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作业及思考题

第1章：

绪论

1-1什么是故障、异常运行方式和事故？

它们之间有何不同？

乂有何联系？

1-2常见故障有哪些类型？

故障麻果表现在哪些方面？

1-3什么是主保护和后备保护？

远后备保护和近各备保护有什么区别和特点？

1-4继电保护装置的任务及其基木要求是什么？

1-5继电保护基本原理是什么？

1-6在图1-1所示网络中，各断路器处均装有继电保护装置P1~P7。

试冋答下列问题：

（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？

如果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儿台断路器？

如此时保护3拒动或3QP拒跳，但保护P1动作并跳开断路器1QF,问此种动作是否有选择性？

如果拒动的断路器为2QF,対保护P1的动作又应如何评价？

QF7

图1-1

1-7在图1-2所网络中，设在K点发生短路，试就以下儿种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：

（1）保护P1按整定时间先动作跳开1QF,保护P2启动，并在故障切除后返回。

（2）保护P1和保护P2同时按保护1整定时间动作,并跳开断路器1QF和断路器2QF。

（3）保护P1和保护P2同时按保护2整定时间动作，并跳开断路器1QF和断路器2QF。

（4）保护P1启动,但未跳闸,保护P2动作,跳开断路器2QF。

（5）

保护P1未启动，保护P2动作，并跳开断路器2QF。

图1-2电网示意图

1-8如图1.3所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？

为什么？

图1.3

第2章：

电流保护

2-1何谓保护的最人和最小运行方式，确定最人和最小运行方式时应考虑哪些因素？

2-2在计算无时限电流速断和带时限电流速断保护的动作电流时，为什么不考虑负荷的自启动系数和继电器的返回系数？

2-3比较电流、电压保护第I、II、III段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最好和保护范围最长？

为什么？

2-4相间短路电流、电压保护中第I、II、III段各有什么办法提高其灵敏系数？

它为什么可以提高灵敏系数？

2-5如图2-1所示电网中，线路L1和L2均装有三段式电流保护,当在线路L2的首端K点短路时,都有哪些保护启动和动作，跳开哪个断路器？

图2-2图2-1

2-6如图2-2所示电图中，试指岀对6QF电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式？

2-7试说明电流保护整定计算时，所用各系数K“|、K“、KconxKgK“它们的意义和作用。

2-8电流保护采用两相三继电器接线吋，若将C相电流互感器极性接反，如图2-3所示，试分析三相短路及AC两相短路时继电器1KA、2KA、3KA中电流的大小。

图2-3

2-9在Y,dll接线的变压器后面（△侧）发生两相短路时，装在Y侧的电流保护采用三相完全星形接线与采川不完全三继电器接方式其灵敏系数冇何不同？

为什么采川两相三继电器接线方式就能使只灵敏系数与采用三相完全星形接线相同呢？

2-10如卞图2-4所示网络，请分别确定保护1至保护4的定时限过电流保护及零序过电流保护的动作时间，并在同一处标图上画出两种保护的时限特性。

图2-4

2-11过流保护和电流速断保护什么情况下盂要装设方向元件？

试举例说明Z。

2-12下图2-5所示网络各断路器处均装冇带方向或不带方向的过电流保护，图中方框内为该处过电流保护的动作时间，但有些保护的动作时间尚未给出，试将这些保护应有的动作吋间写在相应的保护下的小方框内，并指出哪些保护是方向性电流保护，即应装方向元件（设电源处故障均有瞬动保护；时间阶段&取0.5s。

）

2-13单电源环形网路如图2-6所示，在各断路器上装有过电流保护，已知时限级差为0.5so为保证动作的选择性，确定各过电流保护的动作时间及哪些保护要装设方向元件。

