电力系统继电保护4-6章习题解答

1、电力系统继电保护习题解答第46章第- 55 -页第 4 章输电线路的差动保护和高频保护思考题与习题的解答4-1 分别画出纵差保护在被保护线路外部、内部发生短路故障时的电流分布，并说明工作原理答：图 4-1（a）和（ b）分别为纵差保护内部故障和外部故障时的电流分布。图 4-1 纵差保护原理接线图（a）外部故障时； （b）内部故障时从图 4-1（a）中可见在正常运行或外部故障时，在理想条件下，差动继电器kd 中流过大小相等、方向相反的两个电流互相抵消，即221(）0riiiiiitaiiiiik所以继电器kd 不动作。当发生内部故障时，见图7-1（b）所示流入继电器电流为：221()kriiii

2、itataiiiiiikk当.rop rii（继电器动作电流） ，故继电器动作，将故障线路两端断路器跳开。4-2 纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是什么？说明纵联差动保护的优点？答：纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是差动保护的速动性好，没有死区。不需要考虑与相邻元件的配合问题。优点是可以全线快速切除故障。4-3 纵差保护中不平衡电流是由于什么原因产生的，不平衡电流暂态过程中有哪些特性，它对保护装置有什么影响？答：不平衡电流是由纵差保护线路两端互感器的励磁特性不完全相同，在短路故障时通过很大一次电流使两个电流互感器的铁芯饱和程度不同，造成ta 二次电流差别较大，产生不平衡电力系统继电保护习题

3、解答第46章第- 56 -页电流。不平衡电流在暂态起始段和结束段都不大，最大不平衡电流发生在暂态过程中段。因纵差保护要躲过不平衡电流，不平衡电流过大将使保护装置灵敏系数降低。4-4 纵差保护动作电流在整定计算中应考虑哪些因素，为什么？纵差保护动作电流整定要考虑两个因素，即躲过保护区外短路的最大不平衡电流和躲过被保护线路的最大负荷电流。这样可提高纵差保护的灵敏系数。4-5 说明横差方向保护的工作原理，为什么能有选择性地切除故障线路，为什么在直流操作电源中采用闭锁装置？答：横差方向保护是基于反应两回路中电流之差的大小及方向的一种保护。如图 4-3（a）网络所示，当发生保护范围内短路时，m 端保护

4、1ka 中流过电流为: 112.11()rkkoprtaiiiikn 端保护 2ka 中电流为 : 221.21()rkkoprtaiiiik所以继电器1qf 和 2qf 跳闸。如图 4-3（b）网络所示，当正常运行或发生保护区外k 点短路时，线路wl1和 wl2流过相同的电流，1ka和2ka中通过最大不平衡电流，所以保护装置不会误动作。差动电流继电器中在不同线路内部故障时通过电流方向不同，因此可用功率方向元件来选择故障线路。当保护断开一回线后，平行线路只剩下一回线路运行，横差保护要误动作，应立即退出工作，因此，各端保护的正电源由本端的两断路器的常开辅助触点进行闭锁，即当一台断路器跳闸后，保护

5、就自动退出运行。图 4-3 题 4-5 纵差保护原理说明(a) 保护区内故障；(b) 保护区外故障4- 6 什么是相继动作？为什么会出现相继动作？相继动作对电力系统有何影响？线路故障，由线路两段保护先后动作，切除故障，称为相继动作。相继动作是由于发生故障一端的启动元件不能动作而引起的。相继动作为无选择性动作，导致保护动作切除故障时间延电力系统继电保护习题解答第46章第- 57 -页长一倍。4-7 说明电流平衡保护的工作原理及适用场合？答：平行线路的电流平衡保护是横差保护的另一种形式，是基于比较平行线路的两回线中电流绝对值大小而工作的。正常运行或外部短路时，平行线两回线中电流相等保护不动作，在平

6、行线路内部故障时，故障线路流过电流大于非故障线路中流过的短路电流，保护根据这一点正确选择出故障线路，并将其切除。电流平衡保护是用比较双回线路的电流来判别故障的，所以当某一回线停止运行时保护就不能正常工作了，必须退出运行。这样它与横差保护一样也采用直流操作电源闭锁。在单侧电源双回线路上，平衡电流保护只能装设在电源侧，而不能装设在受电侧，因为在任一回线短路时，流过受电侧两个继电器工作绕组和制动绕中电流大小相等，保护不动作。在这种情况下，受电侧可装设横差方向保护。4-8 解释横差方向保护的相继动作区和死区的含义。如图 4-2 所示单侧电源、双回路横差保护，当在线路wl1 上 n 端附近ml区域内 k

7、 点发生短路时，流过wl1 短路电流1ki与流过 wl2 短路电流2ki近似相等。故m 端保护差动回路中流入电流继电器1ka 电流1121()0rkktaiiik，所以 1ka 不动作， 流入电流继电器2ka 电流22.22kroprtaiiik，故 2ka 动作，断路器3qf 跳闸，当 3qf 跳闸后，故障仍然存在，短路电流重 新 分 配 ，20ki， 故 障 点 全 部 短 路 电 流 通 过 保 护1， 于 是m端 电 流 继 电 器 中 电 流11.1kroprtaiiik，故 1ka 动作， 1qf 跳闸。这样k 点故障分别由n 端、 m 端保护先后动作使n 端断路器先跳闸， m 端

