1、现代远程教育电力系统继电保护课程学习指导书作者：杨丽徙1一、课程性质、目的和任务电力系统继电保护是电气工程及其自动化专业的专业课，是必修课。主要介绍电网的电流保护、电网距离保护、输电线路纵联保护、自动重合闸、电力变压器保护、发电机保护、母线保护、数字式继电保护技术基础等内容。二、学习基本要求根据教学内容设置，本课程的学习内容分为两大部分，其一是电力系统线路保护，主要包括电网的电流保护、电网距离保护、输电线路纵联保护、自动重合闸等，重点放在电流保护和距离保护这两章；其二是电力系统元件保护，主要包括电力变压器保护、发电机保护、母线保护，重点放在变压器保护一章。从基本概念和整定计算的角度来看，本课程
2、的学习难点在三段式电流保护的整定计算和变压器保护的整定计算方面，由此可以引深的内容包括三段式零序电流保护、三段式距离保护、发电机保护、母线保护等。三、教学内容及要求第一章 绪论（一）学习内容1) 故障及不正常运行状态的主要类型，短路产生的后果。什么是故障、不正常及事故。2) 继电保护的基本任务、继电保护的实现方式、发展过程（电磁型、整流型、晶体管型、集成型、微机型） ，反应基本电量（电流电压） 、复杂量（对称分量、电阻） ，单端测量、两端测量的保护。3) 继电保护的选择性、速动性、灵敏性、可靠性及相互关系。4) 继电保护区别故障、正常状态的原理，过流保护、低电压保护、阻抗保护。5) 继电保护装
3、置的组成。（二）学习要求通过介绍电力系统的正常、不正常、故障、事故等四种状态，明确电力系统继电保护在电力工业的生产运行的重要地位和作用；学习掌握继电保护的基本原理及其组成、对继电保护的基本要求；了解继电保护发展简史。（三）本章练习1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.8;2第二章 电网的电流保护（一）学习内容1) 电流继电器的工作原理，各种实现方式。 2) 三段式电流保护3) 方向性电流保护4）接地电流系统、小接地电流系统，中性点直接接地电网接地短路电流的分布及特点。5）中性点直接接地电网的三段式零序电流保护的整定计算原则，动作电流、动作时间、灵敏度，时限特性。6） 零序功率方向保护的工
4、作原理，功率方向继电器的接线。7） 中性点不接地电网单相接地时的零序电流、零序电压、保护方式。（二）学习要求本章主要学习反映电网故障时电流增大而动作的过量保护。包括单侧电源网络相间短路的三段电流保护的基本工作原理、整定计算原则及其接线方式；双侧电源供电相间短路的方向电流保护的基本原理、功率方向继电器的工作原理和接线方式；中性点直接接地系统中接地短路的零序电流及方向保护、中性点非直接接地系统中单相接地故障的保护等。重点掌握单侧电源网络相间短路的三段电流保护的基本工作原理、整定计算原则及其接线方式；明确双侧电源供电系统方向性电流保护中方向元件的配置原则；明确中性点直接接地系统、中性点非直接接地系统
5、中单相接地故障时保护的动作行为；一般了解功率方向继电器的工作原理、三段式零序电流保护的整定计算原则。（三）本章练习2.3; 2.5; 2.7; 2.8; 2.9; 2.14; 2.16; 2.17; 第三章 电网的距离保护（一）学习内容1) 距离保护原理、作用、时限特性，测量阻抗动作阻抗圆，一次阻抗与二次阻抗的关系。2) 全阻抗继电器动作方程、特点；方向阻抗继电器的动作方程、特点；相位比较、幅值比较方式及相互转化。3) 具有插入电压的方向阻抗继电器，记忆回路、引入第三相电压，引入插入电压后继电器的动作特性分析，精确工作电流的概念。4) 阻抗继电器的接线方式类型，零度接线分析。接地阻抗接线方式。
6、5) 过渡电阻的性质，对单侧电源双侧电源的影响。距离保护的最大、最小分支系数。电流电压随振荡角度的变化关系，测量阻抗随振荡角度的变化规律。振荡闭锁回路原理、构3成。6) 三段式距离保护的整定计算。（二）学习要求本章主要学习反映线路故障后测量阻抗减小而动作的欠量保护，即三段式距离保护。每一段的概念与三段式电流保护的各段一一对应。本章还介绍了距离保护中的故障测量元件阻抗继电器的工作原理及适用与不同故障形式的几种典型的阻抗继电器的接线方式，距离保护整定计算的基本原则和影响距离保护正确动作的因素和对策。重点掌握距离保护的基本原理与构成；掌握三段式距离保护的整定计算原则和方法；明确阻抗继电器的构成原理及
