電力系統(tǒng)繼電保護(hù)章習(xí)題解答

第1章緒論思考題與習(xí)題的解答1-1什么是故障、異常運(yùn)行方式和事故？它們之間有何不同？又有何聯(lián)系？答：電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣元件發(fā)生短路、斷線時的狀態(tài)均視為故障狀態(tài)，電氣元件超出正常允許工作范圍；但沒有發(fā)生故障運(yùn)行，屬于異常運(yùn)行方式既不正常工作狀態(tài)；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行方式時，若不及時處理或處理不當(dāng)，則將引發(fā)系統(tǒng)事故，事故是指系統(tǒng)整體或部分的工作遭到破壞，并造成對用戶少供電或電能質(zhì)量不符合用電標(biāo)準(zhǔn)，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。故障和異常運(yùn)行方式不可以避免，而事故是可以避免發(fā)生。1-2常見故障有哪些類型？故障后果表現(xiàn)在哪些方面？答：常見故障是各種類型短路，包括相間短路和接地短路。此外，輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器同一相繞組匝間短路等，以及由上述幾種故障組合成復(fù)雜的故障。故障后果使故障設(shè)備損壞或燒毀；短路電流通過非故障設(shè)備產(chǎn)生熱效應(yīng)和力效應(yīng)，使非故障元件損壞或縮短使用壽命；造成系統(tǒng)中部分地區(qū)電壓值大幅度下降，破壞電能用戶正常工作影響產(chǎn)品質(zhì)量；破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，從而使事故擴(kuò)大，甚至是整個電力系統(tǒng)瓦解。1-3什么是主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)？遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)有什么區(qū)別？答：一般把反映被保護(hù)元件嚴(yán)重故障，快速動作與跳閘的保護(hù)裝置稱為主保護(hù)，而把在主保護(hù)系統(tǒng)失效時備用的保護(hù)稱為后備保護(hù)。例如：線路的高頻保護(hù)，變壓器的差動保護(hù)等。當(dāng)本元件主保護(hù)拒動，由本元件另一套保護(hù)裝置作為后備保護(hù)，這種后備保護(hù)是在同一安裝處實(shí)現(xiàn)的故稱為近后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)對相鄰元件保護(hù)各種原因的拒動均能起到后備保護(hù)作用，同時它實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，因此要優(yōu)先采用，只有在遠(yuǎn)后備保護(hù)不能滿足要求時才考慮采用近后備保護(hù)。輔助保護(hù)是為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)，如用電流速斷保護(hù)來加速切除故障或消除方向元件的死區(qū)。1-4繼電保護(hù)裝置的任務(wù)及其基本要求是什么？答：繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是自動、迅速、有選擇性的切除故障元件使其免受破壞保證其它無故障元件恢復(fù)正常運(yùn)行；監(jiān)視電力系統(tǒng)各元件，反映其不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件規(guī)范設(shè)備承受能力而動作，發(fā)出告警信號，或減負(fù)荷、或延時跳閘；繼電保護(hù)裝置與其它自動裝置配合，縮短停電時間，盡快恢復(fù)供電，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。繼電保護(hù)裝置的基本要求是滿足“四性”即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。1-5什么是保護(hù)的最大與最小運(yùn)行方式，確定最大與最小運(yùn)行方式應(yīng)考慮哪些因素？答：根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行（或大部分投入運(yùn)行），以及所有線路和規(guī)定接地的中性點(diǎn)全部投入運(yùn)行的方式稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言，則指在最大運(yùn)行方式下短路時，通過該保護(hù)的短路電流為最大的系統(tǒng)的連接方式。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷為最小，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電機(jī)組且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式稱為系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式。在有水電廠的系統(tǒng)中，還要考慮水電廠水能狀況限制的運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言，是指短路時通過該保護(hù)的短路電流為最小的可能運(yùn)行方式。應(yīng)考慮可以投入的發(fā)電設(shè)備、系統(tǒng)負(fù)荷的大小、系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式。1-6在圖1-1中，各斷路器處均裝有繼電保護(hù)裝置P1~P7。試回答下列問題：（1）當(dāng)K1點(diǎn)短路時，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪個保護(hù)動作并跳開哪個斷路器？如果6QF因失靈而拒動，保護(hù)又將如何動作？（2）當(dāng)K2點(diǎn)短路時，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由哪些保護(hù)動作并跳開哪幾個斷路器？如果此時保護(hù)3拒動或3QF拒跳，但保護(hù)P1動作并跳開1QF，問此種動作是否有選擇性？如果拒動的斷路器為2QF，對保護(hù)P1的動作又應(yīng)該如何評價？圖1-1題1-6電網(wǎng)示意圖答：（1）當(dāng)K1點(diǎn)短路時，根據(jù)選擇性要求保護(hù)6動作應(yīng)跳開6QF，如果6QF拒動，由近后備保護(hù)P3、P5動作跳開3QF、5QF或由遠(yuǎn)后備保護(hù)P2、P4的動作跳開2QF、4QF。（2）當(dāng)K2點(diǎn)短路時，根據(jù)選擇性要求應(yīng)由保護(hù)P2、P3動作跳開2QF、3QF，如3QF拒動，保護(hù)1動作并跳開1QF，則保護(hù)1為無選擇性動作，此時應(yīng)由保護(hù)5或保護(hù)4動作，跳開5QF或4QF。如果是2QF拒動，則保護(hù)1動作跳開1QF具有選擇性。第二章電網(wǎng)的電流電壓保護(hù)思考題與習(xí)題2-1電流互感器的極性是如何確定的？常用的接線方式有哪幾種？答：（1）電流互感器TA采用減極性標(biāo)示方法，其一次繞組L1—L2和二次繞組K1—K2引出端子極性標(biāo)注如圖2-1（a）所示，其中L1和K1，L2和K2分別為同極性端。如果TA的端子標(biāo)志不清楚，可用圖2-1(b)所示接線測定判斷出同極性端，如用圖2-1(b)中實(shí)線接法U=U1-U2，則電壓表U所接兩個端子為同極性端，如虛線接法，則U=U1+U2，電壓表U所接兩個端子為異極性端。圖2-1題2-1電流互感器接線示意圖（2）電流互感器TA常用接線方式有完全星形接線，不完全星形（兩相V形）接線、兩相電流差接線和一相式接線。2-2電流互感器的10％誤差曲線有何用途？怎樣進(jìn)行10％誤差校驗(yàn)？答：電流互感器額定變比為常數(shù)，其一次電流與二次電流，在鐵芯不飽和時有的線性關(guān)系，如圖2-2（a）中直線1所示。但當(dāng)鐵芯飽和時，與不再保持線性關(guān)系，如圖2-2（a）中曲線2所示。繼電保護(hù)要求在一次電流等于最大短路電流時，其變化誤差要小于或等于10%，因此可在圖2-2（a）中找到一個電流自點(diǎn)做垂線與直線1和曲線2分別交于B、A點(diǎn)，且。