继电保护课后习题.docx

1、继电保护课后习题第一章 绪论1.什么是故障、异常运行方式和事故？它们之间有什么不同？又有什么联系？故障：危及或影响电力系统运行的安全事故 异常运行方式：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的情况事故：指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，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损坏等。不同：联系：故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。2.常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？ 各种型式的短路；雷击、鸟兽跨接电气设备；备制造缺陷；设计和安装错误；检修与维护不当。后果：大短路电流和电弧，使故障设备损坏；短路电流产生的热和电动力

2、，使设备寿命缩短；电压下降，使用户工作稳定性受到影响，产品质量受到影响；破坏系统并列运行稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。3.什么是主保护和后备保护？远后备保护和近后备保护有什么区别和特点？主保护: 保护元件内部发生的各种短路故障时，能满足系统稳定及设备安全要求，以最快速度、有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。后备保护：当主保护或断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。远后备保护：是指主保护或断路器拒动时，由近电源侧相邻上一级元件的保护实现的后备优点：保护范围大缺点：造成事故扩大；在高压电网中往往不能满足灵敏度的要求近后备保护：是指当主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护来实现的后备，

3、当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备优点：不造成事故扩大；在高压电网中能满足灵敏度的要求 缺点：直流系统故障与主保护同时失去作用时，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4.继电保护的基本任务和基本要求是？继电保护装置的基本任务：（1）故障时，自动、迅速、有选择性切除故障元件，使非故障部分正常运行；（2）不正常运行状态时，发出信号（跳闸或减负荷）。继电保护装置的基本要求：选择性速动性灵敏性可靠性5.继电保护基本原理是什么？利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值（整定值）时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。第二章1

4、.继电器的返回系数？采用什么方法可以提高电磁型过电流继电器的返回系数？返回电流与动作电流的比值成为返回系数，提高方法：采用坚硬的轴承以减小摩擦转矩，减小转动部分的重量，改善磁路系统的结构以适当减小剩余转矩等方法。3微机型继电保护装置的硬件包括那几个部分？有何作用？（1） 数据采集单元：完成将模拟量尽可能准确的转换为数字量的功能（2） 数据处理单元：对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能（3） 开关量输入/输出接口：完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部接点输入及人机对话等功能（4） 通信接口：实现多机通信或联网（5） 电源：供给微处理器、数字电路、A

5、/D转换芯片及继电器所需的电源4.微机保护的软件包括那几部分？分别说明他们的作用？微机保护装置的软件通常可分为监控程序和运行程序两部分。所谓监控程序包括对人机接口键盘命令处理程序及为插件调试、整定设置显示等配置的程序。所谓运行程序就是指保护装置在运行状态下所需执行的程序。微机保护运行程序软件一般可分为三个部分。a）主程序。包括初始化，全面自检、开放及等待中断等；b）中断服务程序。通常有采样中断、串行口中断等。前者包括数据采集与处理、保护起动判定等，后者完成保护CPU与保护管理CPU之间的数据传送。例如，保护的远方整定、复归、校对时间或保护动作信息的上传等。c）故障处理程序。在保护起动后才投入，

6、用以进行保护特性计算、判定故障性质等。第三章2.什么是主保护？什么是后备保护？什么是辅助保护？对它们的要求有何不同？主保护是指发生短路故障时，能满足系统稳定及设备安全的基本要求，首先动作于跳闸，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。后备保护是指主保护或上一级断路器拒动时，用以切除故障的保护。辅助保护是为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护3瞬时电流速断（段）、限时电流速断（或段）和过电流（或段）哪个是主保护？那个是后备保护？那个是辅助保护？为什么？瞬时速断是辅助保护，其作用是弥补主保护性能的缺陷，快速切除靠近保护安装处的使母线电压大幅度降低的短路；因为不能保护线路全长。限时速断是主保