7、其动作特性；了解距离保护的振荡闭锁的基本原理和基本概念。（三）本章练习3.2; 3.5; 3.10; 3.19; 3.21; 3.22; 3.23; 3.25; 3.26.第四章 输电线路纵联保护（一）学习内容1) 纵联保护的工作原理2) 高频保护的工作原理、高频通道的构成、高频信号类型及工作方式3) 方向高频保护的原理、类型4) 相差动高频保护的原理、整定计算、相继动作。（二）学习要求本章主要学习双侧电源供电系统线路短路时，反映线路两侧电气量的故障特征而快速动作的输电线路纵联保护。主要包括纵联保护的基本原理，信息通道的构成，方向比较式纵联保护，相位比较式纵联保护等。重点掌握输电线纵联差动保护
8、的工作原理，包括方向比较式纵联保护，相位比较式纵联保护；明确输电线路纵联保护两侧信息的交换方法；了解影响输电线路纵联保护正确动作的因素。（三）本章练习4.2; 4.4; 4.5; 4.9; 4.12; 4.16; 4.18; 4.20; 4.21.第五章 自动重合闸（一）学习内容1) 自动重合闸的作用、要求2) 重合闸的工作原理3) 重合闸与保护的配合，前加速、后加速的特点44) 重合闸的主要方式，同步无压检定原理、注意的问题5) 单相重合闸及综合重合闸原理。（二）学习要求本章主要学习自动重合闸的作用及对它的基本要求，学习单侧电源线路的三相一次自动重合闸、双测电源线路的检同期三相一次自动重合闸
9、、重合闸时限的整定原则、单相自动重合闸、综合重合闸、重合闸与保护的配合等内容。重点掌握自动重合闸的作用和特点，掌握电力系统对自动重合闸的基本要求；明确双测电源供电线路对自动重合闸的特殊要求和实现的方法；了解单相自动重合闸、自动重合闸与保护的配合，以及综合自动重合闸。（三）本章练习5.2; 5.3; 5.4; 5.7; 5.8; 5.9; 5.10; 5.12; 5.13.第六章 电力变压器保护（一）学习内容1) 变压器的故障、不正常状态及采用的保护方式2) 瓦斯保护原理、轻瓦斯、重瓦斯的作用。电流速断保护3) 纵差保护原理及接线，变压器不平衡电流产生的原因4) 纵差保护的整定计算，灵敏度校验，
10、 。具有制动特性的纵差保护原理，动作特性5) 变压器的过电流保护，低压过流保护，复合电压过流保护，负序电流保护，变压器保护配置原则，各种后备保护的比较，变压器过负荷保护6) 变压器保护接线全图举例，原理图，展开图。（二）学习要求本章主要学习电力变压器的故障类型和不正常工作状态，学习电力变压器保护的配置原则，包括瓦斯保护、变压器纵差动保护和各种相间短路的后备保护。重点掌握变压器纵差动保护的基本原理和接线方式，掌握其整定计算原则；明确影响变压器差动保护的因素和处理方法；掌握变压器后备保护中的复合电压启动的过电流保护、低电压启动的过电流保护的工作原理及整定计算原则。了解瓦斯保护的工作原理，一般了解变
11、压器接地短路的后备保护、变压器零序电流差动保护。（三）本章练习6.1; 6.3; 6.5; 6.6; 6.7; 6.10; 6.12; 6.13; 6.14; 6.15.第七章 发电机保护（一）学习内容51) 发电机的故障、不正常状态及采用的保护方式2) 发电机纵差保护原理及接线，高灵敏接线的纵差保护，比率制动的差动保护3) 定子绕组匝间短路保护，横差电流保护原理、特点4) 发电机定子单相接地保护，接地特点，零序保护的构成5) 发电机励磁回路一点、两点接地保护方式6) 发电机失磁保护，失磁运行，机端测量阻抗的特点7) 发电机后备保护，两段式负序定时限过电流保护、反时限负序电流保护的构成8) 发
12、电机保护配置举例分析。（二）学习要求本章主要学习发电机的故障、不正常运行状态及其保护的配置，主要包括发电机定子绕组的纵差保护、横差保护、定子接地保护、负序过电流保护；包括发电机失磁保护、失步保护、励磁回路一点接地保护等。重点掌握发电机的故障、不正常运行状态及其保护的配置，掌握发电机定子绕组的纵差保护、横差保护、定子接地保护、负序过电流保护的工作原理及其整定计算原则；了解发电机失磁保护、失步保护、励磁回路一点接地保护的工作原理。（三）本章练习7.1; 7.2; 7.6; 7.8; 7.9; 7.10; 7.11; 7.12; 7.13第八章 母线保护（一）学习内容1) 利用供电元件构成母线保护，