如果一次電流，則變比誤差就不會超過10%圖2-2TA10%誤差曲線說明（a）TA二次電流與一次電流的關(guān)系；（b）TA10%誤差曲線由于TA變比誤差與其二次負(fù)荷阻抗有關(guān)，為便于計算，制造廠對每種TA都提供了在下允許的二次負(fù)荷，曲線就稱為TA的10%誤差曲線，用10%誤差曲線可方便的求出TA在滿足誤差不超過10%的最大允許負(fù)荷阻抗。如圖2-2（b）所示，已知后，可以從曲線上查出允許負(fù)荷阻抗，如果大于實(shí)際負(fù)荷阻抗，則誤差滿足要求。2-3電流互感器在運(yùn)行中為什么要嚴(yán)防二次側(cè)開路？電壓互感器在運(yùn)行中為什么要嚴(yán)防二次側(cè)短路？答：（1）TA正常運(yùn)行時，二次電流產(chǎn)生的磁通勢起去磁作用，勵磁電流很小，鐵芯中總磁通很小，二次繞組感應(yīng)電動勢不超過幾十伏，如果二次側(cè)開路，二次電流的去磁作用消失，其一次電流完全轉(zhuǎn)變?yōu)閯畲烹娏?，引起鐵芯內(nèi)磁通劇增，鐵心處于高度飽和狀態(tài)，加之二次繞組后匝數(shù)很多，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知二次繞組兩端產(chǎn)生很高電壓，可達(dá)數(shù)千伏。不但要損壞二次繞組絕緣，而且將嚴(yán)重危及人身安全。再者由于鐵芯中磁密劇增，使鐵芯損耗加大，嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒壞絕緣。因此TA二次繞組不允許開路，故在TA二次回路中不能裝設(shè)熔斷器，二次回路一般不進(jìn)行切換，若要切換應(yīng)先將二次繞組短接。（2）電壓互感器是一個內(nèi)阻極小的電壓源，正常時負(fù)荷阻抗很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，二次側(cè)僅有很小負(fù)荷電流，當(dāng)二次側(cè)短路時，負(fù)荷阻抗為零，將產(chǎn)生很大短路電流，將電壓互感器TV燒壞，因此，TV二次側(cè)不允許短路。2-4電流互感器二次繞組的接線有哪幾種方式？答：TA二次繞組有=1\*GB3①完全星形接線=2\*GB3②不完全星形接線=3\*GB3③兩相電流差接線=4\*GB3④三角形接線=5\*GB3⑤一相用兩只電流互感器串聯(lián)或并聯(lián)接線。2-5畫出三相五柱電壓互感器的，，接線圖，并說明其特點(diǎn)。答：三相五柱式電壓互感器有五個鐵芯柱，給零序磁通提供了閉合磁路。增加了一個二次輔助繞組，接成開口三角形，獲得零序電壓。接線圖如圖2-3所示。圖2-3三相五柱式TV的磁路及接線（a）磁路；（b）接線電網(wǎng)正常運(yùn)行時，三相電壓對稱，開口三角繞組引出端子電壓為三相二次繞組電壓相量和，其值為零。但實(shí)際上由于漏磁等因素影響，一般不為零而有幾伏數(shù)值的不平衡電壓當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，TV一次側(cè)零序電壓要感應(yīng)到二次側(cè)，因三相零序電壓大小相等，相位相同，故三角形繞組輸出電壓（為電壓互感器額定電壓變比）（1）這種接線用于中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)中，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，開口三角形繞組兩端3倍零序電壓，為使，開口三角形繞組每相電壓為100/3V，因此，TV的變化為（為一次繞組的額定線電壓）。（2）這種接線用于中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，故障相電壓為零，非故障相電壓大小、相位與故障前相同不改變，開口三角繞組兩端的3倍零序電壓為相電壓，為使此時，TV的變比應(yīng)為。圖2-4TV等值電路圖2-6試述阻容式單相負(fù)序電壓濾過器的工作原理。答：常用阻容式負(fù)序電壓濾過器接線如圖2-6所示。其參數(shù)關(guān)系為：而且要求超前相位角30°超前相位角60°。圖2-6阻容式單向負(fù)序電壓濾過器（1）當(dāng)輸入正序電壓時相量圖如圖2-7（a）所示。圖2-7負(fù)序電壓濾過器向量圖(a)加入正序電壓向量圖;(b)加入負(fù)序電壓向量圖為在上電壓降與同相位，為在上電壓降，落后電流。為在上電壓降與同相位，為在上電壓降，落后電流90°。電壓三角形abm與皆為含30°、60°銳角的直角三角形，故故、均為之中點(diǎn)，、兩點(diǎn)重合，說明。即通過正序電壓，輸出電壓為零。（2）輸入三相負(fù)序電壓的向量圖如圖2-7（b）所示。由于負(fù)序三相電壓可由正序電壓中B、C兩相交換而得，按與上面相同的三角形△abm及△bcn的關(guān)系，可得到加入負(fù)序電壓時的2-7什么是電抗變換器？它與電流互感器有什么區(qū)別？答：電抗變換器是把輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的中間轉(zhuǎn)換裝置，同時也起隔離作用。它要求輸入電壓與輸出電壓成線性關(guān)系，即。而電流互感器是改變電流的轉(zhuǎn)換裝置，它將高壓大電流轉(zhuǎn)換成低壓小電流，是線性變換，因此要求勵磁阻抗大，勵磁電流小，負(fù)荷阻抗小，而電抗器變換器正好與其相反，電抗變換器勵磁電流大，二次負(fù)荷阻抗大，處于開路工作狀態(tài)；而電流互感器二次負(fù)荷阻抗遠(yuǎn)小于其勵磁阻抗，處于短路工作狀態(tài)。2-8電磁式電壓互感器誤差表現(xiàn)在那兩個方面；畫出等值電路和相量說明？答：電磁式電壓互感器可用圖2-12（a）等值電路，相量圖如圖2-12（b）所示。圖2-12題2-13TV的等值電路及相量圖（a）等值電路；（b）TV的電壓相量圖電壓互感器誤差表現(xiàn)在，即與不同，二者在數(shù)值上不完全相同，在相位上也存在較小的差值。2-9為什么差動保護(hù)使用D級電流互感器？答：變壓器差動保護(hù)用電流互感器其型號和變比都不相同，即使輸出線路、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的縱聯(lián)差動保護(hù)兩側(cè)所用的電流互感器變比相同，其勵磁特性和剩磁也不相同，因此正常運(yùn)行時，總有不平衡電流流過差動繼電器。而且會隨著一次電流增大，鐵心飽和程度的加深使不平衡電流顯著增大。為減小不平衡電流，需要在電流互感器的結(jié)構(gòu)、鐵芯材料等方面采取措施，使一次側(cè)通過較大的短路電流時鐵芯也不至于飽和。級就具有上述性能，它是專門用于縱聯(lián)差動保護(hù)的特殊電流互感器。2-10系列電流繼電器的返回系數(shù)為什么恒小于1？答：根據(jù)電磁式繼電器轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械轉(zhuǎn)矩特性分析，由于繼電器的剩余轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩存在，決定了返回電流必然小于動作電流，即返回系數(shù)恒小于1，如系列電流繼電器。2-11何謂保護(hù)的最大和最小運(yùn)行方式，確定最大和最小運(yùn)行方式應(yīng)考慮哪些因素？答：當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型改變時，短路電流將隨之變化。對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，而短路電流為最小的方式則稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式。對于不同安裝地點(diǎn)的保護(hù)裝置。應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線的實(shí)際情況選取最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路故障時，通過保護(hù)裝置的短路電流最大；而在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路故障時，通過保護(hù)裝置的短路電流最小。2-12在計算無時限電流速斷和帶時限電流速斷保護(hù)的動作電流時，為什么不考慮負(fù)荷的自啟動系數(shù)和繼電器的返回系數(shù)？答：因?yàn)闊o時限電流速斷和帶時限電流速斷保護(hù)的整定計算公式中，動作電流使用最大運(yùn)行方式下三相短路電流來整定，和負(fù)荷的自啟動電流和返回電流相比較，后者可以互略不計，因而可以不考慮負(fù)荷的自啟動系數(shù)和繼電器返回系數(shù)。