电力系统继电保护原理复习思考题

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1、电力系统继电保护原理复习思考题一、问答题问答题答案一台100KVA的三相变压器，额定电压为10kV/0.4kV，估算原副边额定电流，若Ud%=4，接于无穷大容量电源，估算副边三相短路的短路电流。何谓大接地电流系统？何谓小接地电流系统？小接地电流系统的优缺点是什么？中性点直接接地叫大接地电流系统。中性点不接地或经消弧线圈接地叫小接地电流系统。小接地电流系统优点：单相接地没有短路电流，只有对地电容电流，一般系统可以带接地点运行2小时，提高了电力系统运行的可靠性。缺点：设备及线路的主绝缘应按线电压设计，提高了造价。用标幺值对电力系统进行短路电流计算，为什么把各级平均额定电压作为电压的基值？把各级平均

2、额定电压作为各级电压的基值使各电压级的标幺值电压皆为1，变压器标幺值变比皆为1，各电压级的阻抗、电压、电流标幺值不需进行归算；各电压级的电压有名值（如110kV；10kV）不是同一个电压，它们之间没有电的联系，就象线电压和相电压的基值电压不同一样，化成有名值时应乘以不同电压级相应的基值。电力系统故障的原因、种类和后果是什么？原因：绝缘损坏和误操作。 种类：三相短路约占5%、两相短路约占8%、单相短路约占83%、两相接地短路约占4%。后果：电流增大，破坏设备的动、热稳定；电压降低破坏电力系统的正常供电；引起电力系统振荡，可能使系统瓦解；大的接地短路电流，可能烧坏铁芯。电力系统继电保护的原理、作用

3、及组成是什么？一般对继电保护的基本要求是什么？原理：反应被保护线路或设备故障前故障后某些物理量的突变。作用：自动地、快速地、有选择性地控制断路器切除故障、对不正常运行状态发出相应信号。组成：由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。基本要求，四性：选择性、快速性、灵敏性和可靠性。对继电保护的基本要求是什么？如何保证可靠性？基本要求：四性选择性、快速性、灵敏性和可靠性。保证可靠性：保护的合理设计、高质量的设备、优质地安装调试，运行维护及故障分析。电流互感器的误差由什么因素引起的？从使用的角度减少误差的措施是什么？电流互感器电流误差是由电流互感器的励磁电流引起的。减少误差的措施：（1）加大电流互感器二次

4、导线截面，降低二次负载电阻；（2）选大变比的电流互感器；（3）同型号的两个电流互感器串联。电流互感器的误差与什么因素有关？电流互感器的误差电流就是励磁电流，它与励磁电压和励磁阻抗有关，励磁电压与互感器的二次负载和一次短路电流大小有关，二次负载电阻大，一次短路电流倍数高，电流误差大；励磁阻抗与互感器铁芯的导磁率有关，大铁芯截面和导磁率高的铁芯的互感器电流误差小。什么是继电器？什么是继电器的启动电流、返回电流和返回系数？继电器：是一种自动控制电气，当输入量达到一定值时给出几个预计的输出量，输入输出量中至少有一个是电量。继电器的启动电流：是继电器刚刚能动作的最小电流叫继电器的启动电流。继电器的返回电

5、流：继电器动作后使继电器刚刚能返回的最大电流叫返回电流。返回电流与动作电流之比叫返回系数。什么是继电器的常开触点和常闭触点？继电器不带电状态打开的触点叫常开触点、不带电状态闭合的触点叫常闭触点。继电器带电以后常开触点闭合，常闭触点打开。为什么电流三段保护的和段采用两相两继电器接线，而段（过电流保护）采用两相三继电器或三相三继电器接线。电流三段保护一般用于小电流接地系统，它的和段采用两相两继电器接线是使不同出线不同相别两点接地有2/3的机会只切除一回线路。而段采用两相三继电器或三相三继电器接线是为了提高远后备Y11接线变压器对侧两相短路的灵敏度。小接地电流系统单相接地零序电压是多少？大接地电流系

6、统，当X1=X2=X0时单相接地零序电压是多少？小接地电流系统单相接地零序电压约等于相电压。大接地电流系统约等于三分之一相电压。小结电流三段的保护特性和时限特性。电流三段的保护特性：电流段反应短路电流增大瞬时动作，保护线路的一部分；电流段反应短路电流增大延时0.5s动作，保护线路的全长；电流段反应短路电流增大延时动作，作后备保护。时限特性：段瞬时动作、段延时0.5s动作、段，各级段相配合，从负荷到电源逐级时限长一个时限阶段。反应相间短路阻抗继电器采用什么接线？一般采用接线，方向阻抗继电器可以采用接线。反应相间短路的方向性电流保护的功率方向继电器为什么采用90接线？两相短路没有死区。简述零序方向

