继电保护课后习题答案.doc

1、第一章：在图 1-1 中，各断路器处均装有继电保护装置 P1P7。试回答下列问题：（1） 当 k1 点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果 6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作?（2） 当 k2 点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时保护 3 拒动或 3QF 拒跳，但保护 P1 动作并跳开 1QF，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为 2QF，对保护 P1 的动作又应该如何评价？图 1-1 网络图答：（1）当 k1 点短路时，根据选择性要求保护 P6 动作应跳开 6QF，如果 6QF 拒动，由近后备保护 P3、P5 动作跳开 3QF、

2、5QF，或由远后备保护 P2、P4 的动作跳开 2QF、4QF。（2）当 k2 点短路时，根据选择性要求应由保护 P2、P3 动作跳开 2QF、3QF，如 3QF 拒动，保护 1 动作并跳开 1QF，则保护 P1 为无选择性动作，此时应由保护 P5 或保护 P4 动作，跳开 5QF 或 4QF。如果是 2QF 拒动，则保护 P1 动作跳开 1QF 具有选择性。第二章:1. 1. 电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？答：（1）电流互感器 TA 采用减极性标示方法，其一次绕组 L1L2 和二次绕组 K1K2 引出端子极性标注如图 2-1（a）所示，其中 L1 和 K1，L2 和

3、K2 分别为同极性端。如果 TA 的端子标志不清楚，可用图 2-1（b）所示接线测定判定出同极性端，如果用图 2-1（b）中实线接法 U = 1 2U，则电压表 U 所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则 U = 1+ 2，电压表 U 所接两个端子为异极性端。（2）电流互感器 TA 常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形（两相 V 形）接线、两相电流差接线和一相式接线。2.电流互感器的 10%误差曲线有何用途？怎样进行 10%误差校验？答：电流互感器额定变比 TAK为常数，其一次电流 1I与二次电流 2I，在铁芯不饱和时有2I= TA1的线性关系，如图 2-2（a ）中直线 1 所示。但当铁

4、芯饱和时， 2I与 1不再保持线性关系，如图 2-2（a）中曲线 2 表示。继电保护要求在 TA 一次电流 等于最大短路电流时，其变化误差要小于或等于 10%，因此可在图 2-2（a）中找到一个电流 )(0mb自bI1点做垂线与直线 1 和曲线 2 分别交于 B、A 点，且 =0.1 (1TAKI。如果 TA一次电流 bI1，则 TA 变比误差就不会超过 10%。由于 TA 变比误差与其二次负荷阻抗有关，为便于计算，制造厂对每种 TA 都提供了在0m下允许的二次负荷 alZ，曲线 )(m10alZf就称为 TA 的 10%误差曲线，用 10%误差曲线也可方便的求出 TA 在满足误差不超过 10

5、%的最大允许负荷阻抗。如图 2-2（b）所示，已知 1-后，可以从曲线上查出允许负荷阻抗 1al大于实际负荷阻抗 LZ则误差满足要求。3.电流互感器的准确度有几级？和二次负荷有什么关系？答：电流互感器准确度级有 0.2、1.0、3.0、10、B 级，由于 TA 误差与二次负荷有关，故同一台 TA 在使用不同准确度级时有不同的额定容量，或者说带负荷越大，其准确度级越低。4.电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路？电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路？答：（1）TA 正常运行时，二次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流很小，铁芯中总磁通很小，二次绕组感应电动势不超过几十伏，如果二次侧开路，二

6、次电流的去磁作用消失，其一次电流完全转变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组匝数很多，根据电磁感应定律可知二次绕组两端产生很高电压，可达数千伏。不但要损坏二次绕组绝缘，而且将严重危及人身安全。再者由于铁芯中磁通密度剧增，使铁芯损耗加大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此 TA 二次绕组不允许开路，故在 TA 二次回路中不能装设熔断器，二次回路一般不进行切换，若要切换应先将二次绕组短接。（2）电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常时负荷阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小负荷电流，当二次侧短路时，负荷阻抗为零，将产生很大短路电流，将电压互感器烧坏，因此，TV 二次侧不

7、允许短路。5.电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式？答：TA 二次绕组接线方式有：完全星形接线；不完全星形接线；两相电流差接线；三角形接线；一相用两只电流互感器串联或并联接线。6.某一电流互感器的变比为 600/5。其一次侧通过三相短路电流 5160A，如测得该电流互感器某一点的伏安特性为 2U=150V， NI=3A，试问二次接入 3 负荷阻抗（包括电流互感器二次漏抗及电缆电阻）时，变比误差能否超过 10%？答：TA 等值电路如图 2-3 所示，已知 TA 励磁电流 NI=3A， 2U=150V，故障电流折算到 TA二次侧为 AKITA43120561又 3ZL， VZL1203)4()(1