2-13采用電流電壓連鎖保護(hù)為什么能提高電流保護(hù)的靈敏系數(shù)答：電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)按躲過線路末端短路故障來整定，通常保護(hù)裝置按某一主要運(yùn)行方式下電流元件和電壓元件保護(hù)范圍相等的條件整定計算，這樣整定不僅保證了保護(hù)的選擇性，在最大、最小運(yùn)行方式下，其保護(hù)范圍比單獨(dú)的電流速斷或電壓速斷保護(hù)范圍要大，即提高了保護(hù)的靈敏系數(shù)。2-14如圖2-80所示雙電源網(wǎng)絡(luò)，兩電源最大、；，；最小電抗為，線路AB和BC的電抗為，試確定母線C短路時，求AB線路A側(cè)保護(hù)最大、最小分支系數(shù)。圖2-80題2-14的網(wǎng)絡(luò)圖解：2-16如圖3-18所示單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，已知電源最大電抗，最小電抗為，線路AB和BC的電抗為、、，且，當(dāng)母線C短路時，求對AB線路電流配合的最大、最小分支系數(shù)。圖2-82題2-16的網(wǎng)絡(luò)圖解：2-17比較電流、電壓保護(hù)第、、段的靈敏系數(shù)，哪一段保護(hù)的靈敏系數(shù)最高和保護(hù)范圍最長？為什么？答：電流電壓保護(hù)第Ⅰ段保護(hù)即無時限電流速斷保護(hù)其靈敏系數(shù)隨運(yùn)行方式變化而變化，靈敏系數(shù)和保護(hù)范圍最小，第Ⅱ段保護(hù)即帶時限電流速斷保護(hù)其靈敏性有所提高，保護(hù)范圍延伸到下級線路一部分，但當(dāng)相鄰線路阻抗很小時，其靈敏系數(shù)也可能達(dá)不到要求，第Ⅲ段保護(hù)即定時限過電流保護(hù)，其靈敏系數(shù)一般較高，可以保護(hù)本級線路全長，并作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。2-18如圖2-83所示電網(wǎng)中，線路與均裝有三段式電流保護(hù)，當(dāng)在線路的首端點(diǎn)短路時，都有那些保護(hù)啟動和動作，跳開哪個斷路器？答：在首端點(diǎn)發(fā)生短路，三段過流保護(hù)都啟動，只有保護(hù)2動作，跳開。圖2-83題2-18電網(wǎng)絡(luò)圖2-19接線如圖所示電網(wǎng)中，試指出對6QF電流保護(hù)來說，在什么情況下具有最大和最小運(yùn)行方式？圖2-84題2-19網(wǎng)絡(luò)圖答：對6QF來說，當(dāng)變壓器T1和變壓器T2并聯(lián)運(yùn)行時為電網(wǎng)最大運(yùn)行方式，和切除一臺為電網(wǎng)最小運(yùn)行方式。2-20試說明電流保護(hù)整定計算時，所用各種系數(shù)、、、、它們的意義和作用？答：—可靠系數(shù)，為保證繼電保護(hù)裝置的可靠性；—繼電器返回系數(shù)，恒小于，越接近于，繼電器越靈敏；—保護(hù)中電流互感器的接線系數(shù)；—負(fù)荷的自啟動系數(shù)，反應(yīng)尖峰電流作用；—保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)。只有滿足保護(hù)裝置要求的靈敏系數(shù)，保護(hù)裝置才能使用。2-21電流保護(hù)采用兩相三繼電器接線時，若將相電流互感器極性接反，如圖2-85（1）所示，試分析三相短路及兩相短路時繼電器、、中電流的大小。圖2-85（1）題2-21電流互感器TA接線及電流分布答：兩相三繼電器接線在C相TA極性接反時，發(fā)生三相短路時和A、C兩相短路時電流分布如圖2-85（2）所示圖2-85（2）題2-21電流互感器TA接線及電流分布（a)三相短路時電流分布；（b）電流相量圖1、三相短路時從圖2-85（a）中可知電流繼電器和通過電流互感器二次側(cè)相電流值，而中通過電流為相電流值的倍。2、A、C兩相短路時(如圖2-85（2）所示)，、通過電流互感器二次側(cè)相電流值，而中通過電流為，由于，所以即中通過電流為零。2-22在接線的變壓器在（側(cè)）發(fā)生兩相短路時，裝在側(cè)的電流保護(hù)采用三相完全星形接線與采用不完全星形接線方式其靈敏系數(shù)有何不同？為什么采用兩相三接線方式就能使其靈敏系數(shù)與采用三相完全星形接線相同呢？答：接線變壓器在△側(cè)發(fā)生兩相短路（d、b兩相短路）時，設(shè)變壓器電壓變比為1，在側(cè)電流分布如圖2-85(3)所示，可知，，由此可知采用三相星形接線比采用不完全星形接線靈敏系數(shù)可提高1倍，如采用兩相三繼電器接線在中線上的繼電器通過電流為。即與完全星形接線中B相繼電器中通過電流值相同。故與完全星形接線系數(shù)相同。圖2-85(3)Y，d11接線變壓器側(cè)發(fā)生a、b相短路2-23如圖3—12為無限大容量系統(tǒng)供電的輻射式線路，線路上最大負(fù)荷電流電流互感器變比選為，且采用兩相星形接線，線路上動作時限，、、各點(diǎn)的三相短路電流分別為在最大運(yùn)行方式下，在最小運(yùn)行方式下。圖2-86題2-23網(wǎng)絡(luò)圖擬在線路上裝設(shè)三段式電流保護(hù)，試完成：（1）計算出定時限過流保護(hù)的動作電流與動作時限（）并進(jìn)行靈敏系數(shù)校驗(yàn)；（2）計算出無時限與帶時限電流速斷保護(hù)的動作電流，并作靈敏系數(shù)校驗(yàn)（）；（3）畫出三段式電流保護(hù)原理接線圖及時限配合特性曲線。解：1、線路第Ⅰ段電流保護(hù)整定計算（1）保護(hù)裝置的一次側(cè)動作電流為：（2）保護(hù)裝置的二側(cè)（繼電器中）動作電流為A（3）動作時限（4）靈敏系數(shù)校驗(yàn)2、線路第Ⅱ段電流保護(hù)整定（1）保護(hù)1的第Ⅱ段動作電流要和保護(hù)2的第Ⅰ段動作電流相配合，故先求保護(hù)2的第Ⅰ段動作電流。（2）繼電器動作電流：（3）動作時限。（4）靈敏系數(shù)校驗(yàn)合格3、線路第Ⅲ段過電流保護(hù)整定計算（1）保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流為（2）繼電器動作電流（3）保護(hù)動作時限（4）靈敏系數(shù)校驗(yàn)：近后備保護(hù)合格遠(yuǎn)后備保護(hù)不合格4、畫出三段式過流保護(hù)原理接線及時限特性。（略）2-24如圖3-13所示，已知電源相電勢線路單位長度正序電抗，取。試對電流保護(hù)的、段進(jìn)行整定計算，即求、段動作電流、動作時間、，并校驗(yàn)、段的靈敏系數(shù)，若靈敏系數(shù)不滿足要求，怎么辦？圖2-87題2-24網(wǎng)絡(luò)圖解：1、計算各短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式及最小運(yùn)行方式下三相短路電流值。點(diǎn)：點(diǎn)：點(diǎn)：2、線路電流保護(hù)第Ⅰ段保護(hù)整定計算1）計算保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流和繼電器的動作電流：2）最小靈敏系數(shù)校驗(yàn)，用校驗(yàn)最小保護(hù)范圍來檢查：＝100km3）第Ⅰ段電流保護(hù)時限取。3、線路電流保護(hù)第Ⅱ段整定計算1）處電流保護(hù)第Ⅱ段動作電流要和相鄰電路的電流保護(hù)第Ⅰ段相配合，故首先計算線路電流保護(hù)第Ⅰ段動作電流值：2）線路電流保護(hù)第Ⅱ段動作電流值為：3）繼電器動作電流為4）線路電流保護(hù)第Ⅱ段動作時限應(yīng)與電流保護(hù)第Ⅰ段相配合。5）校驗(yàn)電流保護(hù)第Ⅱ段靈敏系數(shù)，按本級線路末端點(diǎn)最小運(yùn)行方式下二相短路電流校驗(yàn)最小靈敏系數(shù)：不滿足要求因?yàn)殪`敏系數(shù)不滿足要求改為電流保護(hù)1Ⅱ段與電流保護(hù)2的Ⅱ段相配合靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)仍不合格，可以改為采用延時電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。4、線路電流保護(hù)第Ⅲ段整定計算（1）保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流為繼電器動作電流為（2）保護(hù)時限確定3）過流保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)近后備保護(hù)：合格遠(yuǎn)后備保護(hù)：滿足要求2-25如圖3—14所示網(wǎng)絡(luò)中每條線路斷路器處均裝設(shè)三段式電流保護(hù)。試求線路斷路器處電流保護(hù)第、、段的動作電流，動作時間和靈敏系數(shù)。圖3-14中電源電勢為處電源的最大、最小等效阻抗為：。線路阻抗為：線路的最大負(fù)荷為，電流保護(hù)可靠系數(shù)。圖2-88題2-25網(wǎng)絡(luò)圖解：1、計算B、C、D、E點(diǎn)最大、最小運(yùn)行方式下三相短路電流。