【正文】 護的優(yōu)點是：（1）與主保護安裝在同一斷路器處，在主保護拒動時近后備保護動作；（2）動作時只能切除主保護要跳開的斷路器，不造成事故的擴大；（3）在高壓電網(wǎng)中能滿足靈敏度的要求。因為母線保護和線路保護的保護區(qū)必須重疊，使得任意點的故障都處于保護區(qū)內(nèi)。邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號，使保護裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，最后確定是否應該使斷路器跳閘。.. . . . ..電力系統(tǒng)繼電保護課后習題答案1 緒論，想象一下會出現(xiàn)什么情景？答：現(xiàn)代的電力系統(tǒng)離開完善的繼電保護系統(tǒng)是不能運行的。測量比較環(huán)節(jié)是冊來那個被保護電器元件的物理參量，并與給定的值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是”、“非”、“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判別保護裝置是否應該啟動。 如圖11所示，線路上裝設(shè)兩組電流互感器，線路保護和母線保護應各接哪組互感器？答：線路保護應接TA1，母線保護應接TA2。 遠后備保護的缺點是：（1）當多個電源向該電力元件供電時，需要在所有的電源側(cè)的上級元件處配置遠后備保護；（2）動作將切除所有上級電源測的斷路器，造成事故擴大；（3）在高壓電網(wǎng)中難以滿足靈敏度的要求。 由于被保護的電力系統(tǒng)及其相關(guān)的電氣設(shè)備千差萬別，故障時電氣量的變化受多種因素的影響和制約，因此任何一種繼電保護原理或裝置都不可能不加調(diào)整地應用于不同的電氣設(shè)備或系統(tǒng)，而應根據(jù)實際工程中設(shè)備、系統(tǒng)的現(xiàn)狀與參數(shù)，對其繼電保護做出必要的調(diào)整。當電磁力矩減小到啟動返回時，由于這時摩擦力矩反向，返回的過程中，電磁力矩按平方關(guān)系減小，彈簧力矩按線性關(guān)系減小，產(chǎn)生一個返回方向的剩余力矩，因此能夠加速返回，即返回的過程也是干脆利落的。一旦動作以后要使繼電器返回，過電流繼電器的電流就必須小于返回電流，真陽在外故障切除后負荷電流的作用下繼電器可能不會返回，最終導致誤動跳閘；而返回系數(shù)過高時，動作電流惡和返回電流很接近，不能保證可靠動作，輸入電流正好在動作值附近時，可能回出現(xiàn)“抖動”現(xiàn)象，使后續(xù)電路無法正常工作。速斷保護的速動性好，但動作值高、靈敏性差；限時電流速斷保護的動作值低、~。（2）整定保護3的電流速斷定值，并計算各自的最小保護范圍?？梢姡捎谶\行方式變化太大，3處的限時電流速斷保護的靈敏度都遠不能滿足要求。（3）保護4的靈敏系數(shù)=，與成正比，當下降時靈敏系數(shù)下降，==。，方向性電流保護利用了短路時電氣量的什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的問題？答：在雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。 ，分別畫出，和，時，各輸出電壓隨時間變化的波形；如果用數(shù)字式（微機）實現(xiàn)，寫出你的算法，并校驗上述兩種情況下方向元件的動作情況。接線方式正方向短路時內(nèi)角的范圍。90176。則動作范圍為120≤≤60176。保護4處的母線發(fā)生三相短路時，流過保護5的短路電流為= = 按此電流來整定，動作定值==在來看發(fā)電機2處于最大運行方式下保護5處母線三相短路時，有=（||+||）=18 保護5處的電流為 =遠小于按躲過保護4 處母線三相短路求得的整定電流，所以保護5不必安裝方向元件，僅靠定值就能保證方向故障時不誤動作。母線B三相短路時流過8處的最大短路電流為===這時其短路電流速斷保護的整定值變?yōu)?