7、护，因为它能满足最小方式下线路末端短路最小短路电流时灵敏度的要求；过电流是本线路的后备保护，也作为下级线路保护的远后备。4.速断和过电流在整定条件方面有什么根本区别？ 速断是按躲过下一条线路出口处短路的最大短路电流来整定，过电流是按躲过最大负荷电流去整定5.什么是可靠系数？什么是配合系数？两者有什么区别？它们是为了考虑什么 情况而设置的？可靠系数：为了整定的保护定值能可靠的躲过计算出来的短路电流,而选取的一个系数配合系数：设置原因：理论计算与实际情况之间存在着一定的差别。11.在过电流保护段的整定公式中都有哪些系数？发电机的自起动系数，可靠系数，继电器的返回系数14.三相星形结线和两相星形结线

8、各有什么优点和缺点？互感器和继电器均接成星形，在线路上流回的电流为，正常时此电流均为零，发生接地短路时为。三相继电器的接点是并联连接的，其中任一接点闭合后均可动作于跳闸或起动时间继电器等。由于每相上均装有电流继电器，因此，它可以反应各种相间短路和中性点直接接地系统中的单相接地短路。它和三相星形接线的主要区别在与B相上不装设电流互感器和相应的继电器，因此，不能反应B相中电流。若在中性线内接入一继电器，则于三相星形接线的作用相同。各种接线方式的应用范围三相星形接线方式能反应各种类型的故障，保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化。主要应用于如下方面： 1）广泛应用于发电机，变压器大型贵重电气设备的

9、保护中。 2）用在中性点直接接地电网中（大接地电流系统中），作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地（对此一般都采用专门的零序电流保护）。 3）在采用其他更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时，可采用这种接线方式。两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主要应用于如下方面： 1）在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。在10kV及以上，特别在35kV非直接接地电网中得到广泛的应用。 2）在分布很广的中性点非直接接地电网中，两点接地短路常发生在放射型线路上。在这种情况下，采用两相星形接线以保证有23的机会只切除一条线路（要求保护装置均安装在相

10、同的两相上，一般为AC两相）。如在610kV中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸，允许运行两个小时，因此在 6 10kV中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式。17.方向继电器（元件）的基本工作原理是什么？功率方向继电器是通过测量 保护安装处的电压和电流之间的相位关系 来判断短路功率方向的18.半周积分算法的优缺点是什么？优点：该算法本身具有一定的滤除高频分量的作用。（不能滤除直流分量）缺点：该算法运算量小，因而在一些精度要求不高的电流电压保护中可以采用此算法。19.全波傅里叶算法的优缺点是什么？优点：不仅仅能完全滤掉各种整次谐波和纯直流分量，对非整次高频分量和按指数衰减

11、的非周期分量所包含的低频分量也有一定的抑制能力。缺点：它需要一个周波的数据窗长度，运算工作量中等。第四章4.1 试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有何优缺点直接接地（包括经小电阻接地），单相短路时无过电压，短路电流较大，保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV及以上电网。非直接接地（包括不接地、经消弧线圈、大电阻接地），单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV，35kV配网； 4.2 试述中性点直接接地系统的零序电流保护各段的整定原则A. 为保证选择性，零序电流速断保护（零序段）的保护范围不能超过本条线路

12、的末端零序电流速断保护起动值的整定原则如下：躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流3I。；如果线路上采用单相自动重合闸时，零序电流速断应躲过非全相运行又产生振荡时出现的最大零序电流。B. 限时零序电流速断保护（零序II段）起动电流: 零序II段的起动电流应与下一段线路的零序1段保护相配合。动作时限： 零序II段的动作时限与相邻线路零序I段相配合，动作时限一般取05s。灵敏度核验： 零序II段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验。C. 定时限零序过电流保护（零序III段） 零序三段的作用相当于相间短路的