B點(diǎn)C點(diǎn)：D點(diǎn)：E點(diǎn)：2、線路電流保護(hù)第Ⅰ段整定計算（1）保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流（2）繼電器動作電流（3）最小保護(hù)范圍校驗(yàn)：＝41.56KM3、線路帶時限電流速斷（Ⅱ段）保護(hù)整定計算（1）保護(hù)1第段動作電流要與相鄰下一級和保護(hù)第I段電流保護(hù)相配合。；保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流為：繼電器動作電流：（2）Ⅱ段電流保護(hù)時限的確定（3）Ⅱ段電流保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)靈敏系數(shù)不滿足要求，可采用降低動作電流延長保護(hù)范圍方法提高靈敏性。改與保護(hù)3第Ⅱ段電流相配合保護(hù)3第Ⅱ段動作電流應(yīng)與保護(hù)4第Ⅰ段動作電流配合靈敏系數(shù)不滿足要求改為采用帶延時的電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。時限4、線路電流保護(hù)第段整定計算（1）保護(hù)裝置一次側(cè)動作電流（2）保護(hù)時限確定（3）靈敏系數(shù)校驗(yàn)近后備保護(hù)：合格遠(yuǎn)后備保護(hù)：合格2-26確定圖2-89中各斷路器上過電流保護(hù)的動作時間（時限級差），并在圖上繪出過流保護(hù)的時限特性。；；；；；圖2-89題2-26網(wǎng)絡(luò)圖和過流保護(hù)時限特性2-27過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)在什么情況下需要裝設(shè)方向元件？試舉例說明之。答：在兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)或單側(cè)電源環(huán)形電網(wǎng)，為實(shí)現(xiàn)選擇性，過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)應(yīng)加裝方向元件。對于母線兩側(cè)的保護(hù)，時限短的應(yīng)裝設(shè)方向元件；時限相同，兩側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。2-28說明構(gòu)成相位比較和幅值比較的功率方向繼電器的基本方法。答：按相位比較原理構(gòu)成功率方向繼電器，是判斷母線電壓和線路電流之間相位，功率方向繼電器動作方程為:（2-1）根據(jù)式（2-1）等可知功率方向繼電器可按比較兩電氣量相位原理構(gòu)成，可以直接比較和或間接比較電氣量和的線性函數(shù)和之間相角構(gòu)成，即（2-2）式中、為已知量，由繼電器內(nèi)部參數(shù)決定，繼電器動作方程可表示為：（2-3）已知相位比較兩電氣量和可以得出幅值比較兩電氣量和如下：（2-4）繼電器的幅值比較回路由整流和濾波、幅值比較、執(zhí)行元件三個單元構(gòu)成。常用的有循環(huán)電流式比較回路，均壓比較回路和直接比較回路三種。2-29試分析接線時某相間短路功率方向元件在電流極性接反時，正方向發(fā)生三相短路時的動作情況。答：分析接線時，某相間短路功率方向元件電流極性接反時，正方向發(fā)生三相短路時，則與相位為，則該相繼電器不能動作。因?yàn)槁湓诶^電器的動作區(qū)外。圖2-1題2-29功率方向繼電器電流極性接反時動作范圍2-30畫出功率方向繼電器接線，分析在采用接線時，通常繼電器的角取何值為好？答：功率方向繼電器接線如圖2-2所示，通常功率方向繼電器內(nèi)角取。圖2-2題2-30功率方向繼電器接線方式的接線圖2-31型功率方向繼電器角有兩個定值，一個是，另一個是。試分別畫出最大靈敏角和時，功率方向繼電器的動作區(qū)和的變化范圍的相量圖。答：型功率方向繼電器內(nèi)角值為或，當(dāng)或時其動作區(qū)變化范圍和相量圖如2-3所示（1）變化范圍：（4-7）（2）變化范圍：（4-8）圖2-3題2-31中的變化范圍2-32有一按接線的型功率方向繼電器，其電抗變換器的轉(zhuǎn)移阻抗角為或，問：（1）該繼電器的內(nèi)角多大？靈敏角多大？（2）該繼電器用于阻抗角多大的線路才能在三相短路時最靈敏？答：（1）當(dāng)電抗變換器阻抗角為或時該繼電器內(nèi)角為或，其靈敏角分別為或。（2）通過圖4-6中可以看出用于線路阻抗角或時在三相短路時最靈敏。圖2-4題2-32線路阻抗角示意圖2-33如圖2-90所示輸電網(wǎng)絡(luò)，在各斷路器上裝有過流保護(hù)，已知時限級差為，為保證動作選擇性，試確定各過流保護(hù)的時間及哪些保護(hù)需要裝設(shè)方向元件？圖2-90題2-33輸電網(wǎng)絡(luò)答：，。保護(hù)2、3、4、6應(yīng)設(shè)方向元件。2-34如圖2-91所示的輸電網(wǎng)絡(luò)各斷路器采用方向過流保護(hù)，時限級差，試確定各過流保護(hù)的動作時間，并說明哪些保護(hù)需要裝設(shè)方向元件。圖2-91題2-34輸電網(wǎng)絡(luò)答：，2-35為什么反應(yīng)接地短路的保護(hù)一般要利用零序分量而不是其它序分量？答：因?yàn)橹挥邪l(fā)生接地故障時短路電流中才會出現(xiàn)零序分量，利用零序分量構(gòu)成接地保護(hù)有較大的優(yōu)越性。由于對稱，平衡的三相系統(tǒng)不會出現(xiàn)零序分量，故零序電流保護(hù)的整定值不需要躲過電力系統(tǒng)的振蕩電流、三相短路電流和最大負(fù)荷電流，因此零序電流保護(hù)的整定值較小，從而可提高保護(hù)的靈敏性。2-36什么是中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)？在此種網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接地故障時，出現(xiàn)的零序電壓和零序電流有什么特點(diǎn)？它與中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，接地故障時出現(xiàn)的零序電壓和零序電流在大小、分布及相位上都有什么不同？答：中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)是指中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)或中性點(diǎn)經(jīng)消弧繞組接地電網(wǎng)。中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓增大倍相電壓（設(shè)A相接地），中性點(diǎn)N對地電壓為這個電壓就是零序電壓，由對稱分量法可知。非故障相線路流過零序電流為非故障相本身接地電容電流之和，該零序電流超前零序電壓，電容電流方向從母線流向線路，而故障相線路始端流過零序電流為所有非故障相線路接地電容電流之和或等于接地電流減去故障相本身對地電容電流，因此故障線路零序電流方向是從線路流向母線，該零序電流滯后零序電壓。對于中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，在故障點(diǎn)出現(xiàn)零序電壓，在零序電壓作用下，產(chǎn)生零序電流。由于零序電流方向以流向故障點(diǎn)為正方向，零序電壓方向以線路指向大地為正方向，則零序電流路徑為從接地點(diǎn)流向變壓器中性點(diǎn)，再經(jīng)變壓器流向線路。故障點(diǎn)處的零序電壓最大，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)則變壓器中性點(diǎn)接地處零序電壓越低，甚至為零。2-37在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，接地保護(hù)有那些？它們的基本原理是什么？答：在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，接地保護(hù)裝置有三段式零序電流保護(hù)和三段式方向電流保護(hù)。保護(hù)第Ⅰ段為零序電流速斷保護(hù)，和相間速斷保護(hù)一樣，只能保護(hù)一部線路，不能保護(hù)線路全長。零序電流第Ⅱ段為帶時限電流速斷保護(hù)，一般能保護(hù)線路全長，在線路對端母線故障時有足夠的靈敏性，其動作時間比相鄰線路的零序Ⅰ段動作時間大一時限差（一般為0.5s）。零序保護(hù)第Ⅱ段為本級線路或相鄰線路的后備保護(hù)，其動作時間和相鄰線路的零序二段和三段相配合。