8、2 ，而实际伏安特性 VU， NI=3A，现在 V0 502， NI3A 。现在 NI按3A 计算则 I12。此时变比误差%98.643-I%10%合格。图 2-3 TV 等值电路图7.何谓电流互感器零序电流接线？ 答：用三只同型号相同变比的 TA 二次绕组同极性端子连接后再接入零序电流继电器 KAZ，如图 2-4 所示，则流入继电器中电流为)(131)()(I 0r mCBmATATmCBmACBAcba IIKIIIII 当三相对称时， 0=0，即 0，则 r为 unbB)(式中 unbI为不平衡电流是由三个 TA 励磁特性不同引起的。当发生单相接地或两相接地短路故障时，可获得零序电流，因

9、此这种接线也成为零序电流滤过器的接线。图 2-4 用三个 TA 构成零序电流滤过器8.用向量图分析负序电压过滤器通入正序电压时输出电压大小。 （ 113XR、2231XR）答：9.用向量图分析负序电流过滤器通入正序电流时输出电压大小。 （ KnRl3）答：由以上分析可知： )3()(111KnRIIjKRInUlACBAlmi =0 由以上分析可知： 2222 )3()(1 AllACBAlmni InRKnIIjKRIU第三章:1.比较电流电压保护第、段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最高和保护范围最长？为什么？答：电流电压保护第段保护即无时限电流速断保护，其灵敏系数随运行方式变化而变化，灵

10、敏系数和保护范围最小。第段保护即带时限电流速断保护，其灵敏性有所提高，保护范围延伸到下级线路一部分，但当相邻线路阻抗很小时，其灵敏系数也可能达不到要求。第段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般较高，可以保护本级线路全长，并作为相邻线路的远后备保护。2.相间短路电流、电压保护中第、段各有什么办法提高其灵敏系数？为什么可以提高灵敏系数？答：相间短路电流保护第段无时限电流速断的灵敏系数受系统运行方式影响很大，运行方式变化大，则灵敏系数可能不满足要求。可采用第段带时限电流速断保护提高其灵敏系数，但是当相邻线路阻抗很小时，灵敏系数也可能不满足要求。可采用电流电压连锁速断保护提高其灵敏系数，但是当运行方

11、式改变较大时，灵敏系数也要减小。第段过电流保护的灵敏系数一般能够满足要求，但是在长距离、重负荷的输电线路上往往不能满足要求。3.如图 3-1 所示电网中，线路 WL1 与 WL2 均装有三段式电流保护，当在线路 WL2 的首端 k点短路时，都有哪些保护启动和动作，跳开哪个断路器？答：在 WL2 首端 k2 点发生短路，三段过流保护都启动，只有保护 2 动作，跳开 2QF。图 3-1 网络图4.电流保护采用两相三继电器接线时，若将 C 相电流互感器极性接反，如图 3-2（a）所示，试分析三相短路及 A、C 两相短路时继电器 1KA、2KA、3KA 中电流的大小。答：两相三继电器接线在 C 相 T

12、A 极性接反时，发生三相短路时和 A、C 两相短路时电流分布如图 3-2 和图 3-3 所示。(1)三相短路时从图 3-2（a）中可知电流继电器 1KA 和 2KA 通过电流互感器二次侧相电流值，而 3KA 中通过电流为相电流值的 3倍。(2)A、C 两相短路时（如图 3-3 所示） ，1KA、2KA 通过电流互感器二次侧相电流值，而 3KA 中通过电流为 caI，由于 acI，所以 caI=0，即 3KA 中通过电流为零。图 3-2 电流互感器 TA 接线及电流分布(a)三相短路时的电流分布;(b)电流向量图图 3-3TA 接线及 AC 两相短路时电流分布(a)两相短路时的电流分布;(b)电

13、流向量图6.如图电网，已知保护 1 采用限时电流速断保护，保护 2 采用电流速断保护，且ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护 1 整定计算所用的最小分支系数 Kfzmin 和最大分支系数 Kfzmax。答：K fzmin =1.2*14/(14+14)=0.6 Kfzmax=17. 如图电网，已知保护 1 采用限时电流速断保护和定时限过电流保护，保护 2 采用电流速断保护，且 ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护 1 整定计算所用的最小分支系数 Kfzmin 和最大分支系数 Kfzmax。答：Kfzmin =(1.2x18)/(18+18)=0.6 Kfzmax=18.保护 1 拟定采用限时电流速

