電力系統(tǒng)繼電保護原理復習思考題

1、電力系統(tǒng)繼電保護原理復習思考題一、問答題問答題答案一臺100KVA的三相變壓器，額定電壓為10kV/0.4kV，估算原副邊額定電流，若Ud%=4，接于無窮大容量電源，估算副邊三相短路的短路電流。何謂大接地電流系統(tǒng)？何謂小接地電流系統(tǒng)？小接地電流系統(tǒng)的優(yōu)缺點是什么？中性點直接接地叫大接地電流系統(tǒng)。中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地叫小接地電流系統(tǒng)。小接地電流系統(tǒng)優(yōu)點：單相接地沒有短路電流，只有對地電容電流，一般系統(tǒng)可以帶接地點運行2小時，提高了電力系統(tǒng)運行的可靠性。缺點：設備及線路的主絕緣應按線電壓設計，提高了造價。用標幺值對電力系統(tǒng)進行短路電流計算，為什么把各級平均額定電壓作為電壓的基值？把各級平均

2、額定電壓作為各級電壓的基值使各電壓級的標幺值電壓皆為1，變壓器標幺值變比皆為1，各電壓級的阻抗、電壓、電流標幺值不需進行歸算；各電壓級的電壓有名值（如110kV；10kV）不是同一個電壓，它們之間沒有電的聯(lián)系，就象線電壓和相電壓的基值電壓不同一樣，化成有名值時應乘以不同電壓級相應的基值。電力系統(tǒng)故障的原因、種類和后果是什么？原因：絕緣損壞和誤操作。 種類：三相短路約占5%、兩相短路約占8%、單相短路約占83%、兩相接地短路約占4%。后果：電流增大，破壞設備的動、熱穩(wěn)定；電壓降低破壞電力系統(tǒng)的正常供電；引起電力系統(tǒng)振蕩，可能使系統(tǒng)瓦解；大的接地短路電流，可能燒壞鐵芯。電力系統(tǒng)繼電保護的原理、作用

3、及組成是什么？一般對繼電保護的基本要求是什么？原理：反應被保護線路或設備故障前故障后某些物理量的突變。作用：自動地、快速地、有選擇性地控制斷路器切除故障、對不正常運行狀態(tài)發(fā)出相應信號。組成：由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件組成。基本要求，四性：選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。對繼電保護的基本要求是什么？如何保證可靠性？基本要求：四性選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。保證可靠性：保護的合理設計、高質(zhì)量的設備、優(yōu)質(zhì)地安裝調(diào)試，運行維護及故障分析。電流互感器的誤差由什么因素引起的？從使用的角度減少誤差的措施是什么？電流互感器電流誤差是由電流互感器的勵磁電流引起的。減少誤差的措施：（1）加大電流互感器二次

4、導線截面，降低二次負載電阻；（2）選大變比的電流互感器；（3）同型號的兩個電流互感器串聯(lián)。電流互感器的誤差與什么因素有關？電流互感器的誤差電流就是勵磁電流，它與勵磁電壓和勵磁阻抗有關，勵磁電壓與互感器的二次負載和一次短路電流大小有關，二次負載電阻大，一次短路電流倍數(shù)高，電流誤差大；勵磁阻抗與互感器鐵芯的導磁率有關，大鐵芯截面和導磁率高的鐵芯的互感器電流誤差小。什么是繼電器？什么是繼電器的啟動電流、返回電流和返回系數(shù)？繼電器：是一種自動控制電氣，當輸入量達到一定值時給出幾個預計的輸出量，輸入輸出量中至少有一個是電量。繼電器的啟動電流：是繼電器剛剛能動作的最小電流叫繼電器的啟動電流。繼電器的返回電

5、流：繼電器動作后使繼電器剛剛能返回的最大電流叫返回電流。返回電流與動作電流之比叫返回系數(shù)。什么是繼電器的常開觸點和常閉觸點？繼電器不帶電狀態(tài)打開的觸點叫常開觸點、不帶電狀態(tài)閉合的觸點叫常閉觸點。繼電器帶電以后常開觸點閉合，常閉觸點打開。為什么電流三段保護的和段采用兩相兩繼電器接線，而段（過電流保護）采用兩相三繼電器或三相三繼電器接線。電流三段保護一般用于小電流接地系統(tǒng)，它的和段采用兩相兩繼電器接線是使不同出線不同相別兩點接地有2/3的機會只切除一回線路。而段采用兩相三繼電器或三相三繼電器接線是為了提高遠后備Y11接線變壓器對側(cè)兩相短路的靈敏度。小接地電流系統(tǒng)單相接地零序電壓是多少？大接地電流系