若零序第Ⅱ段在線路對端母線接地故障的靈敏系數(shù)不合格，就由零序第Ⅲ段保護(hù)線路全長，以保證原來對端母線接地故障時有足夠的靈敏性，這時原來的零序第Ⅲ段就相應(yīng)變?yōu)榱阈虻冖舳?。在變壓器接地?shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，必須考慮零序保護(hù)動作的方向性，在線路兩側(cè)或多側(cè)有接地中性點(diǎn)時，必須在零序電流保護(hù)中增設(shè)功率方向元件，才能保證動作的選擇性。這樣可構(gòu)成三段式零序方向電流保護(hù)，其接線是零序功率方向繼電器電流線圈串接在零序電流濾過器上正極性端連接取得，而它的電壓線圈接在零序電壓濾過器開口三角形繞組上，反極性連接，取得。這種接線是因?yàn)閱蜗嘟拥貢r，零序電流超前零序電壓的電角度為（考慮到負(fù)荷電流，系統(tǒng)阻抗的電阻和短路點(diǎn)的過度電阻），如果功率方向繼電器電壓繞組接，則零序電流滯后零序電壓的電角度為，如圖5-1（a）所示，此時繼電器應(yīng)正確動作；且動作最靈敏。因此稱為功率繼電器最大靈敏角。動作區(qū)一般限制在，即當(dāng)零序電流超前零序電壓至零序電流滯后為范圍內(nèi)，方向元件都會動作，且在滯后為時動作最靈敏。圖5-1（b）陰影區(qū)為功率方向繼電器的動作區(qū)。圖2-5題2-37中零序電流和電壓相量圖（a）單相接地時零序電流和零序電壓相量圖；（b）零序功率方向繼電器動作特性在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時，零序電流的方向總是由故障點(diǎn)流向各個中性點(diǎn)的變壓器，因此當(dāng)變壓器接地數(shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，必須考慮零序保護(hù)動作的方向性。在線路兩側(cè)或多側(cè)有接地中性點(diǎn)時，必須在零序電流保護(hù)中增設(shè)功率方向元件，才能保證動作的選擇性。三段式零序方向電流保護(hù)由無時限零序方向電流速斷保護(hù)，限時零序方向電流速斷保護(hù)和零序方向過流保護(hù)組成。同一方向上的零序電流保護(hù)動作電流和動作時限的整定同前面介紹三段式零序電流保護(hù)相同，零序電流元件的靈敏系數(shù)校驗(yàn)也與前面相同。只是由于零序電壓分布特點(diǎn)可知在靠近保護(hù)安裝處附近不存在方向元件死區(qū)，但遠(yuǎn)離保護(hù)安裝地點(diǎn)發(fā)生接地短路時，流過保護(hù)的零序電流及零序電壓很小，方向元件可能不動作，因此，應(yīng)分別檢驗(yàn)方向元件的電流和電壓靈敏系數(shù)。2-38為什么零序電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍比反應(yīng)相間短路的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍長而且穩(wěn)定、靈敏系數(shù)高？答：零序電流速斷保護(hù)和相間短路電流速斷保護(hù)都是按被保護(hù)線路末端最大短路電流整定，按被保護(hù)線路末端最小短路電流校驗(yàn)靈敏系數(shù)。而發(fā)生單相短路時比三相短路要小很多。因此零序電流速斷保護(hù)動作電流整定一般，而相間電流速斷保護(hù)一般為。由線路零序阻抗，所以，線路始末端接地短路的零序電流差別要比相間短路電流差別大很多，因而零序電流速斷保護(hù)范圍要大于相間短路電流速斷保護(hù)范圍，單相接地時，故障相電流為倍零序電流,所以零序電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)高。相間電流速斷保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響大，而零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響小，因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行方式改變時，零序網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變動比正序網(wǎng)絡(luò)小，一方面是線路零序阻抗遠(yuǎn)比正序、負(fù)序阻抗大，另一方面通過對變壓器中性點(diǎn)接地方式合理確定，更是保證零序網(wǎng)絡(luò)參數(shù)穩(wěn)定的重要原因。2-39如圖示中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)電流保護(hù)原理接線圖，已知正常時線路上流過一次負(fù)荷電流，電流互感器變比為，零序電流繼電器的動作電流為，問：（1）正常運(yùn)行時，若TA的一個極性接反，保護(hù)會不會誤動作？為什么？答：根據(jù)下面相量圖分析流入繼電器的電流為，所以保護(hù)誤動作。；；；；（2）如有一個電流互感器TA斷線，保護(hù)會不會誤動作？為什么？答：設(shè)A相TA斷線，則，故流入繼電器的電流為，所以也要誤動作。圖2-6題2-39接線圖及電流相量圖（a）接線圖；（b）TA一相極性接反時電流相量圖；（c）TA一相斷線時電流相量圖2-40如圖2-92所示網(wǎng)絡(luò)，已知電源等值電抗；線路正序電抗，零序電抗；變壓器T1額定參數(shù)：31.5MVA,，%，其它參數(shù)如圖所示，試確定AB線路的零序電流保護(hù)第I段、第II段、第III段的動作電流、靈敏系數(shù)和動作時限。圖2-92題2-40網(wǎng)絡(luò)解：（1）計算零序短路電流。線路AB：；線路BC：；變壓器T1：母線短路時的零序電流因?yàn)椋?所以，故應(yīng)按單相接地短路整定計算，兩相接地短路校驗(yàn)靈敏系數(shù)。B母線的最大三相短路電流為B母線的最大三相短路電流為動作時限：C母線短路時的零序電流為(2)各段保護(hù)的整定計算及靈敏系數(shù)校驗(yàn)1）零序I段單相接地短路時保護(hù)區(qū)的長度為：兩相接地短路時保護(hù)區(qū)的長度為：2）零序II段動作時限(3)零序III段因?yàn)槭?10線路，可以考慮非全相運(yùn)行情況，按躲開線路末端最大不平衡電流整定。近后備保護(hù)：遠(yuǎn)后備保護(hù)：動作時限：2-41如圖2-94所示單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)，各斷路器采用方向過流保護(hù)，時限級差。試確定各過流保護(hù)和零序過流保護(hù)的動作時間。圖2-94題2-41網(wǎng)絡(luò)圖答：過流保護(hù)：零序過流保護(hù)：2-42中性點(diǎn)經(jīng)消弧繞組接地電網(wǎng)中，單相故障的特點(diǎn)及保護(hù)方式如何確定？答：中性點(diǎn)經(jīng)消弧繞組接地電網(wǎng)中，一般采用過補(bǔ)償方式，通過故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流。此電流數(shù)值上很小，在相位上超前相角，與非故障線路容性電流與的關(guān)系相同，因此在過補(bǔ)償情況下，不能采用零序電流保護(hù)和零序方向電流保護(hù)?？梢圆捎闷渌順?gòu)成保護(hù)，如反應(yīng)穩(wěn)態(tài)過程的接地保護(hù)和采用反應(yīng)暫態(tài)過程的接地保護(hù)。但是這些保護(hù)在實(shí)際使用時并不理想，有待進(jìn)一步研究解決。2-43何謂欠補(bǔ)償，過補(bǔ)償及完全補(bǔ)償？采用哪種補(bǔ)償方式好，為什么？答：（1）欠補(bǔ)償是表示消弧繞組的電感電流不足以完全補(bǔ)償電容電流，，故障點(diǎn)殘流為容性電流。（2）全補(bǔ)償是表示消弧繞組的電感電流恰好完全補(bǔ)償電容電流，，故障點(diǎn)的殘流為非常小的電阻性泄漏電流。（3）過補(bǔ)償表示消弧繞組的電感電流大于電容電流，故障點(diǎn)的電流為感性電流。完全補(bǔ)償時，消弧繞組與并聯(lián)后的三相電容處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，容易產(chǎn)生過電壓。欠補(bǔ)償在運(yùn)行時部分線路可能退出運(yùn)行，形成全補(bǔ)償，產(chǎn)生較大中性點(diǎn)電壓偏移，引起零序回路中產(chǎn)生嚴(yán)重的鐵磁諧振過電壓。因此在中性點(diǎn)經(jīng)消弧繞組接地時采用過補(bǔ)償；在多數(shù)情況下能迅速消除單相接地電弧而不破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行，接地電弧不會重燃，把單相電弧接地電壓限制在2.5倍相電壓值。2-44何謂絕緣監(jiān)視、作用如何、如何實(shí)現(xiàn)？