继电保护练习和思考

练习与思考

1.1 继电保护的作用是什么？

1.2 电力系统发生短路故障时，会产生什么样的严重后果？ 1.3 继电保护的基本要求是什么？各项要求的主要内容是什么？ 1.4 评价继电保护性能的标准是什么？

1.5 依据短路的特征，已经构成了哪些继电保护的方式？ 1.6 主保护和后备保护的作用分别是什么？ 1.7 继电保护装置的保护范围需要重叠吗？为什么？

1.8 在图1-5所示的单电源系统示意图中，当K处发生短路时，应当由哪个保护动作于跳闸？

如果该保护拒动，那么，又应当由哪个保护动作于跳闸？为什么？

AB2C3D614K5

图1-5

1.9 在图1-5所示的单电源系统示意图中，当K处发生短路时，保护2是否应当动作于跳闸？

为什么？

1.10 何谓主保护、后备保护？

1.11 在图1-6中，TA1、TA2为线路保护和母线保护所配置的电流互感器。如果在图中的K1、

K2、K3处分别发生了短路故障，那么，分别应当由何种保护动作于跳闸？为什么？

线路保护TA1母线保护TA2K1K2K3

图1-6

1.12 结合电力系统分析课程的知识，说明加快继电保护的动作时间后，为什么可以提高电

力系统的稳定性？

2.1 电流继电器的作用是什么？时间继电器的作用是什么？

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2.2 何谓继电器的继电特性？为什么继电器的动作过程是干脆而利索的？ 2.3 电流继电器的返回系数大约是多少？返回系数过高或过低时，各有什么利弊？ 2.4 中性点接地方式有哪几种？各有什么主要的特征和优缺点？

2.5 相间电流保护主要针对何种中性点接地方式？在电流保护的整定计算中，需要考虑什

么故障类型？

2.6 电流保护I段的整定原则是什么？I段的可靠系数主要考虑哪些影响因素？ 2.7 电流保护II段的整定原则是什么？依靠什么方法来保证灵敏性和选择性？ 2.8 时间级差主要考虑了什么影响因素？

2.9 电流保护III段的整定原则是什么？请写出整定计算公式，并说明各系数的含义和大

致的范围。

2.10 电流保护III段的时间定值应当如何选择？

2.11 为什么在电流III段保护的整定计算中需要考虑返回系数？而I、II段保护没有考虑

返回系数？

2.12 请用继电保护“四性”的要求来评价电流保护I段、II段、III段。

2.13 继电保护的正方向是如何规定的？在短路电流的基础上，通常引入什么电气量才能识

别正方向的短路？

2.14 方向元件与电流元件相比较，要求哪个元件的灵敏度更高？为什么？

2.15 对于90°接线方式的方向元件，引入的是何种电压与电流？方向元件的最大灵敏角是

什么含义？请画出最大灵敏角为-30°时的动作区！

2.16 相间方向元件为什么会存在“死区”的问题？为什么需要采用记忆电压？应当注意什

么事项？

2.17 在什么情况下，电流保护I段、III段可以取消方向元件？

2.18 试用图例说明：助增电流、外汲电流都是相对于什么电流来说的？在什么情况下助增

电流为最大、最小？在什么情况下，外汲电流为最大、最小？

2.19 如果三相短路电流为Ik，而A、B、C三相的相对误差分别为10%、7%、5%，那么，请

分析：相对于Ik来说，此时的不平衡电流是多少？ 2.20 请用图例说明：何谓电流分配系数？何谓电流分支系数？

2.21 系统正常运行时，一次的负荷电流为450A，如果一相TA接反了，那么，零序电流的

数值是多少？

2.22 在大电流接地系统中，零序方向元件存在出口死区吗？为什么？

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2.23 试分析：正方向经过渡电阻接地时，保护安装处的零序电压和零序电流的相量关系？