13、过电流保护，主要作为本线路零序I段和零序II段的近后备保护和相邻线路、母线、变压器接地短路的远后备保护。在中性点直接接地电流电网中的终端线路上也可作为主保护。起动电流：躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流 与下一线路零序III段相配合就是本保护零序III段的保护范围，不能超出相邻线路上零序III段的保护范围灵敏度校验： 作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流 来校验 作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流来校验 动作时限： 4.8 为了抵消接地电容电流，常采用中性点经消弧线圈接地方式，请解释为什么

14、常采用过补偿方式补偿容性短路电流，消除故障点的电弧。过补偿，因为完全补偿会出现谐振；欠补偿也会因线路停运等方式改变而出现完全补偿的情况，故用过补偿。第五章5.4 什么是测量阻抗？什么是动作阻抗？什么是整定阻抗？（1）测量阻抗是指其测量（感受）到的阻抗，即为通过对加入到阻抗继电器的电压、电流进行运算后所得到的阻抗值；（2）动作阻抗是指能使阻抗继电器临界动作的测量阻抗；（3）整定阻抗是指编制整定方案时根据保护范围给出的阻抗，阻抗继电器根据该值对应一个动作区域，当测量阻抗进入整定阻抗所对应的动作区域时，阻抗继电器动作。 5.8 相位比较方法和幅值比较方法在什么条件下有互换性？（1） 只适用于、为同一

15、频率的正弦交流量（2） 只使用于相位比较方式动作范围为270 90,和幅值比较方式动作条件为的情况，因为这里是分析继电器动作的条件，对于比福式已设定 时继电器动作（3） 对于短路暂态过程中出现的非周期分量和谐波分量，以上转换关系显然是不成立的，因此不同比较方式构成的继电器受暂态过程的影响不同第六章1、何谓闭锁信号？何谓允许信号？何谓跳闸信号？何谓解除闭锁信号？闭锁信号：指“收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。” 允许信号：指“收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。” 跳闸信号：指“收到这种信号是保护动作于跳闸的充要条件。” 解除闭锁信号：即在正常运行的情况下，两端用不同的频率互发一闭锁信号

16、。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。3、载波通道是由哪些设备组成的？阻波器、耦合电容器、连接滤波器、高频电缆、高频收发信机、接地开关9、何谓环流式纵联差动保护和均压式纵联差动保护？环流式纵联差动保护：在正常运行或外部故障时，被保护线路两侧电流互感器的同极性端子的输出电流大小相等，方向相反，动作线圈中没有电流流过，即处在电流平衡状态，此时导引线流过两端循环电流，故称环流式。均压式纵联差动保护：在正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器极性相异的端子的输出电流大小相等且方向相同，故导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在各自的制

17、动线圈及互感器二次绕组中流过；两侧导引线线芯间电压大小相等方向相反，处在电压平衡状态，故称均压式。10、线路纵联差动保护的动作特性有哪几种分析和表示方法？一种是按电流的实际流向找出进入差动回路的电流；一种是按规定的电流正方向确定实际电流的正、负，然后按两端电流之和得到差回路电流。12.纵联差动保护的不平衡电流是由哪些因素产生的？为什么不平衡电流随着短路电流的增大而增大？多段折线式制动特性设计的原则是什么？答：（1）由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流；由变压器两侧电流相位不同产生的不平衡电流；由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流；由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；由变压器带负荷调

18、整分街头而产生的不平衡电流；（2）不平衡度是以百分比计算的，同样是2%当额定电流可能是零点几安培，短路时电流增大可能上百倍，同样是2%，那电流就相差可能十几安培了。另外当短路电流很大时各侧的电流互感器饱和程度的不同，更使得不平衡电流进一步的增大了；（3）无16.简述方向比较式纵联保护的基本原理。答：方向比较式纵联保护，不论采用何种通信通道，都是基于被保护线路各端根据对故障方向的判断结果向其他各端发出相应信息。各端根据本端和其他各端对故障方向判断的结果综合判断出故障的位置，然后独立做出跳闸或不跳闸的决定。17.为什么对方向比较式纵联保护要设置两套灵敏度不同的起动元件？两套起动元件之间如何配合？答