6、統(tǒng)，當X1=X2=X0時單相接地零序電壓是多少？小接地電流系統(tǒng)單相接地零序電壓約等于相電壓。大接地電流系統(tǒng)約等于三分之一相電壓。小結電流三段的保護特性和時限特性。電流三段的保護特性：電流段反應短路電流增大瞬時動作，保護線路的一部分；電流段反應短路電流增大延時0.5s動作，保護線路的全長；電流段反應短路電流增大延時動作，作后備保護。時限特性：段瞬時動作、段延時0.5s動作、段，各級段相配合，從負荷到電源逐級時限長一個時限階段。反應相間短路阻抗繼電器采用什么接線？一般采用接線，方向阻抗繼電器可以采用接線。反應相間短路的方向性電流保護的功率方向繼電器為什么采用90º接線？兩相短路沒有死區(qū)。

7、簡述零序方向電流三段保護的優(yōu)點。反映接地故障靈敏；保護范圍穩(wěn)定，不受系統(tǒng)運行方式的影響；零序段時限階段少，動作延時短；系統(tǒng)振蕩不會誤動；零序功率方向繼電器沒有死區(qū)；接線簡單，可靠。距離保護原理是什么？距離三段保護的優(yōu)點是什么？原理：反應測量阻抗的突變。優(yōu)點：測量阻抗在故障前和故障后變化量大，比反應單一物理量的電流或電壓量增大近一個數(shù)量級；它是測量阻抗與整定阻抗的比較，保護范圍穩(wěn)定，不受系統(tǒng)運行方式的影響；具有方向性。阻抗繼電器的00接線能正確反應哪幾種短路。能正確反應各種相間短路。寫出測量振蕩阻抗的表達式。測量振蕩阻抗：寫出方向阻抗繼電器的動作阻抗方程。寫出具有任意圓動作特性的阻抗繼電器量動邊

8、條件的表達式。動邊條件幅值比較： 動邊條件相位比較：簡述相差高頻保護的原理是什么？相差高頻保護是線路的差動保護，用高頻載波將線路兩側(cè)電流的相位傳到對側(cè)比較兩側(cè)電流的工頻電流的相位。同相位開放保護發(fā)出跳閘脈沖，區(qū)工頻電流反外故障，相位，閉鎖保護。相差高頻保護在什么條件下會產(chǎn)生相繼跳閘動作。當被保護線路的長度超過175km三相短路時會產(chǎn)生相繼跳閘動作。對自動重合閘的要求是什么？（1）保護出口動作使斷路器跳開，經(jīng)0.51s的延時，能使斷路器重新合閘；重合次數(shù)要一定。（2）手動合跳或遠動合跳不能進行重合。（3）不滿足斷路器合閘條件不能重合。（4）雙側(cè)電源應滿足同期條件進行重合。（5）重合閘應能與保護相

9、配合。何謂自動重合閘的后加速？三段式保護，當發(fā)生故障時保護按三段式原則跳閘，啟動重合閘的同時啟動加速繼電器，若重合于永久性故障，加速的第三段后備保護，將它的時間繼電器延時接點用加速繼電器觸點短接，段后備保護零秒發(fā)出跳閘脈沖。各電壓級的輸電線路應加裝什么保護？220kV：不同原理的兩套高頻保護、距離三段、零序方向三段或四段、綜合重合閘；110kV：距離三段、零序方向三段、三相一次重合閘；35kV、60kV：電流三段、絕緣監(jiān)視；10kV：電流兩段、絕緣監(jiān)視。變壓器差動保護有幾種不平衡電流？穩(wěn)態(tài)不平衡電流：電流互感器的穩(wěn)態(tài)誤差、帶負荷調(diào)節(jié)分接頭、Y-11接線變壓器兩側(cè)電流相位不同和兩側(cè)電流互感器的計

10、算變比與實際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流。暫態(tài)不平衡電流：勵磁涌流、電流互感器的暫態(tài)不平衡電流。什么是變壓器的勵磁涌流？其特點是什么？勵磁涌流：變壓器空載合閘和外部故障切除后電壓恢復時的暫態(tài)勵磁電流。特點：最大勵磁涌流的基波分量為變壓器額定電流的68倍，經(jīng)0.51s衰減到額定電流0.51倍的額定電流、含有高次諧波和直流分量、有600840的間斷角。變壓器應加裝什么保護？主保護：變壓器差動保護、瓦斯保護；后備保護：相間故障的過電流保護（低壓閉鎖的過電流保護、復合電壓閉鎖的過電流保護）、接地故障的零序過電流保護、變壓器過負荷保護。發(fā)電機有哪些故障，應加裝什么保護。故障：定子繞組相間短路；定子繞組匝間

