电力系统继电保护部分参考标准答案褚晓瑞Word格式文档下载.docx

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测量比较环节是测量被保护电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。

逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。

执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。

1.7电力系统中上下级电力元件的保护区间为什么必须重叠？

重叠区为什么越小越好？

上、下级电力元件的保护区间必须重叠，这是为了保证任意处的故障都置于保护区内。

同时重叠区越小越好，因为在重叠区内发生短路时，会造成两个保护区内所有的断路器跳闸，扩大停电范围。

1.8后备保护的作用是什么？

阐述远后备保护和近后备保护的优、缺点。

后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。

远后备保护的优点是：

保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。

远后备保护的缺点是：

①当多个电源向该电力元件供电时，需要在所有电源侧的上级元件处配置远后备保护；

②动作将切除所有上级电源侧的断路器，造成事故扩大；

③在高压电网中往往难以满足灵敏度的要求。

近后备保护的优点是：

①与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；

②动作时只切除主保护要跳开的断路器，不造成事故扩大；

③在高压电网中能满足灵敏度的要求。

近后备保护的缺点是：

发电厂或变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；

断路器失灵时无法切除故障，不能起到保护作用。

1.9在图1.6中，当线路CD的k3点发生短路故障时，哪些保护应动作？

如保护P6和P5拒动，根据选择性的要求，哪些保护应动作？

如线路AB的k1点发生短路，根据选择性的要求，哪些保护应动作？

如果保护P2或2QF拒动，哪些保护应动作？

图1.6题1.9电网示意图

（1）当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应该动作，6QF跳闸，如保护P6或P5不动作或6QF、5QF拒动，按照选择性，保护P2和P4应动作，2QF、4QF应跳闸。

（2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF、2QF应跳闸。

如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。

1.10在图1.7中，各断路器处应均装有继电保护装置P1～P7。

试回答下列问题：

图1.7题1.10电网示意图

（1）当k1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪台断路器？

若6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作？

（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪些断路器？

若此时保护P3拒动或3QF拒跳，但保护P1动作并跳开1QF，问此种动作是否有选择性？

若拒动的断路器为2QF，对保护P1的动作又应该如何评价？

（1）当k1点短路时，根据选择性要求保护P6动作应跳开6QF，若6QF拒动，由近后备保护P3、P5动作跳开3QF、5QF，或由远后备保护P2、P4的动作跳开2QF、4QF；

（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由保护P2、P3动作跳开2QF、3QF，若3QF拒动，保护P1动作并跳开1QF，则保护P1为无选择性，此时应由保护P5或保护P4动作，跳开5QF或4QF。

若是2QF拒动，则保护P1动作跳开1QF具有选择性。

第2章电网的电流保护习题参考答案

2.3在电流保护的整定计算中，为什么要引入可靠系数，其值考虑哪些因素后确定？

引入可靠系数的原因是必须考虑实际存在的各种误差的影响，例如：

（1）实际的短路电流可能大于计算值；

（2）对瞬时动作的保护还应考虑短路电流中非周期分量使总电流增大的影响；

（3）电流互感器存在误差；

（4）保护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。

考虑必要的裕度，从最不利的情况出发，即使同时存在着以上几个因素的影响，也能保证在预定的保护范围以外故障时，保护装置不误动作，因而必须乘以大于1的可靠系数。

2.4为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？

定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。

当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。

否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。

由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。

2.5比较电流保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最高和保护范围最长？

为什么？

电流保护第I段保护即无时限电流速断保护，其灵敏系数随运行方式而变化，灵敏系数和保护范围最小。

第II段保护即带时限电流速断保护，其灵敏性有所提高，保护范围延伸到下级线路一部分，但当相邻线路阻抗很小时，其灵敏系数也可能达不到要求。

第III段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般最高，可以保护本级线路全长，保护范围最长，并作为相邻线路的远后备。