==所以5處限時電流保護的定值為 =靈敏度為 = 故不滿足要求。 比較不同的提取零序電壓方式的優(yōu)缺點。傳統(tǒng)的機電式保護中通常采用（1）、（2）、（3）三種方式獲取零序電壓；在數(shù)字式保護中，傾向于采用方式（4）。故障端口零序電流為 =在零序網(wǎng)中按照零序?qū)Ъ{進行分配零序電流從而得到此時流過保護4處的零序電流分別為 = =畫出零序電流分布圖如圖29所示. 圖28 單相接地短路復合序網(wǎng)等值圖 圖29 單相接地短路零序電流分布圖2) 兩相接地短路時，故障端口各序阻抗和單相接地短路時相同，即 ==，則復合序網(wǎng)如圖210所示。其相間短路的保護也采用電流保護，試完成：（1）分別求出保護4 的段Ⅰ、Ⅱ定值，并校驗靈敏度；（2）保護4 的Ⅰ、Ⅱ段是否安裝方向元件；（3）分別畫出相間短路的電流保護的功率方向判別元件與零序功率方向判別元件的交流接線。（3）相間短路的電流保護的功率方向判別元件與零序功率方向元件的交流接線圖分別如圖214 、215所示.圖214 相間短路的電流保護的功率方向判別元件交流接線圖圖 215 零序功率方向元件的交流接線圖（4）對相間短路電流保護功率方向判別元件而言，當0176。即內(nèi)角一般為95176。因為接線復雜、精度低，目前實際電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛推廣應用繼電保護整定計算軟件，只要整定人員按要求輸入電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，就可以由計算機快速準確的計算出需要的短路電流及不同保護裝置隔斷的動作值，并可以由計算機完成靈敏度校驗。 在中性點非直接接地系統(tǒng)中，若不計微小的零序電容電流在線路阻抗上產(chǎn)生的微小壓降，則統(tǒng)一電壓等級的整個系統(tǒng)的零序電壓都一樣（及三相變壓器之間的一部分系統(tǒng)）。故障電流有故障電流向中性點?！?7所示系統(tǒng)中變壓器中性點全部不接地，如果發(fā)現(xiàn)單相接地，試回答：（1）比較故障線路與非故障線路中零序電流、零序電壓、零序功率方向的差異。（3）用零序功率方向選線困難：由于一般采用的是過補償，流經(jīng)故障線路的的零序電流是流過消弧線圈的零序電流與非故障元件零序電流之差，而電容無功功率方向是由母線流向線路（實際上是電感性無功功率由線路流向母線），零序功率方向與非故障線路一致，因此無法利用功率方向來判斷故障線路。靈敏系數(shù)和保護范圍往往不能滿足要求，難以應用于更高等級的復雜網(wǎng)路。優(yōu)點：保護簡單，經(jīng)濟，可靠；整定值一般較低，靈敏度較高；受系統(tǒng)運行方式變化的影響較??；系統(tǒng)發(fā)生震蕩、短時過負荷是不受影響；沒有電壓死區(qū)。缺點：同零序電流保護，接線較復雜。因為電力系統(tǒng)正常運行時電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即電壓與電流之間的相位差較?。?，負荷阻抗的特點是量值較大，在阻抗復平面上與R軸之間的夾角較小。，一般配置哪幾種接線方式的距離保護協(xié)同工作？答：保護裝置一般只考慮簡單故障，即單相接地短路、兩相接地短路、兩相不接地故障和三相短路故障四種類型的故障。？簡述各部分的作用。這種情況下應該將保護閉鎖，以防止出現(xiàn)不必要的誤動。在斷路故障情況下，由故障環(huán)上的測量電壓、電流算出測量阻抗能夠正確的反應故障點到保護安裝處的距離。答：如圖3—4所示偏移阻抗特性圓，在阻抗復平面上，以與末端的連線為直徑作出的圓就是偏移特性圓，圓心為，半徑為測量阻抗落在圓內(nèi)或圓周上時，末端到圓心的距離一定小于或等于圓的半徑，而當測量阻抗落在圓外時，末端到圓心的距離一定大于圓的半徑，所以絕對值比較動作方程可以表示為當阻抗落在下部分圓周的任一點上時，有當阻抗落在左上部分圓周的任一點上時，有當阻抗落在圓內(nèi)的任一點時，有所有阻抗繼電器的相位比較動作方程為圖34 偏移阻抗特性圓？