答：絕緣監(jiān)視裝置是裝設(shè)在發(fā)電廠或變電所母線上檢查單相接地的監(jiān)視裝置。它利用中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，出現(xiàn)零序電壓，發(fā)出告警信號。當(dāng)電網(wǎng)中任一線路發(fā)生單相接地，全電網(wǎng)都會出現(xiàn)零序電壓，因此它發(fā)出的是無選擇性信號，需要運(yùn)行人員依次斷開每條線路，并繼之以自動重合閘，將斷開線路投入；當(dāng)斷開某條線路零序電壓信號消失，則這條線路就是故障線路。絕緣監(jiān)視裝置可用一個過電壓繼電器接于三相五柱式電壓互感器的二次輔助三角形繞組的輸出端構(gòu)成。電壓互感器二次側(cè)另外一個輔助繞組接成星形，在它的引出線上接三只電壓表或一只電壓表加一個三相切換開關(guān)用以測量各相對地電壓。在正常運(yùn)行時，電網(wǎng)三相電壓對稱，沒有零序分量，三只電壓表讀數(shù)相等，過電壓繼電器不動作。當(dāng)電網(wǎng)母線上任一條線路發(fā)生金屬性接地時，接地相電壓為零，該相電壓表讀數(shù)為零，而其它兩相電壓升至原倍相電壓，所以電壓表讀數(shù)升高。同時出現(xiàn)零序電壓，過電壓繼電器動作，發(fā)出接地故障信號，由運(yùn)行人員選線操作，找出故障線路及時處理。2-45什么是零序保護(hù)？直接接地電網(wǎng)中為什么要單設(shè)零序保護(hù)？在什么條件下要加裝方向繼電器組成零序電流方向保護(hù)？答：在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地故障后，出現(xiàn)零序電流、零序電壓和零序功率，利用這些零序分量電量構(gòu)成接地故障保護(hù)的繼電保護(hù)裝置統(tǒng)稱為零序保護(hù)。相間電流保護(hù)的三相星形接線過電流保護(hù)雖然也能保護(hù)接地故障，但其靈敏性低，保護(hù)時限較長。采用零序保護(hù)可克服此不足，因?yàn)椋孩傧到y(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生相間短路時不會出現(xiàn)零序電流和零序電壓，因此零序保護(hù)動作電流可以整定很小，有利于提高靈敏性；②Y，d接線的降壓變壓器，三角形繞組以后的故障不會在星形繞組側(cè)反映出零序電流，所以零序保護(hù)的動作時限可以不必與Y、d接線變壓器以后的線路保護(hù)相配合而取得較短的動作時限。在雙側(cè)或多側(cè)電源電路中，電源處變壓器中性點(diǎn)一般至少有一臺要接地。由于零序電流實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個變壓器的中性點(diǎn)，因此，在變壓器接地數(shù)目較多的中性點(diǎn)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，必須考慮零序保護(hù)動作的方向性，在零序電流保護(hù)中增設(shè)功率方向元件，才能保證動作的選擇性。2-46零序電流保護(hù)由哪幾部分組成，零序電流保護(hù)有什么優(yōu)點(diǎn)？答：零序電流保護(hù)主要由零序電流（電壓）濾過器，電流繼電器和零序方向繼電器三部分組成。零序電流保護(hù)同相間電流保護(hù)一樣廣泛采用三段式零序電流保護(hù)即無時限電流速斷保護(hù)，帶時限電流速斷保護(hù)和零序過流保護(hù)。零序電流保護(hù)與相間電流保護(hù)相比具有靈敏系數(shù)高，動作時間短，尤其對于兩側(cè)電源線路，當(dāng)線路內(nèi)部靠近任一側(cè)發(fā)生接地短路時，本側(cè)Ⅰ段動作跳閘后，對側(cè)零序電流增大使對側(cè)零序Ⅰ段也相繼跳閘，使總的故障切除時間更短。相間短路電流速斷和限時電流速斷受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響大，而零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響小，此外由于零序阻抗比正序阻抗大，故線路始端與末端短路時，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此，零序Ⅰ段保護(hù)范圍大也比較穩(wěn)定，零序Ⅱ段的靈敏系數(shù)較高，也易于滿足要求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)時（如系統(tǒng)震蕩、短時過負(fù)荷等）三相對稱，相間短路電流保護(hù)均受它們的影響而可能誤動作，因而要采取防止措施，而零序電流保護(hù)不受它們影響。在及以上高壓系統(tǒng)和超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障占全部故障，而且其它故障也往往由單相接地引起，因此采用專門零序保護(hù)具有顯著優(yōu)越性。2-47中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中零序電流保護(hù)的時限特性和相間短路電流保護(hù)時限特性有何不同？為什么？答：零序電流保護(hù)的時限特性與相間電流保護(hù)時限特性相同都是按階梯原則整定的，但是對于有Y、d接線的變壓器電網(wǎng)，d（三角形繞組）側(cè)無零序電流，所以時限起點(diǎn)從Y側(cè)變壓器開始至保護(hù)安裝處，顯然比相間短路時從變壓器d側(cè)開始至保護(hù)安裝處時間要短多了，因此零序電流保護(hù)動作時限縮短了。如圖2-6所示圖2-6題2-47相間過電流保護(hù)與零序過電流保護(hù)的時限特性比較2-48零序功率方向繼電器的最大靈敏角為什么確定？答：零序功率方向繼電器的接線如圖2-7所示，其電流繞組接于零序?yàn)V過器回路，輸入電流為，電壓繞組接于電壓互感器二次側(cè)開口三角形繞組反極性輸入端。，當(dāng)保護(hù)線路發(fā)生正方向接地故障時超前約，這時滯后，即，使繼電器工作在最靈敏條件下。圖2-7題2-48功率方向繼電器接線及相量圖（a）接線圖；（b）相量圖2-49零序電流方向保護(hù)與綜合自動重合閘使用時應(yīng)注意什么問題？答：在綜合自動重合閘動作過程中將出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)，再考慮系統(tǒng)兩側(cè)的電機(jī)發(fā)生搖擺，則可能出現(xiàn)很大的零序電流，因此，影響零序電流保護(hù)正確工作，這時必須增大保護(hù)動作值或在重合閘過程中使之短時退出運(yùn)行，待全相運(yùn)行后再投入運(yùn)行。2-49零序電流方向保護(hù)與三相重合閘配合使用時應(yīng)注意什么問題？答：零序電流方向保護(hù)與三相重合閘配合使用時應(yīng)注意以下問題。1、零序電流Ⅰ段保護(hù)。階段式零序電流保護(hù)第Ⅰ段，在整定時要躲過正常運(yùn)行和正常檢修方式下線路末端（不帶方向時為兩端母線）單相及兩相接地故障時流經(jīng)被保護(hù)線路的最大零序電流。當(dāng)零序電流保護(hù)與三相重合閘配合使用時，由于線路后重合側(cè)斷路器合閘不同期（斷路器三相合閘不同期時間，實(shí)際可能達(dá)到）造成瞬時性非全相運(yùn)行，也會產(chǎn)生零序電流。當(dāng)躲不過這種非全相最大零序電流時，不帶時限的Ⅰ段保護(hù)將發(fā)生誤動作。躲過線路末端故障整定是絕對必須的，如果該定值又大于躲過斷路器不同期引起的非全相運(yùn)行零序電流整定值，那么只需設(shè)置一個不帶時限的Ⅰ段電流保護(hù)。如果斷路器不同期引起的非全相運(yùn)行零序電流大于末端故障零序電流時，或者按躲過非全相情況整定；或者在三相重合閘時給躲不開非全相運(yùn)行零序電流的第Ⅰ段帶的時限；或者設(shè)置兩個第Ⅰ段，一個按躲過非全相情況整定不帶時限，另一個按躲過末端故障整定，但在重合閘后加時限或退出工作。綜上所述，在三相重合閘配合使用時，零序電流方向保護(hù)必須具備實(shí)現(xiàn)兩個第Ⅰ段（靈敏Ⅰ段和不靈敏Ⅰ段）保護(hù)的可能性和無時限的Ⅰ段在重合閘時帶時限的可能性。2、零序電流方向保護(hù)裝置中帶時限的后備保護(hù)段數(shù)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，多段式零序電流方向保護(hù)之間必須按逐級配合原則整定，即要求靈敏系數(shù)和時間兩方面的配合。為適應(yīng)不同電壓等級的電力網(wǎng)對后備作用以及特殊用途的保護(hù)（例如旁路斷路器的保護(hù)）對保護(hù)段數(shù)的要求，按現(xiàn)在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的配置，要求零序電流方向保護(hù)除兩個第Ⅰ段外，還應(yīng)有三個時間后備段。