14

图2-6

214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？

2-15如下图2・7所示网络，试对保护1进行三段式电流保护的整定计算。

计算中取I段可靠系数为1.3,II段可靠系数为1.1,Ill段可靠系数为1.2,返回系数为0.85,自起动系数为1.5,

线路阻抗为0.4Q/km。

图2-7

2-

16图2-8所示35kV单电源线路，已知线路AB的最大传输功率为9MW,功率因数0.9,电流互感器变比300/5,自起动系数为1.4,I段可靠系数1.2,II段可靠系数取1.15,III段可靠系数取1.1,^=0-85,求AB线路三段式电流保护动作值及灵敏度。

图小阻抗均归算至37kV有名值。

y.dll

图2-8

2-

17图2-9所示网络中，电源最大、最小两等值电抗为Xnwc、X^in,线路电抗为XBC\,XBC2s，且Xbc\>Xbc2°试定平行线路同时运行情况卜•母线C短路时，对AB线路电流保护配合的最大、最小分支系数。

XBC2

图2-9

2-18图2T0所示双电源网络，两电源最大、最小的电抗为Xq.max、XA.min、;线路AB和BC的电抗为,Xbc,试决定母线C短路时，求AB线路的A侧保护的最大和最小分支系数。

图2-10

2-19说明构成相位比较和幅值比较的功率方向继电器的基木方法。

2-20试分析90°接线吋，某相间短路功率方向元件在电流极性接反吋，正方向发仝三相短路吋的动作悄况。

2-21在方向过流保护屮为什么要采用按相启动？

2-22什么是功率方向测量元件的最灵敏角和死区？

2-23试分析相间短路的功率方向测量元件在单相（如A相）接地时的动作行为。

2-24在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了倉路吋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什么问题？

2-25功率方向判别元件实质上是在判別什么？

为什么会存在“死区”什么时候要求它动作最灵敏？

2-26为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作，需要确定接线方式及内角，请给出90。

接线方式正方向短路时内如的范用。

2-28分析比较电流保护中完全星形接线和不完全星形接线在小接地电流系统中的选择性。

2-29图2-10a所示网络，在AB线路B侧装有90”接线的功率方向继电器，其内角为30’，若引入功率方向继电器的电压互感器二次侧B相断线，试分析功率因数为0.8和0.9时功率方向继电器谋动作的可能性。