答：設(shè)絕對值比較式中“”左側(cè)的阻抗記為，右側(cè)的阻抗記為，則絕對值比較動作條件的一般表達式為；設(shè)相位比較式中分子、分母的阻抗分別用表示，則相位比較動作條件的一般表達式為。處態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性差別：①在傳統(tǒng)的模式距離保護中，記憶電壓是通過LC諧振記憶回路獲得的，由于回路電阻的存在，記憶量是逐漸衰減的，故障一定時間后，記憶電壓將衰減至故障后的測量電壓。但是當測量電流較小時，由于測量誤差、計算誤差、認為設(shè)定動作門檻等因素的影響，會使繼電器的動作阻抗變小，稱為最小精確工作電流， 表示。；=，=，=。（a）當與相鄰下級線路距離保護Ⅰ段相配合時，有=（24+）=（b）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有=（24+20）=所以取=2）靈敏度校驗：=＞，滿足靈敏度要求。保護4距離Ⅲ段的整定：1）整定阻抗：按躲過正常運行時 的最小負荷阻抗整定，有==，=2）靈敏度校驗：（a）本線路末端短路時靈敏度系數(shù)為 =＞（b）相鄰設(shè)備末端短路時靈敏度系數(shù)為 ≥① 相鄰線路末端短路時靈敏系數(shù)。答：保護1的相間距離保護Ⅰ段將在故障瞬間跳開保護1處的斷路器，保護4的距離Ⅲ段延時1s跳開保護4的斷路器。~360176。全系統(tǒng)阻抗角均為80176。使測量阻抗離開動作圓的角度為=360176。為了保證可靠性，最好還是經(jīng)過振蕩閉鎖。~360176。 圖317 （a）動作特性與測量阻抗 （b）動作特性與測量阻抗（2） 超前相位角30176。暫態(tài)超越則是指在線路故障時，由于暫態(tài)分量的存在而造成的保護超越現(xiàn)象。 什么是工頻故障分量？如何求得？答：當電力系統(tǒng)發(fā)生金屬性短路時，可以分解為非故障狀態(tài)和附加故障狀態(tài)；系統(tǒng)在非故障狀態(tài)下運行，電壓電流中沒有故障分量。減少串補電容影響的措施通常有以下幾種：（1）用直線型動作特性克服反方向誤動；（2）用負序功率方向元件閉鎖誤動的距離保護；（3）選取故障前的記憶電壓為參考電壓來克服串補電容的影響；（4）通過整定計算來減小串補電容的影響。見圖316（a），A處的總測量阻抗可能會因下級線路出口處過渡電阻的影響而減小，嚴重情況下，可能會使測量阻抗落入其Ⅰ段范圍內(nèi)，造成其Ⅰ段誤動作。兩種條件下，問保護6 的Ⅰ、Ⅱ段動作情況。若再故障前M側(cè)為送端，N側(cè)為受端，則M側(cè)電源電動勢的相位超前N側(cè)。=124176。（2） 對于母線A、B，有由于母線C、D都是單端電源，其電壓和母線B電壓的變化規(guī)律一樣。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，短時開放距離保護允許保護出口跳閘稱為短時開放。 在整定值相同的情況下，比較方向圓特性、全阻抗圓特性、蘋果特性、橄欖特性的躲負荷能力。保護、斷路器正常工作條件下，哪些保護的何段以什么時間跳開了哪些斷路器將短路切除。3）動作時限：與相鄰設(shè)備保護配合，有=1s，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。答：線路AB正序阻抗 =60=24 線路BC的正序阻抗 =40=16保護2的距離保護Ⅰ段 =24=保護4的距離保護Ⅰ段 =16=保護1~4距離Ⅰ段在復阻抗平面上的動作區(qū)域如圖38所示，圓周4分別對應保護4距離Ⅰ段的動作特性。當測量電流或電壓小于最小精工電流電壓時，阻抗繼電器的動作阻抗將降低，使阻抗繼電器的實際保護范圍縮短，可能引起與之配合的其他保護的非選擇性動作。答：對于兩電氣量比較的距離繼電器而言，絕對值比較與相位比較是可以相互轉(zhuǎn)換的，所以兩種比較方式都能夠?qū)崿F(xiàn)距離繼電器。方向阻抗繼電器絕對值比較動作回路、相位比較動作回路的交流接線圖分別如圖3—5和圖3—6所示（以圓特性的方向阻抗元件為例）。