该相量关系与渡电阻接地有关否？为什么？

2.24 在中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，最明显的特征是什么？短路点的零序

电压是否为最高？

2.25 图2-50中，系统参数为：E1153kV，Xs.max10、Xs.min8，线路A-B的最

IIII大负荷电流为400A，线路单位阻抗为0.4/km，保护3的t31s。取Krel1.25、IIIIIKrelKrel1.15、Kre0.85，自起动系数为1.4。请完成保护1的I、II、III段整

定计算。

A1BC240kmIL.max500A70km3

图2-50

2.26 在图2-51中，设发电机G1、G2、G3的参数完全相同，试分析：对于保护1来说，何

种工况对应于最大和最小运行方式，为什么？

G1AB1G22G3线路2线路13

图2-51

2.27 如图2-52所示，保护9、10、11的第III段动作时间已经标注于图中。试分析：保护

1~8的第III段动作时间应当如何设计？并说明哪些保护需要配置方向元件？为什么？

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9123IIIt91.5s41087611IIIt110.5s5IIIt101.5s

图2-52

2.28 某110kV系统示意图如图2-53所示，线路长度已标注于图中。已知：

s.maxX2s.max20，X1s.minX2s.min15； （1）电源等值电抗分别为：X1（2）线路电抗：X10.4km，X01.4km；

10.5kV110kV、Uk%10.5%；（3）变压器T1的中性点接地，其额定参数为：60MVA、

（4）变压器T2、T3的中性点不接地，其额定参数为：

15MVA、110kV10.5kV、Uk%10.5%；

（5）在不同运行方式下，按照平均电压115kV计算，各点K1和K1,1时的零序电流计算结果如下表；

运行方式及故障类型 故障点母线A的出口处母线AB的中点母线B母线C母线D最大运行方式下最小运行方式下K1670A402A287A194A208AK1,1745A358A236A150A163.5A

（6）在断路器1~5上流过的最大负荷电流分别为：1070A、810A、381A、850A、390A。 试分析、计算：

（1）保护2和4是否需要装设零序电流I段保护？为什么？

（2）保护2和4零序电流II段、III段的电流整定值及时间整定值？ （3）保护1各段零序电流保护的电流整定值、时间整定值及灵敏度？

T1A1B2C3T260km450kmT30kmD

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图2-53

2.29 某110kV单电源系统如图2-所示，其中，Zs.min10、Zs.max13.5，线路的单

I位阻抗为0.4。在可靠系数Krel1.3的情况下，试求：

1）保护1的电流I段整定值，并进行灵敏度验证；

2）当线路AB的长度减小到25km时，重复上述的计算，并分析计算结果。

A1B260km

图2-

3.1 为什么距离保护的动作区域通常为一个“面”或“圆”的形式？

3.2 请说明测量阻抗、整定阻抗、临界动作阻抗的含义，并说明保护安装处的负荷阻抗、

短路阻抗、系统等值阻抗的含义。

3.3 对于方向阻抗圆的特性，其最大灵敏角是如何定义的？对于具体的输电线路，通常将

最大灵敏角整定为何参数？

3.4 阻抗元件的方向圆特性、偏移圆特性是否存在出口死区？若存在出口死区，那么，通

常采取何种措施？

3.5 偏移圆特性如图3-5（a）所示，请写出基于argZmZset的相位比较动作方程。

ZmZset3.6 请写出常用的相间0°接线方式、接地0°接线方式引入的电压与电流，并说明二者分

别能够应用于哪些故障类型？

3.7 图3-所示特性经常应用于构成躲负荷阻抗的影响。

试用测量阻抗为变量，列写出图示特性的幅值比较动 60jX作方程。

3.8 距离保护I、II、III段的整定原则是什么？I段的可靠

系数主要考虑哪些影响因素？

3.9 仅从TA传变特性的角度，试分析该特性对距离I段

可靠系数的影响。

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0RsR 图3- WORD格式整理

3.10 金属性短路时，在故障相与非故障相的测量阻抗中，哪种阻抗元件受振荡的影响最小？

为什么？

I为最小？在验证灵敏度 3.11 在距离保护的整定计算中，为什么要取分支系数KbIkmI为最大？其中，为下一级线路的测量电流， 时，为什么要取分支系数KbIIIkmkm为保护安装处的测量电流。

