第二章習題答案1.電力系統(tǒng)及參數(shù)如REF_Ref171508951\h圖2-27所示，其中發(fā)電機G的額定容量為,直額定電壓為,變壓器T的電壓比為,容量為,短路電壓百分數(shù)。輸電線路長度為,單位千米正序阻抗,所接系統(tǒng)的等效短路容量為。試求出k1、k2點故障時，流過P處的電流有名值。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1習題1網(wǎng)絡示意圖答：取SB=100MV·A,UB=Uav(注:在標幺值計算中,由于短路容量標幺值與短路電流標幺值是相同的,而短路電流與短路阻抗成反比關系,因此,短路容量與等效阻抗也成反比關系。如對于本題中的等效系統(tǒng)S而言,其短路容量為1000MV·A,則按本題的基準容量取法,其系統(tǒng)等效阻抗為0.1pu,可以理解為,系統(tǒng)S所能提供的最大短路容量為10倍的標準容量。本例中的其他三個元件,也要按基準容量SB及基準電壓UB進行折算?；鶞孰妷簽槠骄~定電壓,是按國標電壓等級的1.05倍進行計算的(本例中涉及兩個電壓等級的平均額定電壓分別是10.5kV及115kV)。(1)各元件正序參數(shù)標幺值計算發(fā)電機G:XG?=X=0.28pu變壓器T:XT?=Uk%×=0.175pu等效系統(tǒng)S:XS?==0.1pu(注:以上參數(shù)計算中,共有三類折算方法,發(fā)電機與變壓器參數(shù)計算中,采用的是銘牌參數(shù),即根據(jù)自身容量計算所得的參數(shù)標幺值向標準標幺值的折算,方法是乘以標準容量,再除以自身容量;線路參數(shù)計算中,采用的是有名值阻抗向標準標幺值的折算,相當于除以標準阻抗ZB=UEQ\*jc3\*hps12\o\al(\s\up4(2),B)/SB;等效短路容量的折算阻抗的方法前面已說明。)(2)正序阻抗網(wǎng)絡圖根據(jù)故障點的不同,分別畫出K1、K2點故障時,相應的正序阻抗網(wǎng)絡圖,如REF_Ref173677842\h圖2-2所示。由于進行的是三相短路計算,故只需要考慮正序網(wǎng)絡,在許多專業(yè)書籍中,不特別說明的情況下,元件參數(shù)即是正序阻抗參數(shù)。REF_Ref173677842\h圖2-2a為K1點故障時,正序等效阻抗網(wǎng)絡,從網(wǎng)絡中可以看出,在此故障情況下,流過發(fā)電機的短路電流是由發(fā)電機提供的,與系統(tǒng)電源無關。REF_Ref173677842\h圖2-2b為計算短路點電氣量值所用的等效阻抗圖,注意,圖中EG?=1、ES?=1、Eeq?=1分別代表發(fā)電機側等效電動勢標幺值、系統(tǒng)側等效電動勢標幺值均為1,這也是故障時工程計算所默認的等效方法。根據(jù)帶電動勢源支路并聯(lián)的原理,REF_Ref173677842\h圖2-2a中左右兩側電動勢等效為Eeq?=1,相應的阻抗支路并聯(lián)。對于K2點故障,其阻抗圖以及等效方法類似,如REF_Ref173677842\h圖2-2c、d所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2例2-1阻抗圖a)、b)K1點三相短路正序網(wǎng)絡及等效簡化網(wǎng)絡c)、d)K2點三相短路正序網(wǎng)絡及等效簡化網(wǎng)絡(3)K1點故障,流過P處電流短路電流標幺值:IK1?==2.0559pu短路電流標準值:IB.110==502A短路電流有名值:IK1=IK1?×IB·110=1032.1A短路容量有名值:SK·K1=IK1?×SB=205.59MV·A(注:因為故障點K1與P處于兩個電壓等級,因此,短路電流的標準值是按110kV進行計算的。流過P處的短路容量與流過線路L的及流過變壓器T的短路容量都是一致的。這樣做,充分體現(xiàn)出采用標幺值進行計算的優(yōu)越性。所計算系統(tǒng)涉及的電壓等級越多,元件越復雜,越能體現(xiàn)其優(yōu)越性。)(4)K2點故障,流過P處電流短路電流標幺值:IK2?==2.1978pu短路電流標準值:IB.110==502A短路電流有名值:IK1=IK1?×IB·110=1003.3A短路容量有名值:SK·K2=IK2?×SB=219.78MV·A。2.某電壓互感器接線如REF_Ref171508961\h圖2-28所示。其一次側繞組呈星形接于A、B、C相母線，中性點為N并接地；其二次側主繞組呈星形接于代號為A630、B630、C630電壓小母線，中性點n引至代號為N600電壓小母線并接地；電壓互感器二次側輔助繞組（開口三角）分別引至代號為L630、N600’電壓小母線，并將N600’接地。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3某電壓互感器接線方式圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4試求：（1）如該互感器一次側母線電壓為110kV，設系統(tǒng)發(fā)生A相接地，一次電壓相位關系如REF_Ref173676970\h圖2-29a所示。A630、B630、C630對N600電壓為多少伏？L630對N600’電壓為多少伏？（2）如該互感器一次側母線電壓為10kV，設系統(tǒng)發(fā)生A相接地，一次電壓相位關系如REF_Ref173676970\h圖2-29b所示。則A630、B630、C630對N600電壓為多少伏？L630對N600’電壓為多少伏？答：(1)根據(jù)題意,則A630對N600電壓由57.7V降為0V,B630、C630對N600電壓仍為每相的額定電壓即57.7V。一次側三相電壓所合成的零序電壓與相電壓相等。根據(jù)電壓比,二次側L630對N600電壓,即所稱開口三角電壓為100V。57.7V升為100V。一次側三相電壓所合成的零序電壓等于三倍相電壓。根據(jù)電壓比,二次側L630對N600電壓,即所稱開口三角電壓為100V。3.某10kV饋線如REF_Ref171509038\h圖2-30所示，S為上級等值系統(tǒng)，M、N、P為母線，可理解為電氣節(jié)點。線路被分為L1及L2兩段，長度分別為5km與10km，單位長度線路阻抗為0.4Ω/km。QF1、QF2為斷路器。DT為配電變壓器，其容量為1MVA，短路電壓百分數(shù)為4%。MN線路首端裝設有保護P1。NP線路首端裝設有保護P2。TA1、TA2、TA3為電流互感器，變比分別為600/5、300/5、200/5；TV與三相式電壓互感器。試求：1）假設系統(tǒng)S在最大運行方式下等值阻抗為0.4，試分別計算P點、Q點三相短路時，電流互感器TA1與TA3的二次電流值。2）假設系統(tǒng)S在最小運行方式下等值阻抗為0.42，試分別計算N點、P點兩相短路時，TA1、TA2的二次電流值。圖2-30習題3系統(tǒng)接線簡圖答：計算阻抗。XL1=0.4*5=2?，XL2=0.4*10=4?，XDT=0.04*10^2/1=4?1）當P點發(fā)生三相短路，TA1一次電流值為TA1二次電流值為此時無電流經(jīng)過TA3，所以TA3的二次電流值為0A。