2-30图2-10b所示网络，已知电源线电势为1152,系统及线路阻抗角相等,A侧电源等值阻抗为

12.8。

、AB线路阻抗为400、BC线路阻抗为50。

、B侧电源等值阻抗为30。

。

若2QF和4QF上装有瞬时电流速断保护,其整定值按躲开最大短路电流整定，可靠系数取1.2。

求系统失步而发生振荡时，装在2QF和4QF上的电流速断保护会不会误动。

2-31何谓屮性点非直接接地电网？

在此种网络屮发牛单相接地故障时，出现的零序电压和零序电流冇什么特点？

它与中性点直接接地电网中，接地故障时出现的零序电压和零序电流人小、分布及相位上都有什么不同？

2-32在中性点直接接地电网中，接地保护冇哪些？

它们的基本原理是什么？

2-33为什么零序电流速流保护的保护范围比反应相间短路的电流速断保护范围长而且稳定、灵敏系数高？

2-34如图2-11所示为中性点宜接接地电网零序电流保护原理接线图，已知：

正常时线路上流过的一次负荷电流为450A,电流互感器变化为600/5,零序电流断电器的动作电流为lo.oP=3A,问：

（1）正常动作时，若电流互感器的极性有一个接反，保护会不会误动作？

为什么？

（2）

若零序电流滤过器的三个电流互感器中有一个互感器二次断线，在正常负荷时，保护会不会谋动作？

为什么？

2-35中性点经消弧绕组接地电网中，单相故障的特点及保护方式如何确定？

2-36何谓欠补偿、过补偿及完全补偿？

采用哪种补偿方式较好？

为什么？

2-37在中性点不接地电网中，采用有选择性零序电流保护，在接地故障时，它是靠什么电流动作的？

当被保护线路本身无接地故障时，它应躲过多人电流才能保证不动作。

2-38何谓绝缘监视，作用如何，如何实现？

、

2-39什么是零序保护？

直接接地电网中为什么要单设零序保护？

在什么条件下要加装方向继电器组成的零序电流方向保护？

240零序电流保护由哪几部分组成？

零序电流保护冇什么优点？

2-41屮性点直接接地电网屮零序电流保护的时限特性和相间短路电流保护的时限特性有何不同？

为什么？

2-42将图2-12所示零序电流方向保护的接线连接正确，并给TV、TA标上极性（继电器动作方向指向线路’最大灵.敏角为70）

2-43某110RV变电站装设了零序功率方向继电器。

已知系统的等值电抗X\=X2,在变电站1103母线上三相短路的短路电流为5.8M,单相接地短路时零序电流=2.5M，零序功率方向继电器的最小动作功率1・5以，输电线路的电抗X\Hkm,X。

=1.40/加，变电站的零序电流互感器的变比为3000/5，问：

（1）在输电线路距保护安装处120km的地方发生单相接地短路时，零序功率方向继电器的

灵敏度为多少?

（2）为保证灵敏系数等于1.5,此零序功率方向继电器在单相接地短路时保护范I韦I是多少公里？

2-44在某llOkV变电站屮装有零序电流保护，已知：

零序电流保护继电器整定值为4.5,正常时,负荷电流380A,线路阻抗蜀=0.40/如，X。

=1.40/血,零序电流滤过器变比为400/5,系统等值电抗X|=X2=15°,Xo=200。

求：

（1）零序电流保护在输电线路上单相接地时保护区有多少公里？

2-45图2-13所示网络，已知线路的阻抗X\=X2=0.4Ekm,X°=1.4G/m。

电源线电势为115AV,电抗X]a=X2a=5G,Xoa=8QXl/}=X1R=10QX^B=15Q。

试确定线路AB两侧零序电流速断保护的整定值。

（K“〃=L25）

图2-13

2-46中性点经消弧线圈接地系统中能采用零序电流、零序电压及零序功率方向保护吗？

为什么？

2-47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吋，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？

2-48图2-14所示系统的变压器中性点可以接地，也可以不接地。

比较中性点总接接地系统与中性点非肓接接地系统屮发生单相接地示，在下述方而的异同：

（1）零序等值网络及零序参数的组成；

（2）零序电压分布规律；

（3）零序电流的人小及流动规律；

（4）故障线路与非故障线路零序功率方向；

（5）故障电流的人小及流动规律；

（6）故障后电压的变化及对称性变化；

（7）故障对电力系统运行的危害；

（8）对■保护切除故障速度的要求。

图2-14

第3章：

距离保护

3-1什么叫距离保护？

它与电流保护的主要区别是什么？

3-2试比较方向阻抗继电器、偏移特殊阻抗继电器、全阻抗继电器在构成原则上冇什么区别；按绝对值比较方式列出它们的特性方程，在P-X复数平面上曲出有相同整定阻抗的动作特性圆，进而画出它们的原则性接线图。

3-3不同特性的阻抗继电器（如全阻抗、方向阻抗和偏移特性阻抗继电器）在承受过渡电阻的能力上，哪一种最强？

在遭受振荡影响的程度上哪一种最严重？

在什么情况下选用何种特性的继电器较好？

具体应如何考虑？

3-4有一方向阻抗继电器，其整定阻抗为Z孑8Z60°Q,若测量阻抗Z尸7.2Z30°Q，问该继电

器能否动作？

为什么？

3-5何谓方向阻抗继电器的最大灵敏角？

为什么要调整最大灵敏角等于线路阻抗角？

如何调整？

3-6何谓阻抗继电器的精确工作电流？

为什么要求短路时加于继电器的电流要人于精确工作电流？

3-7影响方向阻抗继电器动作特性的因素有哪些？

3-8何谓阻抗继电器的0°和30°接线方式？

为什么相间距离保护的测量元件常采用0°接线方式？

在什么情况下采用-30。

接线？

3-9过渡电阻对距离保护I段影响大，还是对II段影响大，为什么？

3-10过渡电阻对长线距离保护影响大，还是对短线距离保护影响人，为什么？

3-11为什么在整定距离II段时要考虑最小分支系数，而在校验III段灵敏性时要考虑最人分支系数?