8、断路器后跳闸切除故障线路称为相继动作。使 n 端变电所一段区域ml内故障时，首先n 端保护先动作，继之m 端保护再动作的这段区域ml称为 m 端的相继动作区。反应相间短路横差保护的功率方向元件采用90接线，当保护安装处附近发生三相短路时，母线残压接近于零，则加于功率方向继电器功率小于其动作功率时，功率方向继电器不动作。功率方向继电器靠近母线一段不动作的区域称为死区。保护的死区位于本保护的相继动作区内，通常要求死区的长度不超过全线路长度的10%。电力系统继电保护习题解答第46章第- 58 -页图 42题 45 横差方向保护相继动作区4-9 如图 4-4 所示 66kv 电网，两侧电源平行线路，在

9、a 侧装设电流平衡保护。已知双回线路运行时最大负荷电流为350a，线路装有管形避雷器，线路正序电抗10.4xkm，ta电流变比为400/5，tv 电压变比为66/0.1kv ，试确定a 侧保护动作电流和相继动作区。已知系统最大、最小运行方式两侧电源的等值电抗分别为：.min.max3,5,aaxx.min.max20,30bbxx,663abeekv图 44 题 49 网络图1、计算启动元件的动作电流.max350/21.250.10.510.942oprelerstlikkk ia2、确定相继动作区先计算在不同运行方式下，线路始端、中点、末端三相短路时，流经双回线的次暂态短路电流。见图4-5

10、 中短路等值电路，计算结果列于表41。电力系统继电保护习题解答第46章第- 59 -页图 45 题 4-9 中等值电路（a）最大运行方式下时；(b)最小运行方式下时表 41 次暫态短路电流二次值的计算值短路点分支电流号短路电流值 (a) 最大运行方式下最小运行方式下a 1 2,3 159 9.9 95.3 7 k 4 5 6 33.1 61.6 14.25 24 46.6 11.3 b 6,7 8 34 23.8 26.5 15.9 在被保护线路末端三相短路时，保护按装处母线上的剩余电压为最大运行方式下：33480200.457.1660remuv最小运行方式下：326.580200.444.

11、5660remuv根据上述计算所得的剩余电压值，在平衡继电器的典型制动曲线上，用插入近似法画出实际制动曲线如图46 所示，从图中可求得相继动作区为：.1.920 25%5x oplkmkm滿足要求电力系统继电保护习题解答第46章第- 60 -页图 4-6 求相继动作区的图解法4-10 平行线路电流平衡保护是否也存相继动作区？为什么？4-11 试述高频保护的基本工作原理，高频保护能否单端运行，为什么？答：高频保护与线路纵差保护原理相似，它是将线路两端的电流相位或功率方向转变为高频信号，然后利用输电线路本身构成高频电流通道将此信号传送到对端，在线路两端保护装置中进行电流相位或功率方向比较。高频保护

12、不反应保护范围外故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以达到无时限地有选择性地切除内部短路故障。由以上分析说明高频保护不能单端运行。4-12 常用高频保护有几种？答：常用高频保护有高频方向保护，是根据比较被保护线路两端功率方向的原理构成的；有距离高频保护，是由距离保护和高频收发信机结合构成的，属于比较式高频保护；还有电流相差保护；是根据比较被保护线路两端相位原理构成的保护。4-13 高频信号的频率为何取50300khz？频率过高和过低有何影响？答： 电力线载波通道是利用被保护输电线作为高频信号的传输通道，它的载波频率范围50300khz， 当频率小于50khz 时，受供电电压干扰大

13、，而各加工设备的构成困难，当频率高于300khz时，高频能量衰减大大增加。4-14 何谓闭锁信号，允许信号和跳闸信号？答：闭锁信号是禁止保护跳闸的信号。当线路发生内部故障时，两端不发生闭锁信号，通道中无闭锁信号，保护作用于跳闸，因此，无闭锁信号是保护跳闸的必要条件。允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。有允许信号是保护跳闸的必要条件。跳闸信号是线路对端发来的直接使保护动作于跳闸的高频信号。只有收到跳闸信号，不管本端保护是否动作，保护必须启动并动作于跳闸，因此，跳闸信号是保护跳闸的充分条件。4-15 试述高频通道中各构成元件的作用及工作原理答：高频通道中主要加工设备有高频阻波器、耦合电容、连接滤波

14、器、高频电缆、保护间隙、接地刀闸、高频收（发）信机。高频阻波器的作用是防止本线路高频信号电流传递到外线路，用电感绕组和电容组成并联谐振电路构成。耦合电容是一高压小容量电容器，它的作用是对工频电流呈现较大阻抗，阻止工频电压侵入高频发信机。对高频电流呈现小阻抗，高频电流可顺利通过。连接滤波器，有一个可调空心变压器、电容器和高频电缆组成。保护间隙是高频通道的辅助设备，作过电压保护用。高频收信机用于接收高频信号，高频发信机用于发送高频信号。4-16 相差高频保护和高频闭锁方向保护为何采用两个灵敏系数不同的启动元件？答：高频闭锁方向保护采用两个灵敏系数不同的启动元件，1ka 灵敏系数高，用于启动发信；

15、2ka 灵敏系数低，用于启动跳闸回路。是为防止外部故障时，这故障点的保护端保护感受到情况与内部故障一样，此时主要靠近故障点端保护发出高频信号将远故障点端保护闭锁，防止其误动作。相差高频保护启动元件由负序电流元件kan 和相电流元件kap 组成。负序电流元件有高整定值和低整定值，低整定值元件灵敏系数高用于启动发信；负序高定值元件灵敏系数低，用于启动比相回路。相电流元件与负序高定值元件、记忆元件一起构成对称短路故障的启动元件。4-17 什么叫远方启动，它有何作用？电力系统继电保护习题解答第46章第- 61 -页答：远方启动的高频闭锁方向保护框图如图4-7 所示， 除保护的电流元件ka 启动外， 收