19、：纵联保护设两套起动元件分别起动发信以及开放跳闸回路，低定值元件起动发信回路；高定值的元件开放跳闸回路，这是为了防止外部故障时仅一侧纵联保护起动导致误动。采用两套定值起动发信、跳闸回路，当高定值条件满足准备跳闸时，由于高低定值间考虑足够的配合系数，如果低定值元件未损坏，可以认为两侧低定值元件均已起动发信。这样就保证纵联保护准备跳闸时是在两侧保护均已起动的状态下。22.与方向纵联保护比较，距离纵联保护有哪些优缺点？答：1）距离纵联保护的方向元件可以超范围整定，也可以欠范围整定，而方向比较式纵联保护的方向元件只能超范围整定。2）距离纵联保护的另一优点是可以兼作本线路和相邻线路的后备保护，方向比较式

20、纵联保护则不能。3）距离纵联保护的缺点主要是受系统振荡、电压回路故障的影响，故保护接线复杂，方向比较式纵联保护相对而言所受影响很小。第七章7.1 电力系统对自动重合闸的具体要求有哪些？1.重合闸不应动作情况（1）手动跳闸或通过遥控装置将断路器断开时，重合闸不应动作。（2）手动投入断路器，因线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时，重合闸不应动作。2.重合闸起动方式（1）断路器控制开关的位置与断路器实际位置不对应的起动方式（简称不对应起动）。（2）保护起动方式。3.自动重合闸的动作次数 自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。4.自动重合闸的复归方式 自动重合闸在动作以后应能经预先整定的时间后

21、自动复归，准备好下一次再动作。5.重合闸与继电保护的配合 自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护动作，以便更好地和继电保护相配合，加速故障的切除。6.对双侧电源线路上重合闸的要求 在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同期问题，并满足所提出的的要求。7.闭锁重合闸 自动重合闸装置应具有接受外来闭锁信号功能。7.2 三相一次重合闸的组成部分包括哪些？ 1.重合闸起动元件 2.重合闸延时元件 3.一次合闸出口和放电元件 4.控制开关 5.执行元件7.3 双侧电源输电线路的自动重合闸特点是什么？都有哪些重合闸方式？ 特点：（1）时间的配合：当线路上发生故障时，

22、两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸。 （2）同期问题：当线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合闸时两侧系统是否同期，以及是否允许非同期合闸的问题。 重合闸方式：（1）快速自动重合闸 （2）非同期重合闸 （3）解列重合闸与自同期重合闸 （4）线路两侧电源联系紧密时的自动重合闸 （5）检查双回线另一回线电流的重合闸 （6）具有同期检定和无电压检定的重合闸7.4 具有同期检定和无电压检定的自动重合闸工作过程是怎样的？ 前提：线路发生故障时，两侧断路器跳闸，线路失去电压 目的：重合闸恢复线路工作 方法：装设有检定线路无电压继电器侧先动作，重合闸首先动作使断路器合闸，若重合不成功，则断路器又跳闸，

23、同时由于没有电压，另一侧的检同期继电器不动作，重合闸不起动。若检无压侧重合成功，则检同期侧在检定条件符合条件时投入断路器，线路恢复供电。 7.5 简述重合闸前加速和重合闸后加速的特点、动作过程及应用场合。 前加速：特点：快速切除各段线路上的瞬时性故障，提高重合闸成功率，保证厂用电和重要用户的电能质量，简单经济。重合与永久故障时，故障切除时间较长，断路器工作次数多，工作条件恶劣如重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸则将扩大停电范围。 动作过程：先无选择性的将故障切除，然后利用重合闸重合予以纠正保护 应用场合：主要用于35KV以下由发电厂或重要变电站引出的直配线路上。 后加速：特点：第一次是有选择性切