2-50將圖2-95所示零序電流方向保護(hù)的接線連接正確，并給TV、TA標(biāo)上極性，（繼電器動作方向指向線路，最大靈敏角為）。答：、的極性及接線如圖2-96所示圖2-95題2-5設(shè)備圖圖2-8題2-50設(shè)備接線圖第3章思考題與習(xí)題的解答3-1什么叫距離保護(hù)？它與電流保護(hù)主要區(qū)別是什么？答：距離保護(hù)是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定保護(hù)動作時限的一種保護(hù)裝置。它與電流保護(hù)相比優(yōu)點(diǎn)是在多電源的復(fù)雜電網(wǎng)中可以有選擇性的切除故障，而且有足夠的快速性和靈敏性；缺點(diǎn)是可靠性不如電流保護(hù)，距離保護(hù)受各種因素影響，在保護(hù)中采取各種防止這些影響的措施，使整套保護(hù)裝置比較復(fù)雜。3-2試比較方向阻抗繼電器、偏移特性阻抗繼電器、全阻抗繼電器在構(gòu)成原則上有什么區(qū)別，按絕對值比較方式列出它們的特性方程。在R-X復(fù)數(shù)平面上畫出相同整定阻抗的動作特性圓，進(jìn)而畫出原則性接線圖。答：三種圓特性阻抗繼電器在構(gòu)成原則上是電壓形成回路不同，而幅值比較回路和執(zhí)行回路是相同的。列出按絕對值比較的特性方程見表3-1。圖3-1題3-2阻抗繼電器動作特性（a）方向阻抗繼電器動作特性；（b）偏移特性阻抗繼電器動作特性；（c）全阻抗繼電器動作特性表6-1阻抗繼電器動作特性比較繼電器的名稱繼電器動作方程動作特性圖方向阻抗繼電器圖6-1（a）偏移特性阻抗繼電器圖6-1（b）全阻抗繼電器圖6-1（c）3-3什么叫測量阻抗、動作阻抗、整定阻抗，它們之間有什么不同？答：單相式阻抗繼電器只輸入一個電壓和一個電流，電壓與電流的比值（為短路阻抗），稱為測量阻抗。使距離繼電器動作的阻抗稱為動作阻抗，對應(yīng)預(yù)先整定的保護(hù)范圍的阻抗稱為整定阻抗，由改變電抗變換器一次側(cè)繞組匝數(shù)或改變電壓變換器的變比和實(shí)現(xiàn)。當(dāng)，阻抗繼電器不動作，當(dāng)則阻抗繼電器動作。3-4有一方向阻抗繼電器，其整定阻抗若測量阻抗，問該繼電器能否動作？解：作出方向阻抗繼電器特性圓，根據(jù)幾何關(guān)系得知因?yàn)?，落在保護(hù)范圍外（圓內(nèi)為保護(hù)范圍，圓外為非動作區(qū)）所以該阻抗繼電器不能動作。圖3-2題3-4特性圓示意圖3-5對偏移特性阻抗繼電器是否需要加記憶回路和引入第三相電壓？答：是需要加入記憶回路和引入第三相電壓，由偏移特性阻抗圓繼電器動作特性方程為當(dāng)保護(hù)安裝處正方向出口發(fā)生金屬性短路時其測量電壓，則上式左邊=右邊，制動量等于動作量。繼電器不能動作，出現(xiàn)死區(qū)，因此需要在動作量和制動量中各引入一個與同相位的極化電壓或插入電壓?？刹捎糜洃涬娐?，將接入50Hz工頻交流串聯(lián)諧振電路；將電路中電阻上引出電壓接入繼電器，當(dāng)發(fā)生相間短路時，測量電壓立即消失，而短路電流不能消失，振蕩電流經(jīng)幾個周波才逐漸衰減到零，這個電流同短路前測量電壓同相位，并且在衰減過程中維持相位不變，可利用這個電流在電阻產(chǎn)生壓降代替進(jìn)行幅值比較，消除瞬時Ⅰ段正方向出口的相間短路死區(qū)。2、引入非故障電壓。因?yàn)樵诒Ｗo(hù)安裝處正方向附近發(fā)生各種相間短路時，只有故障相相間電壓降為零值，而非故障相相間電壓仍然很高。因此可引入非故障相電壓作為極化電壓，即可消除記憶作用消失后正方向兩相短路的死區(qū)，另外還可以防止反方向出口兩相短路時發(fā)生誤動作。3-6何謂方向阻抗繼電器的最大靈敏角，為什么要調(diào)整最大靈敏角等于線路阻抗角？如何調(diào)整？答：如圖3-1（a）所示，方向阻抗繼電器的整定阻抗一經(jīng)確定，其特性圓便確定了。而方向阻抗繼電器的動作阻抗只與測量角有關(guān)的，當(dāng)時，最大，。此時阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大、動作最靈敏，故稱稱為方向阻抗繼電器的最大靈敏角，線路故障時，測量阻抗角（線路短路阻抗角）為使繼電器在最靈敏條件下工作，應(yīng)選擇。若不等于，則動作阻抗將小于整定阻抗。這時繼電器動作條件是而不是.如已求得距離保護(hù)Ⅰ段繼電器動作阻抗，可按下列方法整定，首先將的靈敏角整定端子板位置置于（線路短路時阻抗角一般約為，使），再將的整定端子板置于位置，使，然后確定。；又因?yàn)樗郧蟮煤?，即可對電壓變換器進(jìn)行整定，將距離Ⅰ段測量元件整定端子板置于、、位置即可。距離Ⅱ、Ⅲ段整定方法同上。3-7何謂阻抗繼電器的精確工作電流，為什么要求短路時加入繼電器的電流要大于精確工作電流？圖3-3題3-7阻抗繼電器動作阻抗與測量電流的關(guān)系曲線如圖3-3所示，當(dāng)動作阻抗時，通入繼電器的電流，稱為阻抗繼電器的精確工作電流，只有當(dāng)測量電流時，才能保證阻抗繼電器動作阻抗誤差不超過。要求在被保護(hù)線路末端故障時，流入繼電器電流和精確工作電流之比不小于，保證阻抗繼電器誤差不超過。3-8影響方向阻抗繼電器動作特性的因素有哪些？答：影響方向阻抗繼電器動作的因素主要有：①故障點(diǎn)的過渡電阻；②故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的分支電流；③系統(tǒng)振蕩；④電壓回路斷線；⑤電流互感器和電壓互感器的誤差；⑥串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)挠绊憽?-9何謂阻抗繼電器的和接線方式？為什么相間距離保護(hù)的測量元件采用接線方式？在什么情況下采用接線？答：反應(yīng)相間短路故障阻抗繼電器的接線方式有接線方式和接線方式。采用線電壓和兩相電流差的接線方式稱為接線方式，如接入電壓，則接入電流。采用這種接線方式，當(dāng)在同一地點(diǎn)發(fā)生各種相間短路時，測量阻抗都相等。反應(yīng)相間短路故障接線方式也可采用線電壓和相電流接線方式，為分和接線方式。采用這種接線方式，在線路同一地點(diǎn)發(fā)生不同類型相間短路故障，不僅測量阻抗數(shù)值不同，而且相位也不同。因此，接線方式阻抗繼電器一般不適用做測量元件而適用做啟動元件，在送電端應(yīng)采用接線方式，在受電端易采用接線方式。3-10過渡電阻對距離保護(hù)Ⅰ段影響大還是Ⅱ段影響大，為什么？答：短路過渡電阻可能導(dǎo)致保護(hù)不正確動作，過渡電阻越大，對保護(hù)影響也越大，但由于過渡電阻一般隨短路時間增大而增大，而距離保護(hù)第Ⅰ段動作時間很短，故受過渡電阻影響相對較小，而對距離保護(hù)第Ⅱ段測量阻抗影響較大。3-11過渡電阻對長線距離保護(hù)影響大還是對短線距離保護(hù)影響大？答：過渡電阻對距離短線保護(hù)影響大，因?yàn)榫€路長整定阻抗大，相對保護(hù)范圍大，從圖3-4（b）中可看出當(dāng)過渡電阻超過時短線方向阻抗繼電器不能動作，而長線方向阻抗繼電器可以動作。當(dāng)過渡電阻超過時長線阻抗繼電器才不能動作，由此可見過渡電阻對短線距離保護(hù)影響大。圖3-4題3-11接線與動作特性（a）接線；（b）動作特性3-12為什么在整定距離保護(hù)II段要考慮最小分支系數(shù)，而校驗(yàn)III段靈敏性時要考慮最大分支系數(shù)。答：當(dāng)短路點(diǎn)與保護(hù)安裝處存在分支電路時，出現(xiàn)分支電流，距離保護(hù)受分支電流影響，其阻抗繼電器的測量阻抗將增大或減小。在分支處有電源時產(chǎn)生助增電流，分支系數(shù)大于，測量元件反映故障距離比從保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)實(shí)際距離大，結(jié)果導(dǎo)至該處距離保護(hù)Ⅱ段測量元件出現(xiàn)拒動，使Ⅱ段阻抗保護(hù)實(shí)際范圍縮小。如分支處無電源，則產(chǎn)生汲出電流，使分支系數(shù)小于，分支線影響使測量阻抗比保護(hù)至短路點(diǎn)實(shí)際距離阻抗要小，其結(jié)果導(dǎo)致該處第Ⅱ段測量元件誤動作。為了考慮分支電路助增電流或汲出電流的影響，在距離保護(hù)Ⅱ段整定計算中必須考慮分支系數(shù)。由于分支系數(shù)數(shù)值與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)，故從保證距離保護(hù)選擇性出發(fā)應(yīng)選擇最小分支系數(shù)來整定計算，因?yàn)楫?dāng)運(yùn)行方式改變時，使分支系數(shù)的數(shù)值增大時，阻抗繼電器的測量阻抗也增大，即會使保護(hù)范圍縮短，反之用較大分支系數(shù)進(jìn)行整定計算，則在系統(tǒng)運(yùn)行方式變化，使分支系數(shù)數(shù)值減小時，阻抗繼電器的測量阻抗減小，可能造成無選擇性跳閘。