當Q點發(fā)生三相短路，TA1一次電流值為947.2A，TA1二次電流值為TA3一次電流值為947.2A，TA3二次電流值為2）當N點發(fā)生兩相短路時，TA1一次電流值為TA1二次電流值為此時無電流經(jīng)過TA2，所以TA2的二次電流值為0A。當P點發(fā)生兩相短路時，TA1一次電流值為TA1二次電流值為TA2一次電流值為817.76A，TA2二次電流值為4.同上題參數(shù)，試求：1）假設系統(tǒng)S在最大運行方式下等值阻抗為0.4，試分別計算P點、Q點三相短路時，保護P1處TV二次主繞組A相電壓值，得出簡要比較結論。2）假設系統(tǒng)S在最小運行方式下等值阻抗為0.42，試分別計算N點、P點兩相短路時，TV二次主繞組A相負序電壓值。答：1）當P點發(fā)生三相短路時，按滿壓折算，保護P1處TV二次主繞組A相電壓值為同理，當Q點發(fā)生三相短路時，保護P1處TV二次主繞組A相電壓值為54.13A2）當N點發(fā)生兩相短路時，按滿壓折算，TV二次主繞組A相負序電壓值為同理，當P點發(fā)生兩相短路時，TV二次主繞組A相負序電壓值為5.延用例2-1中系統(tǒng)，并假設系統(tǒng)正序、負序等值阻抗均為j0.4Ω，零序等值阻抗為30+j0.4Ω。線路L1正序阻抗為0.2+j2Ω；L2正序阻抗為0.4+j4Ω。線路單位長度零序阻抗為對應正序阻抗的3倍。試分別計算N點、P點發(fā)生單相接地短路故障時，流過保護P1、P2的三倍零序電流。答：系統(tǒng)等值相電勢計算同例2-1。1）阻抗參數(shù)計算。根據(jù)題意，系統(tǒng)正序、負序等值阻抗，系統(tǒng)正序、系統(tǒng)零序等值阻抗；線路L1的正序、負序等值阻抗，零序等值阻抗；線路L2正序、負序等值阻抗，零序等值阻抗。分別給出N、P點單相接地時零序等值網(wǎng)絡示意如REF_Ref171763309圖2-7、REF_Ref171166929\h圖2-8所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7零序等值網(wǎng)絡示意圖圖2-SEQ圖2-\*ARABIC8零序等值網(wǎng)絡示意圖2）N點單相接地計算最小運行方式下，N點故障等值正序電抗為等值零序電抗為根據(jù)式REF_Ref171167786\h（2-8）計算電流，先計算分母有。等值電勢取其模值，即有效值，從而得N點單相接地時，流入故障點N的三倍零序電流值為流過P1的三倍零序電流與故障點電流相同，為551.8，而流過P2的三倍零序電流為0A。3）P點單相接地計算。P點故障等值正序電抗為等值零序電抗為根據(jù)式REF_Ref171167786\h（2-8），有。從而得P點單相接地時，流入故障點的三倍零序電流值為此時流過保護P1、P2的三倍零序電流均為400.66.某10P20型電流互感器,其二次額定電流為5A。經(jīng)伏安特性試驗測得拐點后勵磁電壓最大值應為100V。互感器二次負載總阻抗為，負載系數(shù)為3?；ジ衅鲀?nèi)阻抗為。問該電流互感器所接負載在系統(tǒng)故障條件下，精度能否滿足要求？答：由題意，二次側總的回路阻抗為因此，故障時二次負載上流過的最大電流由于互感器為10P20型，二次額定電流為5A，即使不考慮誤差，系統(tǒng)故障條件下，二次側二次負載上流過的最大電流（理想電流）為，按10%誤差，負載上應流過90A電流，目前只有40A。結論：電流互感器輸出電流的誤差超過了10%，不滿足要求。7.如REF_Ref171509259\h圖2-32所示，10kV母線的電壓互感器由三個單相互感器組成，每相共有一個初級繞組，兩個次級繞組。請問：二次主繞組的每相額定電壓為多少？二次輔助繞組輸出的電壓稱為什么？互感器變比表達式？要求將三個單相互感器進行一次繞組及二次繞組的聯(lián)接，以完成三相電壓互感器的功能，注意接線、極性及接地點。電壓互感器的誤差是指什么誤差，應小于多少？圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6習題7電壓互感器接線圖答：二次主繞組的每相額定電壓為57.7V，二次輔助繞組輸出的電壓為33.3V，互感器電流比表達式I1/I2=N2/N1,電壓互感器的誤差是指電壓比值誤差和相位誤差。8.如REF_Ref171509289\h圖2-33所示，10kV線路電流保護采用10P20電流互感器，采用不完全星形接線，某電流保護采用兩相兩繼電器式接線，試根據(jù)以下素材畫出示意圖，注意極性與接地，并說明：1）10P20的含義；2）繼電器的電流互感器極性接反，會帶來什么問題？圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7習題8電流互感器接線圖答：（1）10P20的含義是在一次側流過的電流為其一次側額定電流20倍時，該互感器誤差小于10%。（2）若此時A相或C相極性接反會導致二次側的電流與接反之前相位相差180°，A相或C相保護動作方程中的電流大小不會發(fā)生改變，流過B相的電流發(fā)生改變，若此時B相接有繼電器會使得B相的繼電器誤動。第三章習題答案1.什么是系統(tǒng)最大運行方式與最小運行方式，最大運行方式時系統(tǒng)等效阻抗為什么最小？答：對于饋線保護而言，系統(tǒng)是指保護安裝處背后的等值電力系統(tǒng)。系統(tǒng)的最大運行方式是指能向饋線上故障點提供最大短路電流的運行方式，也可理解為系統(tǒng)所能提供的短路容量為最大的一種運行方式，其特點是系統(tǒng)的等值阻抗為最小值。系統(tǒng)的最小運行方式是指能向饋線上故障點提供最小短路電流的運行方式，，也可理解為系統(tǒng)所能提供的短路容量為最小的一種運行方式，其特點是系統(tǒng)的等值阻抗為最大值。2.三段式電流整定計算中如何選擇系統(tǒng)運行方式及短路類型？答：一般電流保護用于小電流接地系統(tǒng)（中性點非有效接地系統(tǒng)），不需要考慮接地短路類型；而同一運行方式下同一故障點處，三相短路電流將大于兩相短路電流，所以整定電流值時選擇最大運方下的三相短路，校驗靈敏度時使用最小運方下的兩相短路電流。3.I段保護與Ⅲ段保護相比，各有什么優(yōu)缺點？答：電流Ⅰ段保護整定值大，選擇性、快速性好，但靈敏性差，不能保護本線全長。電流Ⅲ段保護整定值小，動作慢，但靈敏性好，能保護本線路全長及相鄰線路。4.三段式電流保護中哪些是主保護，哪些是后備保護？答：電流Ⅰ段、電流Ⅱ段為線路的主保護；電流Ⅲ段保護為后備保護，為本線路提供近后備作用，同時也為相鄰線路提供遠后備作用。5.無時限電流速斷保護為什么有時需要帶延時的出口跳閘？答：其主要目的是防止該保護誤動作，如線路上裝有避雷器時，當線路遭遇雷擊時，避雷器放電，將在某一相上產(chǎn)生相當大的電流，時間最長約0.03s；又如線路上配電變壓器的勵磁涌流也可能造成該保護誤動作等。將改保護設置為帶有短延時（如0.1s）出口跳閘，將有效地防止保護誤動作，同時由于該保護屬于饋線保護，保護帶有短延時切除故障，對于系統(tǒng)不會造成不利影響。6.