《继电保护原理》课后答案 - 刘学军

电气F1201——王小辉

《继电保护原理》复习资料（课后习题选）

第一章 概述

1-1什么是故障、异常运行方式和事故？

电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，若不及时处理或处理不当，则将引发系统事故，事故是指系统整体或部分的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。故障和异常运行方式不可以避免，而事故则可以避免发生。

1-2常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？

常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。此外，还有输电线路断线，旋转电机、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。

故障后果会是故障设备损坏或烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或算短使用寿命；造成系统中部分地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。

1-3什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？

一般把反应被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。 在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。 当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。

远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。 辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。 1-4继电保护装置的人物及其基本要求是什么？

继电保护装置的任务：

（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；

（2）反应电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。

（3）继电保护装置还可以和电力系统中的其他自动化装置配合。 基本要求：

速动性、选择性、灵敏性、可靠性。 1-5继电保护基本原理是什么？

继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。

第二章 互感器及变换器

2-1电流继电器TA常用的接线方式有哪些？

完全星形接线、不完全星形接线、两相电流差接线、一相式接线。 2-3电流互感器的精准度级有几级？和二次侧负荷有什么关系？

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，或者说带符合越大，其准确度级越低。

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2-01电流互感器使用注意事项？

（1）电流互感器在工作时其二次侧不允许开路； （2）电流互感器的二次侧有一端必须接地；

（3）电流互感器在连接时，必须注意端子的极性。 2-02电压互感器使用注意事项？

（1）电压互感器在工作时其二次侧不允许短路； （2）电压互感器二次侧有一端必须接地；

（3）电压互感器在连接时，也要注意其端子的极性。 2-03常用变换器的种类？

电压变换器（UV）；电流变换器（UA）；电抗变换器（UX）。变换器输出均为电压信号。

第三章 电网相间短路的电流电压保护

3-2什么叫做保护的最大和最小运行方式，确定最大和最小运行方式时应该考虑哪些因素？

当电力系统运行方式和故障类型改变时，短路电流Ik将随之改变。对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式称为系统最大运行方式；而短路电流为最小的方式则称为系统最小运行方式。对于不同安装地点的保护装置，应根据网络接线的实际情况选取最大运行方式和最小运行方式。子啊系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流最大；而在系统最小运行方式下发生两相短路故障时，通过保护装置的短路电流最小。

3-3在计算无时限电流速断保护和带时限电流速断保护的动作电流时，为什么不考虑负荷的自启动系数和继电器的返回系数？

因为无时限电流速断保护和带时限电流速断保护的整定计算公式中，动作电流Iop=Krel*I3kmax使用最大运行方式下三相短路电流来整定，与负荷的自启动电流和返回电流相比较，后者可以忽略不计，因为可以不考虑自启动系数和继电器返回系数。 3-4什么叫做线路过电流保护？

线路过电流保护包括定时限过电流保护和反时限过电流保护。反时限过流保护动作时间与故障电流大小成反比，其他特点同定时限过流保护相同。

3-7采用电流、电压联锁保护为什么能提高电流保护的灵敏系数？

电流电压联锁速断保护按躲过线路末端短路故障来整定，通常保护装置按某一主要运行方式下电流元件和电压元件保护范围相等的条件整定计算，这样整定不仅保证保护的选择性，在最大、最小运行方式下，其保护范围比单独的电流速断保护或电压速断保护范围要大，即提高了保护的灵敏系数。

3-8比较电流、电压保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最好和保护范围最长？为什么？

电流电压保护第Ⅰ段保护即无时限电流速断保护，其灵敏度系数随运行方式变化而变化，灵敏系数和保护范围最小。第Ⅱ段保护即带时限电流速断保护，其灵敏系数有所提高，保护范围延伸到下级电路一部分，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Ⅲ段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般最高，可以保护本级线路全长，并作为相邻线路的远后背保护。

3-9有什么办法提高相间短路电流、电压保护中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的灵敏系数？它为什么可以提高灵敏度系数？

相间短路电流保护第Ⅰ段无时限电流速断保护的灵敏系数受系统运行方式影响最大，运行方式变化大，则灵敏系数可能不满足要求。可采用第Ⅱ段带时限电流速断保护提高其灵敏

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系数，但当相邻电路阻抗很小时，灵敏系数也可能不满足要求。可采用电流电压联锁速断保护提高其灵敏系数，但是当运行方式改变较大时，灵敏系数也要减小。第Ⅲ段过电流保护的灵敏系数一般都能够满足要求，但是在长距离、重负荷的输电线路上往往不能够满足要求。 3-01中间继电器的作用？