16、信机收到对端的高频信号后，经延时元件3kt 或门 1，禁止门 2 也可启动发信，这种启动方式称为远方启动。当外部故障时，近故障点端保护启动元件不启动，而对端保护的启动元件启动，短时发信，则近故障点保护可由远方启动发信。图 4-7 题 4-17 远方启动高频闭锁方向保护原理框图4-18 什么叫高频保护的闭锁角，如何选择闭锁角？答：相差高频保护中比相元件起着正确判断被保护线路内外部故障的重要作用。当外部故障时，它不动作；当内部故障时，它应可靠动作。在外部故障时，由于电流互感器的角度误差，保护装置包括12iki滤过器和操作回路等引起的相位误差，高频信号电流沿输电线传递过程的延时等，使得线路两端操作电

17、流的相位并非为180；而在内部故障时，除上述误差外，由于被保护线路两侧系统等值电源电动势之间有相位差和短路点两侧系统阻抗角的不同，两侧短路电流并非同相位，因而线路两端的操作电流更不能保持全同相位。相位比较元件与两端操作电流之间的相位差角的关系称为相位比较元件的相位特性，即rif称为相位特性曲线，如图8-2所示。相位比较元件的动作电流与相位特性曲线两个交点之间的区域称为闭锁区域，取闭锁区的一半称为闭锁角。闭锁角的整定是根据外部短路时保护动作的选择性确定的，因此，它包括：1电流互感器的角度误差，一般取7；2保护装置包括12iki滤过器和操作回路等误差，其值可由具体装置实验结果确定，一般取15；3高

18、频信号沿输电线传送过程的延时，折算到工频电流的相位为6/100km；4考虑最不利的情况，取裕度角为15则闭锁角为715156376100100ll（411）式（ 4-11 ）中l被保护线路长度，km 。从图 4-8 中可知，以线路m端电流为基准，mi与n端电流ni之间相位角为，当ni落电力系统继电保护习题解答第46章第- 62 -页入闭锁角 所规定的闭锁区内时，相位比较元件不动作，由此可得出相位比较元件的动作条件为180。若取 =60（相当于被保护线路380km 长） ，即表示当线路两端操作电流的相位差角小于120时，相位比较元件能正确动作。图 4-8 题 4-18 相位比较元件的各相位特性曲

19、线4-19 在什么情况下， 相差高频保护出现相继动作？当线路一端跳开后，采用什么措施使对端保护迅速动作？答：根据闭锁角公式376100l可知， 当线路长度l增加以后， 闭锁角的整定值必然加大，而动作角180op。增加，动作角op减小。另一方面，当保护范围内部故障时，m 端高频信号相位差m也要随线路长度增加而增大。1226100ml。因此，当输电线路长度超过一定距离以后，就可能出现mop的情况， 此时 m 端保护将不能动作。但在上述情况下，n 端所收高频信号的相位差n是随线路的长度增加而减小的，1226100nl，因此n端的相位差必然小于op，n 端保护仍然能够可靠动作。为了解决m 端保护在内部

20、故障时不能跳闸问题，在保护接线中采用了当n 端保护动作跳闸同时， 也使它停止自己发信机所发出的高频信号，在 n 端停信以后， m 端的发信机只收到它自己所发的信号。由于这个信号是间断的，因此，m 端的保护即可立即动作跳闸。保护装置的这种工作情况即必须一端保护先动作跳闸以后，另一端保护才能再动作跳闸，称之为“相继动作”。影响相继动作的因素有：故障类型，线路长度，两侧电源电动势相角差，故障点两侧短路电力系统继电保护习题解答第46章第- 63 -页回路阻抗相角差，电流互感器和装置本身的误差，计算时所取裕度角的大小等，其中主要是故障类型、两侧电源电动势相角差以及线路长度。4-20 相差高频保护的操作电

21、流为何用12iki？答：相差高频保护对操作电流的要求是：能反映所有类型的故障；线路内部故障时，两端操作电流相位差=0或0；线路外部故障时，两端操作电流相位差=180或180。为满足上述要求，通常将三相电流汇合成单一电流作为操作电流，最普遍的是将正序电流和负序电流组合成复合相序电流12iki，作为操作电流。12iki由复合相序滤过器取得。在12iki中，正序电流能反应各种短路故障，2ki能反应不对称短路。1i虽能反映各种类型短路，但是当内部故障时，两端正序电流相位并非相同，有时相差很大，不利于保护工作，而内部故障时，两端负荷电流基本同相，有利于保护。8-21 试分析高频闭锁方向保护在线路内部和外

22、部短路故障时工作情况，电路系统振荡对高频闭锁方向保护的选择性有影响否？答：高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两端的功率方向，以判断是线路内部故障和外部故障，采用故障发信方式，并规定线路两端功率从母线流向线路为正，由线路流向母线为负。系统故障时，如功率方向为正，则高频发信机不发信，若功率为负，则高频发信机发信。如图4-9 所示电网，图 4-9 题 8 21 网络图被保护线路都装有功率方向元件，当线路bc的 k点发生故障时，对于线路ab和 cd是保护范围外部故障，靠近故障点的一端保护2 和 5，其功率方向是由线路流向母线，故功率为负，保护不应动作，所以保护2 和 5 应发出高频闭锁信

