继电保护第三章课后知识题目解析

**3.2什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？答：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）与谢谢阅读电流（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（即谢谢阅读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R轴之间谢谢阅读的夹角较小。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，电流变精品文档放心下载为短路电流，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感谢阅读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感谢阅读点之间电力元件的阻抗和；在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谢谢阅读器断开的情况下，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谢谢阅读的比值，一般通过等值、简化的方法求出。3.3什么是故障环路？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？谢谢阅读答：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。谢谢阅读相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是：接地短路点故障环路为“相精品文档放心下载—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“相感谢阅读—相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地。谢谢阅读3.4构成距离保护为什么必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流？谢谢阅读答：在三相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系UmImZmImZkImZ1Lk，即由它们感谢阅读算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。用非故精品文档放心下载**障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关谢谢阅读系，不能够正确地反应故障距离，所以不能构成距离保护。谢谢阅读3.10解释什么是阻抗继电器的最灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最灵敏角。精品文档放心下载答：当测量阻抗角Zm的阻抗角与正向整定阻抗Zset1的阻抗角相等时，阻抗继电器的动精品文档放心下载作阻抗最大，正好等于Zset1，即Zop Zset1，此时继电器最为灵敏，所以Zset1的阻抗角又称感谢阅读为最灵敏角。选定线路阻抗角为最灵敏角，是为了保证在线路发生金属性短路点情况下，阻抗继电感谢阅读器动作最灵敏。3.15以记忆电压为参考的距离继电器有什么特点？其初态特性与稳态特性有何差别？谢谢阅读答：以记忆电压为参考电压的距离继电器可以消除所有故障点死区，尤其是克服出口感谢阅读三相对称性短路时三相电压都降为0而失去比较依据的不足；但其动作性不能长期保持。谢谢阅读初态特性与稳态特性差别：（1）在传统的模拟式距离保护中，记忆电压是通过LC谐感谢阅读振记忆回路获得的，由于回路电阻的存在，记忆量是逐渐衰减的，故障一定时间后。记忆电感谢阅读压将衰减至故障后的测量电压。所有由记忆回路产生的结论仅在故障刚刚发生、记忆尚未消谢谢阅读失时是成立的，因此称之为初态特性；（2）数字式保护中，记忆电压就是存放在存储器中精品文档放心下载的故障前电压的采样值，虽然不存在衰减问题，但故障发生一定时间后，电源的电动势发生谢谢阅读变化，将不再等于故障前的记忆电压，再用故障前的记忆电压作为参考电压，特性也将发生精品文档放心下载变化。所以记忆电压仅能在故障后的一定时间内使用，例如仅在I、II段中采用。精品文档放心下载3.18图3—7所示系统中，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4谢谢阅读台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。精品文档放心下载其参数为：**G1T1ABCT3G31234G2T2G4T5T6T4E1153kV；XX2.G1XX2.G215XX2.G3XX2.G410,1.G11.G21.G31.G4XX10,X0.T1X0.T430,XX20,X0.T5X0.T640;1.T11.T41.T51.T6LAB60km，LBC40km;线路阻抗Z1Z20.4km，Z01.2km，线路阻抗角均为感谢阅读75°，IAB.LmaxICB.Lmax300A，负荷功率因数角为30°；KSS1.2,Kre1.2，KrelI0.85,精品文档放心下载KrelII0.75,变压器均装有快速差动保护。