1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)考前輔導(dǎo)資料 一、 說明電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作用是反應(yīng)電力系統(tǒng)中各設(shè)備元件及線路各種故障而動作控制斷路器切除故障部分，對不正常運行狀態(tài)發(fā)出相應(yīng)信號。電力系統(tǒng)的保護(hù)基本上分兩大類：輸電線路三段式保護(hù)及設(shè)備的差動保護(hù)。電力系統(tǒng)所有高壓設(shè)備及線路在電源側(cè)加裝斷路器，加裝斷路器就要加裝保護(hù)，且加裝反應(yīng)各種故障的主保護(hù)和后備保護(hù)。每種保護(hù)應(yīng)掌握動作原理、整定計算和接線圖。所以保護(hù)的題型也是：問答題、計算題、畫圖題和判斷題。 開卷考試 教材：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（王瑞敏、王毅華編著網(wǎng)院講義） 復(fù)習(xí)要領(lǐng)：各種繼電保護(hù)的原理、整定計算和接線圖 二、各章重點串講及例題解析第一章 概述 重點掌握：電力系統(tǒng)

2、及其中性點的運行方式，短路及其計算，繼電保護(hù)原理、作用及組成，對繼電保護(hù)的基本要求。舉幾個例：1、 電力系統(tǒng)故障的原因、種類及后果是什麼？答：原因絕緣損壞和誤操作。種類單相短路約占83% ；兩相短路約占8% ；三相短路約占5%；兩相短路接地約占4% 。后果電流增大，造成電器設(shè)備動熱不穩(wěn)定；電壓降低，破壞電力系統(tǒng)的正常供電；破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 2、何謂大接地電流系統(tǒng)？何謂小接地電流系統(tǒng)？小接地電流系統(tǒng)的優(yōu)缺點是什麼？答：中性點直接接地叫大接地電流系統(tǒng)。中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地叫小接地電流系統(tǒng)。小接地電流系統(tǒng)優(yōu)點：單相接地沒有短路電流，只有對地電容電流，一般系統(tǒng)可以帶接地點運行2小時，提

3、高了電力系統(tǒng)運行的可靠性。 缺點：設(shè)備及線路的主絕緣應(yīng)按線電壓設(shè)計，提高了造價。Z 對稱三相電路計算：對稱三相電路就是三個單相電路，如圖1-1所示的三相對稱電路，電源和負(fù)載中性點電壓O、O，等電位，所以，一相電壓降落在一相負(fù)載阻抗上?？捎脷W姆定律計算任一相電流。若三相電源相電壓為 UA 、UB 、Uc及三相負(fù)載阻抗為Z（忽略線路電抗X），則一相電流的大小為； A X O B X Z O， C X Z 對稱三相電路圖 。 電力系統(tǒng)一次接線圖：將電力系統(tǒng)的一次設(shè)備用圖形符號表示，按實際接線連成的單線圖，如下圖12所示。 110kV 10kV 0.38kV 電源 20km 0.4/km 2km 0.

4、4/km 200MVA 50MVA 1MVA X=0.1 Ud%=10 Ud%=5 圖12 電力系統(tǒng)一次接線圖 ()電力系統(tǒng)平均額定電壓：比電力系統(tǒng)額定電壓高%的電壓：。、。、等，以Pj表示。它也是輸電線路首末兩端設(shè)備額定電壓的平均值（0。38kV電壓級例外）。只有計算電力系統(tǒng)短路電流和與計算短路有關(guān)的參數(shù)時才采用平均額定電壓，計算電力系統(tǒng)額定電流一律采用額定電壓。 標(biāo)幺值制: 電力系統(tǒng)計算中所遇到的物理量采用新的物理量單位進(jìn)行衡量,新的單位就叫做相應(yīng)物理量的基值。.用新單位（基值）衡量相應(yīng)物理量所得的值叫該物理量的標(biāo)幺值,用標(biāo)幺值進(jìn)行計算叫標(biāo)幺值制.（用新單位制進(jìn)行計算叫標(biāo)幺值制。）三相電路