電流保護為什么要校驗靈敏度，這與保護四性中的“靈敏性”有何關系？答：校驗靈敏度即是校驗該保護的整定值是否滿足“靈敏性”要求，即校驗保護反映區(qū)內(nèi)故障的能力。如對于電流保護II段，其校驗方法是求取最小運行方式下保護線路末端發(fā)生兩相短路的最小短路電流，與整定值相比較，以校驗保護在此狀態(tài)下能否動作。7.三段式電流保護哪一段動作最靈敏？答：電流保護III段最靈敏，因其啟動電流相對最小，保護范圍相對最長。8.某10kV饋線如REF_Ref173170018\h圖3-44所示，系統(tǒng)S在最大運行方式下的等值阻抗為0.4，最小運行方式下的等值阻抗為0.5，線路所裝設TA變比為600/5。配電線路L等值阻抗為6。試求出電流保護P1的無時限電流保護整定二次值，可靠系數(shù)取1.25。（計算精確到小數(shù)點后1位）。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC44習題3.8圖末端故障最小阻抗：0.4+6=6.4三相短路電流：=1000*10.5/1.732/6.4=947.243A一段整定一次值：947.243*1.25=1184.05A一段整定二次值：1184.05/80=14.8A9.已知20kV母線最大三相短路電流為2000A。在100MV·A基準容量條件下，所接饋線阻抗標幺值為2。饋線上無其他負荷，末端為一臺16MV·A配電變壓器，其低壓側為10kV，短路電壓百分數(shù)為6.9%。饋線持續(xù)運行載流量為510A。試計算該饋線的電流保護定值。答：基準電流電源阻抗標幺值變壓器阻抗標幺值（1）電流速斷保護按躲過本線路末端變壓器低壓側發(fā)生三相短路的短路電流整定,可靠系數(shù)取1.3靈敏度校驗滿足動作條件（2）限時電流速斷保護：終端線路，不設II段。（3）過電流保護過電流保護作為電流速斷保護的后備保護，應能夠保護本線路的全長。因此應躲過本線路的最大負荷電流乘以自啟動系數(shù)來整定，可靠系數(shù)取1.2，返回系數(shù)取0.95近后備靈敏系數(shù)為近后備靈敏度滿足要求。線路N末端發(fā)生三相短路電流遠后備靈敏系數(shù)為遠后備靈敏度滿足要求。10.某10kV饋線如REF_Ref173170056\h圖3-45所示，系統(tǒng)S在最大運行方式下的等值阻抗為0.5，最小運行方式下的等值阻抗為0.7。本線路L等值阻抗為6。線路所裝設TA變比為400/5。相鄰線路電流I段的一次整定值為500A。試求本線路電流保護P1的II段整定值的二次值（可靠系數(shù)取1.1），并進行靈敏度校驗。（要求計算結果精確到小數(shù)點后2位）。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC45例題3.10圖答：本線路電流保護II段整定值為1.1倍相鄰線路電流I段的一次整定值，即550A本線路末端兩相短路電流最小值為：743.6A靈敏度：743.6A/550A=1.35滿足要求。11.如REF_Ref173170144\h圖3-46所示，系統(tǒng)中電源視為110kV無窮大電源，圖中T、T1的容量分別是40MVA、1MVA，短路電壓百分比都是10%。配電變壓器位于配電線路的首端。線路正序阻抗為4Ω，TA變比為600/5。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC46例題3.11圖（1）分別以配電變壓器低壓側、線路末端為故障點，計算三相短路電流值；（2）對保護P處的電流速斷保護整定方法進行討論，選出較優(yōu)的整定方案；（3）求出動作電流二次值。答：（1）求取折算到10kV側的短路阻抗值主變壓器阻抗有名值（折算到10kV側）：配電變壓器阻抗有名值（折算到10kV側）：線路阻抗：T1配變低壓側三相短路電流：線路末瑞三相短路電流：T2配變低壓側三相短路電流：（2）此例中，配電變壓器的容量設置較大（一般10kV饋線上的配電變壓器容量不會超過1MVA），造成饋線末瑞三相短路電流值小于T1配變低壓側三相短路，因此仍取本線路末端三相短路電流進行整定。如按T2配變低壓側三相短路進行整定，則有可能出現(xiàn)在T1配變低壓側三相短路時，電流速斷保護將誤動作的情況。（3）電流整定一次值為：電流整定二次值為：12.兩相三繼電器式電流保護中某段電流保護的繼電器的動作電流為20A，TA電流比為500/5，一次側發(fā)生CA相短路，A相電流為1500A。問流過各繼電器的電流為多少？各繼電器動作嗎？如A相繼電器的電流互感器極性接反，會帶來什么問題？答：流入A、C兩相繼電器電流各為15A,流入B相（也可稱為“負B相”）繼電器中電流為0A,由于A、B、C三相繼電器中電流都小于整定值，所以繼電器將不動作。根據(jù)題意，AC兩相短路時，兩相電流相量相反，電流相量和應為零，因此B相繼電器不會動作；若A相電流互感器接反，流入A、C兩個繼電器電流不變，仍為15A,但流入第三個繼電器中電流將變?yōu)锳、C兩相的相量差值，其值為30A,由于B繼電器中電流大于整定值，將出現(xiàn)動作，這種行為屬于誤動作。13.某10kV線路屬于相鄰線路故障被切除后的自起動狀態(tài)，電流為最大負荷電流400A的三倍。定時限過電流保護整定時，可靠系數(shù)取1.2，返回系數(shù)應取0.9，由于工作失誤，返回系數(shù)被取為1.2，說明此時定時限過電流保護的動作行為及相應后果。答：根據(jù)題意，最大自起動電流為1200A，而按自起動系數(shù)為3倍的條件對定時限過電流保護進行整定，目前整定值為1200A，對應的實際返回電流約為960A。可見，故障切除后，定時限過電流保護本應返回，由于整定錯誤，實際的自起動電流大于返回電流960A，造成該保護無法返回，繼續(xù)保持起動的狀態(tài)，達到動作時間后，出口跳閘，造成誤動作。14.如REF_Ref173170181\h圖3-47所示，方向電流保護中的相間功率方向元件靈敏角為-45°，設在保護P處發(fā)生CA兩相短路，線路阻抗角約70°。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC47例題3.14圖（1）請畫出保護P處的C相功率方向元件中C相電流與相應相電壓的相量關系，標出角度。（2）請畫出功率方向元件動作區(qū)圖，并在圖上定性地標出C相電流的相量位置。（3）判斷該功率方向元件能否動作。答：（1）（3）由上圖可知C相電流在動作區(qū)內(nèi)因此該元件能動作。15.系統(tǒng)正常運行時功率方向繼電器動作是否屬于誤動？答：功率方向繼電器用于判斷功率方向，在正常負荷功率條件下，有可能使某些功率方向繼電器動作，但此時過電流元件未動作，保護不會誤動。功率方向繼電器的動作行為不屬于誤動作。16.參照REF_Ref173170144\h圖3-46，某方向電流保護不慎將B相功率方向繼電器的電壓極性接反，試分析在保護正方向發(fā)生BC兩相短路故障時，該方向元件的動作行為。答：BC相短路時，由于B相功率方向繼電器電壓極性接反，B相繼電器輸入電壓由變?yōu)?，因此我們的動作區(qū)會以Uac為參考方向，從而動作區(qū)應改為圖中的陰影區(qū)，而輸入電流,在動作區(qū)的外，因此B相功率方向繼電器肯定不動作。