14、断保护，设 Kk =1.25； Kk =1.1；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答： I DZ=1.1*1.25*310=426.3A KL=690/426.3=1.621.3 动作时间取 0.5S。9.保护 1 拟定采用定时限过电流保护，设 Kk=1.2 Kzq=1.5 Kh=0.85；保护 2 定时限过电流保护动作时间为 2.5 秒；流过保护 1 的最大负荷电流为 90A；试计算保护 1 的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答： II DZ=1.2*1.5*90/0.85=190.6A KL=690/190.6=3.621.5 KL=300/190.6=1.57

15、1.2 t =2.5+0.5=3S 10.保护 1 拟定采用定时限过电流保护，设 Kk=1.2 Kzq=1.5 Kh=0.85；保护 2 和 3 定时限过电流保护动作时间分别为 2 秒和 2.5 秒；流过保护 1 的最大负荷电流为 151A；试计算保护 1 的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答： Idz=(1.2*1.5*151)/0.85=320A Klm=1100/320=3.441.5 Klm=465/320=1.451.2 t=2.5+0.5=3.0s 11.保护 1 拟定采用限时电流速断保护，设 Kk =1.25； Kk =1.1；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护

16、的灵敏度。答： I DZ=1.1*1.25*520=715A Klm=1100/715=1.541.3 动作时间取 0.5S。12.保护 1 拟定采用限时电流速断保护，设 Kk =1.25； Kk =1.15；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答： I DZ=1.15*1.25*1820=2616.3A Klm=0.866*4700/2616.3=1.561.3 动作时间取0.5S。13.保护 1 拟定采用电流速断保护，已知电流互感器变比为 400/5；K k =1.25；电流保护采用两相星型接线方式；试计算该保护的动作电流和电流继电器的动作电流。答： I DZ=1.25*

17、5300=6625A I dz=1*6625/ 80=82.8A14.保护 1 采用定时限过电流保护，设 Kk=1.2 Kzq=1.5 Kh=0.85；保护 2 和 3 定时限过电流保护动作时间分别为 2 秒和 2.5 秒；流过保护 1 的最大负荷电流为 300A；短路电流已折算到电源侧。试计算保护 1 的动作电流、动作时间、并校验保护灵敏度。答： Idz=(1.2*1.5*300)/0.85=635.3A Klm=0.866*4700/635.3=6.41.5 Klm=0.866*1700/635.3=2.31.2 Klm=(0.866*770/1.732)/635.3=0.611.2 t=

18、2.5+0.5=3.0s 第四章:1.试分析 90接线时某相间短路功率方向元件在电流极性接反时，正方向发生三相短路时的动作情况。答：分析接线时，某相间短路功率方向元件，电流极性接反时，正方向发生三相短路时，继电器的输入电压 rU与输入电流 rI的相位角为 mr180，从图 4-1 中可见，rI落在继电器的动作区外，所以该继电器不能动作。2.画出功率方向继电器 90接线，分析在采用 9接线时，通常继电器的 角取何值为好？答：功率方向继电器 接线，如图 4-2 所示，通常功率方向继电器内角取 30 45，其功率方向继电器接线方式如图 4-2 所示图 4-2 功率方向继电器 90接线图3.在方向过流

19、保护中为什么要采用按相启动？答：在电网中发生不对称短路时，非故障相仍有电流流过，此电流称为非故障相电流，非故障相电流可能使非故障相功率元件发生误动作。采用直流回路按相启动接线，将同名各项电流元件和同名功率方向元件动合触点串联后，分别组成独立的跳闸回路（图 4-3） ，这样可以消除非故障相电流影响，因为反相故障时，故障相方向元件不会动作（2KW、3KW 不动作） ，非故障相电流元件不会动作（1KA 不动作） ，所以保护不会误跳闸。4.为什么方向过流保护在相邻保护间要实现灵敏系数配合？答：在同方向的保护，它们的灵敏系数应相互配合。方向过流保护通常作为下一个线路的后备保护，为保证保护装置动作的选择性

20、，应使第一段线路保护动作电流大于后一段线路保护的动作电流，即沿同一保护方向，保护装置动作电流，从距离电源最远处逐级增大，这称为与相邻线路保护灵敏系数配合。5. 当零序段的灵敏系数不能满足要求时，应如何解决？答：（1）使零序段保护与下一条线路的零序段相配合；（2）保留 0.5 s 的零序段，同时再增加一个按（1）项原则整定的保护； （3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。6. 零序电流速断保护的整定原则有哪些？答：（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流；（2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流；（3）当线路上采用单相自动重合闸时，躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出现的最大零序电流。7. 绝缘监视装置的构成原理是什么？如何实现？答：绝缘监视装置是利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号。可用一过电压继电器接于电压互感器二次开口三角形的一侧。只要本网络中发生单相接地故障，都将出现零序电压，该装置则可以动作。8.用向量图分析中性点非直接接地电网中发生单相接地故障时零序电压、电流的特点。