电力系统继电保护
考点24：电力系统继电保护的基本构成、作用、原理及基本要求
▲继电保护的基本构成
一般继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件三部分组成。
继电保护装置是由（B）组成的。
（A）二次回路各元件（B）测量元件、逻辑元件、执行元件（C）各种继电器、仪表回路（D）仪表回路 继电保护装置是反应电力系统中电气元件故障和不正常运行状态，并作用于断路器跳闸的一种自动装置。（×）
在运行中，电流互感器二次不允许短路。（×）
电流互感器二次绕组的人为接地是属于保护接地，其目的是防止绝缘击穿时二次侧窜入高电压，威胁人身和设备安全。（√）
电流互感器是供给继电保护、自动装置以及测量仪表电流的电源设备，它的二次侧可以开路运行。（×） 电抗变压器二次输出电压对一次电流中的非周期分量有放大作用；对一次电流中的谐波成分有抑制作用。（×）
▲继电保护的作用（基本任务）
（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；（即内部故障时跳闸）
（2）反映电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作与发出信号或跳闸。此一般不要求迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，一面暂短运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。（即不正常运行状态时发出警告）
系统发生不正常运行状态时，继电保护装置的基本任务是（D）
（A）切除所有元件 （B）切电源 （C）切负荷 （D）给出信号
继电保护的原理
“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态，“甄别”除发生故障和出现异常的元件，发现并正确利用能可靠区分三种运行状态的可测参量或参量的差异，就可以形成继电保护原理。例如：
（1）短路电流：过电流保护；
（2）短路时电压幅值降低：低电压保护；
（3）阻抗幅值的降低和阻抗角的变大：距离（低阻抗）保护； （4）不对称故障时的负序、零序分量：序分量构成的保护；
（5）电力元件内外部短路时两侧电流向量的差别：电流差动保护； （6）两侧功率方向的差别：方向比较式纵联保护； （7）非电量特征的保护，如变压器瓦斯保护。
▲继电保护的基本要求
（1）可靠性：包括安全性和信赖性
安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作，如母线保护； 信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒动，如220kV及以上电压的超高压电网。
（2）选择性：保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续运行。
（3）速动性：尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。
（4）灵敏性：对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值（A）
（A）相对愈小，动作时间愈短； （B）相对愈大，动作时间愈短； （C）相对愈小，动作时间愈长； （D）相对愈大，动作时间愈长。 电力线路发生故障时，本线路继电保护的反应能力。称为继电保护的（B）。 （A）选择性；（B）灵敏性；（C）可靠性；（D）快速性。
当系统发生故障时，正确地切断离故障点最近的断路器，是继电保护的（B）的体现。 （A）快速性；（B）选择性；（C）可靠性；（D）灵敏性。 后备保护分为（C）
（A）近后备（B）远后备（C）近后备和远后备（D）都不对 后备保护就是当主保护拒动时用来切除故障的保护。（×）
远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由本线路的保护来实现的后备保护。（×）
考点25：线路三段式电流保护原理、构成及整定计算
继电器 （1）分类
动作原理：电磁型、感应型、整流型、电子型、数字型；
反应物理量：电流、电压、功率方向、阻抗、频率和气体（继电器）； 在保护回路中所起的作用：启动、量度（过量、欠量）、时间、中间、信号和出口（继电器）。 （2）继电特性：无论启动和返回，继电器的动作明确干脆，不可能停留在某一个中间位置。
继电器按其结构形式分类，目前主要有（C）。
A、测量继电器和辅助继电器 B、电流型和电压型继电器 C、电磁型、感应型、整流型和静态型 D、阻抗型继电器 电力系统在运行中发生短路故障时，通常伴随着电压（B） A、大幅度上升B、急剧下降C、越来越稳定D、不受影响
能使电磁式电流继电器常开触点闭合的最大电流称为电流继电器的动作电流。（×） 能使电磁式低电压继电器常闭触点闭合的最小电压称为低电压继电器的动作电压。（×） 一般把继电保护动作值、动作时间的计算和灵敏度的校验称为继电保护的整定计算。（√）
▲返回系数：??????=
????????????
，过量继电器的返回系数小于1（0.85~0.9），欠量继电器的大于1。
??????
短路电流工频周期分量近似值：????=
√3=??????