23、号，通过高频通道传送到线路对端保护1 和 6，虽然对端保护1 和 6 功率方向是从母线流向线路，功率方向为正，但收到对端发来的高频闭锁信号，故这一端保护1 和 6 也不会动作。对于故障线路bc ，两端保护3 和 4 处功率方向却是由母线流向线路，功率方向为正，故两端保护3 和 4 不发高频闭锁信号，故两端收信机都收不到高频闭锁信号，保护3 和 4 动作，断路器3qf和 4qf无延时跳闸，将故障线路切除。电力系统振荡对高频闭锁方向保护的选择性没有影响，因为高频闭锁方向保护采用负序功率方向继电器作为方向元件，负序功率方向继电器能够反应各种故障，因为在对称短路时最初瞬间也会出现负序分量，所以保护无动

24、作死区，在正常情况和系统振荡时都不会误动作。4-22 何谓高频距离保护，它与距离保护有何差别？答：利用距离保护的启动元件和方向元件控制收、发信机发出高频闭锁信号，闭锁两侧保护的原理构成的高频保护称之为高频距离保护。它使保护无延时地切除被保护线路任一点故障。其构成原理如图4-10 所示说明。图中,zzz分别为、段阻抗测量元件，,tt为电力系统继电保护习题解答第46章第- 64 -页延时元件。当1k点短路时，,aabbbzzz zz均启动， b侧断路器跳闸，由于bz动作， b侧中间继电器1km动作，停发b 侧高频闭锁信号，同理a侧也停发高频闭锁信号，a侧收信机收不到高频闭锁信号， 2km继电器常闭

25、触点保持接通，az不带延时的立即跳开a侧断路器， 实现高频闭锁距离保护的全线速动。图 4-10 题 4-22 高频闭锁距离保护的原理说明（a）当1k点短路时； (b) 当2k点短路时；（c）原理接线图当2k点短路时；,aabzzz动作， b 侧发信机发出高频信号，并被a 侧收信机接收，a侧 2km常闭触点打开，a侧保护以t延时跳 a侧断路器（若b母线右侧断路器或其保护拒动时）高频闭锁距离保护与距离保护的区别是前者既能在内部故障时快速切除被保护范围内任一点故障又能在外部故障时作为下一级线路和变电站的后备保护兼有距离保护和高频闭锁方向保护两种保护的优点，并能简化整个保护线路。而距离保护存在死区，不

26、能实现全线无时限切除任一点故障，而且受各种因素影响较大。4-23 高频闭锁方向保护与高频闭锁距离保护有什么异同点？答：高频闭锁方向保护只能作为本线路的全线快速保护不能作为变电站和下一级线路的后备保护，而高频闭锁距离保护具有高频闭锁方向保护和距离保护两种保护的优点，即在内部故障时能快速切除被保护范围内任一点故障，又能在外部故障时作为下一级线路的后备保护。4-24 说明高频闭锁距离保护中各启动元件的特点和应用范围？答：高频闭锁距离保护中的启动元件由距离保护本身的启动元件兼任，在二段式距离保护中通常采用负序电流元件，负序电压元件作为启动元件，在三段式距离保护中，则采用第iii段距离元件作启动元件，启

27、动元件一般无方向性。启动元件的作用主要在故障时启动发信机。4-25 试述微波保护的主要优缺点答：微波保护与高频保护的差别主要是通信方式不同，而它们的保护原理是相同的，因此，微波保护也可以分为方向微波保护，距离微波保护和相差微波保护。微波通道可以提供更多通道，它能传送大量信息而工作可靠，缺点是微波通道传输距离与电力系统继电保护习题解答第46章第- 65 -页天线高度有关，因此，长距离传输信号时，需要微波中继站、采用接力转发方式通讯。4-26 高频闭锁距离保护中的距离元件，能否按距离段整定，能否采用全阻抗继电器？答：高频闭锁距离保护中的距离元件作用是判断故障方向，用以控制发信机是否发信。因此距离元

28、件必须具有方向性，并应能保护线路的全长，所以通常采用第段距离元件作为高频闭锁距离保护的距离元件，因此不能按距离一段整定，也不能采用全阻抗继电器，应采用方向阻抗继电器。通常采用一个距离继电器，通过切换方式作为保护的第段，当高频部分退出后，应将距离元件切换到第段，恢复距离保护第段工作。4-27 在图 4-11 中，线路 mn 上装设相差高频保护，已知n 端电势为608070,jjjnmnnmmee ezzezze，当线路长度为250km ，电流互感器与操作元件滤过器误差分别为715和，闭锁角为60。试问：当线路受电点k 发生三相短路时，保护能否动作？图 4-11 题 4-27 网络图和相量图（a）

29、网络图；（b）相量图解：me和ne存在相角差60,mi滞后me70，ni滞后ne为80，所以ni滞后mi为70则max2507071515610715122100m 端. m a x122mn 端.max1071592n动作角：1 8 018 06 01 2 0可见 m 端不满足动作条件，而且 n 端满足动作条件，n 端保护跳闸同时，停止发出击发信号，m 端收信机几只收到它自己发出的高频信号，这个信号是间断的，故m 端保护立即动作跳闸。因此保护能正确动作。4-28 如图 4-12 所示网络图，已知在这些网络中所有的线路各侧都有高频方向保护，现假定在这些网络中不同地点发生三相短路，并认为所有电源

30、的电势均相等且同相位。试指出网络中每一点短路时，流过各套保护的功率方向和在那些保护之间传送高频闭锁信号，哪些套保护会动作于跳电力系统继电保护习题解答第46章第- 66 -页闸。图 4-12 题 4-28 网络图答案如图4-13 和图 4-14 所示，其中实线箭头表示功率方向，虚线箭头表示闭锁信号。两侧功率方向均由母线到线路两侧的保护动作且不收、发闭锁信号（在图中用在断路器下加涂小黑圆点表示） 。图 4-13 题 4-28 图解 1 图 4-14 题 4-29 图解 1 4-29 图 4-14 为某线路mn 的相差高频保护的原理框图，它由一个公用的电流起动元件1ka 启动发信和启动跳闸回路，该电