3-12电力系统振荡对距离保护有什么影响？

哪一种影响最大？

3-13电压互感器二次回路断线对阻抗继电器有什么影响，如何防止？

3-14试分析说明三种特性圆的阻抗继电器中，哪-•种受过渡电阻影响最大？

哪一种受系统振荡影响最人？

3-15如图3-15所示110kV线路K点发生金属性两相短路时，试求保护1的阻抗继电器的测量阻抗（写成复数形式）。

已知线路的阻抗Ri=0.33Q/km,XfO.14Q/km,短路点至安装处的距离为10km。

釆用0°接线,电流互感器变比Kta=600/5,电压互感器变比为6二110000/100。

3-16阻抗元件的整定阻抗与保护是灵敏度有什么关系？

3-17说明测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗、负荷阻抗、短路阻抗的含义及亡们相互之间的关系?

318若方向阻抗元件的整定阻抗为10/75°Q,试写出其比较绝对值原理和比较相位原理的特性方程。

3-190°接线的单相式相间阻抗元件在单相接地短路时能否正确测量保护安装处到短路点之间的距离？

为什么？

3-20某线路阻抗的阻抗角为75°,而距离保护第I段的整定阻抗为30/65°Q,问第1段的灵敏度是多少？

（第I段的可靠系数为0.85）。

3-21振荡闭锁装置的构成原理有哪些？

它们如何区分系统振荡和线路发生如路？

3-22在距离保护小能实现选相功能的阻抗元件有哪些？

它们各白根据什么原理构成？

3-23图3-23所示系统的母线C、D、E均为单侧电源。

全系统阻抗角均匀为80°,Z"Z"15Q,Zi.a-b=30Q,Z"24Q,Zn6.set=32Q,tn6=0.4s,系统最短振荡周期T二0.9s。

试解答：

（2）分析发生振荡期间母线A、B、C、D电压的变化规律及线路B-C电流的变化。

（3）线路B-C、C-D、D-E的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？

（4）保护6的II段釆用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁。

3-24故障选相的作用是什么？

简述相电流差突变最选相的原理。

3-25在双侧电源的线路上，保护测量到的过渡电阻为什么会呈容性或感性？

3-26系统及保护配置同题3-71,保护6的I、II段都采用方向阻抗特性，在距离A母线20Q处发生经15Q的过渡电阻短路,险超前&2相位角0。

、30°两种条件下，问保护6的I、II段动作情况。

3-27串联补偿电容对距离保护的正确工作有什么彩响？

如何克服这些影响？

3-28求图3-28网络的A侧距离保护的最大、最小分支系数。

（心/=0.8）

已知：

A侧电源最大、最小等值阻抗分别为Zae"。

。

、Z4.min=10Q.b侧电源等值最人、最小阻抗分别为Z畑严30°、Ztf.min=20Qoab线路阻抗为、BC平行线路侮回路阻抗为20°。

ABC

图3-28

3-29求图3-29所示网络的A侧距离保护的最人、最小分支系数。

XAmin=10£2

Xxnwx=15Q

XBmin=12Q

Xdm.ix=00

Xbmx=240

图3-29

3-30网络如图3-30所示，已知:

线路正序阻抗Z|=0.4Q/如,阻抗角为65。

a、B变电站装有反应和间短路的二段式距离保护，其测量元件采用方向阻抗继电器，灵敏角仇纳=65',可靠系数灯―.8。

求:

（1）当线路AB、BC的长度分别为100如和20如时,A变电站保护I、II段的整定值,并校验灵敏度。

（2）当线路AB、BC的长度分别为20肋/和100肋?

