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1、继电保护电力系统继电保护复习题 电力系统继电保护复习题一. 概念解释题1.什么是故障、异常运行和事故？短路故障有那些类型？相间故障和接地故障在故障分量上有何区别？对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别？答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。2.后备保护的作用是什么?何谓近后备保护和远后备保护?答：后备保护的作用是电力系统发生故障时，当主保护或断路器拒动，由后备保护以较长的时间

2、切除故障，从而保证非故障部分继续运行。近后备保护是在保护范围内故障主保护拒动时，首先动作的后备保护。远后备保护是保护或断路器拒动时，靠近电源侧的相邻线路保护实现后备作用的保护。3.利用电力系统正常运行和故障时参数的差别,可以构成哪些不同原理的继电保护?答：可以构成的继电保护有：(1)反应电流增大而动作的过电流保护； (2)反应电压降低而动作的低电压保护；(3)反应故障点到保护安装处距离的距离保护；(4)线路内部故障时，线路两端电流相位发生变化的差动保护。4.什么是自动重合闸?电力系统中为什么要采用自动重合闸?答：自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统运行经

3、验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障般不到10。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量，也可纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。5.何谓功率方向元件的90接线？采用90接线的功率方向元件在正方向三相和两相短路时正确动作的条件是什么？采用90接线的功率方向元件在相间短路时会不会有死区？为什么？答：所谓90接线方式是指在三相对称的情况下，当cos=1时

4、，加入继电器的电流和电压相位相差90。正确动作条件：30a60。不会有死区，因为继电器加入的是非故障相的相间电压，其值很高。6.什么叫重合闸前加速和后加速?试比较两者的优缺点和应用范围。答：前加速：当任何一条线路上发生故障时，第一次都由装有重合闸处的保护动作予以切除。优点：1、能够快速地切除瞬时性故障；2、可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率3、能保证厂用电和重要用户的电能质量；4、使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单经济。缺点：1、断路器工作条件恶劣，动作次数较多。2、重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长；3、如果重合闸装置或重合闸处断路器拒绝合闸，则将

5、扩大停电范围。后加速：当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后，进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。优点：1、第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围。2、保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；3、和前加速比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般来说是有利无害的。缺点：1、每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂；2、第一次切除故障可能带有延时。7.简述高频相差式保护的基本原理。答：高频相差式保护的基本原理为：保护范围外部故障，两侧电流相位相反。两侧高频发信和只在工频电流的正半周发信

6、，故各侧收信机收到的是连续高频信号，保护不动作。保护范围内部故障，两侧电流相位相同，两侧高频发信机也只在工频电流正半周发信，故收信机收到的是间断的高频信号，保护动作。8.什么是电力系统继电保护装置? 三段式零序电流保护由哪些保护组成? 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。三段式零序电流保护由哪些保护组成?三段式零序电流保护由（1）无时限零序电流速断保护（2）限时零序电流速断保护(3)零序过电流保护组成。9.什么是距离纵联保护？其与方向纵联保护有何异同？答：各种方向比较式纵联保护都是以只反应短路点方向的方向元件为基础构成。

7、这些方向元件的动作范围都必须超过线路全长并留有相当的裕度，称为超范围整定。因为方向元件没有固定的动作范围，故所有用于方向比较式纵联保护的方向元件，都只能是超范围整定。然而距离元件则不然，它不但带有方向性，能够判别故障的方向，而且还有固定的动作范围，可以实现超范围整定，也可以实现欠范围整定。10什么是距离保护？什么是阻抗继电器？答：距离保护是反映故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗),并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定值进行比较，以确定保护是否应该动作。二. 简答题1.继电保护在电力系统中

8、的任务是什么? 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；（2） 反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。2. 瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是什么?答：(1)由于电流继电器的触点容量小，不能直接接通跳闸回路，采用中间继电器可扩大前级电流继电器的触点容量； (2)考虑到在装有管型避雷器的输电线路上，当出现大气过电压使两相或三相避雷器同时放电时，将造成短时间的相间短路，采用有延时O06008 s的中间继电器，增大了保护的动作时间，从时间上躲过避雷器放电，避免了在上述

9、情况下，瞬时电流速断保护误动作。3. 在什么情况下采用三段式电流保护？什么情况下可以采用两段式电流保护？什么情况下可只用一段定时限过电流保护？、段电流保护能否单独使用？为什么？答：越靠近电源端，则过电流保护的动作时限就越长，因此一般都需要装设三段式的保护。线路倒数第二级上，当线路上故障要求瞬时切除时，可采用一个速断加过电流的两段式保护。保护最末端一般可只采用一段定时限过电流保护。I、II段电流保护不能单独使用，I段不能保护线路的全长，II段不能作为相邻元件的后备保护。4. 在高频保护中,高频信号的作用分哪三种?试分述各种信号的作用。答：分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。(1)跳闸信号在线路故障