7、电流三段保护的优点。反映接地故障灵敏；保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；零序段时限阶段少，动作延时短；系统振荡不会误动；零序功率方向继电器没有死区；接线简单，可靠。距离保护原理是什么？距离三段保护的优点是什么？原理：反应测量阻抗的突变。优点：测量阻抗在故障前和故障后变化量大，比反应单一物理量的电流或电压量增大近一个数量级；它是测量阻抗与整定阻抗的比较，保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；具有方向性。阻抗继电器的00接线能正确反应哪几种短路。能正确反应各种相间短路。写出测量振荡阻抗的表达式。测量振荡阻抗：写出方向阻抗继电器的动作阻抗方程。写出具有任意圆动作特性的阻抗继电器量动边条件的表达式

8、。动边条件幅值比较： 动边条件相位比较：简述相差高频保护的原理是什么？相差高频保护是线路的差动保护，用高频载波将线路两侧电流的相位传到对侧比较两侧电流的工频电流的相位。同相位开放保护发出跳闸脉冲，区工频电流反外故障，相位，闭锁保护。相差高频保护在什么条件下会产生相继跳闸动作。当被保护线路的长度超过175km三相短路时会产生相继跳闸动作。对自动重合闸的要求是什么？（1）保护出口动作使断路器跳开，经0.51s的延时，能使断路器重新合闸；重合次数要一定。（2）手动合跳或远动合跳不能进行重合。（3）不满足断路器合闸条件不能重合。（4）双侧电源应满足同期条件进行重合。（5）重合闸应能与保护相配合。何谓自

9、动重合闸的后加速？三段式保护，当发生故障时保护按三段式原则跳闸，启动重合闸的同时启动加速继电器，若重合于永久性故障，加速的第三段后备保护，将它的时间继电器延时接点用加速继电器触点短接，段后备保护零秒发出跳闸脉冲。各电压级的输电线路应加装什么保护？220kV：不同原理的两套高频保护、距离三段、零序方向三段或四段、综合重合闸；110kV：距离三段、零序方向三段、三相一次重合闸；35kV、60kV：电流三段、绝缘监视；10kV：电流两段、绝缘监视。变压器差动保护有几种不平衡电流？稳态不平衡电流：电流互感器的稳态误差、带负荷调节分接头、Y-11接线变压器两侧电流相位不同和两侧电流互感器的计算变比与实际

10、变比不一致产生的不平衡电流。暂态不平衡电流：励磁涌流、电流互感器的暂态不平衡电流。什么是变压器的励磁涌流？其特点是什么？励磁涌流：变压器空载合闸和外部故障切除后电压恢复时的暂态励磁电流。特点：最大励磁涌流的基波分量为变压器额定电流的68倍，经0.51s衰减到额定电流0.51倍的额定电流、含有高次谐波和直流分量、有600840的间断角。变压器应加装什么保护？主保护：变压器差动保护、瓦斯保护；后备保护：相间故障的过电流保护（低压闭锁的过电流保护、复合电压闭锁的过电流保护）、接地故障的零序过电流保护、变压器过负荷保护。发电机有哪些故障，应加装什么保护。故障：定子绕组相间短路；定子绕组匝间短路（相间环

11、流）；定子绕组单相接地（电容电流）；转子一点接地-发信号；转子两点接地-跳闸。应加装的保护：1）定子绕组及引出线的相间短路-纵差保护2）匝间短路的横差保护3）定子单相接地保护（100单相接地保护）4）过流保护5）定子过电压保护其中水轮机取1.5，300MW汽轮机取1.3。 =0.5s 6）转子一点/两点接地保护7）过负荷保护（发信号）8）额定功率 100MW，加装失磁保护9）额定功率 100MW，半导体励磁系统的发电机加装转子过负荷保护10）对于汽轮发电机主气门突然关闭，对大容量的发电机可考虑装设逆功率保护11）转子负序过负荷保护12）发电机过激磁保护母线加装专门母差保护的条件是什么？从电力系