13、专用母线保护方式的原理2) 电流比相式母线保护原理3) 双母线固定连接的母线差动保护构成4) 断路器失灵保护的概念（二）学习要求本章主要学习母线保护配置的原则，学习单母线完全电流母线差动保护、具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护、电流比相式母线保护、元件固定连接的双母线电流差动保护、母联电流比相式母线差动保护、继路器失灵保护等。重点掌握母线保护配置的原则，掌握单母线完全电流母线差动保护、元件固定连接的双母线电流差动保护、电流比相式母线保护的工作原理及其特点，了解继路器失灵保护的工作原理，一般了解具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护、母联电流比相式母线差动保护的工作原理。（三）本章练习8.1;
14、8.2; 8.3; 8.6.6第九章 数字式继电保护技术基础（一）学习内容1）数字式继电保护的基本定义；2）电力系统继电保护发展的基本历史；3) 数字式继电保护的优点；4）数字式继电保护装置的硬件构成及基本功能；5）数字式继电保护的软件构成及基本功能。（二）学习要求数字式继电保护是目前电力系统中广泛使用的继电保护装置之一，与传统的保护相比较，其主要区别在于保护的实现方式上，因此，也是一个专门的学科。在本课程的学习内容，仅为一般介绍、了解性质，主要包括数字式继电保护的基本定义、数字式继电保护的优点、数字式继电保护装置的硬件构成及基本功能、数字式继电保护的软件构成及基本功能等。（三）本章练习9.1
15、 什么是模拟式继电保护装置？按实现技术可分为哪几种？9.2 什么是数字式保护装置？有何优点和缺点？9.5 数字式保护装置的硬件主要有哪几部分组成？各自承担何种功能？9.6 数字式保护装置的数字核心部分主要有哪些部分组成？各自承担何种功能？9.7 数字式保护装置的模拟量输入接口部分主要有哪些部分组成？各自承担何种功能？9.41 什么是系统的初始化？何时进行初始化？初始化包括哪些内容？级 电力系统继电保护 课程试题（样卷）合分人： 复查人： 分数 评卷人一、名词解释：（每题 2 分，共 14 分）1测量阻抗2临界失步阻抗圆题号 一 二 三 四 五 六 七 总分分数73前加速4消弧线圈5最大运行方式
16、6可靠性7功率方向继电器分数 评卷人二、填空题：（每题 1.5 分，共 30 分）1. 中性点非直接接地系统线路发生单相接地故障时， （可以、不能）继续运行一段时间。2. 采用方向阻抗继电器且距离 I 段动作，说明故障发生在 （本线路、下段线路）3.系统发生振荡时，动作时间 （较长、较短）的保护受振荡的影响小。 4. 当发电机机端发生单相接地故障时，发电机端测到的零序电压为 （E 、3 E 、1.732E ）5. 在线路上重合闸前加速保护一般只装设于线路的 （始端、末端、中间） 6. 功率方向继电器采用 90 度接线时，若加入继电器的电流为 Ia，加入继电器的电压应为 。7当加入阻抗继电器的电
17、流较小时，距离保护的动作范围将会 。8与相间短路过电流保护相比，零序电流保护在单相接地时，动作时限 。9理想情况下内部故障时，被保护线路两侧短路电流的相位 。10双侧电源线路采用重合闸时，应考虑重合时两侧电源是否 。11系统振荡时，线路各点测量阻抗 Z= 。12中性点不接地电网单相接地时非故障线路的零序功率方向为 。13、高频保护的跳闸信号是指收到这种信号是保护动作跳闸的 。814单侧电源线路中，过渡电阻的存在总是使阻抗继电器的保护范围 。15电力线路发生短路故障时，测量阻抗较正常运行 。16低压过流保护与简单过电流保护相比，由于采用 从而提高了保护的灵敏度。17 变压器差动保护中采用二次谐波
18、制动用于防止 时保护的误动作。18短线路纵差保护计算不平衡电流时，电流互感器的同型系数取 。19. 采用单端测量的保护不能保证全线路故障的 切除。20Y/-11 接变压器差动保护中，各侧电流互感器的变比 。分数 评卷人三 简答题：（每题 6 分，共 36 分）1. 简述自动重合闸装置起动采用的不对应原则。2. 简述三段式电流保护中 I、II 、III 段的整定原则，以及三段之间的关系。3. 简述发电机失磁运行的三个阶段及其特点。4. 如图标出各断路器采用后备保护的动作时限。其中 ACD 段为老线路，采用常规保护，时间级差取 0.5 秒，CB 段为新线路采用微机保护，时间级差取 0.3 秒。确定
19、 t5= , t6= ,t7= , t8= , t9= 。9ABCMt =0 .5s1t =1s2t =0.8s3t =1s4t =?5t = ?6t = ?7t =?8t =?9t =1.2s10D5. 简述什么是电流保护的两相星形接线方式。6、具有制动特性的差动保护在内部故障时为何具有较高的灵敏度？分数 评卷人四、计算题：（每题 10 分，共 20）1. 如图系统，线路 AB 上装设距离保护， ，保护的距离 I、II 段可靠系数均kmXb/4.0取 0.80， ，试整定保护 1 的距离 I、II 段，求出动作值、保护范围、灵敏度和5.0t动作时限。 （10 分）A B1 238KM 53K