對于具有偏移特性的阻抗繼電器來說，動作阻抗并不是一個常數(shù)，二是隨著測量阻抗的阻抗角不同而不同。為保證區(qū)內(nèi)故障情況下阻抗繼電器都能可靠動作，在阻抗復平面上，其動作的范圍應該是一個包括對應線段在內(nèi)，但在的方向上不超過的區(qū)域，如圓形區(qū)域、四邊形區(qū)域、蘋果形區(qū)域、橄欖形區(qū)域等。(2)測量部分：在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準確地測定出故障方向和距離，并與預先設(shè)定的保護范圍相比較，區(qū)內(nèi)故障時給出動作信號，區(qū)外故障時不動作。為了切除線路上的各種類型的短路，兩種接線方式都需要配置，兩者協(xié)同工作，共同實現(xiàn)線路保護。 什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障電流流過的通路稱為故障環(huán)路。當有單相接地時全系統(tǒng)出現(xiàn)等于相電壓的零序電壓，采用零序電壓保護報告有單相接地發(fā)生，由于沒有大短路電流流過故障線路這個明顯特征，而甄別接地發(fā)生在哪條線路上則困難得多。（4）方向性零序電流保護：在雙側(cè)或單側(cè)的電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點一般至少有一臺要接地，由于零序電流的實際流向是由故障點流向各個中性點接地的變壓器，因此在變壓器接地數(shù)目比較多的復雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。缺點：應用方向元件是接線復雜、投資增加，同時保護安裝地點附近正方向發(fā)生是你想短路時，由于母線電壓降低至零，方向元件失去判斷的依據(jù)，保護裝置據(jù)動，出現(xiàn)電壓死區(qū)。其中速斷保護按照躲開本線路末端最大短路電流整定，保護本線路的部分；限時速度按保護按躲開下級速度按保護末端短路整定，保護本線路全長；速斷和限時速斷的聯(lián)合工作，保護本線路短路被快速、靈敏切除。答：（1）零序電流、零序電壓、零序功率的方向：零序電流：在非故障線路中流過的電流其數(shù)值等于本身的對地電容電流，在故障線路中流過的零序電流數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流之和。（7）故障對電力系統(tǒng)的危害：中性點直接接地系統(tǒng)中，故障相電流很大，對系統(tǒng)危害很大。非故障元件的零序電流就是該線路本身的對地電容電流，故障元件中流過的零序電流，數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值之和，再有消弧線圈的情況下，則是全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值與消弧線圈中的電感電流值相量和。由圖2—18可見，從故障點看進去的零序阻抗為母線B引出的三個分支的并聯(lián)，等值阻抗值較小，出現(xiàn)單相接地后系統(tǒng)中會有較大的零序電流。若指針擺動方向相反，則二次同名端應在另一端。對某一已經(jīng)確定了阻抗角的送電線路而言，應采用=90176。保護4的Ⅰ、Ⅱ段整定。=,對于，當只有一臺發(fā)電機變壓器組運行是最大，有==87當兩臺發(fā)電機變壓器組運行時最小，有 ==對于，當T5,T6只有一臺運行時最大，=20；當T5,T6兩臺全運行時最小，=10. 因此保護1的最大分支系數(shù) ==，最小分支系數(shù)為==同樣的分析保護4的分支系數(shù)。 圖26 系統(tǒng)示意圖（1）畫出所有元件全運行時的三序等值網(wǎng)絡(luò)，并標注參數(shù)；（2）所有元件全保護時，計算母線B發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路時的零序電流分布；（3）分