10、时直接引起保护。跳闸信号的出现，是保护跳闸的充分条件，它与继电部分的动作信号间具有“或”逻辑关系。(2)允许信号在线路故障时开放保护允许保护跳闸。有允许信号是保护跳闸的必要条件，允许信号与继电部分的动作信号问具有“与”逻辑关系。(3)闭锁信号在线路外部故障时将保护闭锁。闭锁信号是禁止保护动作的信号，无闭锁信号是保护动作的必要条件。被保护线路故障时，不发闭锁信号，保护动作跳闸。5. 发电机一般应装设哪些继电保护装置？各自的作用是什么？答：根据发电机可能出现的故障和不正常工作状态，应装设相应的继电保护装置： (1)纵差动保护：反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路； (2)零序保护：反应发电机定子

11、绕组单相接地故障； (3)匝间短路保护：反应发电机定子绕组匝间短路； (4)后备保护：反应发电机外部短路引起的过电流并作为内部短路的后备保护； (5)过负荷保护：反应发电机的对称过负荷或负序过负荷；(6)反应水轮发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压或大容量汽轮发电机定子绕组的过电压；(7)转子回路一点接地或两点接地保护：反应发电机转子回路一点或两点接地故障；(8)失磁保护：反应发电机励磁电流部分或全部消失；(9)转子回路过负荷保护：反应容量为IOOMW及以上并采用半导体励磁的发电机转子回路过负荷；(10)逆功率保护：反应大容量汽轮发电机的逆功率运行。6. 按照技术规程规定，哪些母线上应装设专用

12、母线保护？答：(1)110kV及以上的双母线和分段母线，为了保证有选择地切除任一故障母线； (2)110kV及以上单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的3566kV母线，按电力系统稳定和保证母线电压等要求，需要快速切除母线上故障时； (3)3566kV电力网中主要变电所的3566kV双母线或分段母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置和其他自动装置后，仍不满足电力系统安全运行要求时； (4)对于发电厂和主要变电所的110kV分段母线或并列运行的双母线，需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，或线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。8. 对继电保护装置的基本要求是什么？各个要求的

13、内容是什么？答：继电保护装置必须满足选择性、快速性、灵敏性和可靠性四个基本要求。所谓继电保护装置的选择性，是当系统发生故障时，继电保护装置应该有选择的切除故障，以保证非故障部分继续运行，使停电范围尽量缩小。继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中止异常状态的发展。快速切除故障，可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少电压降低的工作时间。灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内故障的反映能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式应能灵敏地感受并反映。上下级保护之间灵敏性必须配合，这也是保护选择性的条件之一。继电保护装置的可靠性，是指发生了属于

14、它应该动作的故障时，它能可靠动作，即不发生拒绝动作；而在任何其他不属于它动作的情况下，可靠不动作，即不发生误动。9. 单相接地时零序分量特点有哪些？答：1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性点处的零序电压为零。零序电压由故障点到接地中性点，按线性分布。2）零序电流是由故障处零序电压产生的，零序电流的分布主要取决于变压器零序阻抗，亦即决定于中性点接地变压器的数目和分布。3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是由故障点指向母线的。10.励磁涌流是在什么情况下产生的？有何特点？在变压器差动保护中是怎么利用涌流的特点来消

15、除涌流对差动保护的影响？ 答：产生：空载合闸时，正好电压瞬时值u=0时接通电路。变压器铁心严重饱和，励磁电流剧烈增大，次电流称为变压器的励磁涌流。特点：1、包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴一侧；2、包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；3、波形之间出现间断。消除：1、采用具有速饱和铁心的差动继电器；2、鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；3、利用二次谐波制动。11. 线路纵差动保护中不平衡电流产生的原因是什么?为什么纵差动保护需考虑暂t态过程中的不平衡电流?答：线路纵差动保护不平衡电流产生的原因是由于电流互感器存在励磁电流，且两组电流互感器的特性不会完全一致。因为纵差动保护是瞬时

16、动作的，为使差动保护在外部故障时不动作，保护的动作电流应大于外部故障时流经保护的暂态不平衡电流。12. 何谓母线不完全差动电流保护？它有何优缺点？答：仅将对端有电源的连接元件，即发电机、变压器、分段断路器、母联断路器差入的保护，叫母线不完全差动电流保护。 其优点是：只需在供电元件上装电流互感器，且各自的变比可不相等。不需要在母线所有连接元件上装设电流互感器，这样既简化了接线又大大降低了费用。所以不完全差动保护广泛用于610kV配电母线上。 其缺点是：正常运行时差回路的不平衡电流较大，保护要按躲过最大不平衡电流整定。这样，不完全差动保护的灵敏度较完全差动保护要低一些。15. 继电保护在电力系统中