20、M C102. 线路 MN 上装设有相差动高频保护，已知 M 侧阻抗角为 60 度，N 侧阻抗角为 90 度，M侧电势超前 N 侧 70 度，线路长度为 300 公里，高频信号在线路中的传输延迟为0.06。 /KM，确定高频保护的闭锁角、动作角，高频保护是否会发生相继动作。 （10 分）复习思考题答案第 1 章1.2 继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？答：继电保护装置在电力系统中所起的作用是:(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破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。(2) 反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,而动作于发出信
21、号、减负荷或跳闸。1.3 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能，各主要环节的作用是什么？ 答：继电保护装置通过测量环节、逻辑环节和执行环节完成预定的保护功能。测量环节是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较,根据比较的结果给出一组逻辑信号,从而判断保护是否应该动作。逻辑环节是根据测量环节各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合,使保护装置按一定的逻辑关系工作,最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号,并将有关命令传给执行环节。执行环节是根据逻辑环节传送的信号，完成保护装置所担负的任务。1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量
22、幅值差异，已经构成哪些原理的保护?单靠这些保护整定值能切除保护范围内任意点的故障吗？答：根据不同状态下电气量幅值的差异已构成有过电流保护、低电压保护和距离保护等。单靠这些保护整定值不能切除保护范围内任意点的故障，还需要动作时限的配合才能保证选择性。1.5 依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？11答：依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异可以构成纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等各种按差动原理构成的保护。1.8 后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。答：近后备保护的作用是在继电保护的主保护拒绝动作时，经过短延时动作于
23、本断路器，切除故障，保证选择性。远后备保护的作用是在相邻线路上发生故障，相邻元件的近后备或断路器拒绝动作时，经过一定延时，动作于本断路器，切除故障，扩大了故障停电范围，但这是保证系统故障切除的必要的后备措施。第 2 章2.3 解释“动作电流” 、 “返回电流”和“返回系数” ，过电流继电器的返回系数过低或过高各有何缺点？答：能够使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流。能够使继电器返回原位的最大电流称为继电器的返回电流。返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。当继电器的整定值确定以后，起动电流即为定值，返回系数的改变，会改变继电器的返回电流值，返回系数过低可能致使外部故障切除，继电器不
24、能可靠返回。如果整定过程中所采用的继电器返回系数过低，会使过电流保护的起动电流增大，降低继电器的灵敏度；而返回系数过高时，起动电流与返回电流相差很小，不能保证继电器的继电特性，可能造成继电器的误动或拒动。2.5 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证动作的选择性？依靠什么环节保证动作的灵敏性和速动性？答：本线路的瞬时电流速断、限时电流速断联合工作时，瞬时电流速断依靠动作值保证选择性；限时电流速断依靠动作时限保证动作的选择性； 限时电流速断与下一条线路的电流速断相配合时，可靠系数保证限时电流速断的保护范围小于下一条线路的电流速断的保护范围，一个时间阶梯来保证保护动作的选择性。电流