24、除故障，保证永久性故障能瞬时切除，不受网络结构和负荷条件的限制。每个断路器上需要一套重合闸，第一次切除故障可能带有延时。 动作过程：当线路第一次故障时保护有选择性动作，然后进行重合。 应用场合：广泛用于35KV以上的网络及对重要负荷供电的输电线路上。第八章1、变压器的保护配置中包括哪些原理的保护？答：1）瓦斯保护 2）纵联差动保护和电流保护 3）反应外部相间短路故障的后备保护 4）反应外部接地短路故障的后备保护 5）过负荷保护 6）过励磁保护 7）其他非电量保护2、变压器差动保护的基本原理？YNd11接线的变压器差动保护接线是怎样的？答：变压器正常运行或外部故障时，流过比变压器两侧电流互感器的

25、二次侧电流大小相等，相位相反，。为使得差动保护可靠不动作，应使差流为零。= 该式是构成变压器纵差动保护的基本原则。 YNd11接线的变压器差动保护接线是将星形侧的三个电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。3、影响变压器差动保护的不平衡电流大小的因素有哪些？相应地有哪些减小不平衡电流的具体措施？答：1.由于实际的电流互感器变比和计算变比不同产生的不平衡电流。采用平衡线圈的方式减小不平衡电流。2.由于改变变压器调压分接头产生的不平衡电流。应在纵联差动保护的整定中予以考虑。3.由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的励磁电流和饱和特性不同而产生的不平衡电流。1）

26、保护电流互感器在外部最大短路电流流过时能满足10%误差曲线的要求。2）减小电流互感器二次回路负载阻抗以降低稳态不平衡电流。3）可在差动回路中接入具有速饱和的中间变流器以降低暂态不平衡电流。4.变压器励磁涌流产生的原因是什么？影响变压器励磁涌流大小的因素有哪些？答：1）变压器励磁涌流是:变压器全电压充电时,在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时,其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量,因此产生较大的涌流。2）励磁涌流的大小和衰减时间，与合闸瞬间电压的初相角，铁心中剩磁的大小额方向、电源容量的大小、回路的阻抗以及变压器容量的大小和铁心材料的性质

27、都有关系。5.变压器相间短路的后备保护原理有哪些？并掌握变压器复合电压闭锁的过电流保护整定原则及方法。答：1）过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护以及阻抗保护。2）电流元件的整定值是按大于变压器的额定电流整定。低电压元件的起动值应小于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压。负序电压元件的起动电压按躲开正常运行方式下负序过滤器出现的最大不平衡电压来整定。第九章1.大型每相有多分支的汽轮发电机的保护装置应采用哪些保护原理1.纵联差动保护2.横差动保护3.定子接地保护4.一点接地保护和两点接地保护5.低励磁和失磁保护6.定子过负荷和励磁绕组过负荷保护7.定

28、子绕组过电流保护8.定子绕组过电压保护9.负序反时限电流保护10.失步保护11.逆功率保护2.大型每相有多分支的水轮发电机的保护装置和汽轮发电机有何不同？水轮发电机一般只装设一点接地保护，汽轮发电机还装设两点接地保护3.大型发电机的纵联差动保护的构成及其工作原理。它能反应哪些故障？构成：p291图9-1（b）工作原理：p291 当纵联差动保护区外部nTA为电流互感器的变比。第十章1.哪些保护方法可以作为母线故障的保护？1.利用相邻元件保护装置切除母线故障2.装设专门的母线保护2.母线电流差动保护的基本原理及其整定原则是什么？母线电流差动保护分为完全差动保护和不完全差动保护两种。完全差动保护的基本原理及其整定原则p321不完全差动保护及其整定原则p322 第三段3.双母线的电流差动保护功能有哪些主要组成部分？当双母线在固定连接方式下时，电流差动保护在母线区内外故障情况下的动作情况是怎样的？当双母线的固定连接方式被破坏后，其电流差动保护在母线区内外故障情况下的动作情况是怎样的？(1)保护功能组成部分:p324 最后一段到p325第二段(2)P325第三段到P326第三段(3)P326倒数第二段到P327第一段