選用最大分支系數(shù)則測量阻抗比實(shí)際阻抗大，使遠(yuǎn)后備距離保護(hù)靈敏系數(shù)減小，如此時能滿足要求，則當(dāng)運(yùn)行方式改變后其測量阻抗比實(shí)際值減小，使靈敏系數(shù)增高就更能滿足要求了。3-13電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)有什么影響，哪一種影響最大？答：電力系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)各點(diǎn)的電流、電壓將隨線路兩側(cè)電源電勢間的角度變化而變化，因而系統(tǒng)中各點(diǎn)的測量阻抗也將隨角發(fā)生變化。系統(tǒng)中保護(hù)電流元件和低電壓元件可能會誤動作。由分析可知，電力系統(tǒng)振蕩時距離保護(hù)中，對全阻抗繼電器受影響最大、最容易誤動作。3-14距離保護(hù)震蕩閉鎖裝置應(yīng)裝置應(yīng)滿足什麼條件?3-15電壓互感器二次回路斷線對阻抗繼電器有什么影響？如何防止？答：在運(yùn)行中的距離保護(hù)由于電壓互感器二次回路斷線（熔斷器熔斷或二次側(cè)自動開關(guān)跳閘），造成電壓回路斷線失壓使測量阻抗小于整定阻抗，距離保護(hù)誤動作。為了防止距離保護(hù)誤動作必須設(shè)置電壓回路斷線閉鎖裝奧建置。對斷線閉鎖裝置的要求是：（1）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，斷線閉鎖裝置不應(yīng)起動。（2）電壓互感器二次電壓回路發(fā)生斷線或短路時，斷線閉鎖裝置應(yīng)可靠動作，將距離保護(hù)閉鎖，同時發(fā)出電壓回路斷線信號，以便運(yùn)行人員處理。（3）被保護(hù)線路故障而電壓回路正常時，斷線閉鎖裝置不應(yīng)動作。目前廣泛采用的，實(shí)現(xiàn)電壓回路斷線閉鎖的構(gòu)成原理是反映電壓回路斷線后出現(xiàn)零序電壓而動作的。如電容式零序電壓濾過器構(gòu)成的斷線失壓起動元件如圖6-5所示。它是利用零序電壓磁平衡原理構(gòu)成的。圖3-5題3-15TV二次回路斷線閉鎖原理接線圖圖中為相間短路保護(hù)的阻抗繼電器，由電容、、構(gòu)成零序電壓濾過器，取得零序電壓，接入斷線閉鎖繼電器KCB的動作繞組，從二次側(cè)開口三角形繞組輸出端取得零序電壓接入的制動繞組，反極性接入零序電壓。①當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地或出現(xiàn)斷線故障時，二次側(cè)電壓濾過器和開口三角形繞組側(cè)均出現(xiàn)零序電壓，，不動作。②當(dāng)二次回路斷線失壓時，零序電壓濾過器輸出端有零序電壓輸出，而開口三角形繞組輸出端無零序電壓，只有動作繞組中有電流通過，繼電器動作，其常閉觸點(diǎn)斷開，將距離保護(hù)繼電器閉鎖，其常開觸點(diǎn)發(fā)出斷線失壓信號。③當(dāng)二次側(cè)發(fā)生三相短路，三相熔斷器同時熔斷，零序電壓濾過器無零序電壓輸出，為保證在這種情況下使繞組獲得零序電壓，在相熔斷器兩端并聯(lián)一只電容器，使繞組獲得零序電壓。動作，將閉鎖。3-16試分析說明三種特性圓的阻抗繼電器中哪一種受過渡電阻影響最大？哪一種受系統(tǒng)振蕩影響最大？答：分析全阻抗繼電器，方向阻抗繼電器和偏移圓阻抗繼電器受過渡電阻影響和受系統(tǒng)振蕩影響如圖3-6和圖3-7。從圖3-6中可看出方向阻抗繼電器受過渡電阻影響最大，從圖3-7中可看出全阻抗繼電器受系統(tǒng)振蕩影響最大。系統(tǒng)振蕩時，M處阻抗繼電器的測量阻抗軌跡SQ與阻抗繼電器的特性1、2、3相交。在δ1≤δ≤δ6時全阻抗繼電器動作；在時偏移特性阻抗繼電器動作；在時，方向阻抗繼電器動作。可見振蕩對全阻抗繼電器影響最大。圖3-6阻抗繼電器受過渡電阻的影響分析圖3-7題6-15阻抗繼電器受系統(tǒng)振蕩影響時的分析1——方向阻抗繼電器動作特性2——偏移圓阻抗繼電器動作特性3——全阻抗繼電器動作特性3-17距離保護(hù)啟動元件采用負(fù)序元件、零序增量元件有何優(yōu)點(diǎn)3-18階段式距離保護(hù)與階段式電流保護(hù)相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 3-19如圖3-8所示，線路點(diǎn)發(fā)零序生兩相短路，已知線阻抗，，采用接線。試求①沒有過渡電阻時的距離保護(hù)1測量阻抗；②當(dāng)過渡電阻時的測量阻抗，已知。圖3-8題3-19網(wǎng)絡(luò)圖解：①兩相短路時測量電壓和測量電流為：測量阻抗：=②當(dāng)過渡電阻時測量阻抗為=3-20如圖3-9所示，已知各線路首端均裝有距離保護(hù)，線路正序阻抗，試計算保護(hù)的距離、段的動作阻抗，距離段的動作時限及校驗(yàn)距離段的靈敏性。已知：距離保護(hù)II段動作時限圖3-9題3-20網(wǎng)絡(luò)圖解：1、距離保護(hù)1的動作阻抗第Ⅰ段第Ⅱ段2、距離保護(hù)的Ⅱ段動作時限3、距離保護(hù)第段靈敏系數(shù)按下式計算合格3-21如圖3-10所示網(wǎng)絡(luò)中采用三段式距離保護(hù)為相間短路保護(hù)，各參數(shù)為：線路單位正序阻抗，線路阻抗角為，AB、BC線最大負(fù)荷電流為，負(fù)荷功率因數(shù)，已知電源電動勢，電源內(nèi)阻。歸至的各變壓器阻抗為，容量每臺其余參數(shù)如圖3—10所示。當(dāng)各阻抗保護(hù)測量元件采用方向阻抗繼電器時，求（一）保護(hù)各段整定值和校驗(yàn)靈敏系數(shù)。（二）分析系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時保護(hù)處各段保護(hù)動作情況。（三）當(dāng)距離處發(fā)生過渡電阻時相間短路，保護(hù)將作如何反應(yīng)？圖3-10題3-21網(wǎng)絡(luò)圖解：（一）求斷路器處阻抗保護(hù)各段整定計算⑴為配合方便，先計算出保護(hù)、、第Ⅰ段動作阻抗值，即距離保護(hù)、、處第Ⅰ段動作時間和靈敏系數(shù)分別為⑵距離保護(hù)第Ⅱ段整定計算處保護(hù)的相鄰元件為BC線路和并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)處距離保護(hù)第Ⅱ段與線路第Ⅰ段配合時，則有和變壓器配合時，因?yàn)椋础都夹g(shù)規(guī)程》條，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)，故變壓器第Ⅰ段保護(hù)范圍應(yīng)至低壓母線上上述二者中取最小值：。距離保護(hù)第段動作時間為第Ⅱ段保護(hù)靈敏系數(shù)為：合格滿足靈敏系數(shù)要求⑶距離保護(hù)第Ⅲ段整定計算因?yàn)椴捎梅较蜃杩估^電器，故距離保護(hù)第Ⅲ段整定值按下列條件整定計算：首先按躲過最小負(fù)荷阻抗，即距離保護(hù)第Ⅲ段動作時間為：在按與相鄰線路距離保護(hù)第Ⅱ段配合，即取，?。?取按與相鄰距離保護(hù)第Ⅱ段配合，第Ⅲ段距離保護(hù)動作時間為：式中—相鄰線路重合后不經(jīng)振蕩閉鎖的距離保護(hù)第Ⅱ段動作時間，取。進(jìn)行距離保護(hù)靈敏系數(shù)校驗(yàn)：當(dāng)作近后備保護(hù)當(dāng)作遠(yuǎn)后備保護(hù)可見，作近后備保護(hù)可以滿足靈敏性要求作為BC線路遠(yuǎn)后備保護(hù)不能滿足靈敏性要求，作為變壓器遠(yuǎn)后備保護(hù)更不滿足要求，故應(yīng)考慮選取，靈敏系數(shù)為，較接近滿足要求。（二）求系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時，處保護(hù)的動作行為求系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時最小測量阻抗。，保護(hù)安裝處的測量阻抗為：，而可見，在最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)振蕩時的軌跡線穿過阻抗保護(hù)第Ⅱ段和第Ⅲ段測量元件的動作特性圓，如圖6-11所示，距離保護(hù)第Ⅱ段和第Ⅲ段的阻抗元件將誤動作。圖3-11題3-18振蕩對距離保護(hù)的影響令對應(yīng)時間為，為第Ⅲ段測量元件誤動作時間；對應(yīng)時間；為第Ⅱ段測量元件誤動作時間。對阻抗保護(hù)第Ⅱ段而言，當(dāng)時，雖第Ⅱ段測量元件動作，但保護(hù)將不誤動，對第Ⅲ段保護(hù)而言，測量元件誤動，當(dāng)時，第Ⅱ段保護(hù)會發(fā)生誤動、跳閘，故障被切除，故第Ⅲ段保護(hù)阻抗元件應(yīng)返回不會誤動；通常當(dāng)時，第Ⅲ段保護(hù)動作時間可躲過振蕩的影響，也不可能誤動。從以上分析計算可知，