31、流启动元件动作电流1opi=150a ，但由于电流互感器误差和继电器调整不准确， 致使其 m 侧实际动作电流opmi=145a,n 侧实际动作电流opni=151a ，同此时能否致保护误动作或拒动，如果能动作，试指出具体范围。电力系统继电保护习题解答第46章第- 67 -页答： m 侧保护可能误动作， 其具体情况是当n 侧发生反方向短路且短路电流值在145aki151a的范围内。图 4-14 题 8-19 相差高频保护原理框图4-30 在电压为110kv ，长度100lkm,线路阻抗10.4xkm的方向高频闭锁保护中，只能一组采用0接线的全阻抗继电器作为相间短路的启动元件，即用于起动发信机，也

32、同时用于起动跳闸 回路 。若 已知 全系 统该 阻抗 角均 相同 ，线 路最 大负 荷电 流.maxli=400a线路 最低 电压.minlu=110kv ，可靠系数relk=1.2，自起动系数ssk=1.2，继电器反回系数1.1rek，继电器动作阻抗误差为：.opop cop czzz式中.o p cz为一次侧动作阻抗计算值。opz为一次侧动作阻抗实际值为保证保护围外故障时，不至于由于两侧起动元件的误差而导致保护的无选择性动作，试计算：1按躲开最小负荷阻抗来整定的起动元件一次动作阻抗计算值.op cz及容许的最大误差并校验被保护线路发生金属性短路时保护的灵敏系数.minsk。2最大容许误差m

33、ax0.25时，.op cz和.minsk又等于多少？解： 1. 按外部故障切除后负荷状态下起动元件能返回的条件选择.op cz和max及.minsk（1）.max110331001.2 1.1 1.20.4nop crelressluzkk ki（2）求max，根据误差的定义应有.1(1)op copop czzz电力系统继电保护习题解答第46章第- 68 -页如果当外部短路，如图 4-15 中 k 点，线路 n 侧起动元件动作，而该侧的功率方向为由线路到母线，但是m 侧的起动元件动作，该侧的功率方向由母线到线路，这时可发生无选择性动作，此时 m 侧起动元件的实际动作阻抗为.1op mop

34、czz图 4-15 题 4-30 网络图因为系统阻抗角相同，故.r mr nlzzz此外.r mz和rnz分别为 m 侧和 n 侧的起动元件的测量阻抗，线路的阻抗lz为10.4 10040lzx l可见，当区外故障时，发生无选择性动作的条件为n 侧起动元件不动作，而m 侧起动元件动作，从而，此时必须满足条件.1r nop nop czzz和.1r mr nlop mzzzz反之，为了不发生无选择性动作，则必须满足条件.1140op cop czz由此可求出动作阻抗容许的最大误差为.240op czmax.40400.222 100op cz（3）求.min.slk.min.1002.540op

35、 csllzkz2求当动作阻抗容许最大误差0.25时.op cz和.min.slk.404080220.25op cz.min.80240op csllzkz电力系统继电保护习题解答第46章第- 69 -页4-31. 在图4-16 中所示网络，在线路mn上装有相差高频保护，已知60jnmeee，70jmmzze，90jnnzze，电流互感器和保护装置来自角误差分别为7和15，线路长度l=400km, 试求图 4-16 题 4-31 网络图和相量图（a）网络图；（b）相量图（1）保护的闭锁角和动作角op（2）当 k 点发生三相短路时。两侧保护能否同时动作，如果不使其发生相继动作，线路的长度应限制

36、在多少？（3）当 k 点发生不对称短路时，不使保护发生相继动作的线路的最大长度为多少（计算时可不计1i的影响，并取裕度度角15yd）解： （1）闭锁角等于电流互感器误差角ta，保护装置本身的误差角15p，输出线角差6100l和裕度角yd之和，即=ta+p+yd+6100=40071515661100动作角p即0119op（2）当 k 点发生三相短路时，m 侧保护的测量角40080715680715610224126100100ml8071561022478100nlmax119102100283.36lkm由图 811（b）电势和电流相量图可知线路两端电流相位mi和n

37、i相差80电角差，再考虑电流互感器误差和保护装置本身误差7和15信号传播过程中可引起角度差6100l， 可知 m 端电力系统继电保护习题解答第46章第- 70 -页测量角126119mop， m 端保护不能动作，而n 端测量角78119nop故 n端保护可动作，同时停止发信机发出高频闭锁信号，n 端停信后， m 端发信机只能收到自己所发高频信号，这个信号是间断的，所以m 端保护也立即跳闸，出现相继动作而同时跳闸。线路长度应限制在283.3km 之内，可以不发生相继动作。（3）在 k 点发生不对称短路时，线路两端操作电流12iki（ k=68,1i影响可忽略，主要考虑2i的影响）的相位差仅由线路

38、两端阻抗角，电流互感器误差和保护装置的角度决定，即400907071566426119100100100mopllmax1194210012836lkm所以当 k 点发生不对称短路时，不使保护发生相继动作的线路最大长度maxl=1283km。第 5 章 输电线路的自动重合闸思考题与习题解答5-1 电网中重合闸的配置原则是什么? 答:规定自动重合闸配合的原则是（1）1kv 及以上架空线路及电缆与架空混和线路,在装设断路器的条件下,当用电设备允许且无备用电源自动投入时,应装自动重合闸装置; （2）旁路断路器和兼作傍路母联短路器或者分段短路器,应装设自动重合闸装置; （3）低压侧不带电源的降压变压器