试解答：精品文档放心下载(1)为了快速切除线路上的各种短路，线路A—B、B—C应在何处配备三段式距离保护，各感谢阅读选用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应在1、2、3、4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保感谢阅读护接线方式；它们的I、II段选择具有方向特性的距离保护，III选用具有偏移特性的距离保谢谢阅读护。(2)整定保护1—4的距离I段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护精品文档放心下载的动作区域。答：线路AB的正序阻抗线路BC的正序阻抗保护1、2的距离I段保护3、4的距离I段

ABZ1LAB0.46024精品文档放心下载BCZ1LBC0.44016谢谢阅读setI.1,2KrelIZAB0.852420.4()谢谢阅读ZsetI.3,4KrelIZBC0.851613.6()谢谢阅读保护1—4距离保护在阻抗平面上的动作区域如图1所示，圆周1、2、3、4分别感谢阅读对应保护1、2、3、4距离I段的动作特性。**（3）分别求出保护1、4接地距离II段的最大、最小分支系数。感谢阅读答：对保护1：1）当与相邻下级线路距离保护I段配合时，有K1b.max2.88， K1b.min1.59感谢阅读2）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有K1b.max2.88， K1b.min2.01感谢阅读对保护4：、1）当与相邻下级线路距离保护I段配合时，有K4b.max2.26， K4b.min1.41精品文档放心下载2）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有K4b.max1.99，K4b.min1.53谢谢阅读详细计算见后面的附录。（4）分别求出保护1、4接地距离II、III段的定值及时限，并校验灵敏度。谢谢阅读答：保护1距离II段的整定：1）整定阻抗：按下面两个条件选择。（a）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，有setII.1KrelII(ZABK1b.minZsetI.3)0.75(241.5913.6)34.218()谢谢阅读(b)当与相邻变压器的快速保护相配合时，有setII.1KrelII(ZABK1b.minZt)0.75(242.0120)48.15()ZtX1.T5X1.T620精品文档放心下载2)灵敏度校验：KsenZsetII.134.2181.431.25,满足灵敏度要求。感谢阅读ZAB 243）动作时限：与相邻保护3的I段配合，有t1IIt3It00.50.5s，它能同时满足与谢谢阅读相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。保护1距离III段的整定：1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有谢谢阅读ZL.minUL.min0.9110190.53()IIIKrelZL.min0.3Zset.1IL.max3KSSKrecos(setL)**Krel0.83，KSS1.2，Kre1.2和set75，L30，于是感谢阅读ZIII0.83190.53155.93()set.11.21.2cos(7530)2）灵敏度校验：（a）本线路末端短路时灵敏系数为ZIIIKsen(1) set.1155.936.51.5感谢阅读ZAB 24(b)相邻设备末端短路时灵敏系数为IIIKsen(1)Zset.11.2ZABK1b.maxZnext①相邻线路末端短路时灵敏系数。利用问题（3）中求灵敏系数的结论，只要令精品文档放心下载XBKXBC, XCK0即可，所以有谢谢阅读K1b11X56.021[X56.0(1XBC0)(1X56.0)]X12.0XAB03X12.1XX34.0X34.0X12.0XAB0AC1134.1X34.1,X56.0分别取最小值，而X12.1、X34.0、X12.0分别取最大值时，K1b就取最大谢谢阅读值，即当X34.1min10，X56.0min20，X12.1max25，X34.0max30，X12.0max30，谢谢阅读有K112.881b.max20212048203072312540[30(130)(13072)]10ZnextZBC16()IIIKsen(2)Zset.1155.932.231.2ZABK1b.maxZnext242.8816②相邻变压器末端短路时灵敏系数。此时K2.88，ZnextZt20()1b.maxIIIKsen(2)Zset.1155.931.911.2ZABK1b.maxZnext242.8820ZnextX1.T5X1.T620感谢阅读**所以灵敏度校验满足要求。3）动作时限：与相邻设备保护配合，有IIItIIIt0.50.51s，它能同时满足与相邻13线路保护和相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。保护4距离II段的整定：1）整定阻抗：按下面两个条件选择。（a）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，有setII.4KrelII(ZBCK4b.minZsetI.2)0.75(161.4120.4)33.573()谢谢阅读当与相邻变压器的快速保护相配合时，有精品文档放心下载setII.4KrelII(ZBCK4b.minZt)0.75(161.5320)34.95()谢谢阅读ZtX1.T5X1.T620精品文档放心下载所以取ZsetII.433.573().