继电保护习题及答案

《电⼒系统继电保护原理》⼀、名词解释

1、选择性：保护装置动作时仅将故障元件从⼒系统中切除，使停电范围尽量减少，使系统⾮故障部分继续运⾏。

2、可靠性：在保护装置规定的保护范围内发⽣了它应该反映的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动，称信赖性）⽽在不属于该保护装置动作的其他情况下，则不应该动作（即不误动，称安全性）。

3、灵敏性：保护装置对其保护范围内的故障或不正常状态的反应能⼒，常⽤灵敏系数来衡量。4、继电特性：可靠性、快速性、灵敏性、选择性。这是四条基本要求。

继电器的输⼊信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号⽴刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。⼀旦触点闭合，输⼊量x继续增⼤，输出信号y 将不再起变化。当输⼊量x从某⼀⼤于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输⼊-输出特性。

5、主保护：指能满⾜系统稳定性和设备安全性的要求。能以最快速度有选择性的切除被保护设备和线路的故障的保护。6、精确⼯作电流：通常情况下，在阻抗继电器的最灵敏⾓⽅向上，继电器的动作阻抗就等于其整定阻抗，即Zop=Zset。但是当测量电流较⼩时，由于测量误差、计算误差、认为设定动作门槛等因素的影响，会使继电器的动作阻抗变⼩，使动作阻抗降为0.9Zset对应的测量电流，称为最⼩精确⼯作电流，⽤Iac.min 表⽰。为了将继电器的动作阻抗误差在⼀定范围内，规定当动作阻抗为0．9整定阻抗时所对应的最⼩动作电流，称之为阻抗继电器的最⼩精确⼯作电流。

7、重合闸后加速保护：当线路发⽣故障后，保护有选择性地动作切除故障，重合闸进⾏⼀次重合以恢复供电。若重合于永久性故障时，保护装置即不带延时⽆选择性地动作断开断路器，这种⽅式称为重合闸后加速。该⽅式适⽤于35KV以上的⽹络及重要负荷供电的送电线。

8、励磁涌流：当变压器空载投⼊和外部故障切除后电压恢复时，可能出现的数值很⼤的励磁电流称之为励磁涌流。就是变压器空载合闸瞬闸产⽣的。⼀般为变压器额定电流的6-8倍。⼆、问答题

1、什么是电流继电器的动作电流，返回电流，返回系数？

答：动作电流：能使继电器动作的最⼩电流，它是可以根据要求在⼀定的范围内调整的。返回电流：继电动作后,当通过继电器线圈的电流⼩于某⼀数值时，动作机构便返回到原位置,能使动作机构返回原位的最⼤电流称继电器的返回电流。返回系数就是返回电流与动作电流的⽐值。

2、如图1所⽰的电⽹中，线路AB、BC均装有三段式电流保护，若各保护元件的灵敏度均

满⾜要求，则当线路BC母线B出⼝处发⽣短路故障时，共有哪些保护元件启动？所有保护正常⼯作，故障由何处的哪个保护元件动作切除？若保护2处的断路器拒动，故障由哪个保护元件动作切除？

图1

3、试说出下图所⽰的具有⽅向特性的四边形阻抗继电器动作特性图中四条边AB、BC、CD、DA及倾斜⾓ 所代表的含义和作⽤。试分析四边形阻抗动作判据各块区的作⽤。

答：线段AB是电抗线，决定了阻抗继电器正⽅向的电抗(x)值；线段AD是电阻线，Rs 的定值决定了反应阻抗继电器克服过渡电阻的能⼒和躲负荷的能⼒；线段BC和线段CD 共同决定了阻抗继电器的⽅向区；x定值随过渡电阻增加⽽降低的下斜线（倾斜⾓⼝）是为了克服由过渡电阻的影响造成保护的超越。

第1象限区：正⽅向动作区，X、R均为正，电抗线和电阻线共同确定了阻抗继电器在该区域内的动作范围。

第II象限区：是为了克服正⽅向发⽣⾦属故障，由于电流电压互感器误差使阻抗计算的电阻不为零⽽为负值造成保护拒动。第Ⅳ象限区：X为负，R为正，是为了克服出⼝经过渡电阻短路，由于电流电压互感器误差和过渡电阻不为零⽽为负值造成保护拒动。