12、统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生振荡，要求0s切除故障的母线；双母线或单母线分段并列运行，母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保护。对三相一次自动重合闸的要求是什么？（1）保护出口动作使断路器跳开，经0.51s的延时，能使断路器重新合闸；重合次数要一定。（2）手动合跳或远动合跳不能进行重合。（3）不满足断路器合闸条件不能重合。（4）双侧电源应满足同期条件进行重合。（5）重合闸应能与保护相配合母线加装专门差动保护的条件是什么？从电力系统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生振荡；双母线或单母线分段并列运行，母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保

13、护。10MVA以上容量的变压器一般应加装什么保护。主保护：变压器差动保护、瓦斯保护；后备保护：相间故障的过电流保护（低压闭锁的过电流保护、复合电压闭锁的过电流保护）、接地故障的零序过电流保护、变压器过负荷保护二、画图题画图题答案画出反时限电流两段原理接线图。画出电流三段保护原理图（归总式或展开式皆可）。归总式：展开式：画出零序电流和零序电压滤过器的原理图。 零序电流滤过器的原理图 零序电压滤过器的原理图画出小接地电流系统单相接地电压及接地电容电流相量图。画出小接地电流系统绝缘监视电路图。画出电抗变压器的等值电路图。画出幅值比较或相位比较的二极管环形比较回路图。相位比较执行元件 幅值比较执行元件

14、在复数阻抗平面上画出具有整定阻抗为的方向阻抗继电器动作范围。画出负序电流滤过器原理接线图。画出负序电流滤过器原理接线图。画出具有记忆电压方向阻抗继电器反方向短路动作特性图。画出双侧电源同期鉴定自动重合闸接线图。画出自动重合闸后加速保护的原理接线图。画出Y-11接线变压器接线图及其差动保护两侧电流互感器的接线图。画出变压器过负荷保护接线图。画出单台变压器零序过电流保护原理接线图。画出发电机转子两点接地保护接线图。三、判断题判断题答案电力系统最大运行方式具有最小等值阻抗，电力系统最小运行方式具有最大等值阻抗。若，当时三相短路电流大于单相短路电流。吸引衔铁式电磁型继电器适于作中间继电器用于扩大触点的

15、容量和数量。电流互感器的极性标注采用的是减极性标注。电流互感器副边不接负载时副边必须开路。电流互感器副边开路会产生高压，电压互感器短路会产生短路电流。电流互感器为恒流源，其内抗很大；电压互感器为恒压源，其内抗为零。电流互感器为恒流源，其内抗为零，电压互感器为恒压源，其内抗为无穷大。电流互感器暂态误差是由于电力系统的衰减时间常数与电流互感器二次侧电路衰减时间常数不同造成的。电流速断保护应采用两相三继电器式接线。反时限过电流保护各线路的时限是逐级增加的。单电源的放射网电流三段保护需加装功率方向元件。单电源的放射网电流三段保护不需加装功率方向元件。900接线的功率方向继电器各种短路无死区。零序方向电

16、流保护有死区。零序方向电流三段保护有死区。小接地电流系统补偿接地电容电流的消弧线圈应采用欠补偿。小接地电流系统单相接地后还可以继续运行2小时。小接地电流系统电器设备的主绝缘是按相电压设计的。小接地电流系统优点：单相接地允许运行2小时，提高了供电的可靠性。缺点：设备的主绝缘要按线电压设计。电网横联差动保护没有死区。阻抗继电器300接线只适用于方向阻抗继电器。阻抗继电器接线，接线皆能正确反应三相短路。阻抗继电器的精工电流大小与电抗变压器DKB的取值有关。阻抗继电器接入第三相电压是为了正方向短路不失去方向性。方向阻抗继电器加入记忆电压后正方向短路没有死区。方向高频保护在系统振荡时不会误动。相差高频保

17、护当系统振荡时会误动。一般断路器不需加装防跳闭锁装置。任何1MVA及以上容量的变压器都应加装瓦斯保护。三相变压器空载合闸都会产生励磁涌流。变压器瓦斯继电器不反应变压器的匝间短路。变压器差动保护采用BCH1型继电器，差动线圈圆整是四舍五入，制动线圈圆整应向大圆整。发电机的纵差动保护和横差动保护都有死区。发电机转子两点接地保护是当发现一点接地后才投入两点接地保护。母线皆应加装专门的母线差动保护。双母线固定连接方式的母线差动保护就是一个大差动保护。四、计算题电网的接线及参数如下： D1 D2 110kV A 1DL 50km B 2DL 10kV 3DL S=20MVA Ud%=10 110kV输电

