备保护之间，除要求各后备保护动作时限相互配合外，还必须进行灵敏系数的配合。

6.零序功率的方向是由接地点流向变压器中性点，而正序功率的方向和它相反。

7.阶段式零序电流保护中无时限零序电流速断保护靠选择整定电流来保证选择性，带时限零序电流速断保护靠选择时限和整定电流来保证选择性，定时限零序过电流保护靠选择时限来保证选择性。

8.当系统发生单相接地、两相短路接地、非全相运行、断路器非同期合闸时出现零序电流分量。

9.小电流接地系统单相接地时，接地相对地电压为0，健全相对地电压为根号3倍相电压

10.小电流单电源多线路系统单相接地时，将出现零序电压，在数值上为相电压，非故障线路上零序电流实际方向为母线流向线路；

在故障线路上零序电流实际方向为线路流向母线。

2.3判断题1.零序电流保护能反应各种不对称故障但不反应三相对称故障。

2.3次谐波的电气量一定是零序分量。

3.只要出现非金相运行状态一定会出现负序电流和零序电流。

4.过电流保护在系统运行方式变小时保护范围也将变小。

5.对正、负序电压而莳越靠近故障点其数值越小而零序电压则是越靠近故数值越大。

6.保护范围大的保护灵敏性好。

7.保护的跳闸回路中应串人断路器的常闭辅助接点。

8.0.5s的限时电流速度保护比1s的限时电流速度保护的灵敏性好。

9.架空线路为了获取零序电容电流,通常采用零序电流互感器。

10.瞬时电流速断保护的保护范围与故障类型有关。

2.4问答题

1.什么是启动电流、返回电流、返回系数?

对电流继电器的返回系数有何要求?

1.使电流继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流。

使电流继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。

返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。

在实际应用中，要求电流继电器有较高的返回系数，以提高保护装置的灵敏性。

返回系数越大则保护装置的灵敏度超高，但过大的返回系数会使继电器触点闭合不可靠。

通常取值范围为0.85~0.9。

2.什么是电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护?

仅反应电流增大而瞬时动作切除故障的电流保护称为无时限电流速断保护。

反应电流增大在任何情况下都能保护线路全长并具有足够的灵敏性和较小的动作时限的电流保护称为限时电流速断保护。

定时限过电流保护是指其作动电流按躲过最大负荷电流来整定，而时限原则按阶梯性来整定的一种电流保护。

3.三段式电流保护的保护范国是如何确定的,在条线路上是否一定要用三段式保护？

用两段行吗？

为什么？

无时限电流速断保护为保证选择性，其保护范围不能为本线路全部。

限时电流速断保护为保证选择性、灵敏性、速动性，其保护范围不超过相邻线路无时限电流速断保护范围。

一定时限过电流保护作为相邻线路远后备，其保护范围超过相邻线路全部。

在一条线路上，当无时限电流速断保护范围很小，不满足灵敏性要求时，可采用两段式电流保护。

在线路终端也可采用简单的定时限过电流保护。

4.什么是阶段式电流保护的时限特性？

定时限过电流保护的动作时限在什么情况下可整定为0？

此时过电流保护是否可以称为速断？

阶段式电流保护的时限特性是指各段电流保护的保护范围与动作时限的关系曲线。

在线路终端，定时限过电流保护的动作时间可以整定为0s，但仍是按动作时限来保证动作的选择性。

5.分析和评价阶段式电流保护中各段保护的异同，试按四性的要求评价它们的优缺点。

无时限电流速断保护，通过选择动作电流，来保证选择性其保护范围不能为本线路全部。

限时电流速断保护通过同时选择动作电流和动作时限来保证选择性、灵敏性、速动性，其保护范围不超过相邻线路无时限电流速断保护范围。

定时限过电流保护通过选择动作时限来保证选择性、灵敏性，其保护范围超过相邻线路全部。

阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，在一般情况下都能较快切除故障。

一般用于35kv及以下电压等级的单电源辐射网中。

主要缺点是灵敏度和保护范围受系统运行方式变化和短路类型的影响只在单电源辐射网中才能保醒选择性。

6.定时限过电流保护在整定计算时为何要考虑自启动系数和返回系数？

而电流速断保护在整定计算时为，为何不考虑自启动系数和返回系数？

定时限过电流保护整定计算时，考虑返回系数是为了提高保护的灵敏性，考虑起动系数是为了保证相邻线路故障切除后，变电站母线电压恢复时电动机自起动过程中，上一级过电流保护流过自起动电流时不误动。