????
??+????
????=1（三相短路）、2（两相短路）；
最大运行方式：相同点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，即系统等值阻抗
Zsmin；最小运行方式：相同点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，即系统等值阻抗Zsmax；
可能出现的最大短路电流：最大运行方式时的三相短路电流；
可能出现的最小短路电流：最小运行方式时的两相短路电流，对应最小的保护范围。 短路电流与：（1）电力系统运行方式；（2）电力系统正常运行状态；（3）短路类型有关。
▲三段式电流保护：适用于35kV及以下较低电压的网络
某线路装有三段式电流保护，其主保护是（D）
A、过流保护B、速断保护C、限时速断保护D、速断和限时速断保护 在三段式电流保护中各段之间的灵敏度大小的关系为（C）
A、无时限电流速断保护最高，过流保护最低 B、限时电流速断保护最高，无时限电流速断保护 C、过流保护最高，无时限电流速断保护最低 D、各段灵敏度相等 电流保护的灵敏度受（C）的影响
A、短路点B、故障类型C、系统运行方式变化D、短路电流
在三段电流保护中，Ⅰ段保护的灵敏度最高，Ⅲ保护的灵敏度最低。（×）
整定原则 及整定值 动作时限 灵敏度 电流速断保护 短路电流幅值增大而瞬时动作； 动作电流大于本线路末端可能出现的最大短路电流：??Ⅰ??????限时电流速断保护 带时限动作的保护； 保护本线路全长，保护范围不超过下级线路速断保护的范围： ??Ⅱ??????.2定时限过电流保护 按躲开最大负荷电流整定的保护； 考虑故障切除后电压恢复，电动机的自启动： ??Ⅲ??????=??Ⅰ??????????.?????? =??Ⅱ????????Ⅰ??????.1 ??Ⅲ????????????=?????????? ??????继电器本身固有动作时间 ??Ⅱ2=??Ⅰ1+???（0.5s） ??Ⅲ2=??Ⅲ1+??? 作为本线路主保护时应大于1.3~1.5； 作为相邻线路后备保护时应大于1.2 不仅保护本线路全长，而且保护相邻线路全长。 最小运行方式下本线路末保护的最小范围：大于全端发生两相短路时的电流：长的15~20%，范围越大，??????????????????=Ⅱ≥1.3~1.5 越灵敏。 ????????.2优点 简单可靠；动作迅速。 不可能保护线路的全长，保护范围受运行方式变化的影响 保护范围长。 缺点 动作时限升高 电流速断保护（B）。
A、能保护线路全长B、不能保护线路全长C、有时能保护线路全长D、能保护线路全长并延伸至下一段
电流互感器极性对（C）没有影响。
A、差动保护B、方向保护C、电流速断保护D、距离保护 在电流保护中，保护范围最小的是（A）
A.、无时限电流速断保护B、限时电流速断保护C、定时限过电流保护D、低电压起动的过电流保护 当大气过电压使线路上所装设的避雷器放电时，无时限电流速断保护（B） A、应同时动作B、不应动作 C、延时动作D、视情况而定是否动作
电流I段保护的灵敏系数通常用保护范围来衡量，其保护范围越长表明保护越（C） A、可靠B、不可靠C、灵敏D、不灵敏
使电流速断保护有最小保护范围的运行方式为系统（B）
A、最大运行方式B、最小运行方式C、正常运行方式D、事故运行方式
限时电流速断保护与相邻线路电流速断保护在定值上和时限上均要配合，若（C）不满足要求，则要与相邻线路限时电流速断保护配合。
A、选择性B、速动性C、灵敏性D、可靠性
当限时电流速断保护的灵敏度不满足要求时，可考虑（D）。
A、采用过电流保护 B、与下一级过电流保护相配合 C、与下一级电流速断保护相配合 D、与下一级限时电流速断保护相配合
当限时电流速断保护灵敏度不满足要求时，通常解决灵敏度不足的方法是限时电流速断保护的动作电流及动作时间与（C）配合。
A、下级线路无时限电流速断保护 B、本线路无时限电流速断保护 C、下级线路限时电流速断保护 D、无时限零序电流速断保护 定时限过电流保护的动作时限采用阶梯原则，目的是为了保证（A）。 A、选择性B、速动性C、灵敏性D、可靠性 定时限过流保护动作值按躲过线路（A）电流整定 A、最大负荷B、平均负荷C、末端短路D、出口短路 定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（B）。
