继电保护习题及答案

《电力系统继电保护原理》

一、名词解释

1、选择性：保护装置动作时仅将故障元件从力系统中切除，使停电范围尽量减少，使系统 非故障部分继续运行。

2、可靠性：在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）而在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即 不误动，称安全性）。

3、灵敏性：保护装置对其保护范围内的故障或不正常状态的反应能力，常用灵敏系数来衡量。

4、继电特性：可靠性、快速性、灵敏性、选择性。这是四条基本要求。

继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。

5、主保护：指能满足系统稳定性和设备安全性的要求。能以最快速度有选择性的切除被保护设备和线路的故障的保护。

6、精确工作电流：通常情况下，在阻抗继电器的最灵敏角方向上，继电器的动作阻抗就等于其整定阻抗，即Zop=Zset。但是当测量电流较小时，由于测量误差、计算误差、认为设定动作门槛等因素的影响，会使继电器的动作阻抗变小，使动作阻抗降为0.9Zset对应的测量电流，称为最小精确工作电流，用Iac.min 表示。为了将继电器的动作阻抗误差限制在一定范围内，规定当动作阻抗为0．9整定阻抗时所对应的最小动作电流，称之为阻抗继电器的最小精确工作电流。

7、重合闸后加速保护：当线路发生故障后，保护有选择性地动作切除故障，重合闸进行一次重合以恢复供电。若重合于永久性故障时，保护装置即不带延时无选择性地动作断开断路器，这种方式称为重合闸后加速。该方式适用于35KV以上的网络及重要负荷供电的送电线。 8、励磁涌流：当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，可能出现的数值很大的励磁电流称之为励磁涌流。就是变压器空载合闸瞬闸产生的。一般为变压器额定电流的6-8倍。 二、问答题

1、什么是电流继电器的动作电流，返回电流，返回系数？

答：动作电流：能使继电器动作的最小电流，它是可以根据要求在一定的范围内调整的。 返回电流：继电动作后,当通过继电器线圈的电流小于某一数值时，动作机构便返回到原位置,能使动作机构返回原位的最大电流称继电器的返回电流。 返回系数就是返回电流与动作电流的比值。

2、如图1所示的电网中，线路AB、BC均装有三段式电流保护，若各保护元件的灵敏度均

满足要求，则当线路BC母线B出口处发生短路故障时，共有哪些保护元件启动？所有保护正常工作，故障由何处的哪个保护元件动作切除？若保护2处的断路器拒动，故障由哪个保护元件动作切除？

图1

3、试说出下图所示的具有方向特性的四边形阻抗继电器动作特性图中四条边AB、BC、CD、DA及倾斜角?所代表的含义和作用。试分析四边形阻抗动作判据各块区的作用。

A1B2CDjXBаACRsDR

答：线段AB是电抗线，决定了阻抗继电器正方向的电抗(x)值；线段AD是电阻线，Rs的定值决定了反应阻抗继电器克服过渡电阻的能力和躲负荷的能力；线段BC和线段CD共同决定了阻抗继电器的方向区；x定值随过渡电阻增加而降低的下斜线（倾斜角口）是为了克服由过渡电阻的影响造成保护的超越。

第1象限区：正方向动作区，X、R均为正，电抗线和电阻线共同确定了阻抗继电器在该区域内的动作范围。

第II象限区：是为了克服正方向发生金属故障，由于电流电压互感器误差使阻抗计算的电阻不为零而为负值造成保护拒动。

第Ⅳ象限区：X为负，R为正，是为了克服出口经过渡电阻短路，由于电流电压互感器误差和过渡电阻不为零而为负值造成保护拒动。 4、输电线路及牵引网为什么要装设自动重合闸装置？

答：运行经验表明，架空输电线路和电力铁道牵引网的故障大多数都是瞬时自消性的。凡 属这类故障，在线路电源被继电保护装置迅速切断以后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘重 新恢复，故障随之自行消除。这时若将断路器重新合闸，就能恢复正常供电，从而减少停 电时间，提高供电的可靠性。