25、速断、限时电流速断联合工作时，当故障发生在电流速断的保护范围内时由电流速断 0 秒动作切除故障，当故障发生在电流速断保护范围外时由限时电流速断保护动作切除故障，从而使全线路范围内的故障能够在 0.5-1 秒的时间内被切除，保证了动作的速动性。2.7 如图 2.56 所示网络，保护 1、2、3 为电流保护，系统参数为：13123BC153,5,0,60,4,50,GGGEkVXXLkmLkm线路阻抗 CDDE0,Lm.4,.,1.5,relrelrlkmK。试求：ax3BIAaxaxS205008CLDELrIIA（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，12请
26、确定保护 3 在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。（2）整定保护 1、2、3 的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。（3）整定保护 2、3 的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（ ）1.2lmK（4）整定保护 1、2、3 的过电流定值，假定母线 E 过点流保护动作时限为 0.5，校验保护 1 作近后备，保护 2、3 作远后备的灵敏度。解：（1） 160.4,X260.42,X340.16,X对保护 3 而言：BC5.2,CD3.1,DE.8,系统最大运行方式下，三台机和三条线路均投入运行，其等值阻抗为： minG12bABG3bAB/0.5L/L5/10.460/1.401.6s
27、X系统最小运行方式有 3 种；只有发电机 1 一台机和线路 1 一条线路投入运行，其等值阻抗为：maxGbABXL150.4639s 只有发电机 3 一台机和线路 3 一条线路投入运行，其等值阻抗为：axbB.2s 发电机 1 和发电机 2 两台机和线路 1、2 两条线路投入运行，其等值阻抗为：maxG1bABX/0.5L/0.546018s（2）整定保护 1、2、3 的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。 set.1kEmaxin 1.23.2.570648IIrelrelsBCDEK kAX set.2kDaxmin.5.1.6812IIrelrelsBCIX set.3kCaxinm
28、in1maxset.1.3.72.006415.6415.32.2.IIrelrelsBsCDbIK kAEl X kmZI ；同理可得：in1in1%0DEllmin2in3%0,ll13（3）整定保护 2、3 的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（ ）1.2lmK因保护 1、2、3 的瞬时电流速断均不满足要求，故不再考虑限时电流速断。（4）整定保护 1、2、3 的过电流定值，假定母线 E 过点流保护动作时限为 0.5，校验保护 1 作近后备，保护 2、3 作远后备的灵敏度。 .1.max.2.a.3.max1.50348261.50.398IrelsetSDELIrelset CI
29、relsetSBLKII kAII kK.minax 10.72822KEsBCDEI AXX.inmax335.91KDsBCI k.in .min1 21 2.mi320.780.78.415; .941.23 669kE kEsen senyset setkDseyset IKI 1 1 320.5.05,0.51,1.502tt tstts2.8 当图 2.56 中保护 1 的出口处在系统最小运行方式下发生两相短路，保护按照题 2.7 配置和整定时，试问：（1）共有哪些保护元件启动？（2）所有保护工作正常，故障由何处的哪个元件动作、多长时间切除？（3）若保护 1 的电流速断保护拒动，故