17、的任务是什么? 答：(1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；(2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。16. 电力系统对继电保护的基本要求是什么?答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵

18、敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作。17. 单相接地时零序分量特点有哪些？答：1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，变压器中性点处的零序电压为零。零序电压由故障点到接地中性点，按线性分布。2）零序电流是由故障处零序电压产生的，零序电流的分布主要取决于变压器零序阻抗，亦即决定于中性点接地变压器的数目和分布。3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是

19、由故障点指向母线的。18. 瞬时电流速断保护中采用中间继电器的作用是什么?答：(1)由于电流继电器的触点容量小，不能直接接通跳闸回路，采用中间继电器可扩大前级电流继电器的触点容量；(2)考虑到在装有管型避雷器的输电线路上，当出现大气过电压使两相或三相避雷器同时放电时，将造成短时间的相间短路，采用有延时O06008 s的中间继电器，增大了保护的动作时间，从时间上躲过避雷器放电，避免了在上述情况下，瞬时电流速断保护误动作。19. 单相自动重合闸的特点？答： （1）需要装设故障判别元件和故障选相元件。（2）应考虑潜供电流的影响。（3）应考虑非全相运行状态的各种影响。20.变压器差动保护中，产生不平衡

20、电流的原因有哪些？差动电流与不平衡电流在概念上有何区别？答：原因：1、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流；2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流；3、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流；4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流5、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。在正常运行和外部短路情况下，仍将有某些电流流入差流回路，称为不平衡电流。21.简要回答发电机纵差保护和横差保护的性能特点，两者的保护范围是否相同？是否可以相互代替？答：（1）发电机纵差保护是相间短路的主保护，它反映发电机中性点至出口同一相电流的差值，保护范围是从中性点到发电机出口导引线。因为反应同一相电

21、流差值，故不能反应同相绕组匝间短路，因此不能替代匝间保护；（2）发电机横差动保护是定子绕组匝间短路的保护。它反应定子绕组中性点连线电流的大小，当某一绕组发生匝间短路，在同一相并联支路中产生环流使保护动作。复习思考题答案之二第1章1.3 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各主要环节的作用是什么？ 答：继电保护装置通过测量环节、逻辑环节和执行环节完成预定的保护功能。测量环节是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较,根据比较的结果给出一组逻辑信号,从而判断保护是否应该动作。逻辑环节是根据测量环节各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合,使保护装

22、置按一定的逻辑关系工作,最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号,并将有关命令传给执行环节。执行环节是根据逻辑环节传送的信号，完成保护装置所担负的任务。1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量幅值差异，已经构成哪些原理的保护?单靠这些保护整定值能切除保护范围内任意点的故障吗？答：根据不同状态下电气量幅值的差异已构成有过电流保护、低电压保护和距离保护等。单靠这些保护整定值不能切除保护范围内任意点的故障，还需要动作时限的配合才能保证选择性。1.5 依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？答：依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异可以

23、构成纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等各种按差动原理构成的保护。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。答：近后备保护的作用是在继电保护的主保护拒绝动作时，经过短延时动作于本断路器，切除故障，保证选择性。远后备保护的作用是在相邻线路上发生故障，相邻元件的近后备或断路器拒绝动作时，经过一定延时，动作于本断路器，切除故障，扩大了故障停电范围，但这是保证系统故障切除的必要的后备措施。 第3章3.21 什么是电力系统的振荡？振荡时电压、电流有什么特点？阻抗继电器的测量阻抗如何变化？答：电力系统振荡是由于输电线路输送功率过大、超过静稳态极限、由于无功功率不足而引起系统电

24、压降低、由于短路故障切除缓慢或由于非同期自动重合闸不成功而引起的系统振荡。振荡时各点电压，电流的幅值相位都将发生周期性地变化，电压与电流之比所代表地阻抗继电器测量阻抗也将周期性变化，振荡电流地幅值相位都与振荡角度有关，当振荡角 为 的奇数倍时电流达到最大值；当振荡角 为 的偶数倍时电压达到最大值； 3.22 采用故障时短时开放的方式为什么能够实现振荡闭锁？开放时间选择的原则时什么？答：系统全相运行发生振荡，无负序、无零序，电压和电流随系统振荡角作周期性变化，与故障是电压电流的变化相比较，变化速度慢；利用段式开放实现振荡闭锁，是要求保护在很短时间内完成故障测距，是区域内部故障，则相应的保护能够完