5、的基值 在有名值制中,電壓、電流、阻抗和容量的單位之間滿足歐姆定律和功率方程,標(biāo)幺值制的基值(單位)之間也需滿足歐姆定律和功率方程,因而只能任選兩個基值，,另外兩個可用歐姆定律和功率方程求出。一般任選容量基值（如選，它的合理選擇值是使阻抗的標(biāo)幺值小數(shù)點前后零最少），電壓的基值是將各電壓級的平均額定電壓作為各電壓級電壓的基值，,使在電力系統(tǒng)不同電壓級電壓的標(biāo)幺值皆為1，各電壓級下的阻抗標(biāo)幺值在畫成等值電路時不需要歸算。在已知容量和電壓的基值為Sb 、Ub 后,在三相電路中電流的基值為: 阻抗的基值為:將各電壓級的平均額定電壓作為各電壓級電壓的基值，各電壓級的標(biāo)幺值電壓皆為1，即各變壓器標(biāo)幺值電壓

6、的變比皆為1，在進(jìn)行短路電流計算時各電壓級的阻抗不再進(jìn)行阻抗歸算（這就是用標(biāo)幺值制計算短路電流好處所在）。當(dāng)容量基值選為100MVA時,不同電壓基值的電流基值和阻抗的基值為： 基值電壓Ub= Uav (kV) 230 115 37 10.5 0.4基值電流Ib (kA) 0.25 0.5 1.56 5.5 145 基值阻抗Zb () 528 132 13.7 1.1 0.0016 3、為什麼一般用標(biāo)幺值計算短路電流？ 答：把各電壓級的平均額定電壓作為電壓的基值使變壓器各側(cè)電壓的標(biāo)幺值皆為1. 變壓器各側(cè)的電流、電壓及阻抗在短路電流計算時都不需歸算。中性點不接地系統(tǒng)1、接線方式 如圖246（a）

7、所示，三相系統(tǒng)中性點不接地，正常運行時三相電源向三相負(fù)載供電，由于三相線路對地電容相等，電源中性點與大地同電位，加于設(shè)備主絕緣的電壓為相電壓。單相接地故障時，如A相接地，接地電流沒有回路，三相電源仍向三相負(fù)載供電，提高供電的可靠性。這就是這種接線方式的好處。單相接地后接地相電壓為零，非接地相對地電壓升成線電壓，如要繼續(xù)運行12小時，電器設(shè)備的主絕緣應(yīng)按線電壓設(shè)計，這就是付出的代價。 接線圖 中性點不接地系統(tǒng)單相接地電壓及電流的相量圖2單相接地的電容電流 假設(shè)A相接地，非接地相電壓升高倍 。流過接地點的電容電流式中 C架空線一相對地電容。單相接地的電容電流與該電壓級輸電線路的總長度有關(guān)，可用經(jīng)驗

8、公式進(jìn)行計算，對于架空線路 對于電纜線路 式中 ：額定電壓（kV）4、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的原理、作用及組成是什麼？一般對繼電保護(hù)的基本要求是什麼？ 答：原理：反應(yīng)被保護(hù)線路或設(shè)備故障前故障后某些物理量的突變。作用：自動地、快速地、有選擇性地控制斷路器切除故障、對不正常運行狀態(tài)發(fā)出相應(yīng)信號。組成：由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件組成?；疽?，四性：選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。 第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù) 重點掌握：繼電保護(hù)所需的二次設(shè)備：互感器及繼電器原理、結(jié)構(gòu)、參數(shù)。電網(wǎng)相間短路的電流保護(hù)（電流三段的原理、整定計算及接線圖）。電網(wǎng)接地短路零序電流三段保護(hù)。幾個例題1、電流互感器的原理、結(jié)構(gòu)及作用

9、是什麼？答：原理：電磁感應(yīng)原理作用：將額定大電流變成5A或1A的小電流，使二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、隔離高電壓。原理結(jié)構(gòu)：由鐵芯、一個愿繞組和一個副繞組組成。 2、從使用角度減少電流互感器誤差的措施是什么？答：電流互感器電流誤差是由電流互感器的勵磁電流引起的。使用角度減少誤差的措施：（1）加大電流互感器二次導(dǎo)線截面，降低二次負(fù)載電阻；（2）選大變比的電流互感器； （3）同型號的兩個電流互感器串聯(lián)。 3、簡述電網(wǎng)相間短路電流三段保護(hù)的保護(hù)特性及時限特性。 答、電流段：反應(yīng)短路電流增大瞬時動作，按躲開被保護(hù)線路末端最大短路電流整定，0秒動作,保護(hù)線路的一部分。 電流段：反應(yīng)短路電流增大延時0.5s動作，按躲