30、障由何处的哪个元件动作、多长时间切除？（4）若保护 1 处的断路器拒动，故障由何处的哪个元件动作、多长时间切除？解：（1）保护 1 的 I 段、II 段、 段启动；保护 2 的段、段启动；保护 3 的段启动。（2）理想状态下，保护 1 的 I 段，0 S 动作。（3）保护 1 的 II 段，0.5 S 动作，或保护 1 的段，1 S 动作。（4）保护 2 的段，1.5 S 动作。142.9 如图 2.57 所示网络，流过保护 1、2、3 的最大负荷电流分别为 400、500、550A, ，试计算：1.3,SK0.85,re.,IrelK30.5,1.IIItst（1）保护 4 的过电流定值；（
31、2）保护 4 的过电流定值不变，保护 1 所在元件故障被切除，当返回系数 低于何值时reK会造成保护 4 误动？（3） 时，保护 4 的灵敏系数为 ，当 时，保护 4 的灵敏系0.85reK.432senK0.7re数降低到多少？解：（1）流过保护 4 的最大负荷电流为：max.ax.1max.2ax.304.51.4()LLII kA保护 4 的过电流定值为： .4max.41.2.03085IrelsensLKI k保护 4 的返回电流应该是： .41675()resetII A流过保护 4 的电流小于 2.16775kA，保护 4 可以自动返回。（2）保护 4 的过电流定值不变，保护 1
32、 所在元件故障被切除，当返回系数 低于何值reK时会造成保护 4 误动？ 保护 1 所在元件故障被切除后，如果不计及线路 2 电机的自启动电流，流过保护 4 的最大负荷电流为： max.4ax.2max.305.10()LLIIkA；即： ； rerIK16750.8reK .85.412267re返回系数小于 0.412 时，保护可能会误动。（3） 时，保护 4 的灵敏系数为 ，当 时，保护 4 的灵敏系0.85re.43sen0.re数降低到多少？；.min.in4444max.4;KBKBresensensensetrelsLrrII K 15440.732.6485resensnK 2
33、.11 在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的什么问题？答：在双侧电源供电时，方向性电流保护利用了短路时功率方向的电气量，在可能误动的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而使继电保护的动作具有一定的方向性。解决了仅利用电流幅值特征不能解决的保护装置在自己所保护的线路反方向发生故障时由对侧电源供给短路电流引起的误动。2.12 功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件实质上是在判别功率方向或测定
34、电流、电压间相位角。存在“死区”是因为，在继电器正方向出口附近发生三相短路、A-B 或 C-A 两相接地短路，以及 A 相接地短路时，由于 UA0 或数值很小，使继电器不能动作，所以存在“死区” 。当功率方向继电器的最大灵敏角等于线路阻抗角时，即 lm= d=60。 时，动作最灵敏。2.14 为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作，需要确定接线方式及内角，请给出 接线方式正方向短路时内角的范围。90答： 接线方式正方向三相短路时，内角的范围是 ；保护出口处两相短09路时内角的范围也是 ；远离保护安装处两相短路时 A 相继电器的内角的范围是-90，B 相继电器的内角的范围是 ，C 相
35、继电器的内角的范围是363，故 接线方式正方向短路时内角的范围为 。0 62.16 系统和参数见题 2.7，试完成：（1）整定线路 上保护 4、5 的电流速断值，并尽可能在一端加装方向元件。3L（2）确定保护 4、5、6、7、8、9 过电流段的时间定值，并说明何处需安装方向元件。（3）确定保护 5、7、9 限时电流速断的电流定值，并检验灵敏度。解：（1）整定线路 上保护 4、5 的电流速断值，并尽可能在一端加装方向元件。3； ； ；160.2()X260.42()X340.16()X； ；5.4BC3.1CD2.8DE16124412()X母线 短路，仅线路 运行时，流过保护 4、5 的电流为
36、：保护 5 为正方向，保护 4 为反方B3L向。 531/34.()06KBGEI KAXA母线 短路，经线路 、 ，流过保护 4、5 的电流为：保护 4 为正方向，保护 5 为反方向。A2L3KA412bABb15/31.93()/0.5L/0.460.GEI KAXX按照同方向保护相互配合的原则：保护 4 的瞬时电流速断整定值为： 441.2953.4()setrelKAII保护 5 的瞬时电流速断整定值为： 5B58setrel KA母线 A 上发生故障时， ，保护 5 不会因反方向故障而误动，无需方向元件；5KA4setI但是母线 B 上发生故障时， ，保护 4 会因反方向故障而误动，