谢谢阅读2)灵敏度校验：KsenZsetII.433.5732.11.25精品文档放心下载ZBC 163）动作时限：与相邻保护2的I段配合，有t4IIt2It0.5s，它能同时满足与相邻线路谢谢阅读保护以及相邻变压器保护配合的要求。保护4距离III段的整定：1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有谢谢阅读ZL.minUL.min0.9110IIIZL.min3190.53()Zset.4IL.max0.3KrelKSSKrecos(set1)取Krel0.83，Kss1.2，Kre1.2和75，L30,于是setZIII0.83190.53155.93()set.41.21.2cos(7530)2）灵敏度校验：（a）本线路末端短路时灵敏系数为ZIIIKsen(1) set.4155.939.741.5谢谢阅读ZBC 16**(b)相邻设备末端短路时灵敏系数为IIIKsen(2)Zset.41.2ZBCK4b.maxZnext①相邻线路末端短路时灵敏系数。经分析可得K4b11X56.021[X56.0(1XAB0)(1X56.0)X34.0XBC03X34.1XAC1X12.0X12.0X34.0XBC01X12.1X12.1、X56.0、分别取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分别取最大值时，K4b就取最大精品文档放心下载值，即当X12.1min12.5，X56.0min20，X34.1max20，X12.0max30，X34.0max30，感谢阅读有K4b.max112.2120212072203048312040[30(130)(13048)12.5IIIKsen(2)Zset.4155.931.22.26ZBCK4b.maxZnext162.2124ZnextZAB24②相邻变压器末端短路时灵敏系数。此时IIIKsen(2)Zset.4155.932.791.2ZBCK4b.maxZnext161.9920ZnextX1.T5X1.T620精品文档放心下载所以灵敏度校验满足要求。3）动作时限：与相邻设备保护配合有t4IIIt2IIIt0.50.51s，它能同时满足与相邻精品文档放心下载线路保护和相邻变压器保护的配合要求。（5）当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，哪些地方的哪些测量元件动作，请逐一感谢阅读列出。保护、断路器正常工作情况下，哪些保护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路谢谢阅读切除？答：当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，接地距离保护中：B相、C相的接地感谢阅读**距离保护的测量元件动作；相间距离保护中，B、C相间距离保护的测量元件动作：感谢阅读保护、断路器正常工作情况下，保护1的B,C相接地距离保护I段、BC相间距离精品文档放心下载保护I段、保护2的B,C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护I段，将在故谢谢阅读障瞬间跳开保护1，2处的断路器，从而将短路切除。精品文档放心下载（6）短路条件同（5），若保护1的接地距离I段拒动、保护2处断路器拒动，哪些保护以感谢阅读何时跳开何断路器将短路切除。答：保护1的相间距离I段将在故障瞬间跳开保护1处的断路器，保护4的距离III段精品文档放心下载延时1s跳开保护4处的断路器。（7）假定各保护回路正确动作的概率为90℅，在（5）处的短路条件下，全系统中断路器谢谢阅读不被错误切除任意一个的概率是多少？体会保护动作可靠性应要求到多高。精品文档放心下载答：假定保护1在发电厂侧还有一套远后备保护，则线路AB中点短路后应该有4谢谢阅读个断路器的跳闸回路被4套保护启动，如果各保护回路正确动作的概率只有90谢谢阅读℅，则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率为0.90.90.90.90.6561.感谢阅读附录：分支系数的计算题3.18保护1、4接地距离II段最大、最小分支系数计算。谢谢阅读（1）保护1的接地距离II段最大、最小分支系数计算。感谢阅读1）考虑与保护3的距离I段配合。U11ZAB1I11ZBK1I31UK1谢谢阅读由电力系统知识，不难看到U12ZAB2I12ZBK2I32UK2，式中，U11、U12、U10分感谢阅读U10ZAB0I10ZBK0I30UK0精品文档放心下载别为保护1处的正、负、零序电压；Uk1、Uk2、Uk0分别为故障处的正、负、零序电压；I11、I12、I10分别为保护1处的正、负、零序电流；I31、I32、I30分别为保护3处的正、谢谢阅读**负、零序电流；ZAB1、ZAB2、ZAB0分别为线路A—B的正、负、零序阻抗；ZBK1、ZBK2、精品文档放心下载ZBK0分别为母线B到故障处之间线路的正、负、零序阻抗。