而电流速断保护在整定计算时已从定值上加以考虑。

7.已知某一供电线路的最大负荷电流Imax=100A,相间短路定时限过电流保护采用两相不完全星形接线，电流互感器的变比KTA=300/5,当系统在最小运行方式时，线路末端的三相短路电流IKMIN=550A，该线路定时限过电流保护作为近后备时,能否满足灵敏度的要求？

无

8.分析Y-11变压器스侧发生AB两相短路时两侧电流分布，说明其对Y侧两相不完全星形接线方式过电流保护的影响和解决措施。

采用两相不完全星形接线时，由于B相上没有装设电流互感器和电流继电器使B相中比A相、C相大一倍的电流遗失,不能使保护的灵敏度得到充分提高。

为克服这个缺点在两相星形接线的中线上再接入一个继电器（两相三继电器方式），以提高保护的灵敏度。

9.在什么条件下，要求电流保护的动作具有方向性？

双侧电源辐射网中，某一保护在其保护的线路发生反向故障时，由另一个电源供给的短路，电流可能使其非选择性动作时，要求电流保护的动作具有方向性。

即在可能误动作的保护上加设一个功率方向闭锁元件，正向故障时动作反向故障时将保护闭锁。

10．分析相间电流保护中正、反向故障时电压、电流的相位关系有何不同。

相间电流保护中正向故障时同相电压、电流的相位差角为0~90，反向故障时同相电压、电流的相位差角为180~270。

11.分析相间电流保护中正、反向故障时短路功率的方向。

当系统短路时，正序短路功率都是从电源流向短路点。

对某一具体保护而言，正向故障时，短路功率方向为从母线流向线路，反向故障时短路功率方向为从线路流向母线。

12.说明功率方向元件的作用及其所反应的量的实质是什么。

功率方向继电器的作用是用于判别短路功率方向或测定电压电流间的夹角。

由于正、反向故障时短路功率方向（电压电流间的夹角）不同，它将使保护的动作具有一定的方向性。

13.何为90度接线？

保证采用90度接线的功率方向元件再正方向三

相和两相短路时正确动作的条件是什么？

采用90度接线的功率方向元件在相间短路时会不会有死区？

90度接线方式是指在三相对称的情况下，当COS@=1时，加人方向元件的电流Ij和电压Uj相位相差90度。

采用90度接线的功率方向继电器在正方向三相和两相短路时正确动作的条件是，,故障以后加入继电器的电流和电压较大可消除和减小方向继电器的死区。

采用90度接线的功率方向继电器在正向出口及反向出口三相短路时仍可能有死区因为其较小接近于零。

14.什么是按相启动原则？

为什么要采用按相启动？

按相起动原则是指接人同名相电流的电流继电器和方向元件的触点直接串联而后再接入时间继电器线圈的接线。

如果各相电流继电器的触点和方向元件的触点先相“或”再相“与”，就为非按相起动接线。

采用非按相起动接线。

由于反向故障时，非故障方向元件测量电压不为零，测量电流为负荷电流，而负荷电流的相位是任意的。

如果负荷电流的相量落入动作区。

非故障相方向元件就会误动。

保护动作失去方向性。

采用按相起动接线则不会出现这种现象。

15.零序网络有什么特点？

零序网络的特点

（1）接地故障点的零序电压最高离故障点越远零序电压越低。

（2）零序电流的分布决定于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置，而与电源的数量和位置无关。

（3）接地故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反。

（4）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于，背后元件（如变压器）的阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。

（5）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起Uk1、Uk2、UK0之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。

16.在零序电流保护中，什么情况下必须考虑保护的方向性？

在零序电流保护中，零序电流保护安装处正方向有中性点接地的变压器的情况下，不管被保护线路的对侧有无电源，为了防止保护的灵敏度过低和动作时间过长，必须考虑保护的方向性。