11、短路（相間環(huán)流）；定子繞組單相接地（電容電流）；轉(zhuǎn)子一點接地-發(fā)信號；轉(zhuǎn)子兩點接地-跳閘。應加裝的保護：1）定子繞組及引出線的相間短路-縱差保護2）匝間短路的橫差保護3）定子單相接地保護（100單相接地保護）4）過流保護5）定子過電壓保護其中水輪機取1.5，300MW汽輪機取1.3。 =0.5s 6）轉(zhuǎn)子一點/兩點接地保護7）過負荷保護（發(fā)信號）8）額定功率 100MW，加裝失磁保護9）額定功率 100MW，半導體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機加裝轉(zhuǎn)子過負荷保護10）對于汽輪發(fā)電機主氣門突然關閉，對大容量的發(fā)電機可考慮裝設逆功率保護11）轉(zhuǎn)子負序過負荷保護12）發(fā)電機過激磁保護母線加裝專門母差保護的條件是什

12、么？從電力系統(tǒng)穩(wěn)定考慮，樞紐變電站母線發(fā)生故障會使系統(tǒng)可能發(fā)生振蕩，要求0s切除故障的母線；雙母線或單母線分段并列運行，母線故障要求有選擇性的切除故障母線時加裝專門母差保護。對三相一次自動重合閘的要求是什么？（1）保護出口動作使斷路器跳開，經(jīng)0.51s的延時，能使斷路器重新合閘；重合次數(shù)要一定。（2）手動合跳或遠動合跳不能進行重合。（3）不滿足斷路器合閘條件不能重合。（4）雙側(cè)電源應滿足同期條件進行重合。（5）重合閘應能與保護相配合母線加裝專門差動保護的條件是什么？從電力系統(tǒng)穩(wěn)定考慮，樞紐變電站母線發(fā)生故障會使系統(tǒng)可能發(fā)生振蕩；雙母線或單母線分段并列運行，母線故障要求有選擇性的切除故障母線時加

13、裝專門母差保護。10MVA以上容量的變壓器一般應加裝什么保護。主保護：變壓器差動保護、瓦斯保護；后備保護：相間故障的過電流保護（低壓閉鎖的過電流保護、復合電壓閉鎖的過電流保護）、接地故障的零序過電流保護、變壓器過負荷保護二、畫圖題畫圖題答案畫出反時限電流兩段原理接線圖。畫出電流三段保護原理圖（歸總式或展開式皆可）。歸總式：展開式：畫出零序電流和零序電壓濾過器的原理圖。 零序電流濾過器的原理圖 零序電壓濾過器的原理圖畫出小接地電流系統(tǒng)單相接地電壓及接地電容電流相量圖。畫出小接地電流系統(tǒng)絕緣監(jiān)視電路圖。畫出電抗變壓器的等值電路圖。畫出幅值比較或相位比較的二極管環(huán)形比較回路圖。相位比較執(zhí)行元件 幅值

14、比較執(zhí)行元件在復數(shù)阻抗平面上畫出具有整定阻抗為的方向阻抗繼電器動作范圍。畫出負序電流濾過器原理接線圖。畫出負序電流濾過器原理接線圖。畫出具有記憶電壓方向阻抗繼電器反方向短路動作特性圖。畫出雙側(cè)電源同期鑒定自動重合閘接線圖。畫出自動重合閘后加速保護的原理接線圖。畫出Y-11接線變壓器接線圖及其差動保護兩側(cè)電流互感器的接線圖。畫出變壓器過負荷保護接線圖。畫出單臺變壓器零序過電流保護原理接線圖。畫出發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地保護接線圖。三、判斷題判斷題答案電力系統(tǒng)最大運行方式具有最小等值阻抗，電力系統(tǒng)最小運行方式具有最大等值阻抗。若，當時三相短路電流大于單相短路電流。×吸引銜鐵式電磁型繼電器適于作

15、中間繼電器用于擴大觸點的容量和數(shù)量。電流互感器的極性標注采用的是減極性標注。電流互感器副邊不接負載時副邊必須開路。×電流互感器副邊開路會產(chǎn)生高壓，電壓互感器短路會產(chǎn)生短路電流。電流互感器為恒流源，其內(nèi)抗很大；電壓互感器為恒壓源，其內(nèi)抗為零。電流互感器為恒流源，其內(nèi)抗為零，電壓互感器為恒壓源，其內(nèi)抗為無窮大。×電流互感器暫態(tài)誤差是由于電力系統(tǒng)的衰減時間常數(shù)與電流互感器二次側(cè)電路衰減時間常數(shù)不同造成的。電流速斷保護應采用兩相三繼電器式接線。×反時限過電流保護各線路的時限是逐級增加的。×單電源的放射網(wǎng)電流三段保護需加裝功率方向元件。×單電源的放射網(wǎng)電