37、需要方向元件；45setKBI（2） 0.5Ets10.51()Ets1.()s32.02()t579320.5()ttt468.5t.51s根据同一母线上动作时限较小的一侧应加装方向元件的原则，需在保护 4、6、8 处安装方向元件。（3）确定保护 5、7、9 限时电流速断的电流定值，并检验灵敏度。由于是多电源供电，限时电流速断整定时，与相邻线路电流段相配合，需要考虑分支系数。 保护 5 的限时电流速断，需要考虑发电机 G1、G2 的助增作用：；maxG1bABXL50.4639s173minmax1061.739GbABbsXLKset5set3bin.52()167rlII KA 保护 5
38、 的灵敏度校验：B 母线发生故障，只有 G3 的短路电流流过保护 5：min35/2.1()206KBGEIX.Bmin.55.3.179ksensetI 保护 7、9 的限时电流速断，需要考虑发电机 G3 的助增作用，考虑 G1、G2 双机同时运行和线路 1、2 同时运行： maxG3bABXL10.426s 12inax/.5/51.9bsKset7st9set3bmin.0.02.603.84()19rlKII KAAA 保护 7、9 的限时电流速断，需要考虑发电机 G3 的助增作用，考虑 G1 运行和线路 1或线路 2 运行： maxG1bABXL50.4639sinmax12.5bs
39、Kset7set9set3bin.5603.9()2rlIIKA 取其中较大者 791.6setsetkA 灵敏度校验：母线 B 发生两相短路，只有发电机 G1、G2 提供的短路电流流过保护 7 或9。取最小值： min135/21.47()2KBGEI KAX18.Bmin.7.971.4.231.96ksensensetIK 2.17 在中性点直接接地系统中，发生接地短路后，试分析、总结：（1）零序电压、电流分量的分布规律；（2）负序电压、电流分量的分布规律；（3）正序电压、电流分量的分布规律；（4）总结用零序电压、电流分量构成保护较其他序分量实现保护的优点。答：（1）故障点处零序电压的数
40、值最高，越远离故障点零序电压就越低；序电流的分布取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。（2）故障点处负序电压的数值最高，越远离故障点负序电压越低，发电机中性点上负序电压为零；序电流的分布取决于网络结构和元件参数。（3）越靠近电源正序电压的数值就越高，越靠近短路点正序电压的数值就越低；正序电流的分布取决于网络结构和元件参数。（4）就反映接地故障而言，零序电压电流为故障特征量。由于 A、B、C 三相的零序分量相等，故用零序电压、电流分量构成保护时接线更简单，更容易实现，同时保护的可靠性和灵敏性也会更高。利用零序构成保护的优点包括：灵敏度高、受系统运行方式变
41、化的影响小、不受系统全相运行发生振荡的影响、不受过负荷的影响、保护出口处没有电压死区。利用零序构成保护的缺点包括：受单相自动重合闸的影响、对拥有自耦变压器的线路整定配合困难。第 3 章3.2 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？答：当电力系统正常工作时，保护装置安装处的电压为系统的额定工作电压 ，线路中eU电流为负荷电流 ， / 即为保护安装处的负荷阻抗。fhIeUfhI发生短路时，母线上电压残余电压为 ，线路中电流为短路电流为 ,则 / 为保cy DIcyI护安装处的短路阻抗。系统等值阻抗是保护安装处到系统等值电源之间的阻抗。3.5 为了切除线路上各种类型的短路，一般配置哪几
42、种接线方式的距离保护协同工作？答：对于相间短路，一般配置采用 0 度接线的距离保护，接入继电器的电压和电流为：,;,;,;ABBCCAUIIUI19对于接地故障，一般配置采用具有零序电流补偿的相电流、相电压接线，接入继电器的电压和电流为： 000,3;,3;,3;ABCUIKIUIK两种配置相互结合，即可切除线路上各种类型的短路。3.10 解释什么是阻抗继电器的最大灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最大灵敏角？答：当加入继电器的 和 的幅值不变，只改变电压电流之间的夹角，使阻抗继电器有jujI最大功率输出所对应的电压电流的相位差角就是最大灵敏角。整定阻抗 定义为保护安装地点到保护范围末端的线路