17．在大电流接地系统中，采用完全星形接线方式的相间电流保护也能反应所有接地故障，为何还要采用专用的零序电流保护？

在大电流接地系统中，相间短路电流保护采用三相完全星形接线方式后，也可反应单相接地短路，但仍广泛采用零序电流保护。

这是因为零序电流保护有下述优点

（1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。

对零序I段、由于线路的零序阻抗大于正序阻抗。

使线路始末两端电流变化较大，因此，使零序I段的保护范国增大，即提高了灵敏度，对零序三段，由于起动值是按不平衡电流来整定的，所以比相间短路的电流保护的起动值小，灵敏度高。

（2）零序过电流保护的动作时限较相间过电流保护短，不需和变压器后的保护配合。

（3）零序电流保护不受系统振荡和过负荷等不正常运行状态的影响。

相间短路电流保护均将受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止。

（4）零序功率方向元件无死区。

（5）结构与工作原理简单。

零序电流保护以单一，的电流量作为动作量，而且每段只用一个继电器就可对三相中任一相接地故障作出反应，使用继电器数量少，接线简单，试验维护方便，所以其正确动作率高于其他复杂保护。

18.在中性点不接地系统中，单相接地时有何特点？

中性点不接地系统中，单相接地时的特点：

（1）单相接地时全系统都将出现零序电压Uo，Uo与接地相电势大小相等方向相反。

（2）接地相对地电压为零，健全相对地电压升高而倍。

（3）在非接地线路上有零序电流其数值等于本线路对地电容电流的相量和电容性，无功功率的实际方向为由母线流向线路。

（4）在接地线路上零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之相量和电性无功功率的实际方向为由线路流向母线。

19.在中性点经消弧线圈接地电网中，单相接地时有何特点，如何补偿？

中性点经消弧线圈接地电网中，单相接地时的特点：

（1）单相接地时全系统都将出现零序电压红红与接地相电势大小相等方向相反。

（2）接地相对地电压为零，健全相对地电压升高了根号3倍。

（3）采用过补偿方式时流经接地线路和非接地线路的零序电流方向一样，都为由母线流向线路。

补偿方式采用过补偿方式。

20．在中性点经消弧线圈接地电网中，为什么不能采用完全补偿方式？

中性点经消弧线圈接地电网中，完全补偿方式就是使IL=Ic，接地点的电流ID近似为零，从消除故障点电弧，避免出现弧光过电压的角度来看，这种补偿方式是最好的，但此时，50Hz交流电感L和三相对地电容，产生串联谐振。

从而使电源中性点对地电压严重升高，这是不允许的，因此，实际上不能采用这种方式。

3.1填空题1.测量保护安装处，故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故又称阻抗保护。

2.当测量阻抗ZCL小于整定阻抗ZZD时,短路点在保护范围以内，动作保护。

3.距离保护装置一般由启动部分、测量部分、延迟部分、震荡•闭锁部分、电压回路断线失压闭锁部分5部分组成。

4.当保护定值不变时，分支系数愈大，保护范围愈小，灵敏性愈低。

5.正常运行时，阻抗继电器测量的阻抗为负荷阻抗，短路故障时测量的阻抗为短路阻抗。

6.对阻抗继电器的接线方式的基本要求有测量阻抗必须正比于保护安装处至故障点的距离测量阻抗与短路类型无关。

7.使测量阻抗的分支电流成为助増电流，使测量阻抗减小的分支电流成为溢出电流。

8.对于距离保护后备段为了防止距离保护超越，应取常见运行方式下最小的助增系数进行整定。

9在图所示电力系统中，已知线路MN的阻抗为10欧，线路NP的阻抗为2o欧，当P点三相短路时，电源A提供的短路电流为100A，电源B提供的短路电流为150A，此时M点保护安装处的测量阻抗为60欧。

