继电保护电流保护部分复习题.docx

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继电保护电流保护部分复习题

电力系统继电保护原理习题

1绪论

1.1什么是主保护、后备保护？

什么是近后备保护、远后备保护？

在什么情况下依靠近后备保护切除故障？

在什么情况下依靠远后备保护切除故障？

什么是辅助保护？

答：

主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。

后备保护可分为远后备和近后备两种方式。

其中，远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。

近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；或当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。

辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

1.2说明对电力系统继电保护有那些基本要求。

答：

继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

1.3简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。

答：

一般继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件、执行输出元件三部分组成。

测量比较元件：

测量通过被保护元件的物理量（电压、电流），并与给定值进行比较，根据比较的结果给出“是”“非”“0”“1”性质的逻辑信号，判断装置是否启动。

逻辑判断元件：

根据比较元件的输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，按照一定的逻辑关系判断故障的类型和范围，最后确定是否跳闸、发信号或者不动作。

执行输出元件：

根据逻辑判断元件发出的指令，发出跳闸脉冲、相应信息或者不动作。

1.4针对下图系统，分别在K1、K2、K3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。

答：

K1点故障，应由保护1、2动作跳闸；K2点故障，应由保护3、4动作跳闸；K3点故障应由保护8动作跳闸。

2电网的电流保护

2.1分析电流保护中各段如何保证选择性？

各段的保护范围如何，与哪些因素有关？

答：

Ⅰ段通过定值的设置来保证选择性，Ⅱ段通过定值与时间和相邻线路保护配合来实现，Ⅲ段通过时间和灵敏度上的配合来实现。

Ⅰ段仅能保护线路的一部分，Ⅱ段在灵敏度满足要求的情况下可以保护本线路的全长，Ⅲ段在灵敏度满足要求的情况下可以保护本线路和相邻线路的全长。

各段的保护范围与故障类型和运行方式有关。

2.2什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？

答：

返回系数为继电器返回值与动作值的比值，如对于电流继电器

，对于过量动作的继电器，返回系数总是小于1；对于欠量继电器

。

2.3在图示网络中，试分析保护1、4和9的最大和最小运行方式。

答：

保护1的最大运行方式：

系统M、N最大方式，线路DC停运；最小运行方式：

系统M最小方式，线路AD停运；

保护4的最大运行方式：

系统M、N最大方式，线路AB停运；最小运行方式：

系统N最小方式，线路AD停运；

保护9的最大运行方式：

系统M、N最大方式；最小运行方式：

系统M、N最小方式，线路AD、AB、BC中一条线路停运（计算后决定）。

2.4在图所示网络中，线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示，线路AB和BC的最大负荷电流分别为2.3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3S，负荷自起动系数为1。