5、变压器纵差动保护中，不平衡电流产生的原因是什么？

答： 1、稳态情况下的不平衡电流 ：变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 （1）由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。 （2）由变压器两侧电流相位不同而产生。 （3）由变压器带负荷调整分接头产生。

2、 暂态情况下的不平衡电流 （1）由变压器励磁涌流产生 。 （2）由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生 纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，一次系统的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使互感器的铁心更加饱和。

6、变压器可能出现哪些故障和异常运行状态？针对变压器油箱内部和油箱外部故障应分别装设哪些保护？针对异常运行状态应装设哪些保护？

答：变压器异常运行状态：油面降低、过电流、油温升高、过负荷。应分别装置过电流保护、过负荷保护、温度保护、瓦斯保护，

油箱内部故障包括：变压器绕组的相间短路、匝数短路、单相接地短路和铁心烧损等。应分别装置瓦斯保护、电流速断保护、纵联差动保护、过电流保护。

油箱外部故障包括：绝缘套管引出线上发生的相间短路或接地短路故障。应分别装置电流速断保护、纵差保护、过电流保护。 三、计算题

1、如图3所示网络，已知，E??115/3kV,IA?B.Lmax?540A,Zs.max?6.7?， 线路阻抗

?????? 试Zs.min?5.6?,为0.4Ω/km，Krel?1.3，Krel?1.2，Krel?1.25，Kss?1，Kre?0.85。对保护1进行三段式电流保护的整定计算。 图3

C3A130kmB280km4IIIt4?1.5st3III?1.0s解： 1、对保护1进行电流速断保护的整定计算

（1）动作电流

?Iset.1?K?relIk.B.max

103?1153Ik.B.max???3772.6(A) Z ? Z ? 30 ? 0.4 5.6s.minAB Iset.1 ? ? ? KrelIk.B.max?1.3?3772.6?4904.4(A)

（2）动作时限

E?t1??0s

（3）灵敏度校验

31150003?I? set.1 ? 2Xs.max?X1Lmin

131150003(??Xs.max)?12.6(km)?X2I 1 set.1 Lmin?Lmin?100%?42% L 满足要求

ABLmin%?

2、对保护1进行限时电流速断保护的整定计算 （1）动作电流

????????Iset.1?KrelIset.2?KrelKrelIk.C.max

103?1153 I ? ? 1338.65(A) k.C.max?Zs.min?ZAB?ZBC5.6?(30?80)?0.4????????Iset.1?KrelIset.2?KrelKrelIk.C.max?2088.3(A)E?

（2）动作时限

???t?t??t?0?0.5?0.5(s) 1 2

（3）灵敏度校验

3(3)Ik.B.minIk.B.min2 K sen ? ?? ? ??

Iset.1Iset.1 I(3) k. B.min103?1153 ? ? ? 3550.7(A) Zs.max?ZAB6.7?30??0.4Ik.B.min?2????Iset.1Iset.1E? 3 ? 3550.7

Ksen??1.47?1.3满足要求

3、对保护1进行定时限过电流保护的整定计算 （1）动作电流

I

t 1 ? max{ t3 , t 4 } ? 2 ? t ? 1.5 ? 2 ? 0.5 ? 2.5(s)

（3）灵敏度校验

1）作本线路的近后备保护

???IIIIII???KIL.max rel K ss ? 1 .25 ? 1 ? 540 ?? 794.1(A)Kre0.85 ???

set.1 （2）动作时限

K 近? sen.

I(2)k.B.min ??? set.1I3(3)3Ik.B.min?3550.722?=?3.87>1.5 I ??? 794.1 set.12）作下一线路的远后备保护

IKsen.远?I(2)k.C.min???set.1I3(3)Ik.C.min?2???Iset.1I(3)k.B.min?E?Zs.max?ZAB?ZBCI(2)k.C.min??? set.1

103?1153??1309.6(A)6.7?(30?80)?0.4Ksen.远?3?1309.62??1.43?1.2??? I set.1 均符合要求