2.10在中性点非直接接地系统中，当两条上、下级线路安装相间短路的电流保护时，上级线路装在A、C相上，而下级线路装在A、B相上，有何优缺点？

当两条线路并列时，这种安装方式有何优、缺点？

以上串、并两种线路，若保护采用三相星形接线，有何不足？

在中性点非直接接地系统中，允许单相接地时继续短时运行，在不同线路不同相别的两点接地形成两相短路时，可以只切除一条故障线路，另一条线路继续运行。

不考虑同相的故障，两线路故障组合共有以下六种方式：

（1A、2B）、（1A、2C）、（1B、2A）、（1B、2C）、（1C、2A）、（1C、2B）。

当两条上、下级线路安装相间短路电流保护时，上级线路装在A、C相商，而下级装在A、B相上时，将在（1A、2B）、（1B、2A）、（1C、2A）和（1C、2B）四种情况下由下级线路保护切除故障，即下级线路切除故障的几率为2/3;

当故障为（1A、2C）时，将会由上级线路保护切除故障；

而当故障为（1B、2C）时，两条线路均不会切除故障，出现保护拒动的严重情况。

两条线路并列时，若两条线路保护动作的延时一样，则在（1A、2B）、（1C、2A）和（1C、2B）三种情况下，两条线路被同时切除；

而在（1A、2C）故障下，只能切除线路1；

在（1B、2A）故障下，只能切除线路2；

在（1B、2C）故障下，两条线路均不会切除，即保护拒动。

若保护采用三相星形接线时，需要三个电流互感器和四根二次电缆，相对来讲是复杂不经济的。

两条线路并列时，若发生不同相别的接地短路时，两套保护均启动，不必要切除两条线路的机会就比较多。

2.11在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？

在双侧电源供电网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。

方向性电流保护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。

反之，不允许保护动作。

用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。

2.12功率方向判别元件实质上是在判别什么？

为什么会存在“死区”？

什么时候要求它动作最灵敏？

功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位，并且根据一定关系[cos（+a）是否大于0]判别初短路功率的方向。

为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。

当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小雨最小动作电压时，就出现了电压死区。

在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏。

2.16小结下列电流保护的基本原理、适用网络并评述其优缺点：

（1）相间短路的三段式电流保护；

（2）方向性电流保护；

（3）零序电流保护；

（4）方向性零序电流保护；

（5）中性点非直接接地系统中的电流电压保护。

（1）相间保护的三段式保护：

利用短路故障时电流显著增大的故障特征形成判据构成保护。

其中速断保护按照躲开本线路末端最大短路电流整定，保护本线路的部分；

限时速度按保护按躲开下级速度按保护末端短路整定，保护本线路全长；

速断和限时速断的联合工作，保护本线路短路被快速、灵敏切除。

过电流保护躲开最大负荷电流作为本线路和相邻线路短路时的后备保护。

主要优点是简单可靠，并且在一般情况下也能满足快速切出故障的要求，因此在电网中特别是在35KV及以下电压等级的网络中获得了广泛的应用。

缺点是它的灵敏度受电网的接线以及电力系统的运行方式变化的影响。

灵敏系数和保护范围往往不能满足要求，难以应用于更高等级的复杂网路。

（2）方向性电流保护：

及利用故障是电流复制变大的特征，有利用电流与电压间相角的特征，在短路故障的流动方向正是保护应该动作的方向，并且流动幅值大于整定幅值时，保护动作跳闸。

适用于多断电源网络。

优点：

多数情况下保证了保护动作的选择性、灵敏性和速动性要求。

缺点：

应用方向元件是接线复杂、投资增加，同时保护安装地点附近正方向发生是你想短路时，由于母线电压降低至零，方向元件失去判断的依据，保护装置据动，出现电压死区。

（3）零序电流保护：

正常运行的三相对称，没有零序电流，在中性点直接接地电网中，发生接地故障时，会有很大的零序电流。

故障特征明显，利用这一特征可以构成零序电流保护。

适用网络与110KV及以上电压等级的网络。

保护简单，经济，可靠；

整定值一般较低，灵敏度较高；

受系统运行方式变化的影响较小；

系统发生震荡、短时过负荷是不受影响；

没有电压死区。

对于短路线路或运行方式变化较大的情况，保护往往不能满足系统运行方式变化的要求。

随着相重合闸的广泛应用，在单项跳开期间系统中可能有较大的零序电流，保护会受较大影响。

自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化。

（4）方向性零序电流保护：

在