10、開下一條線路電流段電流整定，保護(hù)線路的全長，作為主保護(hù)。 電流段：反應(yīng)短路電流增大延時ts動作，按躲開最大負(fù)荷電流整定（約為2倍負(fù)荷電流）,作為本條線路主保護(hù)拒動的后備和作為下一條線路開關(guān)拒動的后備。其動作時間比下一線路或設(shè)備的后備保護(hù)長一個時限階段。4、為什麼電流三段保護(hù)的和段采用兩相兩繼電器接線，而段（過電流保護(hù)）采用兩相三繼電器或三相三繼電器接線。答：電流三段保護(hù)一般用于小接地電流系統(tǒng)，它的段和段采用兩相兩繼電器 接線是使不同出線不同相別兩點接地時有2/3的機(jī)會只切除一回線路。而段采用兩相三繼電器或三相三繼電器接線是為了提高遠(yuǎn)后備Y11接線變壓器對側(cè)兩相短路的靈敏度. 5、簡述零序方向電

11、流三段保護(hù)的優(yōu)點答：反映接地故障靈敏；保護(hù)范圍穩(wěn)定，不受系統(tǒng)運行方式的影響；零序段時限階段少，動作延時短；系統(tǒng)振蕩不會誤動；零序功率方向繼電器沒有死區(qū)；接線簡單，可靠。6、零序電流三段保護(hù)的原理及其優(yōu)點是什么？答：零序電流保護(hù)是反應(yīng)零序電流增大而動作，輸電線路正?；緵]有零序電流，接地短路時3倍零序電流與三相短路電流差不多，因而整定電流可以很小，接地短路電流很大，靈敏度很高，第三段的延時短，零序方向保護(hù)沒有死區(qū)，用的保護(hù)元件少，可靠性高。7、畫出10kV架空輸電線路電流二段保護(hù)的原理圖。 1LHA 1LJ 3LJ +bh bh 1LJ 1XJ BCJ 1LHC 2LJ 4LJ 2LJ 3LJ

12、1SJ 4LJ 1SJ 2XJ BCJ DL TQ8、畫出零序電流濾過器原理接線圖。 3I0=9、電流三段計算電力系統(tǒng)接線及其參數(shù)如下，試計算35kV輸電線路電流三段保護(hù)Id1=2kA ;Id2歸算到35=0.88kA Ifh=150A Nlh=150/5 t3DL=1s(過電流保護(hù)) 答案：電流段 動作電流 2.6kA 保護(hù)范圍的校驗=4.4 繼電器動做電流 電流二段 動作電流 靈敏度校驗 繼電器動做電流 動作時間：t=0.5s 電流三段 動作電流 = 靈敏度校驗 = = 動作時間：10、計算題（每題10分） 1、 電網(wǎng)的接線及參數(shù)如圖所示10kV架空配電線路的電抗為0.4/km,；=3kA

13、; kA；。 試對10kV出線2DL進(jìn)行電流兩段保護(hù)整定計算。解 1電流段 動作電流按躲開配電變壓器低壓側(cè)最大短路電流整定。 .靈敏度校驗：按保護(hù)10kV出線全長校驗：1.5 合格繼電器的動作電流：保護(hù)動作時間：0s動作。 2電流段 動作電流按躲開最大負(fù)荷電流整定。 靈敏度校驗：按保護(hù)線路全長校驗， 合格二次繼電器動作電流：動作時間：= 第二章 電網(wǎng)的距離保護(hù)（距離三段）重點掌握：距離保護(hù)的原理整定計算和接線，阻抗繼電器動作特性分析，方向阻抗繼電器死區(qū)的克服，影響距離保護(hù)正確動作的因素。工作原理 反映保護(hù)安裝地點測量阻抗Zcl的突變（減少）而動作。測量阻抗為保護(hù)安裝地點測量電壓Ucl與測量電流