第四章習題答案1.在中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時，零序電壓和零序電流有何特點？答：零序電壓的特征為：故障點零序電壓最高；離故障點越遠，零序電壓越低，變壓器中性點接地處為零。零序電流的特征為：分布與變壓器中性點接地的多少和位置有關，大小與線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關。2.零序電流保護Ⅰ段為何分為靈敏Ⅰ段與不靈敏Ⅰ段，應用時有何特點？答：不靈敏Ⅰ段是按躲過非全相運行又產(chǎn)生振蕩時出現(xiàn)的最大零序電流整定的。其動作電流大，能躲開單相重合過程的非全相運行狀態(tài)中又產(chǎn)生振蕩時的零序電流，在單相故障切除后的非全相運行狀態(tài)下不被閉鎖，主要用于反應保護安裝處附近的接地故障，其保護范圍有限。靈敏Ⅰ段是按躲過被保護線路末端單相或兩相接地短路時出現(xiàn)的最大零序電流整定的。其動作電流小，保護范圍相對不靈敏I段要大一些，但它在單相故障切除后的非全相運行狀態(tài)下必須退出，以免誤動作。3.在中性點直接接地電網(wǎng)中為什么不用三相相間電流保護兼作接地保護，而要單獨采用零序電流保護？答：主要原因是：（1）靈敏度方面相間電流速斷電流保護是按躲線路末端三相短路電流整定，而在線路遠端發(fā)生單相接地時，短路電流較小，速斷電流保護將無法動作。定時限過電流保護按最大自起動電流整定，而零序過電流保護按不平衡電流整定，相比之下，后者的靈敏度占有較大優(yōu)勢。（2）受運行方式影響方面相間電流保護的保護范圍受系統(tǒng)運行方式的影響較大。（3）動作時限方面零序過電流保護的動作時限比相間短路過電流保護的動作時限要短。（4）受振蕩影響方面相間過電流保護將受到系統(tǒng)振蕩的影響，而零序電流保護不受其影響。綜上所述，需單獨采用零序電流保護。4.距離保護與電流保護相比有哪些優(yōu)點？答：（1）距離保護測量阻抗，電流保護只測電流，因此前者的保護范圍不受運行方式的影響，因此保護整體的靈敏性相對較好。（2）距離保護的方向阻抗元件，既有測量阻抗大小的功能，又具有方向判斷的功能，而方向電流保護需另裝設方向元件。（3）距離保護設有起動元件，保護的可靠性得以提高，有效地防止繼電保護誤動作，而電流保護未設置起動元件。5.距離保護中為什么要設置啟動元件，啟動元件應滿足哪些要求？答：主要為防止距離保護因測量元件誤動作造成的保護誤動，設置起動元件可起到閉鎖作用。同時，起動元件還能起到振蕩閉鎖的作用，防止系統(tǒng)振蕩時距離保護誤動作。起動元件應滿足的要求為：能反應保護區(qū)內(nèi)及保護區(qū)鄰近線路（包括背后線路）上的各種類型的短路故障，動作可靠、快速，在故障切除后盡快返回。被保護線路通過最大符合電流時起動元件應可靠不動作，電力系統(tǒng)振蕩時起動元件不允許動作。6.試說明距離保護的測量阻抗、整定阻抗和輸電線路故障時的短路阻抗的含義和區(qū)別，阻抗繼電器的二次阻抗值如何計算？答：測量阻抗：是指保護測量到的阻抗值，在實際應用中，測量阻抗多指二次側阻抗，即在一定接線方式（如零度接線）下，二次電壓與二次電流的比值，測量阻抗為一復數(shù)，應包括幅值與相角，但不能簡單理解為某相電壓與某相電流的比值。整定阻抗：整定阻抗是某種距離保護的某段整定值（如相間距離I段），是人為設置于距離保護中某一阻抗定值。在實際應用中，整定阻抗多指二次側阻抗，整定阻抗為一復數(shù)，應包括幅值與相角。一套距離保護中，一般包含相間距離保護定值與接地距離保護，而兩種距離保護的定值又包含有多段定值。輸電線路阻抗：輸電線路阻抗為距離保護的保護對象——輸電線路的實際阻抗參數(shù)值，為一復數(shù)，主要參數(shù)包括線路長度及單位長度阻抗幅值，線路阻抗角等。距離保護根據(jù)輸電線路的實際阻抗參數(shù)，進行整定阻抗的計算。整定阻抗角一般接近于線路阻抗角。阻抗繼電器的二次阻抗值等于給定的一次阻抗乘以電流互感器變比，再除以電壓互感器變比，如某110kV線路選600/5的電流互感器，則二次阻抗等于一次阻抗乘以120，再除以1100即得到二次阻抗值。7.圓特性方向阻抗繼電器Zset=4∠60°Ω，若測量阻抗為ZK=3.6∠30°Ω，試問該繼電器能否動作？為什么？答：圓特性方向阻抗繼電器Zset=4∠60°Ω，則在30°角條件下，其整定值為，4×0.866=3.464Ω，而實際的測量阻抗值為ZK=3.6∠8.對于相間阻抗元件與接地阻抗元件，當發(fā)生BC兩相接地故障時，哪些阻抗繼電器能夠精確測量？答：反應相間故障的BC相間故障繼電器及反應接地故障的B相與C相繼電器能夠準確測量。9.在反應接地短路的阻抗繼電器接線方式中，為什么要引入零序補償系數(shù)K？K如何計算？答：引入零序補償系數(shù)后，將使故障相的測量阻抗值得到距離（保護安裝外到故障點處）乘以單位長度正序阻抗值，以達到精確測量的目的。否則，由于零序阻抗的影響，將使得測量阻抗出現(xiàn)誤差。補償系數(shù)為復數(shù)，其計算方法為被保護線路單位長度零序阻抗值減去單位長度正序阻抗值后，再除以三倍單位長度零序阻抗值。QUOTEZ0?Z1310.某接地阻抗元件的零序補償系數(shù)K值本應為0.67，被誤整定為2，則其保護范圍將如何變化？答：由于零序補償系數(shù)擴大，測量阻抗的分母變大，測量阻抗變小，保護范圍將變大，保護發(fā)生誤動的概率增大。11.方向阻抗繼電器為何有死區(qū)？又是如何克服的？答：方向阻抗繼電器的特性圓經(jīng)過原點，當在保護出口上發(fā)生短路時，線路上的殘余電壓為0，此時不能進行幅值和相位的比較，所以保護不能動作，即存在死區(qū)。消除方法：傳統(tǒng)的阻抗繼電器通過利用R、L、C電路構成記憶回路或引入非故障相電壓來消除死區(qū)，數(shù)字式阻抗繼電器，可通過正序電壓極化量的方法消除死區(qū)。12.振蕩對距離保護有何影響？振蕩中又發(fā)生短路如何識別？答：振蕩時會造成阻抗繼電器的周期性動作與返回，振蕩中發(fā)生短路時電壓電流及測量阻抗幅值均做周期性的變化。振蕩中又發(fā)生不對稱短路時，距離保護將再次檢測到負序與零序分量，三相電流應不相等，接地故障時將會出現(xiàn)零序電流。振蕩中又發(fā)生對稱短路時，此時振蕩中心的電壓不再周期性變化，而測量阻抗的變化率較大。利用上述特征，可以識別振蕩過程中的短路。13.如REF_Ref172970740\h圖4-36所示，斷路器1QF、2QF均裝設三段式相間距離保護（采用圓特性方向阻抗繼電器）P1、P2，已知P1的一次整定阻抗為：，0s；，0.5s；，2s。M側電源阻抗ZSN.min=0.8?，ZSN.max=2?。MN線路輸送的最大負荷電流為550A，最大負荷功率因數(shù)角為=35°。試整定距離保護Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的二次整定阻抗、最靈敏角，動作時間。