A、提高保护的灵敏性 B、外部故障切除后保护可靠返回 C.、解决选择性 D、提高保护的可靠性 定时限过电流保护的动作电流应满足（AB）。
A、大于本线路的最大负荷电流 B、外部故障切除后应可靠返回
C、躲过线路末端最大短路电流 D、躲过相邻线路无时限电路速断保护电流 定时限过电流保护的动作电流应满足（AB）。
A、大于本线路的最大负荷电流 B、外部故障切除后应可靠返回
C、躲过线路末端最大短路电流 D、躲过相邻线路无时限电路速断保护电流 线路的过电流保护的起动电流应大于（C）
A：该线路的额定电流B：最小短路电流C：最大负荷电流D：最大短路电流
动作电流按躲过最大负荷电流整定的保护称为（C） A：无时限电流速断保护B：限时电流速断保护C：过电流保护 D：阶段式电流保护 限时电流保护速断保护是依靠动作时间的整定保证选择性的。（×）
反时限动作特性是指，流入保护中的电流越大，保护动作时间也越大的一种时限特性。（×）
定时限过电流保护远后备灵敏系数计算为最大运行方式下级线路末端三相短路电流与动作电流之比。（×） 无时限电流速断保护反应线路故障时电流增大动作，且无动作延时。（√） 对线路的方向过电流保护，规定线路上电流的正方向为由线路流向母线。（×） 输电线路三段电流I、II段保护区是稳定的，不随系统运行方式改变。（×）
二次动作电流：??Ⅰ????=
??????????????
????????
电流互感器的接线系数：Kcon与TA的接线方式有关，二次侧为三相星形或两相星形接线时为1、为三角形接线时为√3。
测量电流互感器极性的目的是为了（B）。
A：满足负载的要求B：保证外部接线正确C：提高保护装置动作的灵敏度D：保证内部接线正确 在完全星形和不完全星形接线中，接线系数Kcon等于（B） A：3 B：1 C：2 D：23
电流保护的接线系数定义为电流互感器的二次电流与流入继电器的电流比值。（×） 电流保护的接线系数定义为流入继电器的电流与电流互感器一次电流之比。（×）
主保护：具有快速切除全线路各种故障能力的保护，三段式保护中电流速断保护与限时电流速断保护可构成主保护。 灵敏系数：????????=
保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值
保护装置的动作参数值
，故障参数应合理选用最不利于保护
动作的系统运行方式和故障类型选定。作为远后备时应大于（1.3~1.5）、作为近后备时应大于1.2。
▲电流保护的接线方式：继电器上的启动电流为??????=???????? ????
??
电流特征 中性点直接接地系统、非直接接地系统的相间短路 中性点非直接接地的两点接地短路 Yd11接线变压器 三相星形接法 中性线上的电流为????+????+????：正常时为0，故障时为3??0。 √ 两相星形接法（A、C相） 中性线上的电流为????+???? √ 100%切除 2/3的机会选择性切除 灵敏系数比三相星形接线时降低1倍，可以在两相星形接线的中性线上再接一个继电器以提高灵敏系数。 灵敏系数增大1倍 适用范围 发电机、变压器等大型贵重设中性点直接接地系统和非直接接地系备的保护；相间短路、中性点统，广泛应用作为相间短路的保护 直接接地系统的单相接地短路 两相两继电器的不完全星形接线能反应（A）
（A）各种相间短路（B）相接地短路（C）两相接地短路（D）开路故障 过电流保护的两相不完全星形连接，一般保护继电器都装在（C）。
（A）A、B两相上 （B）C、B两相上 （C）A、C两相上 （D）A相上 两相不完全星形接线电流保护作YN，d11接线变压器保护时，应在保护的中性线上再接一个继电器，作用是为了提高保护的（C）
（A）选择性（B）可靠性（C）灵敏性（D）快速性
过电流保护的三相三继电器的完全星形连接方式，能反应（D）。
（A）各种相间短路；（B）单相接地故障；（C）两相接地故障；（D）各种相间和单相接地短路。
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