14、Icl的比，即 。當(dāng)時正常時： 測量阻抗等于負(fù)荷阻抗 故障時： 為測量短路阻抗。測量阻抗在線路故障前后的變化較反應(yīng)單一物理量的測量電流或測量電壓變化大。實現(xiàn)距離保護(hù)動作的方法是將測量電壓作為制動量，測量電流作為動作量。距離保護(hù)的原理接線如圖31所示，虛線框內(nèi)為阻抗繼電器，它是由電抗變壓器DKB、電壓變換器YB、整流器Z、Z和極化繼電器JJ組成。測量電流通過電抗變壓器形成電壓：測量電壓通過電壓變換器后的電壓。阻抗繼電器的動作與邊界條件： ，由于，所以繼電器的動邊條件為： 。距離保護(hù)的實質(zhì)是整定阻抗與測量阻抗大小的比較，當(dāng)整定阻抗大于測量阻抗時保護(hù)動作。整定阻抗相當(dāng)于被保護(hù)線路多長的阻抗，就保護(hù)多

15、長的范圍。 1、距離保護(hù)原理是什麼？距離三段保護(hù)的優(yōu)點是什麼？答：原理：反應(yīng)測量阻抗的突變。優(yōu)點：測量阻抗在故障前和故障后變化量大，比反應(yīng)單一物理量的電流或電壓量大近一個數(shù)量級；它是測量阻抗與整定阻抗的比較，保護(hù)范圍穩(wěn)定，一般不受系統(tǒng)運行方式的影響；具有方向性。2、何謂一類阻抗繼電器的動作特性？答：一類阻抗繼電器的動作特性是指阻抗繼電器在復(fù)數(shù)阻抗平面上的動作范圍或圖形，如具有圓或多邊形動作特性的阻抗繼電器。3、寫出具有任意圓動作特性的動邊方程（用幅值比較或相位比較） 答、 = 4、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器采用什麼接線？反應(yīng)相間短路的阻抗繼電器采用什么接線？答：正確反應(yīng)接地短路：一般采用相電壓、相

16、電流加3KI0的接線方式。正確反應(yīng)相間短路：一般采用00接線。對于方向阻抗繼電器采用接線。5、畫出電抗變壓器的等值電路圖及其矢量圖。(整定阻抗) 6、畫出具有記憶電壓方向阻抗繼電器反方向短路動作特性圖。答、 Z Z jX ZZd D cl 電源 0 R DL ZZdZCL ZZdZcl ZS Zs7、網(wǎng)絡(luò)接線及參數(shù)如圖所示。試對110kV輸電線路1DL進(jìn)行距離三段保護(hù)整定計算（距離三段不校驗精工電流）。110kV 50km D1 Ud%=10 10kV D2 Xs=10 1DL 0.4/km 700 2DL 20MVA. 有關(guān)參數(shù)如下：； ； 解：距離段 整定阻抗 繼電器整定阻抗 距離段 一次

17、整定阻抗 靈敏度校驗 繼電器整定 距離段 一次動作阻抗 采用方向阻抗繼電器 整定阻抗為 靈敏度校驗 近后備： 遠(yuǎn)后備： 繼電器的整定 時限整定 第四章 電網(wǎng)差動保護(hù) 重點掌握： 電網(wǎng)縱聯(lián)差動保護(hù)的原理 1、電網(wǎng)縱聯(lián)差動保護(hù)的原理是什麼？ 答：反應(yīng)被保護(hù)線路首末兩端電流的差，保護(hù)線路的全長，0s動作 第五章 電網(wǎng)高頻保護(hù) 電網(wǎng)方向高頻和相差高頻保護(hù) 1、簡述相差高頻保護(hù)的原理是什麼？答：相差高頻保護(hù)是線路的差動保護(hù)，用高頻載波將線路兩側(cè)電流的相位傳到對側(cè)比較兩側(cè)電流的工頻電流的相位。區(qū)內(nèi)故障兩側(cè)電流，同相位開放保護(hù)發(fā)出跳閘脈沖，區(qū)外故障，工頻電流反相位，閉鎖保護(hù)2、各電壓級的架空輸電線路一般應(yīng)加

18、裝什麼保護(hù)？答：220kV：裝設(shè)不同原理的兩套高頻保護(hù)、距離三段、零序方向三段或四段、綜合重合閘；110kV：裝設(shè)距離三段、零序方向三段、三相一次重合閘；35kV、60kV：裝設(shè)電流三段、絕緣監(jiān)視、三相一次重合閘；10kV：裝設(shè)電流兩段、絕緣監(jiān)視、三相一次重合閘。 第六章 自動重合閘（ZCH）重點掌握：自動重合閘的定義和要求。 1、什麼是自動重合閘？從使用角度分類有幾種 答：當(dāng)保護(hù)出口動作是斷路器跳開經(jīng)0.51s的延時，能使斷路器重新合上的裝置。有三相一次自動重合閘和多次重合閘、單相重合閘及綜合重合閘。2、對三相一次自動重合閘的要求是什麼？答：（1）保護(hù)出口動作使斷路器跳開，經(jīng)0.51s的延時