3.12 请分析最大、最小的负荷阻抗角与功角的近似关系。 3.13 与相间电流保护相比较，试归纳出距离保护的主要特点。 3.14 电力系统振荡时，电流、电压、测量阻抗是如何变化的。

3.15 通常可以将多电源系统等效为双电源系统，请分析：等效双电源系统的功角是否会

发生突变？

3.16 如图3-55所示的系统，在S、W电源之间发生振荡的情况下，试分析：1）K处没有短

路时，距离保护1是否受振荡影响？2）K处发生短路时，距离保护1是否受振荡影响？为什么？其中，P站可能为振荡中心、也可能不是振荡中心。

ESMPNEW1K

图3-55

3.17 对于Z不发生变化的双电源系统，当发生振荡时，在同一个保护的I、II、III段阻

抗元件中，哪个阻抗元件最容易误动？哪个阻抗元件次之？通常采取何种方式防止误动？

3.18 在采取短时开放的措施之后，如果本线路末端发生短路，那么，距离保护II段是如何

实现切除故障的？

3.19 仅从阻抗特性的角度来说，在振荡时，希望R轴方向的范围小一些，但是，从提高耐

受过渡电阻的能力来说，又希望R轴方向的范围大一些，因此，二者的要求是相反的。在微机保护中，通常采取何种方案兼顾二者的要求？ 3.20 请你对多边形特性与方向圆特性的性能进行比较。 3.21 请问：选相元件的主要作用是什么？

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3.22 三段式距离保护的整定原则与三段式电流保护的整定原则有何异同？ 3.23 在单电源线路上，过渡电阻对距离保护会产生什么影响？

3.24 在双电源线路上，距离保护测量到的过渡电阻为什么会呈现容性或感性？ 3.25 如何获得故障分量？所述方法的故障分量存在多长时间？ 3.26 何谓距离保护的暂态超越？克服暂态超越的主要措施是什么？

3.27 影响距离保护正确工作的因素有哪些？主要采取何种措施克服不利因素的影响？试说

明：这些措施的目的是什么？

3.28 在图3-56所示的网络中，线路AB、BC、CD的首端均配置了三段式距离保护。网络参

数如图所示，并已知：

1）线路的正序阻抗为z10.45km，阻抗角65；

2）线路AB、BC的最大负荷电流IL.max600A，功率因数cos0.9； 3）测量元件均采用方向阻抗特性；

III 4）线路CD的t31.5s。

试求：（1）保护1、2的相间距离I、II、III段一次动作阻抗及整定时限，并绘制出时间配

合

图；

（2）校验II、III段的灵敏度。

A145kmB225kmC340kmDE\"A1153kVX\"A15X\"B.min40X\"B.max29MVAUk%10.5%110kV6.6kV

图3-56

3.29 在图3-57所示的双电源系统中，在保护1处装设了0接线的方向阻抗元件，设I段

E。其余参数如图示，各元件阻抗角均为70。阻抗的整定值为Zset6，且EMN试求：

（1）振荡中心的位置，并在阻抗复平面上画出测量阻抗的振荡轨迹； （2）求出I段阻抗元件误动的角度范围；

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（3）当系统的振荡周期近似取1.5s时，求出阻抗元件的误动时间。

EMM1NEN273

图3-57

3.30 电力系统非失稳运行时，试推导最小负荷阻抗角的表达式。 3.31 试用相位比较的方法，写出图3-58所示阻抗特性的动作方程。

jXjXZsetZsetZmRZmR

（a） （b）

图3-58

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