4、输电线路及牵引⽹为什么要装设⾃动重合闸装置？

答：运⾏经验表明，架空输电线路和电⼒铁道牵引⽹的故障⼤多数都是瞬时⾃消性的。凡 属这类故障，在线路电源被继电保护装置迅速切断以后，电弧即⾏熄灭，故障点的绝缘重 新恢复，故障随之⾃⾏消除。这时若将断路器重新合闸，就能恢复正常供电，从⽽减少停 电时间，提⾼供电的可靠性。5、变压器纵差动保护中，不平衡电流产⽣的原因是什么？

答： 1、稳态情况下的不平衡电流 ：变压器在正常运⾏时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线⽅式及变压器带负荷调压引起。 （1）由电流互感器计算变⽐与实际变⽐不同⽽产⽣。 （2）由变压器两侧电流相位不同⽽产⽣。（3）由变压器带负荷调整分接头产⽣。

2、 暂态情况下的不平衡电流 （1）由变压器励磁涌流产⽣ 。 （2）由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产⽣ 纵差保护是瞬动保护，它是在⼀次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，⼀次系统的短路电流含有⾮周期分量，它对时间的变化率很⼩，很难变换到⼆次侧，⽽主要成为互感器的励磁电流，从⽽使互感器的铁⼼更加饱和。

6、变压器可能出现哪些故障和异常运⾏状态？针对变压器油箱内部和油箱外部故障应分别装设哪些保护？针对异常运⾏状态应装设哪些保护？

答：变压器异常运⾏状态：油⾯降低、过电流、油温升⾼、过负荷。应分别装置过电流保护、过负荷保护、温度保护、⽡斯保护，

油箱内部故障包括：变压器绕组的相间短路、匝数短路、单相接地短路和铁⼼烧损等。应分别装置⽡斯保护、电流速断保护、纵联差动保护、过电流保护。

油箱外部故障包括：绝缘套管引出线上发⽣的相间短路或接地短路故障。应分别装置电流速断保护、纵差保护、过电流保护。三、计算题1、如图3

所⽰⽹络，已知，E ?=.max 0A,A B L I -=.max 6.7=Ωs Z ， 线路阻抗

.min 5.6,=Ωs Z 为0.4Ω/km ，rel rel rel ss re 131********K .K .K .K K .I II III=====，，，，。

试对保护1进⾏三段式电流保护的整定计算。

图3

解： 1、对保护1进⾏电流速断保护的整定计算（1）动作电流

set.1rel k.B.max K I I I I =

（2）动作时限10s t I =

（3）灵敏度校验

满⾜要求

2、对保护1进⾏限时电流速断保护的整定计算 （1）动作电流set.1rel set.2rel rel k.C.max I K I K K I II II I II I ==

（2）动作时限

（3）灵敏度校验

满⾜要求

k.B.max .min 3772.6()s ABE I A Z Z ?

==≈+set.1rel k.B.max K 1.33772.904.4()I I A I I ==?≈set.1s.max 1minI I =min s.max 1set.11()12.6(km)2L X X =≈min

min %100%42%AB L L L =

≈k.C.max .min 1338.65(A)s AB BC E I Z Z Z ?=

=≈++set.1rel set.2rel rel k.C.max 2088.3(A)

I K I K K I II II I II I ==≈1200.50.5(s)t t t II I =+?=+=k.B.min sen set.1set.(3)in1k.B.m 2I K I I I II II ==(3)..min

.max 3550.7(A)k B s AB E IZ Z ?==≈+k.B.minsen set.1set.13550.72 1.47 1.3I K I I II II==≈>

3、对保护1进⾏定时限过电流保护的整定计算 （1）动作电流（2）动作时限（3）灵敏度校验1）作本线路的近后备保护

2）作下⼀线路的远后备保护

均符合要求rel ss L.max set.1re 1.2510794.1(A)0.85K K I IK IIIIII ??==≈IIIIII

134max{,}2 1.520.5 2.5(s)t t t t III=+?=+?=(3)(2)

k.B.min k.B.min sen.set.1set.1

3550.722= 3.87>1.5794.1I IK II III III ==≈近(3)(2)k.C.mink.C.min sen.set.1set.12I IK II III III==远(3)..min

.max 1309.6(A)k B s AB BCE IZ Z Z ?==≈++

(2)k.C.min sen.set.1set.11309.62 1.43 1.2IK II III III ==≈>远