感谢阅读所以保护1处的A相电压U1A为UUUU（ZAB1ZAB2；ZBK1ZBK2）1A111210ZAB1(I11I12)ZAB0I10ZBK1(I31I32)ZBK0I30UKA谢谢阅读ZAB1(I11I12I10)(ZAB0ZAB1)I10ZBK1(I31I32I30)(ZBK0ZBK1)I30UKA感谢阅读ZAB1I1A3KZAB1I10ZBK1I3A3KZBK1I30UKA精品文档放心下载式中，Kz0z1ZAB0ZAB1ZBK0ZBK12(ZAB01.2LAB;Z10.4LAB)（称为零序3z13ZAB13ZBK13电流补偿系数）。在金属性短路情况下，UKA0。故保护1处的测量阻抗Z1m为谢谢阅读ZU1AZAB1I1A3KZAB1I10ZBK1I3A3KZBK1I30ZAB1ZI3A3KI301mI3KII3KIBK1I3KI1A101A101A10故由分支系数定义变得保护1的分支系数表达式，即K1bI3A3KI30感谢阅读I1A3KI10因为在正、负序网中I31I11，I32I12所以感谢阅读K1bI3AI1AI3AI1A

3KI30（将K2/3代入）3KI102I30I31I323I30I11I123I3013(I30I10)2I10I11I123I10I11I123I10I11I123I103(I301)I301I10I1011I11I121I11I1231I103I10为表达方便，做如下符号规定：设母线A左方的G1、,G2、发变组等值阻抗为X12,母线C右方的G3、T3，G4、T1T2T4发变组的等值阻抗为X34,T5、T6变压器组等值阻抗为X56，故障处记为k。在正、负序网中，不考虑T5、T6，有XCK1X34.1（分流公式）I11I12X12.1XAB1XBK1XCK1X34.1If1**在零序网中，考虑T5、T6，有I30XCK0X34.0If0（分流公式）(X12.0XAB0)//X56.0XBK0XCK0X34.0IX56.0I（分流公式）10X12.0XAB0X56.030因为在故障处发生的是单相接地故障，所以故障处正、负、零序电流相等，即精品文档放心下载If1If2If0所以有I30X12.0XAB01I10X56.0I11I12XCK1X34.1X12.0XAB0X56.0(X12.0XAB0)//X56.0XBC0I10I10X12.1XAB1XBC1X34.1X56.0XCK0X34.0X12.0XAB0K1b1X56.02XCK1X34.1X12.0X56.0XAB0(X12.0XAB0)//X56.0X34.0XBC013X12.1X34.1XAC1X56.0XCK0X34.011X56.021X56.0(XBC0XCK0)X[(13X12.1(XAC1XCK1))(1X12.0XAB01X34.0XCK0XCK0X34.0X12.0CK1X34.1所以，当X34.1、X56.0分别取最小值，而X、X34.0、X分别取最大值时，K就12.112.01b取最大值；当X34.1、X56.0分别取最大值，而X、X34.0、X分别取最小值时，K12.112.01b就取最小值。即当X34.1min10，X56.0min20，X25，X34.0max30，12.1maxX12.0max30时，有K112.881b.max20212040.820307232537.6[307.2(1307.2)(13072)]1102.4X34.1max20，X56.0max40，X12.1min12.5，X34.0min15，X12.0min15精品文档放心下载时，有

34.056.0)]XAB0K1b.min111.5940240.8401401572312.537.6[157.2(1157.2)(11572)]1202.4**2）考虑与变压器的速断保护配合。不妨假设变压器T5的负荷侧发生故障，因其位于变压器△侧，故发生单相接地故障时，谢谢阅读整个系统中没有零序电流。U11ZAB1I11ZT51(I11I41)在金属性短路条件下，得到U12ZAB2I12ZT52(I12I42)谢谢阅读U100所以保护1处的A相电压U1A为U1AU11U12U10ZAB1(I11I12)ZT51(I11I12I41I42)精品文档放心下载ZAB1I1AZT51(I1AI4A)感谢阅读所以保护1处的测量阻抗Z为1mZU1AZAB1I1AZT51(I1AI4A)ZAB1Z(1I4A)1mI1AI1AT51I1A由分支系数定义便得保护1的分支系数表达式K1b1I4A，所以有I1AK1I4A1I41I42I401I411X12.1XAB1（I40I0，I41I42,II）1bI1AI11I12I10I11X34.1XBC1101112所以，当X取最大值，X34.1取最小值，K就取最大值；当X取最小值，X34.1取12.11b12.1最大值，K1b就取最小值。即当X12.1max25，X34.1min10，精品文档放心下载有K125242.881b.max1016X12.1min12.5，X34.1max20时，有谢谢阅读12.524K1b.min1 2016 2.01谢谢阅读（2）保护4的接地距离II段最大、最小分支系数计算。谢谢阅读同保护I接地距离II段最大、最小分支系数计算一样，所以可直接得到保护4的分支系谢谢阅读数。1）考虑与保护2的距离I段配合。由前述分析可得精品文档放心下载**K4b11X56.021[X56.0(1(XAB0XAK0)(1X56.0)]X34.0XBC03X34.1(XAC1XAK1)X12.0XAK0XAK0X12.0X34.0XBC01XAK1X12.1当X12.1、X56.0分别取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分别取最大值时，K4b就取最大值；当X12.1、X56.0分别取最大值，而X34.