機械社教材圖4機械社教材圖4-28圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1習題13圖答：階段式距離保護整定：距離保護的整定阻抗角為線路阻抗角，動作時間按照階梯配合，（1）Ⅰ段整定Ⅰ段整定要求其保護區(qū)不能伸出本線路，即整定阻抗小于被保護線路阻抗。題中線路阻抗為：Ⅰ段整定阻抗一次值為：Ⅰ段整定阻抗二次值為：其整定阻抗角整定與線路阻抗角一致，即==I段動作無延時，即：（2）Ⅱ段整定Ⅱ段延時動作，保護區(qū)不能伸出相鄰元件或線路瞬時段的保護區(qū)，并按照最小分支系數(shù)考慮。因此與相鄰線路Ⅰ段配合，題中保護P2的Ⅱ段整定阻抗為由題意，N母線上存在助增電源，整定時按其退出考慮，即，得：由于其小于本線路阻抗值，12.65Ω，因此整定值一定不滿足靈敏度要求，故采用與相鄰線路II段配合整定。Ⅱ段整定阻抗一次值為：Ⅱ段整定阻抗二次值為：Ⅱ段動作時間：保護P2的Ⅱ段的靈敏系數(shù)為靈敏系數(shù)滿足要求。（3）Ⅲ段整定作為后備保護的Ⅲ段，正常時不啟動。因此整定阻抗為躲開最小負荷的阻抗：Ⅲ段整定阻抗一次值為：Ⅲ段整定阻抗二次值為：Ⅲ段動作時間：近后備系數(shù)，滿足要求。相鄰線路長度未知，遠后備系數(shù)暫不計算。14.助增電流與外汲電流對距離保護的測量阻抗及保護范圍有何影響？答：助增電流使得距離保護測量阻抗增大，保護區(qū)縮短，保護靈敏度降低。外汲電流使得距離保護測量阻抗減小，保護區(qū)伸長，可能造成保護的超范圍動作。15.如REF_Ref173153471\h圖4-38所示，斷路器QF1、QF2均裝設三段式相間距離保護（采用圓特性方向阻抗繼電器）P1、P2。已知P1的一次整定阻抗Zop.1Ⅰ=2Ω，0s；Zop.1Ⅱ=8Ω，0.5s；Zop.1Ⅲ=60Ω，2s。M側電源系統(tǒng)的阻抗ZSM.min=1.2Ω，ZSM.max=3Ω；N側電源系統(tǒng)阻抗ZSN.min=8Ω，ZSN.max=20Ω圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2習題15圖答：N側電源屬于助增電源，它的存在將影響P1的Ⅱ、Ⅲ段的保護范圍，也是本題難點所在。助增電源為最大運行方式時，對于測量阻抗助增效果最大。所以在整定P1時，應取助增效果最小的運行方式。即對于II段、III段整定所用的分支系數(shù)取最小助增系數(shù)取為由圖可知，線路阻抗。最靈敏角（整定阻抗角）為線路阻抗角，即。（1）距離保護Ⅰ段整定距離保護P1線路末端接有相鄰線路，距離保護Ⅰ段按保護范圍不伸出本線路全長整定，可靠系數(shù)取0.8，Ⅰ段的一次整定阻抗為對應的二次值為，動作時間為0s。（2）距離保護Ⅱ段整定為了保證靈敏度，距離保護Ⅱ段按本線路末端發(fā)生金屬性相間短路故障有足夠靈敏度整定，靈敏系數(shù)取，則整定阻抗為在此基礎上，考慮配合問題。計算若距離保護Ⅱ段與相鄰線路距離保護Ⅰ段動作阻抗相配合，可靠系數(shù)。則整定阻抗為此整定值小于按線路末端發(fā)生金屬性相間短路故障有足夠靈敏度整定的動作值，故不取。與Ⅰ段配合失敗，考慮與相鄰線路距離保護Ⅱ段定值配合該定值滿足靈敏度要求，則II段計算結果為,二次值為。動作時限與相鄰線路保護Ⅱ段相配合，。（3）距離保護Ⅲ段整定因為本線路II段，已采用與相鄰線路距離保護第II段配合，因此，III段的整定值首先與相鄰距離保護第III段配合，可靠系數(shù)，分支系數(shù)取最小助增系數(shù)，則整定阻抗為其次整定阻抗考慮躲過最小負荷的阻抗，則整定阻抗為（注：目前規(guī)程上已不再用最大負荷功率因數(shù)角、可靠系數(shù)、自起動系數(shù)、返回系數(shù)取的方法計算III段定值了，而是直接乘以一個可靠系數(shù)，簡化整定計算流程）距離保護P2的Ⅲ段一次整定值取兩者的最小值即，對應的二次值為。動作時限與相鄰線路II段配合，并躲過系統(tǒng)振蕩周期，取2.5s。16.單側電源110KV線路長度為15KM，裝設階段式零序電流保護，互感器變比為600A/5A。已知本線路末端金屬性接地故障時最小三倍零序電流為750A，按本線路末端金屬性接地故障的靈敏系數(shù)應不小于1.5整定原則，請計算零序過電流保護（即零序段）的二次定值。本線路末端發(fā)生故障時流過的單倍零序電流為540A，請計算相應的靈敏系數(shù)。答：（1）零序過電流保護（零序Ⅲ段）的一次整定值為對應的二次值為。（2）靈敏系數(shù)為第五章習題答案1.什么是“全線速動”保護？答：全線速動保護的“全線”是指所保護線路的“全部”，速動是指“無時限，無延時”。全線速動保護是指指繼電保護不帶延時地（小于100ms）切除被保護線路上任一點處所發(fā)生的各種類型故障。2.縱聯(lián)電流差動的不平衡電流形成原因是什么？答：原因是一次側差動電流嚴格為零時，二次側流入保護的差動電流。由于存在勵磁電流，電流互感器有誤差，當線路兩側TA勵磁特性不完全一致時，兩側TA的誤差也就存在差異，二次側就會有不平衡電流流入保護，外部故障導致TA飽和時情況尤為嚴重。3.以縱聯(lián)方向為例，閉鎖式保護、允許式保護的停信條件、跳閘條件有什么區(qū)別？答：閉鎖式保護的停信條件是對于區(qū)內(nèi)故障時，各側保護的正方向元件動作，而反方向元件不動作，且收不到對側的信號；允許式保護的停信條件是對于區(qū)外故障時，近故障點處保護的正方向元件不動作，而反方向元件動作，不發(fā)允許信號，即停信，遠故障點側將收不到允許信號。閉鎖式保護的跳閘條件是本側起動且收信超過8ms，在此條件下高定值起動元件動作，正方向元件動作，而反方向元件不動作，本側保護停信，且收不到對側的閉鎖信號；允許式保護的跳閘條件是本側起動，在此條件下高定值起動元件動作，正方向元件動作，而反方向元件不動作，本側保護發(fā)信，且收到對側的允許信號。（注：采用允許式保護時，通道為雙頻制，保護只能收到對側的允許信號，而不會收到本側發(fā)出和允許信號。）4.分析閉鎖式保護與允許式保護的優(yōu)缺點。答：閉鎖式保護的通道采用單頻制，在線路內(nèi)部故障時閉鎖式縱聯(lián)保護不用傳送閉鎖信號，相對于允許式保護，不受高頻信號衰耗的影響，有一定優(yōu)勢，但在運行過程中，對于區(qū)外故障時，如近故障點處收發(fā)信機發(fā)生故障，發(fā)不出閉鎖信號，則有可能造成縱聯(lián)保護誤動動作。閉鎖式保護的通道采用雙頻制，收發(fā)信機較為復雜，但從邏輯而言，對于內(nèi)部故障，跳閘條件更為嚴格，因此保護的動作行為更加可靠。簡單地說：閉鎖式保護對于通道要求低，但在區(qū)外故障時易引起誤動作。允許式保護采用雙頻制，對于通道要求高，但對于區(qū)外故障時不易引起誤動作。在現(xiàn)場應用中，傳統(tǒng)的在載波為通信通道的縱聯(lián)保護，即高頻保護多采用閉鎖式原理，而現(xiàn)有保護如果采用光纖通道，因為線路內(nèi)部故障不會導致通道信號衰減，同時構成雙頻制通信方式也較容易，縱聯(lián)保護可以采用允許式方式。5.縱聯(lián)方向保護采用兩套定值分別啟動發(fā)信、跳閘，哪個啟動元件靈敏度高？答：兩套定值是指低定值起動元件及高定值起動元件，以閉鎖式縱聯(lián)保護為例，其中低定值起動元件動作于發(fā)信回路，靈敏度較高；高定值元件動作于停信，開放跳閘回路，靈敏度較低。