10．对于全阻抗继电器和椭圆特性阻抗继电器，全阻抗继电器受过度电阻影响较小，椭圆特性阻抗继电器受系统震荡影响较小。

3、3判断题1.与电流电压保护相比，距离保护主要优点在于，完全不受系统运行方式的影响。

2.接地距离保护不仅能反应单相接地故障，而且能反应两相接地故障。

3.接地距离保护的测量元件接线采用60度接线。

4.距离保护是保护本线路及相邻线路正方向故障的保护，它具有明显的方向性，因此，距离保护第三段的测量元件也不能用具有偏移特性的阻抗继电器。

错5.方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。

对6.分支电流对距离保护1、2段均有影响。

7.发生短路故障时，故障点的过渡电阻总是使距离保护的测量阻抗增大。

8.长线路的测量阻抗受故障点过渡电阻的影响比短线路大。

9.当振荡变化周期大于该点距离保护某段的整定时间时，则该段距离保护不会误动作。

错10.距离保护中的振荡闭锁装置，是在系统发生振荡时，才启动去闭锁保护。

3.4问答题1、何为距离保护，它有什么优缺？

能反应保护安装处至故障点的电气距离（阻抗）,并根据该距离的远近而确定动作时限的保护装置称距离保护。

距保护的优点是1.由于距离保护是反应电压/电流的比值,因而其灵敏度般较电流/电压保护高,而且稳定2.其第一段的保护范围不受系统运行方式的影响,其它各段受运行方式的影响也较小,因此,保护范围较稳定固它可以在任何形状的多电源电网中比较容易获得动作的选择性的保证。

距离保护的缺点1.只能在被保护线路全长的80%~85%范围内实现瞬时（第工段）切除故障。

2.在两端都有电源的线路上,每端都有在15%~20%保护范围内发生的故障,要用对端的第2段来切除3.结构复杂4.受故障点过渡阻抗影响大。

2、距离保护装置由哪些主要部分织成？

各起什么作用？

距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成，它们的作用分述如下

（1）启动部分用来判别系统是否发生故障。

系统正常运行时，该部分不动作，而当发生故障时，该部分能够动作。

通常情况下，只有启动部分动作后，才将后续的测量、逻辑等部分投人工作。

（2）测量部分在系统故障的况情下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。

（3）振荡闭锁部分在电力系统发生振荡时距离保护的测量元件有可能误动作，振荡闭锁元件的作用就是正确区分振荡和故障。

在系统振荡的情况下，将保护闭锁，即使测量元件动作，也不会出口跳闸，在系统故障的情况下，开放保护。

如果测量元件动作且满足其他动作条件，则发出跳闸命令，将故障设备切除。

（4）电压回路断线部分电压回路断线时将会造成保护测量电压的消失，从而可能使距离保护的测量部分出现误判断。

这种情况下应该将保护闭锁，以防止出现不必要的误动。

（5）配合逻辑部分用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式保护中各段之间的时限配合。

（6）出口部分包括跳闸出口和信号出口在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。

3、阻抗继电器都有哪些种类？

（1）按阻抗继电器动作特性分类。

能在阻抗复平面上表示其动作特性的常用阻抗继有1.全阻抗圆特性2.方向阻抗圆特性3.偏移阻抗特性4.直线特性5.四边形阻抗特性6.苹果形阻抗特性7.其它阻抗特性（如圆形、橄榄形等）。

（2）按保护的型式可分类有1.机电型距离保护2.电子型距离保护3。

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4.什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗

负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。

因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高（即电压与电流之间的相位差较小），负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与尺轴之间的夹角较小。

短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。

短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小阻抗角较大。

系统等值阻抗，在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和在由多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值一般通过等值、简化的方法求出。

5.什么是故障环路？

相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？

在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。

相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是，接地短路的故障环路为相地故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通，对于相间短路，故障环路为“相-地”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通不流向大地。

6、构成距离保护为什么必须用故障环上的电压、电流作为测量电压和电流？

在相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出个测量阻抗，但只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系Um=ImZk=ImZm=ImZlLk，即由它们算出的测量阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。

用非故障环上的测量电压、电流虽然也能算出一个测量阻抗但它与故障鹚离之闻没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以小能构成距离保护。

7.距离保护的第一段保护范围为什么选择