时，a变电站保护I、II段的整定值,并校验灵敏度。

（3）分析比较上述两种情况，距离保护在什么情况下使用较理想？

ABC

（t-v*

2QF11QF2QF3

图3-30

3-31如图3-31所示网络，各线路百端均装有距离保护，线路正序阻抗乙=0.40/肋-试求ab

线路距离保护I、II段动作阻抗及距离II段灵敏度。

图3-31

3-32如图3-32所示，网络中A处电源电抗分别为：

=20Q,xsa.max=25n；B处电源电抗分别为：

=250,X^.max=30Q.电源相电势为：

Es=115/y[ikV,AB线路最大负荷电流为350A,负荷功率因数为0・9。

线路电抗为°km,线路阻抗角为70°。

归算至电源侧的变压器电抗为Xy=44°。

保护7的后备保护动作吋间为1-55,保护8的后备保护动作吋间为°・5$。

母线最小工作电压可靠系数分别为：

K爲=&；严°.8,K常=0.1q若线路装冇三段式相间距离保护，且测虽元件为方向特性阻抗继电器，问：

（1）断路器QF1处各段阻抗保护动作阻抗为多少？

整定阻抗乂为多少？

（2）断路器QF1处三段距离保护灵敏度为多少?

（3）系统在最大运行方式下发牛:

振荡吋，哪些测量元件将会误起动？

为什么？

（4）离QF1为12如处发生带过渡电阻心=80的相间短路故障时,该保护第II、m段阻

图3-32

3-33下图3-33所示网络屮，设各线路均装有距离保护，试对保护1进行距离保护I、II、III段

进行整定计算，即求各段动作阻抗、动作时间和校验灵敏度（1段川最小保护范围表示）。

已知线路AB的最大负荷电流I论为350A,COS0=0.9,所有的线路阻抗Zb=0.4Q/km,阻抗角0^70°,a启动系数Kzq=l,正常时母线电压Uf®=0.9Ue,其它有关参数己注在图上。

图3-33

334如下图3-34所示网络中，如系统发生振荡，试求：

a）指出振荡中心位于何处（求出具体数字）？

b）分析保护1、保护4的T段和TT段以及保护2、保护3的T段中有哪些要受振荡影响？

c）求可能使保护1距离保护II段的测量元件i吴动的6角的范围及具误动时间，确认该保护能否误动。

（计算中収I段可靠系数为0.85,对叮段的定值按保证本线路末端灵敏系数为1.5來整定，动作时间为0.5s,系统电势|Em|=|En|=Es,振荡周期取2s,线路阻抗为0.4Q/km,全系统阻抗角均为70°，误动时间t=A6*T/360°）

图3-34

第4章：

纵联差动保护和光纤差动保护

4-1分别曲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，并说明其工作原理。

4-2纵差保护中不衡电流是由于什么原因产生？

不平衡电流在暂态过程中具冇哪些特性？

它对保护装置有什么彩响？

4-3在纵差保护中动作电流的整定计算中应考虑哪些因素？

为什么？

4-4常用高频保护有儿种？

分别说明它们的工作原理。

4-5何谓闭锁信号、允许信号和跳闸信号？

4-6试述高频通道各构成元件的作用及工作原理。

4-7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？

4-8什么是高频保护的闭锁角，如何选择闭锁角？

4-9在什么情况下，相差髙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？

4-10何谓高频保护，它与距离保护冇何差别？

4-11在图4-1中,经路MN上装设相差高频保护。

已知M端电势E尸E』,Z尸|Zg叫，ZM=IZMIej70-,当线路氏度为250km,电流互感器与操作元件滤过器的误差分别为7°-和15°•，闭锁角为60°\问：