16、流三段保護不需加裝功率方向元件。900接線的功率方向繼電器各種短路無死區(qū)。×零序方向電流保護有死區(qū)。×零序方向電流三段保護有死區(qū)。×小接地電流系統(tǒng)補償接地電容電流的消弧線圈應采用欠補償。×小接地電流系統(tǒng)單相接地后還可以繼續(xù)運行2小時。小接地電流系統(tǒng)電器設備的主絕緣是按相電壓設計的。×小接地電流系統(tǒng)優(yōu)點：單相接地允許運行2小時，提高了供電的可靠性。缺點：設備的主絕緣要按線電壓設計。電網(wǎng)橫聯(lián)差動保護沒有死區(qū)。×阻抗繼電器±300接線只適用于方向阻抗繼電器。阻抗繼電器接線，接線皆能正確反應三相短路。阻抗繼電器的精工電流大小與電抗變

17、壓器DKB的取值有關。阻抗繼電器接入第三相電壓是為了正方向短路不失去方向性。×方向阻抗繼電器加入記憶電壓后正方向短路沒有死區(qū)。方向高頻保護在系統(tǒng)振蕩時不會誤動。相差高頻保護當系統(tǒng)振蕩時會誤動。×一般斷路器不需加裝防跳閉鎖裝置。×任何1MVA及以上容量的變壓器都應加裝瓦斯保護。×三相變壓器空載合閘都會產(chǎn)生勵磁涌流。×變壓器瓦斯繼電器不反應變壓器的匝間短路。×變壓器差動保護采用BCH1型繼電器，差動線圈圓整是四舍五入，制動線圈圓整應向大圓整。×發(fā)電機的縱差動保護和橫差動保護都有死區(qū)。發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地保護是當發(fā)現(xiàn)一點接地后才投入

18、兩點接地保護。母線皆應加裝專門的母線差動保護。×雙母線固定連接方式的母線差動保護就是一個大差動保護。×四、計算題電網(wǎng)的接線及參數(shù)如下： D1 D2 110kV A 1DL 50km B 2DL 10kV 3DL S=20MVA Ud%=10 110kV輸電線路單位長度的阻抗為，； ； 。 600、800（對應于2時的精工電流Ig=0.5A）。試對1DL進行距離三段保護整定計算（不校驗精工電流）。答案：距離段： 整定阻抗繼電器整定阻抗距離段 一次整定阻抗靈敏度校驗繼電器整定距離段 一次動作阻抗采用方向阻抗繼電器 整定阻抗為靈敏度校驗近后備：遠后備：繼電器的整定時限整定電網(wǎng)的接

19、線及參數(shù)如下： D1 D2 D3 D4 110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 10km 0.4kV S=20MVA 2MVA Ud%=10各級輸電線路的電抗為0.4/km，；試對3DL進行電流兩段保護整定計算。答案：1電流段 動作電流2電流段 合格電網(wǎng)的接線及參數(shù)如下：1DL、2DL、3DL均裝設距離三段保護。 110kV 30km 38km 62km系統(tǒng) 1DL 2DL 3DL 110/38.5kV 系統(tǒng) 2×15MVA 線路阻抗：。2DL的第三段時限。系統(tǒng)的參數(shù)：最大最小運行方式下的電抗皆為X=8。系統(tǒng)的參數(shù)：最大最小運行方式下的電抗皆為X=30。1DL的最大負

20、荷電流自啟動系數(shù)，功率因數(shù)。電壓互感器的變比，電流互感器的變比。變壓器采用縱聯(lián)差動保護。（不校驗精工電流和振蕩中心）試對1DL進行距離三段保護整定計算：一、二次定值；動作時限；靈敏度校驗。答案:1計算分支系數(shù)2距離段 整定阻抗3距離段 整定阻抗4距離段 動作阻抗距離段的整定阻抗靈敏度校驗網(wǎng)絡接線及參數(shù)如下： D 110kV 1DL 50km 2DL 10kV 3DL 0.4/km S=31.5MVA Ud%=10變壓器容量S=31.5MVA、110±2×2.5kV/11kV、變壓器接線方式為Y11。試對變壓器進行差動保護整定計算。（采用BCH2型差動繼電器）答案：1確定計算

21、側(cè)110Kv 11kV1650ALH二次接線 Y110kV側(cè)為計算側(cè)2計算動作電流 躲勵磁涌流和電流互感器二次斷線躲外部短路最大不平衡電流 3計算差動線圈匝數(shù) 繼電器的動作電流4計算平衡線圈 5計算平衡線圈的圓整誤差 6靈敏度校驗 7確定短路線圈： BB，電網(wǎng)的接線及參數(shù)如下： D1 D2 110kV A 1DL 50km B 2DL 10kV 3DL S=20MVA Ud%=10 變壓器為Y11接線；電壓110±2×2.5kV/11kV；試對20MVA的變壓器進行差動保護整定計算（采用BCH1型差動繼電器，繼電器的安匝制動曲線近似）。答案：確定計算側(cè)： 110kV 11kV 1050A