39、,可装设自动重合闸装置; （4）必要时 ,母线故障也可以采用自动重合闸装置. 5-2 自动重合闸的基本类型有哪些?它们分别用于什么网络? 答:自动重合闸按其功能可分为三种类型,即三相重合闸 ,单相重合闸和综合重合闸. （1）110kv 及以下电压等级的系统单侧电源线路,一般采用三相一次重合闸；（2）220kv、110kv 及以下电压等级双电源线路用合适方式的三相自动重合闸能满足系统稳定和运行要求的 ,可采用三相自动重合闸；（3）330500kv线路，一般采用综合重合闸装置；（4）220kv 线路采用各种方式三相自动重合闸不能满足系统稳定和运行要求时可采用综合重合闸装置；（5）双电源220kv

40、及以上电压等级的单回路联络线,适合采用单相重合闸; （6）主要的110kv 双电源单回路联络线,采用单相重合闸为电网安全运行效果显著时,可采用单相重合闸5-3 试比较单相重合闸与三相重合闸的优缺点？答：经比较两种重合闸的优缺点如下：(1)使用单相重合闸时会出现非全相运行，除纵联保护需要考虑一些特殊问题外，对零序电流保护和整定点配合产生很大影响，也使中，短线路的零序电流不能充分发挥作用。例如，一般环电力系统继电保护习题解答第46章第- 71 -页网三相重合闸线路的零序电流i段保护都能继续动作，即在线路一侧出口单相接地而三相跳闸后，另一侧零序电流立即增大并使其i段保护动作。利用这一特点，即使线路纵

41、联保护停用，配合三相快速重合闸，仍然保持较高的成功率。但单独使用单相使用重合闸时，这个特点就不存在了，而且为了考虑非全相运行，往往需要提高零序电流i段保护的启动值，零序电流ii段保护的灵敏度也相应降低，动作时间可能增大。(2)使用三相重合闸时，各种保护的出口回路可以直接动作于断路器，使用单相重合闸时，除了本身有选相能力的保护外，所有纵联保护，相间距离保护，零序保护等，都必须经单相重合闸选相元件控制才能动作于断路器(3)当线路发生单相接地，进行三相重合闸时，会比单相重合闸产生较大操作过电压。这是由于三相跳闸，电流过零时断电，在非故障相上会产生相当于相电压峰值的残余电压，而重合闸的断电时间较短，上

42、述非故障相的电压变化不大，因而在重合闸时产生较大的操作过电压，而当使用单相重合闸时,重合的故障相电压一般只有17%左右（由于线路本身电容分压产生），因而没有操作过电压问题，然而从较长时间在110kv 及 220kv 电网采用三相重合闸运行情况看，对一般中，短线路操作过电压方面的问题并不突出。(4)采用三相重合闸时，最不利的情况是有可能重合闸三相短路故障上，有的线路经稳定计算认为必须避免这种情况时，可以考虑在三相重合闸中增设简单的相间故障判别元件。使它在单相故障时实现重合，在相间故障时不重合。5-4 电力系统的自动重合闸的基本要求是什么? 答:电力系统的自动重合闸的基本要求是(1) 动作迅速 ;

43、 (2) 手动跳闸时不应该重合,手动合闸于故障线路时,继电保护动作使断路器跳闸后,不应重合 ; (3) 不允许多次重合; (4) 动作后自动复归; (5) 用不称原则启动; (6) 与继电保护装置配合. 5-5 电力线路为什么要装设自动重合闸装置? 答: 在电力线路 (架空线路 )中瞬时性故障约占故障次数80%90% ， 当故障被切除后,电弧熄灭 ,故障点去游离,绝缘强度恢复到故障前的水平,此时若能在线路断路器断开后再进行一次重合闸即可恢复供电 ,从而提高了供电可靠性,采用自动重合闸,可以快速重合 ,提高了电力系统的稳定性. 5-6 单相重合闸中选相元件的作用和类型是什么? 答:单相重合闸中选

44、相元件的作用是线路发生单相接地短路时,选出故障相 .选相元件按电网接线和运行特点有以下几个类型: (1) 相电流选相元件; (2) 相电压选相元件; (3) 阻抗选相元件; (4) 相电流差突变量选相元件. 5-7 综合重合闸的接地选相元件中为什么要加入零序电流补偿? 答: 选相元件加入零序电流补偿构成判别元件,由零序电继电器kaz构成判别元件,当发生相间短路时 ,判别元件不动作,当发生接地短路时,判别元件启动 . 电力系统继电保护习题解答第46章第- 72 -页5-8 为什么重合闸有前加速和后加速,为什么有的网络中采用后加速的方式工作? 答:重合闸 ” 前加速 ” 是指当线路发生短路故障时,

45、第一次由无选择性电流速断保护瞬间切除故障,第二次继电保护动作按有选择性方式切除故障. 自动重合闸 ” 后加速 ” 是指线路发生短路故障时,继电保护先有选择性的切除故障，然后重合闸 ,如果是瞬间性故障则合闸成功,恢复供电 ,如果是永久性故障则第二次无选择性的切除故障,加速切除故障 ,缩短了停电时间,提高了供电可靠性. 采用 ” 后加速 ” 保护 ,是按继电保护有选择性的切除故障,这与原继电保护方案相同,这时如果重合闸装置出现故障也不会对线路保护造成影响,可以正常工作,如果用前加速,则先按无选择性瞬间时跳闸 ,重合闸装置出故障则使线路保护不能正常工作。5-9 单相自动重合闸动作时间应考虑那些因素?