当线路受电路k点发工三相短路时，保护能否正确动作？

图4-1

4-12如图4-2所示系统，线路全线配直闭锁式方向纵联保护，在K点短路时，若A-B和B-C线路通道同时故障，保护将会出现何种悄况？

靠什么保护动作切除故障？

图4-2

413输电线路纵联电流差劲保护在系统振荡、非全相运行期间，是否会误动，为什么？

第5章：

口动重全闸

5-1电网屮重合闸的配置原则是什么？

5-2自动重合闸的基木类型冇哪些？

它们分别适用于什么网络？

5-4电力系统对自动重合闸的基木要求是什么？

5-5电力线路为什么要装设自动重合闸装置？

5-6单相重合闸中选相元件的作用和类型是什么？

5-7综合重合闸用的选相元件为什么要加入零序电流补偿？

5-8什么叫重合闸前加速、示加速？

为什么高压网络屮应采用重合闸示加速的工作方式？

5-9单相自动重介闸的动作时间整左应考虑哪些因索？

5-10什么叫自动重合闸的不对应启动原则？

5-11在超高压电网屮使用三相重合闸为什么要考虑两侧电源的同期问题，使用单相重合闸是否需要考虑同期问题。

5-12在什么条件下重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题？

5-13三相重合闸的最小重合时间主要由哪些因素决定？

单相重合闸的最小重合时间主要由哪些因素决定？

5-14为什么存在最佳重合时刻，由哪些主要因素决定？

5-15使用单相重合闸有哪些优点？

它对继电保护的正确工作带来了哪些不利影响？

我国为什么还耍采用这种重合闸方式？

5-15什么是重合闸前加速保护，有何优缺点？

主要适用于什么场合？

5-16什么是重合闸后加速保护，有何优缺点？

主要适用于什么场合？

第6章：

变压器保护

6-1电力变压器的不正常工作状态和可能以生的故障有哪些？

一般应装设哪些保护？

6-2差动保护的不平衡电流是怎样产纶的？

6-3变压器励磁涌流有哪些特点？

目前并动保护屮防止励磁涌流彫响的方法有哪些？

6-4变压辭比率制动的差动继电辭绕组的接法的原则是什么？

6-5试述变压器乩斯保护的基木工作原理，为什么弟动保护不能代替乩斯保护？

6-6试述BCH-2型、BCH-1型差动继电器的工作原理，比较它们界同点，各适用什么场合？

6-7变压器后保护可采取哪些方案？

各有何特点？

6-8对变压器中性点可能接地或接地动作时，为什么要装设两套零序保护（即零序电流和零序电压保护）？

它们是如何配合工作的？

6-9为什么复合电压启动的灵敏系数比一般过流保护的高，为什么在大容量变压器上采用负序电流保护？

6-10—台双绕组降压器,容量为15MVA,电压比为35vk±2X2.5%/6.6kV,短路电压Uk%=8,Y,dll接线，差动保护采用BCH-2型继电器，求BCH-2型继电器差动保护的整定值。

已知6.6kv侧量大负荷电流为1000A,6.6kv侧外部短路的吋最大三相短路电流为9420A,最小三相短路电流为7300A（己归算到6.6kv侧）；35kv侧电流互感器变比600/5,6.6kv侧电流互感器变化1500/5；可靠系数K.-ei=l.3o

6-11某台双绕组降压变压器,容量为20MVA,电压比为110±2X2.5%/llkV,Y,dll接线,Uk=10.5%,归算到平均电压10.5kv的系统最人电抗最小电抗分别为0.44Q和0.22Q,10kv侧最人负荷电流为900A,变压器采用BCH-2型继电器构成纵差保护，试对试保护进行整定计算。

已知Rrel=l.3o

6-12关于变压器纵差动保护中的不平衡电流，试问：

（1）L差动电流在概念上有何区别・联系？

（2"那些是由测最课差引起