18、线路单位长度的阻抗为，； ； 。 600、800（对应于2时的精工电流Ig=0.5A）。试对1DL进行距离三段保护整定计算（不校验精工电流）。答案：距离段： 整定阻抗继电器整定阻抗距离段 一次整定阻抗灵敏度校验继电器整定距离段 一次动作阻抗采用方向阻抗继电器 整定阻抗为灵敏度校验近后备：远后备：继电器的整定时限整定电网的接线及参数如下： D1 D2 D3 D4 110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 10km 0.4kV S=20MVA 2MVA Ud%=10各级输电线路的电抗为0.4/km，；试对3DL进行电流两段保护整定计算。答案：1电流段 动作电流2电流段 合格电网的接线

19、及参数如下：1DL、2DL、3DL均装设距离三段保护。 110kV 30km 38km 62km系统 1DL 2DL 3DL 110/38.5kV 系统 215MVA 线路阻抗：。2DL的第三段时限。系统的参数：最大最小运行方式下的电抗皆为X=8。系统的参数：最大最小运行方式下的电抗皆为X=30。1DL的最大负荷电流自启动系数，功率因数。电压互感器的变比，电流互感器的变比。变压器采用纵联差动保护。（不校验精工电流和振荡中心）试对1DL进行距离三段保护整定计算：一、二次定值；动作时限；灵敏度校验。答案:1计算分支系数2距离段 整定阻抗3距离段 整定阻抗4距离段 动作阻抗距离段的整定阻抗灵敏度校验

20、网络接线及参数如下： D 110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 0.4/km S=31.5MVA Ud%=10变压器容量S=31.5MVA、11022.5kV/11kV、变压器接线方式为Y11。试对变压器进行差动保护整定计算。（采用BCH2型差动继电器）答案：1确定计算侧110Kv 11kV1650ALH二次接线 Y110kV侧为计算侧2计算动作电流 躲励磁涌流和电流互感器二次断线躲外部短路最大不平衡电流 3计算差动线圈匝数 继电器的动作电流4计算平衡线圈 5计算平衡线圈的圆整误差 6灵敏度校验 7确定短路线圈： BB，电网的接线及参数如下： D1 D2 110kV A 1D

21、L 50km B 2DL 10kV 3DL S=20MVA Ud%=10 变压器为Y11接线；电压11022.5kV/11kV；试对20MVA的变压器进行差动保护整定计算（采用BCH1型差动继电器，继电器的安匝制动曲线近似）。答案：确定计算侧： 110kV 11kV 1050A LH二次接线 110kV作为计算1计算动作电流 躲励磁涌流2计算差动线圈匝数 继电器的动作电流3计算平衡线圈 4计算平衡线圈的圆整误差 5计算制动线圈 6灵敏度校验 在校验点短路时流过制动线圈的电流为负荷电流，制动安匝为继电器的动作安匝继电器的动作安匝取60AW，保护的灵敏度电网的接线及参数如下： D1 D2 110k

22、V A 1DL 50km B 2DL 10kV 3DL S=20MVA Ud%=10 变压器为Y11接线；电压11022.5kV/11kV； 试对20MVA的变压器进行差动保护整定计算（采用BCH2型差动继电器）。答案：1确定基本侧110kV 11kV 1050ALH二次接线 Y110kV侧为计算侧2计算动作电流 躲电流互感器二次断线和励磁涌流躲外部故障的最大不平衡电流3计算差动线圈匝数 继电器的动作电流4灵敏度校验 合格5计算平衡线圈 6平衡线圈的取整误差为零7短路线圈整定为 DD，网络接线及其参数如图所示，试对变压器进行差动保护整定计算。 D 110kV 1DL 10kV 2DL S=31.5MVA Ud%=10 变压器容量S=31.5MVA、11022.5kV/11kV、变压器接线方式为Y11。（采用BCH2型差动继电器）答案：解：1 确定计算侧 110kV 11kV 1650A LH二次接线 Y 110kV侧为计算侧2计算动作电流 躲励磁涌流和电流互感器二次断线 躲外部短路最大不平衡电流 3 计算差动线圈匝数 继电器的动作电流 4计算平衡线圈 5计算平衡线圈的圆整误差 6灵敏度校验 7确定短路线圈： BB，第 20 页 共 20 页