46、 答:1、单侧电源线路三相自动重合闸的时限选择（1）重合闸动作时间选择,从减少停工时间考虑,aar 动作时间越短越好,实际上要考虑2 个条件 : 1) aar 动作时限必须大于故障点去游离的时间,使故障点绝缘恢复到故障前的水平. 2) aar 动作时限必须大于断路器及其操作机构准备好重合闸的时间,包括断路器触头周围介质绝缘强度恢复及灭弧室充滿油的时间,以及操作机构恢复原位做好重合闸的时间.一般情况下 ,断路器及其操作机构准备好的合闸时间大于故障点介质去游离的时间,因此 , aar 动作时间只是按第2条考虑即可对于不对应启动方式aarossttt（5 1）对于继电保护启动方式aarossofft

47、ttt（52）式中ost操作机构准备好合闸时间,对电磁操作机构取0.30.5s; ,offstt 断路噐跳闸时间与储备时间,st取 0.30.4s 对于装置在单相电源环型网络或并列运行的平行线路上的自动重合闸装置,其动作时间限制不应该大于线路对侧可靠切除时间,即.max.min.aar mp np moff noff mon non mtttttttt（53）式中.aar mtm侧自动重合闸动作时间；.max.min,p np mttn 侧(对侧 ),线路 m 侧(本侧 )保护最大 ,最小动作时间；.,off noff mtt线路 n侧、 m侧断路器的跳闸时间；.,on non mtt线路 n

48、 侧,m 侧断路器合闸时间t时间裕度 ,取 0.50.7s 为可靠切除瞬时性故障;提高系统成功率,单端电源线路重合闸动作时限aart要大于等于电力系统继电保护习题解答第46章第- 73 -页0.8s,一般取 0.81s. （2）重合闸复归时限重合闸复归时间是电容c 充电到中间继电器km 起动电压的时间,整定时应考虑；1）必须保证重合到永久性故障时,由最长时间段保护装置以.maxpt切除故障时 ,断路器不会再次重合闸 ,确保只重合一次,即.maxaar repoffonaartttttt（54）式中.aar ret重合闸复归时间2）当重合成功后,准备好再一次动作时间,不小于断路器第二次跳合闸时间

49、,以确保断路器切断能力的恢复 ,一般要求.1015aar rets,可取.1520aar rets。(3)后加速继电器kac 复归时间kactkacponoffsttttt（55）式中pt、st线路保护装置动作时限与储备时间；,o no f ftt断路器合闸时间与跳闸时间2,双侧电源线路自动重合闸时间(1)无压侧 (设 n 侧为无压侧 ) 1) 低电压继电器动作电压最低电压继电器动作电压按灵敏系数不小于2 整定 ,一般取 0.5 倍的额定电压. 2)重合闸动作时限按两侧断路器不同时跳闸条件整定,即.max.min.aar np mp noff moff nylon ntttttttt（56）式

50、中.a a r ntn 侧自动重合闸时间; .max.min,p mp nttm 侧最大保护时限，n 侧最小保护时限；ylt故障点去游离时间；.on nt线路 n 侧断路器的合闸时限(2)同步侧 (设 m 侧为同步侧 ) 1) 重合闸动作时限仍按两侧qf 不同时跳闸条件整定,即.max.min.aar np np moff noff mylon mtttttttt（57）式中符号意义见式(9 一 6) 2) 同步检测继电器动作角.op ky整定电力系统继电保护习题解答第46章第- 74 -页同步检查继电器ky 的动作角.op ky根据设备允许通过的冲击电流周期分量和时间aart进行整定,要求同

51、步侧的重合闸动作,必须有.aar mkytt即.1reaar mop kyskt（88）在临界情况下,如图 5-1 所示 ,2 点发出重合闸脉冲,经断路器的合闸时间后,在 3 点断路器触头闭合 ,此时实际相量角差为3,显然3.op kyre ky mt在3角下合闸 ,通过设备的冲击电流不得超过允许值 ,即.2sin2dsh aleiz所以1.32sin2sh aldize（59）或1.2sin2sh alop kys ko mdizte式中.sh ali设备允许通过的冲击电流周期分量; z系统综合次暂时抗; de两侧次暂态电势(.dd md neee) 计及式 (9-8) ,整理后得1.2si

52、n211sh aldop kyko mreaar mizetkt（510）无压侧同步继电器动作角的整定,可类似进行 .。电力系统继电保护习题解答第46章第- 75 -页图 5-1u与角的关系曲线5-10 什么叫自动重合闸不对应启动原则? 答:自动重合闸不对应启动原则是指采用控制开关位置和断路器位置不对应原则启动重合闸装置,对综合自动重合闸,宜采用不对应原则和保护同时启动。5- 11 手动重合到永久性故障线路上,重合闸为什么不动作? 答: 手动合闸到永久性故障线路上,qf 在 aar动作后再次跳开,这叫时虽然跳闸位置继电器kct 和时间继电器又重新起动,但中间继电器km 不能启动 ,因为电容c

53、两端电压尚未充电到km动作值 ,而且持续时间再久，c 的两端也不会充到km 动作值 .（由43.4rm和 km 电压绕组电阻 2.1k分压决定）。512 快速自动重合闸为什么对电力系统稳定有利? 答: 快速自动重合闸从短路开始到重新合上断路器的整个时间大约为0.50.6s,在这样短的时间内两侧电源电动势角来不及摆开到危及系统稳定的破坏角度,故能保持系统的稳定,恢复正常运行。513 自动重合闸主要构成部件有哪些?各起什么作用 ? 答:不管是电磁型,晶体管型 ,还是集成电路型的三相一次自动重合闸装置一般主要由启动元件,延时元件 ,一次合闸脉冲元件和执行元件4 部分组成 .启动元件的作用是当断路器跳