6.什么是“遠方啟動”，遠方啟動回路有什么作用？答：對于遠方啟動是指收到對側信號而本側啟動發(fā)信元件未啟動時，由收信啟動本側發(fā)信回路。主要有作用有：1）更加可靠的防止縱聯(lián)保護單側工作所造成的保護誤動作，2）方便手動檢測通信通道是否正常。7.縱聯(lián)差動保護如何保證兩側數(shù)據(jù)的同步？答：基于數(shù)據(jù)通道的同步方法和基于具有統(tǒng)一時鐘的同步方法。8.縱聯(lián)保護能否作為相鄰線路的后備保護？答：根據(jù)縱聯(lián)保護原理，區(qū)外故障時，縱聯(lián)保護不能動作，因此其不能作為相鄰線路的后備保護。9.如圖5-13所示MN線路配置電流差動保護。以額定電流為標幺值，其動作特性如下圖所示。動作值均以額定電流為基準，以標幺值形式表示，其中最小動作電流為0.5，比率制動特性斜率0.6，不平衡系數(shù)=0.3。試求在下列三種情況下的差動電流，制動電流，以及動作電流，在圖中標出相應坐標，并判斷保護是否動作。=1\*GB3①雙側電源內(nèi)部故障時，=4，=2，兩側電流夾角δ為40°；=2\*GB3②單側電源內(nèi)部故障時，=3；=3\*GB3③區(qū)外故障時，==3。答：1）問題=1\*GB3①根據(jù)題意，雙側電源內(nèi)部故障時，差動電流，制動電流為此時動作電流為如題圖所示，過做垂線1，與制動特性的交點對應縱坐標為，位于上方，其縱坐標為，因此有差動電流大于動作電流,保護動作。2）問題=2\*GB3②單側電源內(nèi)部故障時，有此時動作電流為如題圖所示，過做垂線2，與制動特性的交點對應縱坐標為，位于上方，其縱坐標為3。因此有差動電流大于動作電流,保護動作。3）問題=3\*GB3③外部故障時，制動電流為此時差動電流即不平衡電流，為，此時動作電流為，如題圖所示，過做垂線3，交于不平衡電流的點對應縱坐標為=1.8，與制動特性的交點對應縱坐標為。差動電流小于動作電流,保護不動作。第六章習題答案1.試述ARC應滿足的基本要求。答：1)自動重合閘裝置可按控制開關位置與斷路器位置不對應的原理起動，對綜合重合閘裝置，宜實現(xiàn)由保護同時起動的方式。2)用控制開關或通過遙控裝置將斷路器斷開，或將斷路器投于故障線路上，而隨即由保護將其斷開時，自動重合閘裝置均不應動作。3)在任何情況下(包括裝置本身的元件損壞，以及繼電器觸點粘住或拒動)，自動重合閘裝置的動作次數(shù)應符合預先的規(guī)定(如一次重合閘只應動作一次)。4)自動重合閘裝置動作后，應自動復歸。5)自動重合閘裝置應能在重合閘后，加速繼電保護的動作。必要時，可在重合閘前加速其動作。6)自動重合閘裝置應具有接收外來閉鎖信號的功能。特別是當斷路器處于不允許實現(xiàn)重合閘的不正常狀態(tài)(如斷路器未儲能)時，或當系統(tǒng)頻率降低到按頻率自動減負荷裝置動作將斷路器跳開時，能自動地將ARC閉鎖。2.在檢無壓和檢同步三相自動重合閘中，當處于下列情況會出現(xiàn)什么問題？1）線路兩側檢無壓均投入；2）線路兩側僅一側檢同步投入。答：1）在檢無壓和檢同步三相自動重合閘中，當線路兩側檢無壓均投入時，則線路兩側斷路器跳閘后，兩側均檢測到線路無電壓，兩側斷路器合上，勢必造成不檢同步合閘，容易造成沖擊電流，甚至引起系統(tǒng)振蕩2）在檢無壓和檢同步三相自動重合閘中，當線路兩側僅一側檢同步投入時：（1）檢同步側該功能未投入，則兩側斷路器跳閘后，檢無壓側檢測到線路無壓進行重合，而同步側因為檢同步功能未投入，所以將無法合閘；（2）若檢無壓側未投入檢同步功能，則當該側斷路器誤跳時，此時線路有壓，不能通過檢無壓功能合閘，而檢同步功能未投入，將造成該側斷路器不能通過檢同步功能合閘。因此，同步檢定不能只投入某一側，必須是線路兩側的同步檢定都投入。3.試述重合閘兩種起動方式的優(yōu)缺點。答：重合閘的啟動方式通常有由不對應啟動和保護啟動兩種。1）不對應啟動方式的優(yōu)點是簡單可靠，可糾正斷路器誤碰或誤跳，提高供電的可靠性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。缺點是當斷路器的輔助接點接觸不良時，不對應啟動方式將失敗。2）保護啟動方式的優(yōu)點是可糾正繼電保護誤動作引起的誤跳閘。缺點是不能糾正斷路器的誤動。4.試述檢定同步的工作原理。答：同步檢定方法主要有利用程序計算的方法檢定同步和同步檢定繼電器檢定同步，兩種方法檢定同步的基本原理是相似的。以同步檢定繼電器檢定同步為例，其檢定同步的工作原理如下：當兩側電源電壓大小不相等或相位不相同時，同步檢定繼電器鐵芯中的合成磁通不等于零，在電磁力矩的作用下，繼電器觸點打開，斷開重合閘啟動回路；當兩側電源滿足同步條件時，同步檢定繼電器的觸點閉合，接通重合閘啟動回路。5.重合閘有哪些閉鎖條件？答：輸電線重合閘閉鎖主要有以下幾個條件：1）手動跳閘或通過遙控裝置跳閘時。（當手動跳閘時，如果合到的是故障線路，保護會立即動作將斷路器跳閘，此時重合閘不允許啟動。）2）閉鎖重合閘的裝置動作時。（如母線差動保護、變壓器保護、按頻率自動減負荷裝置等動作。）3）檢線路無壓或檢同期不成功時。4）短路器液（氣）壓操動機構的液（氣）壓降低到不允許合閘的程度，或斷路器彈簧操動結構的彈簧未儲能時。5）斷路器控制回路斷線時。6）重合閘未投時。7）重合閘發(fā)出重合脈沖的同時，閉鎖重合閘。對于綜合重合閘，閉鎖條件還包括：1）由保護定制控制字設定閉鎖重合閘的故障出現(xiàn)時：如相間距離II段、III段；接地距離II段、III段；零序電流保護II段、III段；選相無效、非全相運行期間健全相發(fā)生故障引起的三相跳閘等。2）使用單相重合閘方式，而保護動作三相跳閘3）當線路配置雙重化保護時，若兩套保護的重合閘同時投入運行，則重合閘也實現(xiàn)了雙重化。為避免兩套裝置的重合閘出現(xiàn)不允許的兩次重合情況，每套裝置的重合閘檢測到另一套重合閘已將斷路器合上后，應立即閉鎖本裝置的重合閘。如果不采取這一閉鎖措施，則不允許兩套裝置中的重合閘同時投入運行，只能一套投入運行。6.為何重合閘需要“充電”？“充電”代表什么？重合閘的充電時間為何需在15s以上？答：充電準備線路發(fā)生故障，ARC動作一次，表示斷路器進行了一次“跳閘一合閘”過程或者“跳閘一合閘一跳閘”過程。為保證斷路器切斷能力的恢復，斷路器進入第二次“跳閘一合閘”過程須有足夠的時間，否則切斷能力會下降。為此，ARC動作后需經(jīng)過一定間隔時間(也可稱ARC復歸時間)才能投入，一般這一間隔時間取10一15s。另外，線路上發(fā)生永久性故障時，ARC動作后，也應經(jīng)過一定時間后ARC才能動作，以免ARC的多次動作。為滿足上述兩方面要求，重合閘“準備好(Ready)”時間常被稱為“充電時間”.一般取15一25s.7.在單相重合閘時，為何重合閘的計時要從最后一次故障跳閘算起？答：對于采用綜合重合閘的線路，假定線路第一次發(fā)生的故障是單相接地故障，故障相跳閘后，單相重合閘開始計時，若在計時過程當中，健全相又發(fā)生故障，則保護進行三相跳閘，則有可能出現(xiàn)第二次發(fā)生故障的相剛一跳閘，沒有適當間隔時間，就收到單相重合閘發(fā)出的重合脈沖立即合閘。