19、，能使斷路器重新合閘；重合次數(shù)要一定。（2） 手動合跳或遠(yuǎn)動合跳不能進(jìn)行重合。（3） 不滿足斷路器合閘條件不能重合。（4） 雙側(cè)電源應(yīng)滿足同期條件進(jìn)行重合。 (5)重合閘應(yīng)能與保護(hù)相配合3、畫出雙側(cè)電源同期鑒定自動重合閘接線圖。 第七章 變壓器保護(hù) 重點掌握：瓦斯保護(hù)、差動保護(hù)及后備保護(hù)1、變壓器差動保護(hù)的原理是什麼？答：反應(yīng)流進(jìn)流出被保護(hù)變壓器各側(cè)電流的差，零秒動作，保護(hù)整個變壓器2、什么是變壓器差動保護(hù)的不平衡電流？一般有幾種？答：變壓器正常運行及外部故障時流入差回路的電流叫不平衡電流。一般有六種。穩(wěn)態(tài)不平衡電流四種變壓器差動保護(hù)兩側(cè)電流互感器的誤差電流、Yd11接線的變壓器原副邊電流的相

20、位不同、兩側(cè)電流互感器的計算變比與實際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流、變壓器調(diào)節(jié)分接頭。暫態(tài)不平衡電流兩種：勵磁涌流、兩側(cè)電流互感器暫態(tài)電流誤差。3、產(chǎn)生變壓器勵磁涌流的條件是什麼？變壓器勵磁涌流的特點是什麼？答 ：產(chǎn)生變壓器勵磁涌流的條件：變壓器空載合閘或變壓器外部故障切除后電壓回復(fù)時，變壓器有剩磁，合閘瞬間電壓為零，非周期分量電流最大且產(chǎn)生直流磁通的方向與剩磁通方向一致，鐵芯嚴(yán)重飽和，要平衡外加電壓就需要很大的勵磁電流。這個勵磁電流就叫做勵磁涌流。就是變壓器鐵芯嚴(yán)重飽和時的勵磁電流。特點:勵磁涌流中的基波電流的最大值可達(dá)到變壓器額定電流的68倍，經(jīng)0.51s衰減到變壓器額定電流0.5倍一下，勵

21、磁涌流中含有大量直流分量及2、3次等高次諧波。 4、試對變壓器進(jìn)行差動保護(hù)整定計算。網(wǎng)絡(luò)接線及參數(shù)如圖所示： 系統(tǒng)電抗為25， 變壓器容量S=31.5MVA、11022.5kV/11kV、變壓器接線方式為Y11。（采用BCH2型差動繼電器）解：1 確定計算側(cè) 110kV 11kV 1650A LH二次接線 Y 110kV側(cè)為計算側(cè)2計算動作電流 躲勵磁涌流和電流互感器二次斷線 躲外部短路最大不平衡電流 3 計算差動線圈匝數(shù) 繼電器的動作電流 4計算平衡線圈 5計算平衡線圈的圓整誤差 6靈敏度校驗 7確定短路線圈： BB，第八章 發(fā)電機(jī)保護(hù)1、發(fā)電機(jī)應(yīng)加裝那些保護(hù)答、1反應(yīng)定子繞組及引出線相間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)2、反應(yīng)定子匝間短路的橫聯(lián)差動保護(hù)3、定子單相接地保護(hù)4、過電流保護(hù)5、轉(zhuǎn)子一點、兩點接地保護(hù)6、過負(fù)荷保護(hù)7、失磁保護(hù)8、負(fù)序電流保護(hù)9、發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)2、發(fā)電機(jī)定子一點接地100%接地保護(hù)的原理是什麼？答：應(yīng)用零序電壓及三次諧波電壓構(gòu)成定子100%接地保護(hù)第九章 母線保護(hù)1、母線加裝專門差動保護(hù)的條件是什麼？ 答：從電力系統(tǒng)穩(wěn)定考慮，樞紐變電站母線發(fā)生故障會使系統(tǒng)可能發(fā)生振蕩；雙 母線或單母線分段并列運行，母線故障要求有選擇性的切除故障母線時加