54、闸后,使重合闸的延时元件启动.延时元件是为了保证断路器跳闸之后,在故障点有足够的去游离时间和断路器及其传动机构能够恢复准备再次动作的时间.一次合闸冲元件用来保证重合闸装置只能重合一次.执行元件则是将重合闸动作信号穿送至合闸电路和信号回路,使断路器重新合闸,并发信号让值班人员知道自动重合闸已动作。5-14 哪些情况下需要对重合闸进行闭锁？答：当高压断路器的气压或液压下降至不允许断路器重合时，应将重合器闭锁，使其不能发出重合闸脉冲。如在重合闸过程中，气压或液压下降至低于允许合闸值，则应能保证重合闸动作的完成。电力系统继电保护习题解答第46章第- 76 -页5-15 试说明综合重合闸中m、n、q、r

55、 个端子的作用。答：在综合重合闸装置中，为了满足与各种保护之间的配合，一般设置四个端子，即m、n、q、r 端子。（1）m 端子接非全相运行中可能误动作的保护，如距离保护?、ii 段和零序电流保护?、ii 段。在非全相运行中当不采用其他措施时，应将这些保护闭锁。（2）n 端子接非全相运行中仍然继续工作的保护，如相差高频的保护。（3）q 端子接入的保护，无论什类型的故障，都必须切除三相。然后进行三相重合闸保护，如母线保护。（4）r 端子接入的保护只要求直跳三相断路器，而不再重合闸的保护，如长延时的后备保护。5-16 装设非同步重合闸限制的条件是什么？答：装设非同步重合闸限制的条件是：（1）当线路两

56、侧电源电势之间的相角差为180合闸时，所产生的最大冲击电流不超过规定的允许值。 当线路两侧电源电势的幅值相等时，所出现的最大冲击电流的周期分量为2sin2eiz（2）采用非同步重合闸后，在两侧电源由非同步运行拉入同步的过程中系统处在振荡状态，在振荡过程中对重要负荷影响要小；对继电保护的影响也必须采用躲过的措施。5-17 潜供电流的性质对aar 动作时间有什么影响？答：当线路故障相两侧断路器跳闸后，由于非故障相与故障相之间存在电容与互感，虽然短路相电压已经被切断，但故障点弧光通道中仍然有一定的电流流过，这个电流称为潜供电流。潜供电流是因为相间电容和互感影响由非故障相向故障点提供的。由于潜供电流的

57、影响，短路点处电弧不能很快熄灭，弧光通道去游离受到严重阻碍，重合闸只有在故障点电弧熄灭，绝缘强度恢复才能成功，因此，单相重合闸的动作时间必须考虑它们的影响。潜供电流越大，单相重合闸动作时间就越长。一般选择单相重合闸动作时间比三相重合闸时间要长。5-18 选相元件的基本要求是什么？常用的选相方法有哪些？答：选相元件的基本要求是保证选择性和灵敏性。常用选相元件有电流选相元件、低电压选相元件、阻抗选相元件和相电流差突变量选相元件。常用的选相方法是由相电流差突变量继电器构成选相元件。电力系统继电保护习题解答第46章第- 77 -页第 6 章 变压器保护思考题与习题的解答6-1 电力变压器在不正常工作状

58、态和可能发生的故障有哪些？一般应装哪些保护？答：变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。内部故障有绕组的相间短路，绕组的匝间短路，直接接地系统侧的接地短路。外部故障有油箱外部绝缘套管，引出线上发生相间短路或一相接地短路。变压器不正常工作状态有过负荷；外部短路引起的过电流；外部接地引起的中性点过电压；绕组过电压或频率降低引起的过励磁；变压器油温升高和冷却系统故障等。6-2 差动保护时不平衡电流是怎样产生的？答：差动保护时不平衡电流产生的原因是：（1）变压器正常运行时的励磁电流引起的不平衡电流；（2）变压器各侧电流相位不同引起的不平衡的电流；（3）由于电流互感器计算变比与选用变比不同而引起的

59、不平衡电流；6-3 变压器励磁涌流有哪些特点？变压器差动保护中防止励磁涌流的影响的方法有哪些? 答：当变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，可能出现数值很大的励磁涌流，这种暂态过程中出现的变压器励磁电流称为励磁涌流。励磁涌流可达68 倍额定电流。励磁涌流的特点是：（1）包含有很大成份的非周期分量，约占基波的60%，涌流偏向时间轴的一侧；（2）包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，约占基波的30%40%以上；（3）波形之间出现间断角，间断角可达80 度以上；根据励磁涌流的特点，目前变压器差动保护中防止励磁涌流影响的方法有：（1）采用具有速磁饱和铁芯的差动继电器；（2）利用二次谐波制动而躲开励

60、磁涌流；（3）按比较间断角来监督内部故障和励磁涌流的差动保护。6-4 变压器比率制动的差动继电器制动绕组的接法原则是什么？答： bch1 型差动继电器的制动绕组应接入哪一侧，遵循的原则是要保护外部短路的制动作用最大，而内部短路的制动作用最小。据此，对双绕组变压器，制动绕组应接入无电压或小电源侧。对于三绕组变压器，当三侧都有电源时，一般将继电器制动绕组接于穿越性短路电流最大的一侧，使外部故障时，制动绕组有最大的制动作用。对于单侧或双侧电源的三绕组变压器，制动绕组一般接于无电源的那一侧以提高变压器内部故障的保护的灵敏性。6-5 试述变压器瓦斯保护的基本工作原理，为什么差动保护不能代替瓦斯保护？答：