试计算：

（1）、线路AB和BC各段电流继电器的动作电流

和时间继电器的动作时限

。

（2）、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。

（

，

）

（1）线路BC各段电流保护的整定计算：

Ⅰ段：

定值：

时间：

最小保护范围：

Ⅲ段：

定值：

时间：

灵敏度校验：

、

、

满足要求。

（2）线路AB各段电流保护的整定计算：

Ⅰ段：

定值：

时间：

最小保护范围：

。

注意保护1背后系统阻抗和保护2背后系统阻抗不一样。

Ⅱ段：

定值：

时间：

灵敏度校验：

满足要求。

Ⅲ段：

定值：

时间：

灵敏度校验：

、

满足要求。

2.5如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。

，

，

，

，

，线路阻抗为0.4Ω/km，AB线最大负荷电流为170A。

电源阻抗

，

，

，

，电源相电势为

，

，

。

答：

线路AB、BC的阻抗为：

、

（1）保护1电流保护Ⅰ段整定计算

定值：

，

时间：

。

最小保护范围校验：

，满足要求。

（2）电流保护Ⅱ段整定计算

定值：

时间：

灵敏度校验：

满足灵敏度要求。

（3）电流保护Ⅲ段整定计算

定值：

动作时间：

灵敏度校验：

满足要求。

2.6如图（a）所示网络中，线路AB装有三段式电流保护，各段保护的接线方式如图（b）所示。

已知AB线路末端三相短路时的最大短路电流为1320A，末端三相短路时的最小短路电流为980A；限时电流速断保护的灵敏度为1.32。

（a）

（b）

（1）计算保护1电流速断和限时电流速断保护的定值（

）

（2）说明各段的接线方式，除此之外还有哪些常见接线方式？

说明不同接线方式的异同及其特点。

（3）当本保护出口（k1点）发生AB相间短路时，说明各继电器的动作情况，指出最后哪段保护出口跳闸。

（4）相邻线路出口（k2点）发生AC相间短路时，说明各继电器的动作情况，如果相邻线路保护拒动，说明最后哪段保护出口跳闸。

答：

（1）

因为：

，所以

（2）保护1的Ⅰ段、Ⅱ段采用的是两相星形接线方式；Ⅲ段采用的是两相三继电器式接线方式。

因为Ⅲ段过电流保护对相邻线路有远后备的要求，相邻为变压器时，变压器另一侧发生相间短路后，采用这种方式可以提高灵敏度。

（3）继电器1、2、3、7会启动，最后保护1Ⅰ段出口断开QF1。

（4）继电器2、3、5、6会启动，如果保护2拒动则由保护1的Ⅱ段出口断开QF1。

2.7设各保护都配置有三段式电流保护，参数如下：

，

、

，

、

，线路AB长60km，最大负荷电流为400A，双回线BC长100km，

、

、

、

，

，

，计算保护1的各段的动作定值、动作时间并进行灵敏度校验。

分析保护1的Ⅰ段是否需要加方向元件。

答：

（1）Ⅰ段

定值：

时间：

。

最小保护范围校验：

，满足要求。

A母线发生短路后，流过保护1的电流为：

因为

，所以不用安装方向元件。

（2）Ⅱ段

定值：

时间：

灵敏度校验：

满足灵敏度要求。

（3）Ⅲ段

定值：

动作时间：

灵敏度校验：

满足要求

不满足要求。

实际应用中可采取其他措施，如改用距离保护等。

2.8系统如图所示：

各元件的阻抗角为

，保护1处装有

接线功率方向继电器，内角可选

或

。

试分析：

（1）给出

接线功率方向继电器的各自引入的电压、电流，说明采用这种接线方式在三相短路时有没有动作死区，两相短路时有没有动作死区，为什么？

如果有死区，怎样消除？

（2）选择继电器的内角，写出继电器的动作方程。

（3）分析正方向发生BC相间短路（K1点）时，各功率方向继电器的动作情况。

（4）系统正常运行时功率因数为0.85，保护1处于送电侧，分析保护1处A相功率方向继电器的动作情况。

（5）如果电流元件与方向元件的输出接点的连接方式如图，分析在有负荷的情况下发生反方向AB两相短路（K2点）时，保护1的动作行为。

如有必要应如何修改输出接点的连接方式？

答：

（1）A、B、C各相继电器引入的分别是是：

，

、

；

（2）

，选择的内角应与该角度接近，所以选择内角为

，动作方程为：

，即：

（3）正方向短路时，相量图为：

各相继电器的测量角为：

A相：

不考虑负荷电流时，

，该相继电器不动作。

B相：

，随着故障位置的远近，该角度变化，其范围是：

，满足动作方程，该相继电器可以动作。

C相：

，随着故障位置的远近，该角度变化，其范围是：

，满足动作方程，该相继电器可以动作。

（4）正常运行时，三相对称，各相电流滞后电压的角度相等，均为负荷功率因数角，如图：

，因此

，各相均满足动作条件，均可动作。

（5）对于电流元件：

AB两相流过短路电流，

启动，C相流过负荷电流

不启动；对于方向元件：

根据前面分析AB两相流过短路电流与正方向相反，

不启动，C相在负荷电流作用下

启动。

当保护采用上面的连接方式时，通过

和

的触点可接通跳闸回路，造成保护误动。

应当采用按相与的方式，如图：

2.9LG—11型功率方向继电器所比较的二电器量

和

中的

和

是怎样取得的？

、

的大小和幅角对该继电器动作特性有什么影响？

比较二电器量的幅值为什么可以实现对

和

间相位的比较？

相位比较与幅值比较原理之间有什么互换关系？

答：

（1）

是电压变换器的变换系数，

是电抗变换器的变换系数；

（2）

的幅角为

，

的幅角为

，继电器的内角

。

继电器的动作方程为：

动作特性为：

所以：

、

的幅角发生变化，继电器的特性就会改变，

和

得大小对动作特性没有影响。

（3）因为如果有两个相量之和的幅值大于该两个相量之差的幅值，则该两个相量的相位差必然在

之内。

由

可知

，即

这样即可实现对

和

间相位的比较。

（4）已知幅值比较式方程，转化为比相式方程的过程：

令

由前面分析可知

，可得

已知比相式动作方程，转化为比幅式方程的过程：

显然有

，可得

2.10图示的双端电源网络中，各断路器均装有过电流保护，试确定：

（1）过电流保护1—4的动作时限；（

），

（2）保护1—4中哪些应装设方向元件以保证选择性？

其规律是什么？

答：

（1）

，

，

（2）只有保护3应加方向元件以保证选择性。

其规律为：

当一条母线上有多条电源线路时，除时限最长的一个过电流保护不需要装方向元件外，其余都要装方向元件。

2.11如图所示系统，已知变压器、线路的零序阻抗角均为75º。

当K点发生单相接地短路时

（1）画出零序网络，在图中表明零序电流分布，说明零序电压的分布情况。

（2）分析QF1和QF2处的零序电压和零序电流之间的相位关系，并画出相位图。

（3）如果采用的零序功率方向继电器的最大灵敏角为

，试确定该继电器的接线方式。

（4）当保护出口发生接地故障时，零序功率方向继电器有没有死区，为什么？

答：

（1）零序网络如图：

零序电压的分布如上图，在故障点最高，在变压器接地中性点处最低，为零。

（2）在QF1处零序电压滞后零序电流1050，相量图为左图；在QF2处零序电压超前零序电流750，相量图为右图。

（3）最大灵敏角为

的零序方向继电器接入的电压电流为：

和

。

（4）没有死区，因为故障点零序电压最高。

2.12某单侧电源系统如图所示，系统阻抗

，A母线发生接地短路时最大零序电流为2000A，AB线路长度为100km，阻抗为0.4

，

，试计算保护1零序Ⅰ段的定值。

答：

因为

，所以A母线发生两相接地时零序电流最大，根据题意有：

，可得：

。

输电线路参数：

B母线处发生接地故障时，序网络参数为：

，可见

，B母线处发生单相接地时流过的零序电流最大：

2.13如图网络，各断路器处均装有带方向或不带方向的过电流保护，试计算保护1-4的过电流保护动作时限，并说明在哪些保护上应装设方向元件?

答：

（1）

，

，

（2）保护2、3需要加方向元件。

2.14在图示零序方向过电流保护原理接线图中，如果A相与B相二次线圈间出现了断线（如图中⨯处）。

假如A、B、C三相线路中的负荷电