25、成判据，段、段、段同时启动，或段、段同时启动；如果是区外故障或系统振荡，在短时开放的时间内，则可能只有段启动，保护可以实现振荡闭锁；开放时间选择的原则是保证保护能可靠地，有选择性地动作，保证系统的稳定性。3.25 在单侧电源线路上，过渡电阻对距离保护的影响是什么？答：短路点的过渡电阻总是使继电器的测量阻抗增大，使保护的范围缩短。然而，由于过渡电阻对不同安装地点的保护影响不同，因而在某种情况下，可能导致保护无选择性动作。线路越短，过渡电阻的影响越大；短路点越靠近保护安装地点，过渡电阻的影响越大。第四章4.2 纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么？陈述纵联保护的主要优缺点。答：输电线的纵联保护，就

26、是用某种通信通道（简称通道）将输电线两端或各端（对于多端线路）的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性，可以保证线路全长范围内故障的无时限切除。纵联保护虽然是输电线最理想的保护方式，但由于必须要有通信通道交换故障信息，因而受通道性能和可靠性的影响和制约，使保护的可靠性降低。阶段式电流保护是指：三段式电流或距离保护，由于I段不能保护线路全长，段又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择性地切除故障，常常将和组合构成主保

27、护，保护构成后备保护；故称为阶段式电流保护。阶段式保护的最主要优点是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求，因此在电网中特别是在35kV及以下的较低电网中获得了广泛的应用。与纵联保护相比较，阶段式保护的缺点是在双侧电源供电的线路上，其速动性不能满足要求，在线路两端共有30%40%的线段故障切除时间大于等于0.5秒；其优点在于它具有后备保护功能。因此，在高压输电线路4.5 通道传输的信号种类、通道的工作方式有哪些？答：信号按其性质可分为三种：闭锁信号、允许信号和跳闸线号。闭锁信号是指：收不到这种信号是保护跳闸的必要条件。允许信号是指：收到这种信号是保护跳闸的必要条件。跳闸信号是

28、指：收到这种信号是保护跳闸的充要条件。除了这三种基本类型外，还有一种解除闭锁信号：即在正常运行情况下，两端用不同的频率互发一闭锁信号，闭锁对端保护，兼作通道的监视信号，当内部短路时两端同时取消此闭锁信号，使保护能够跳闸。通道的工作方式：短时发讯：正常无高频电流方式；在电力系统正常工作条件下，发信机不发信，电力系统发生故障时，发信机启动，发出高频信号通知保护。优点：干扰小、损耗小；缺点：对保护要求高，需要定期检查通道，我国目前广泛采用。长期发讯：正常有高频电流方式；在电力系统正常工作条件下，发信机发信，延高频通道传输高频电流，电力系统发生故障时，发出高频信号通知保护。优点：保护和通道部分一直处于

29、被监视状态，可靠性高；缺点：损耗大、干扰大，我国不采用。4.18试述电流相位纵联差动保护原理比纵联电流差动保护原理的优缺点，实现技术要求方面的优缺点。答：电流纵差保护原理，在继电保护技术中的地位可以说是最完善的保护了。目前在电力系统中的发电机、变压器、母线、线路和电动机上，凡是有条件实现的，均毫无例外地使用了电流纵差保护。电流相位纵联差动保护主要考虑两侧电流的相位，以电流的大小和不平衡电流无关，但是，由于电流互感器、保护以及线路传输信号的角度延迟，必须设置一个闭锁角，且在线路超长时电势超前的一侧保护可能会发生相继动作；电流纵差保护主要考虑差动回路中的电流幅值，为防止在外部故障时可能出现的不平衡

30、电流引起保护误动，通常采用制动特性，要躲过二次侧的不平衡电流，从而使保护灵敏度下降。第五章5.2何为瞬时性故障，何为永久性故障？答：瞬时性故障：在线路被继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体也被电弧烧掉而消失，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复正常的供电，因此称这类故障为瞬时性故障。永久性故障：在线路被断开以后，故障仍然存在，这时即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，而不能恢复正常的供电，此类故障称为永久性故障。第六章6.1变压器可能发生哪些故障和不正常运行状态？它们与线路相比有何异同？答：变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故

31、障两种。油箱内故障包括绕组的相间短路、接地故障，匝间短路以及铁心的烧损等；油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。不正常运行状态有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压，由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外，对大容量变压器，还会发生过励磁故障。与线路相比不同之处在于变压器油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸。6.14 零序电流保护为什么在各段中均设两个时限？答：为了缩小接地故障的影响范围及提高后备保护动作的快速性，通常配置为两段式零序电流保护，每段各带两级时限，第一时限保护动作于母联或分段断路器，第二实现才动作于变压器自身的断路器。6.15 多台变压器并联运行时，全绝缘变压器和分级绝缘变压器对接地保护的要求有何区别？答：（1）全绝缘变压器：这种变压器的接地保护，除了两段零序过电流保护外，还应增设零序