中间继电器的作用是在继电保护装置和自动装置中用以增加触点数量和容量。所以该类型继电器一般有多对触点，其触点容量也比较大。 3-02二次接线图种类？

原理接线图、展开接线图、安装接线图。

第四章 电网相间短路的方向电流保护

4-1过电流保护和电流速断保护在什么情况下需要装设方向元件？试举例说明？

在两侧电源辐射形网络或电源环形电网的情况下，为实现选择性，过流保护和电流速断保护应加装方向元件。

一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线路上的过流保护，动作时限长者可不装设方向元件，而动作时限短者或相等者则必须装设方向元件。 4-5在方向过电流保护中为什么要采用按相启动？

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，将同名各相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，这样可以消除非故障相电流影响，因为反向故障时，故障相方向元件不会动作，非故障相电流元件不会动作，所以保护不会误跳闸。

4-6为什么方向过电流保护在相邻保护间要实现灵敏系数配合？

在同方向的保护，它们的灵敏系数应该相互配合。方向过流保护通常作为下一段线路的后备保护，为保证装置动作的选择性，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，保护装置的动作电流，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。

第五章 电力系统的接地保护

5-1为什么反应接地短路的保护一般要用零序分量而不是其他序分量？

因为只有发生接地故障时短路电流中才会出现零序分量，利用零序分量构成接地保护有较大的优越性。由于对称、平衡的三相系统不会出现零序分量，故零序电流保护的整定值不需要躲过电力系统的振荡电流、三相短路电流和最大负荷电流，因此零序电流保护的整定值较小，从而可以提高保护的灵敏性。

5-2什么是中性点非直接接地系统？在此网络中发生单相接地故障时，出现的零序电压和零序电流有什么特点？它与中性点直接接地系统中，接地故障时出现的零序电压和零序电流在大小、分布及相位上都有什么不同？

中性点非直接接地电网是指中性点不接地电网或中性点经消弧线圈接地电网。中性点 5-3在中性点直接接地系统中，接地保护有哪些？它们的基本原理是什么？

在中性点直接接地电网中，接地保护装置有①三段式零序电流保护和②三段式方向电流保护。

5-4为什么零序电流速断保护的保护范围比反应相间短路的电流速断保护的保护范围长而且稳定、灵敏系数高?

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零序电流速断保护和相间短路电流速断保护都是按被保护线路末端最大短路电流整定，按被保护线路末端最小短路电流校验灵敏系数。而发生单相短路时3I0比三相短路I3max要小得多。所以线路末端接地短路的零序电流差别要比相间短路电流差别大得多，因为零序电流速断保护的保护范围比反应相间短路的电流速断保护的保护范围长而且稳定、灵敏系数高。

5-6中性点经消弧线圈接地系统中，单相故障的特点及保护方式如何确定？

中性点经消弧线圈接地系统中，一般采用过补偿方式，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流。此电流在数值上很小，在相位上超前U0，90°，非故障相线路容性电流与U0的关系相同，因此在过补偿情况下，不能采用零序电流保护和零序方向电流保护。可以采用其他原理构成保护。

5-7什么是欠补偿、过补偿及完全补偿？采用哪种补偿方式较好？为什么？

（1）欠补偿：表示消弧线圈的电感电流不足以完全补偿电容电流，故障点残留为容性电流；

（2）全补偿：表示消弧线圈的电感电流恰好完全补偿电容电流，故障点残留为非常小的电阻性泄露电流；

（3）过补偿：表示消弧线圈的电感电流大于电容电流，故障点残留为感性电流； 完全补偿时，正是串联谐振的条件，容易产生过电压。欠补偿在运行时部分线路可能退出运行，形成全补偿，产生较大中性点电压偏移，引起零序回路中产生严重的铁磁谐振过电压。因此在中性点经消弧线圈接地时采用过补偿。

5-8在中性点不接地系统中，采用有选择性零序电流保护，在接地故障时，它是靠什么电流动作的？当被保护线路本身无法接地故障时，它应躲过多大电流才能保证不动作？

在中性点不接地系统中采用有选择零序电流保护，在接地故障时流经故障线路保护的3倍零序电流作为所有其他非故障线路3倍零序电流之和，作为启动电流。当被保护线路本身无接地故障时，流经它本身的只是自身的3倍零序电流，只要躲过自身3倍零序电流即可保证零序电流不动作。

5-9什么是绝缘监视，作用如何，如何实现？

绝缘监视装置是装设在发电厂或变电所母线上检查单相接地的监视装置。它利用中性点不接地电网发生单相接地时出现的零序电压，发出告警信号。当电网中任一线路发生单相接地，全电网都会出现零序电压，因此它发出的是无选择性信号，需要运行人员依次断开每条线路，并继之以自动重合闸，将断开线路投入。当断开某条线路零序电压信号消失，则这条线路就是故障线路。

5-11零序电流保护由那几部分组成？零序电流保护有什么优点?