這樣除了故障點電弧去游離不充分，造成重合不成功，同時由于斷路器剛剛分閘完畢又接著合閘，會使斷路器的遮斷容量減小。對某些斷路器來說，還有可能引起爆炸。還有可能出現(xiàn)既收到跳閘命令又收到合閘命令的情況，導致斷路器跳不開、合不上的現(xiàn)象。為保證斷路器的安全，綜合重合閘裝置的動作時間應從斷路器最后一次跳閘算起。8.什么是重合閘的前加速保護，什么是重合閘的后加速保護，各具有什么優(yōu)點？答：重合閘前加速保護是指當線路上發(fā)生故障時，靠近電源側的保護首先無選擇性瞬時動作跳閘，而后借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作。當重合于故障時，無選擇性的保護自動解除，保護按原有選擇性要求動作。前加速保護的優(yōu)點：1）能快速切除線路上的瞬時性故障。2)由于能快速切除瞬時性故障，故障點發(fā)展成永久性故障的可能性小，從而提高重合閘的成功率。3)由于能快速切除故障，能保證發(fā)電廠和重要變電所的負荷少受影響。4)使用設備少，簡單經(jīng)濟(在數(shù)字保護中該優(yōu)點不存在)。前加速保護的缺點：1)靠近電源一側斷路器工作條件惡化，切除故障次數(shù)與合閘次數(shù)多。2)當ARC拒動或首端斷路器拒合時，將擴大停電范圍，甚至在最末一級線路上的故障，也能造成除電源側母線用戶外其他所有用戶的停電。3)重合于永久性故障時，故障切除的時間可能較長。4)在重合閘過程中除電源側母線負荷外，其他用戶都要暫時停電。重合閘前加速保護主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的不太重要的直配線上。重合閘后加速保護是指當線路發(fā)生故障時，保護首先有選擇性動作切除故障，重合閘進行一次重合。若重合于瞬時性故障，則線路恢復供電；如果重合于永久性故障上，則保護裝置加速動作，瞬時切除故障。后加速保護的優(yōu)點：1）故障首次切除是有選擇性的，不會擴大停電范圍。2)重合于永久性故障，仍能快速、有選擇性地將故障切除。3)應用不受網(wǎng)絡結構和負荷條件限制。后加速保護的缺點：1)首次故障的切除可能帶有時限，但對裝有縱聯(lián)保護的線路上發(fā)生的故障，兩側保護均可瞬時動作跳閘，該缺點并不存在。2)每條線路的斷路器上都應設ARC，這對數(shù)字式保護來說并不增加多大的復雜性。根據(jù)以上分析，重合閘后加速保護的優(yōu)點是明顯的，廣泛應用在各級電網(wǎng)，特別是高壓電網(wǎng)中。9.在綜合重合閘中，對選相元件的要求是什么？答：選相元件只負責選出故障相，不起判斷故障點是否在保護區(qū)內(nèi)的作用，對選相元件的要求如下:在保護區(qū)內(nèi)部發(fā)生任何形式的短路故障時，均能判斷出故障相別，或判斷出是單相故障還是多相故障。單相故障時，非故障相選相元件可靠不動作。在正常運行時，選相元件不動作。動作速度要快，不影響繼電保護快速切除故障。10.非全相運行過程中，為何要將零序方向縱聯(lián)保護、距離方向縱聯(lián)保護退出？答：線路轉入非全相運行，當采用母線側TV時，線路兩側的零序方向元件處于動作狀態(tài)，相當于健全相上發(fā)生接地故障時；當采用線路側TV時，雖然兩側的零序方向元件不可能同時動作，但當健全相上發(fā)生接地故障時，并不能保證線路兩側的零序方向元件一定動作，即在這種情況下零序方向縱聯(lián)保護有發(fā)生拒動的可能?；谏鲜鲈?，在非全相運行期間，零序方向縱聯(lián)保護退出工作。在非全相運行期間，健全相上的Ⅱ段距離(接地、相間)保護得到了加速。因此在非全相運行期間，距離方向縱聯(lián)保護沒有投入必要，同樣是退出工作。11.為什么單相重合閘的動作時間一般要比三相重合閘的動作時間長？答：單相重合閘動作后，線路出現(xiàn)非全相運行。在非全相運行期間，因潛供電流的影響，與三相重合閘相比，故障點具有熄弧慢的特點，因此單相重合閘時間比三相重合閘動作時間長。12.試比較單相重合閘與三相重合閘的優(yōu)缺點？答：使用單相重合閘時會出現(xiàn)非全相運行，除縱聯(lián)保護需要考慮一些特殊問題外，對零序電流保護的整定和配合產(chǎn)生了很大影響，也使中、短線路的零序電流保護不能充分發(fā)揮作用。使用三相重合閘時，各種保護的出口回路可以直接動作于斷路器。使用單相重合閘時，除了本身有選相能力的保護外。所有縱聯(lián)保護、相間距離保護、零序電流保護等，都必須經(jīng)單相重合閘的選相元件控制，才能動作于斷路器。當線路發(fā)生單相接地進行三相重合閘時，會比單相重合閘產(chǎn)生較大的操作過電壓。這是由于三相跳閘、電流過零時斷電，在非故障相上會保留相當于相電壓峰值的殘余電荷電壓，而重合閘的斷電時間較短，上述非故障相的電壓變化不大，因而在重合時會產(chǎn)生較大的操作過電壓。而當使用單相重合閘時，重合時的故障相電壓一般只有17%左右(由于線路本身電容分壓產(chǎn)生)，因而沒有操作過電壓問題。從較長時間在110kV及220kV電網(wǎng)采用三相重合閘的運行情況來看，一般中、短線路操作過電壓方面的問題并不突出。采用三相重合閘時，在最不利的情況下，有可能重合于三相短路故障，有的線路經(jīng)穩(wěn)定計算認為必須避免這種情況時，可以考慮在三相重合閘中增設簡單的相間故障判別元件，使它在單相故障時實現(xiàn)重合，在相間故降時不重合。單相重合閘可以實現(xiàn)單跳、單合，系統(tǒng)沒有失去同步，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性和重合的成功率。13.雙側電源線路上故障點的斷電時間與哪些因素有關？試說明。答：雙側電源線路重合閘動作時間不同于單側電源線路重合閘，在雙側電源線路上，重合閘動作時限必須考慮兩側保護不同時切除故障的時間差，因為只有兩側斷路器都跳閘后，故障點才完全斷電，周圍介質才開始去游離。因此重合閘最小動作時間除要考慮單側電源線路重合閘動作時間的要求外，還要考慮，動作時間式中為兩側保護動作時間差，一般情況下按線路某一側保護的Ⅱ段動作時間減去另一側保護的Ⅰ段動作時間來計算。14.為何在檢定同步重合閘的一側不設后加速保護？答：檢定同期重合閘是當線路一側無壓重合后，另一側在兩端的頻率不超過一定允許值的情況下才進行重合的，若線路屬于永久性故障，無壓側重合后再次斷開，此時檢定同期重合閘不重合，因此采用檢定同期重合閘再裝后加速也就沒有意義了。若屬于瞬時性故障，無壓重合后，即線路已重合成功，不存在故障，故同期重合閘時不采用后加速，以免合閘沖擊電流引起誤動。第七章習題答案1、答：故障：油箱內(nèi)部繞組的相間短路、接地短路、匝間短路等，油箱外部的變壓器套管及引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器不正常運行狀態(tài)主要有:由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的中性點過電流、過電壓;由于負荷超過額定容量引起的過負荷;過負荷或冷卻系統(tǒng)損壞造成的變壓器油溫升高;由于漏油等原因而引起的油面降低等。