43、阻抗，当线路上发生故障时，zdZ继电器的测量阻抗也应该是保护安装地点到短路点的线路阻抗，测量阻抗的阻抗角正是线路阻抗角，因此，一般都选择线路阻抗角为最大灵敏角，以保证阻抗继电器有最大的功率输出，保证继电器可靠动作。3.19 什么是助增电流和外汲电流？它们对阻抗继电器的工作有什么影响？答：如教材 100 页图 3.25（a）所示，分支电路中有电源，此时故障线路中短路电流 BCI,其值 ，这种使故障线路电流增大的现象叫助增， 称为助增电流。ABICABI ABI如教材 100 页图 3.25（b）所示，分支电路中有并联支线路，此时故障线路中短路电流 ABI,其值 ，这种使故障线路电流浅笑的现象叫外
44、汲， 称为外汲电流。BCIABICBI BCI助增电流使测量阻抗增大，因而降低了保护装置的灵敏度，外汲电流使测量阻抗减小，从而可能产生无选择性动作。3.21 什么是电力系统的振荡？振荡时电压、电流有什么特点？阻抗继电器的测量阻抗如何变化？答：电力系统振荡是由于输电线路输送功率过大、超过静稳态极限、由于无功功率不足而引起系统电压降低、由于短路故障切除缓慢或由于非同期自动重合闸不成功而引起的系统振荡。振荡时各点电压，电流的幅值相位都将发生周期性地变化，电压与电流之比所代表地阻抗继电器测量阻抗也将周期性变化，振荡电流地幅值相位都与振荡角度有关，当振荡角 为 的奇数倍时电流达到最大值；当振荡角 为 的
45、偶数倍时电压达到最大值；阻抗继电器的测量阻抗与振荡角的关系为： 201122mmZjZctg3.22 采用故障时短时开放的方式为什么能够实现振荡闭锁？开放时间选择的原则时什么？答：系统全相运行发生振荡，无负序、无零序，电压和电流随系统振荡角作周期性变化，与故障是电压电流的变化相比较，变化速度慢；利用段式开放实现振荡闭锁，是要求保护在很短时间内完成故障测距，是区域内部故障，则相应的保护能够完成判据，段、段、段同时启动，或段、段同时启动；如果是区外故障或系统振荡，在短时开放的时间内，则可能只有段启动，保护可以实现振荡闭锁；开放时间选择的原则是保证保护能可靠地，有选择性地动作，保证系统的稳定性。3.
46、23 图 3-46 所示系统的母线 C、D、E 均为单侧电源。全系统阻抗角均匀为 ， =801.GZ=15 , =30 , 24 ， 32 ， 04s, 系统最短振荡周期1.2GZ1AB6setZ6,set 6tT=0.9s。试解答：（1）G1、G2 两机电动势幅值相同，找出振荡中心在何处？（2）分析发生振荡期间母线 A、B、C、D 电压的变化规律及线路 B-C 电流变化。（3）线路 B-C、C-D、D-E 的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？（4）保护 6 的段采用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁？G 1G 26 54321A BC DE图 3 . 4 6 简单电力系统示意图答：（1）由于全
47、系统阻抗角均匀为 ，且两侧 G1、G2 两机电动势幅值相同，振荡中80心不随振荡角 的改变而移动，位于系统纵向总阻抗( + + )之中点，即线路1.GZ.21,ABAB 的中点。 121,5302GABZZ振荡中心距 A 母线的位置： 1. 17.5.4GbLkm（2） 以电势 为参考，使其相位角为零，则 ，令 ，1.GZ 1.U.1G.21.GUje则由 A 流向 B 侧的电流 为：I21 I12. 1, + GABUZ 1.121, + jGGABeUZ又因为 ，所以 1.G.2I 1.121, jAB在振荡时，系统中性点电位仍保持为零，故线路两侧母线的电压为 ：= - = -AU1.GI1,ABZ.1GU11.2, + jGGABeUZ,ABZ= + = +B1.2I1,AB.2je 1.121, jAB,AB由于振荡发生在线路 AB 上，且振荡中心恒位于 AB 线路的中央，母线 B 上的电压由发电机 G2 控制，随 角作周期性变化，所以母线 C、D 的电压和电流也随之变化，但属于单侧电源供电，也会影响负荷的正常工作。(3)由于母线 B 后面的线路为单侧电源，都不发生振荡，所以线路 B