零序电流保护主要由零序电流（电压）滤过器、电流继电器和零序方向继电器三部分组成。采用三段式零序电流保护。

（1）零序电流保护灵敏系数高，动作时间短； （2）零序电流保护受系统运行方式变化影响小；

（3）零序电流保护不受系统发生不正常运行状态的影响。

5-12中性点直接接地系统零序电流保护的时限特性和相间电路电流保护的时限特性有什么不同？为什么？

零序电流保护的时限特性与相间电路保护时限性相同，都是按阶梯原则整定的。但对于Yd接线的变压器电网，d侧无零序电流，所以时限起点从Y侧变压器开始至保护安装处，显然比相间短路时从变压器d侧开始至保护安装处时间要短多了，因此零序电流保护动作时限缩短了。

5-14零序电流方向保护与综合重合闸配合使用时应该注意什么问题？

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在综合自动重合闸动作过程中将出现非全相运行状态，再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现很大的零序电流，因此影响零序电流保护正常工作。这时必须增大保护动作值或在重合闸过程中使之短时退出运行，待全相运行后再投入运行。 5-01零序分量的特点？

（1）故障点处的零序电压最高，网络中距离故障点越远零序电压越低；

（2）零序电流由零序电压产生，当忽略回路电阻时，零序电流超前零序电压90°； （3）从任一保护安装出零序电压与零序电流之间关系看，母线A上零序电流电压实际上是从该点到零序网络中性点之间零序阻抗上的电压降；

（4）零序电流的分布和大小，又电网中线路的零序阻抗和中性点接地的变压器的零序阻抗及中性点接地变压器的数目和位置决定；

（5）在故障线路上，正序功率方向是从电源指向故障点的，而零序功率的方向则与之相反，是由故障点向变压器中性点传播的，所以故障点的零序功率最大。

第六章 电网的距离保护

6-1什么叫距离保护？它与电流保护的主要区别是什么？

距离保护是指反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定保护动作时限的一种保护装置。

它与电流保护相比优点是在多电源的复杂电网中可以有选择性的切除故障，而且有足够的快速性和灵敏性；缺点是可靠性不如电流保护，距离保护受各种因素影响，在保护中要采取各种防止这些影响的措施，因此使整套保护装置比较复杂。

6-2比较方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器、全阻抗继电器在构成原则上由什么区别？

三种圆特性阻抗继电器在构成原则上是电压形成回路不同，而幅值比较回路和执行回路是相同的。动作特性与动作圆自己画。

6-3什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗？他们之间有什么不同？

单项式阻抗继电器只输入一个电压Ur和一个电流Ir，电压与电流的比值称为测量阻抗； 使阻抗继电器动作的阻抗称为动作阻抗；

对应预先整定的保护范围的阻抗称为整定阻抗（保护安装处至保护末端之间的模拟阻抗）。

6-8影响方向阻抗继电器动作特性的因素有哪些？

影响方向阻抗继电器动作特性的因素主要有：①故障点的过渡电阻；②故障点与保护安装处之间的分支电流；③系统振荡；④电压回路断线；⑤电流互感器和电压互感器的误差；⑥串联电容补偿的影响。

6-9何谓阻抗继电器的0°和30°接线方式？为什么相间距离保护的测量元件常采用0°接线方式？在什么情况下采用-30°接线？

采用线电压和两相电流差的接线方式称为0°接线方式。采用这种接线方式，当在同一地点发生各种相间短路时，测量阻抗都相等。

采用线电压和相电流的接线方式称为30°接线方式，分为+30°和-30°接线方式。采用这种接线方式，当在同一地点发生不同类型相间短路故障，不仅测量阻抗数值不同，而且相位也不同。

30°接线方式阻抗继电器一般不适用作测量元件而适用做启动元件，在送电端应采用-30°接线方式，在受电端宜采用+30°接线方式。

6-10过渡电阻对距离保护Ⅰ段影响大，还是对Ⅱ段影响大，为什么？

短路过渡电阻可能导致保护不正确动作，过渡电阻越大，对保护影响越大，但由于过渡

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