對高電壓等級的大容量變壓器，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。（簡要答法：相間過電流、接地過電流、過負荷、油溫升高、油面降低、過勵磁（大容量變壓器）保護配置（簡要答法）：主保護為瓦斯保護與縱差動保護（或電流速斷保護），后備保護配置，包括相間短路后備，接地短路后備，過負荷保護，過勵磁保護等。2、答：變壓器的內(nèi)部故障主要指油箱內(nèi)的故障及壓器套管及引出線上的故障，油箱外部的保護區(qū)域不超過變壓器縱差動保護的區(qū)域，即差動保護所用電流互感器以內(nèi)的范圍。變壓器的外部故障主要指變壓器差動保護所用電流互感器之外的電氣設備上發(fā)生的故障，對于變壓器的外部故障，變壓器的主保護是無法反應的。差動保護作為變壓器內(nèi)部繞組以及變壓器套管及引出線相間短路的保護以及中性點直接接地系統(tǒng)側的單相接地短路保護，同時對變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路也能反應，但該保護對于變壓器內(nèi)部輕微的匝間短路、鐵芯或其它部件過熱或漏油等故障難以反應。

瓦斯保護作為一種非電氣量保護，對于上述變壓器的內(nèi)部故障都能快速反應，但其對于變壓器套管及引出線上故障無法反應。因此二者都是主保護，且不可替代。3、答：輕瓦斯保護動作后，一般將發(fā)出告警信號，提醒運行人員注意；重瓦斯保護動作后，一般將跳開變壓器各側的斷路器。4、答：產(chǎn)生原因：在空載投入變壓器或外部故障切除后電壓回升等條件下，使得施加于變壓器繞組電壓忽然發(fā)生變化，引起勵磁磁通突變。在電壓突奕的瞬間，由于變壓器鐵芯中的磁通不能突變，勢必在鐵芯中產(chǎn)生一個暫態(tài)磁通以保證鐵芯中的磁通不突變。該暫態(tài)磁通與周期分量磁通合成后，有可能使鐵芯中的磁通出現(xiàn)較大值，嚴重時，可能引起鐵芯嚴重飽和、從而產(chǎn)生很大勵磁電流。（簡要答法：施加于變壓器繞組的電壓突奕，而變壓器鐵芯中的磁通不能突變，因此產(chǎn)生暫態(tài)磁通，引起勵磁涌流）主要特征：（1）勵磁涌流中含有明顯的非周期分量：（2）含有明顯的高次諧波，以二次諧波為主：（3）波形存在間斷角。應采取措施：（1）采用帶有速報和變流器的差動繼電器構成差動保護；（2）利用二次諧波制動原理構成的差動保護；（3）利用間斷角原理構成的變壓器差動保護。5、（請見教材上相應公式及圖）6、答：原因：（1）各側電流互感器勵磁特性不一致；（2）變壓器接線組別引起兩側電流相位不同；（3）電流互感器計算電流比與實際電流比不同；（4）變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭；（5）變壓器的勵磁涌流。措施：（1）采用帶有比率制動特性的差動保護；（2）采用相位補償與數(shù)值補償；（3）采用二次諧波制動等方法躲過變壓器的勵磁涌流；（4）整定時考慮電流互感器勵磁特性、變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭的影響，適當提高保護定值。7、答：Y側（115kV）側一次額定電流為D側（10.5kV）側一次額定電流為：Y側選擇200/5標準變比的電流互感器，D側選擇2000/5標準變比的電流互感器。Y側流入保護的電流為3.9525A，經(jīng)相位內(nèi)補償后電流不變，經(jīng)平衡系數(shù)處理后電流不變。D側流入保護的電流為4.3303A，經(jīng)相位內(nèi)補償后電流不變，經(jīng)平衡系數(shù)處理后電流為3.9525A。初始不平衡電流為0.3778A，經(jīng)平衡系數(shù)處理后的不平衡電流為0A8.答：答：不平衡系數(shù)；外部短路時不平衡電流；在低壓側區(qū)外發(fā)生故障時，差動電流即該不平衡電流，差動電流與額定電流之比值為1。制動電流，制動電流與額定電流的比值為4。動作電流，與額定電流之比值為1.8。9.答：（1）過電流保護，原理簡單，定值較高，一般動作時限較長；（2）復合電壓啟動的過電流保護,電流定值低，靈敏性高，通過電壓元件閉鎖；（3）負序過電流保護，靈敏度較高，原理相對于復合電壓啟動的過電流保護稍復雜，在變壓器保護不常用。（4）阻抗保護，采用偏移阻抗特性，多用于大型發(fā)變組保護。9.答：按保證變壓器額定電流情況下過電流元件能可靠返回來整定。相對于過電流保護，其突出優(yōu)點是靈敏性好。第八章習題答案1、答:故障與不正常工作狀態(tài)：定子繞組的相間短路、匝間短路、單相接地；轉子繞組一點接地、兩點接地；失磁、定子過負荷、轉子過負荷、發(fā)電機過電壓、發(fā)電機逆功率配置的主要保護有：縱聯(lián)差動保護、匝間短路保護、定子接地保護、轉子接地保護、相間過電流保護、定子過負荷保護、過電壓保護、失磁保護、逆功率保護等。2、答:答：分為完全縱差與不完全縱差兩種，其中前者較常用。完全縱差保護的特點是正常運行時流入發(fā)電機兩端電流互感器流入差動保護的電流幅值相等，該保護主要用于反應發(fā)電機的相間短路故障；不完全縱差保護的特點是正常運行時流入發(fā)電機兩端電流互感器流入差動保護的電流幅值不相等，該保護主要用于反應發(fā)電機的相間短路故障，還能反映定子線棒開焊及分支匝間短路。3、答:答：雖然發(fā)電機縱差保護當發(fā)生外部故障時不平衡電流小于變壓器縱差保護，但是當在發(fā)電機中性點附近發(fā)生故障時，故障電流很小，發(fā)電機縱差保護存在死區(qū)，采用比率制動技術提高發(fā)電機縱差保護靈敏度可以減小“死區(qū)”范圍4、答:（1）變壓器差動保護需考慮變壓器接線組別引起的不平衡電流，發(fā)電機差動保護不需要；（2）變壓器差動保護需考慮變壓器帶負荷調(diào)節(jié)的影響，發(fā)電機差動保護不需要；（3）變壓器差動保護需考慮變壓器電流互感器的型號不同問題，發(fā)電機差動保護所用電流互感器型號一般相同；（4）變壓器差動保護的最小動作電流倍數(shù)、比率制動系數(shù)等值，一般比發(fā)電機差動保護的大，靈敏度相對來說要比較低。

（5）變壓器保護需要考慮勵磁涌流影響，發(fā)電機差動保護不需要。5、答比率制動系數(shù)為此時差動電流的動作整定值除以制動電流值，即。（注：此為比率制動系數(shù)的定義，不能與斜率相混）制動折線的斜率S：（注：此值與比率制動系數(shù)相等，純屬巧合，兩者一般不相等，相數(shù)值比較接近）此時的實際差動電流等于短路電流值8，相對差動電流的動作整定值1.6，其倍數(shù)為5倍，即靈敏系數(shù)為5。6、答（1）故障處于發(fā)電機差動保護區(qū)外，保護不應動作，因此稱保護誤動作。（2）發(fā)電機側出口側TA故障相二次電流為4A,發(fā)電機側中性點側TA故障相二次電流為5A,因此差動電流為9A，制動電流為4.5A。根據(jù)題意，當制動電流為4.5A時，乘以比率制動系數(shù)，相應的動作電流整定值為1.35A，而此時差動電流為9A，因此造成誤動作。（注：如果此時將發(fā)電機出口TA的極性反接，則在不考慮不平衡電流因素的條件下，差動電流已有1A