继电保护原理课后答案

1-1什么是故障,异常运行方式和事故? 它们之间有何不同? 有何联系?

答: 电力系统运行中,电气元件发生短路,断线时的状态均视为故障状态;电气元件超出正常允许工作范围,但没有发生故障运行,属于一场运行方式, 即不正常工作状态;当电力系统发生故障和不正常运行方式时,若不及时处理或者处理不当, 则将引发系统事故,事故是指系统整体或部分的工作遭到破坏,并造成对用户少供电或电能质量不符合用电标准,甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果.故障和异常运行方式不可以避免,而事故可以避免发生.

1-2常见故障有哪些类型?故障后果体现在哪些方面?

答:常见故障是各种类型短路,包括相间短路和接地短路,另外,还有输电线路断线,旋转电机,变压器同一相绕组匝间短路等,以及由上述几种故障组合成的复杂的故障.

故障会使故障设备损坏或烧毁;短路电路通过非故障设备产生热效应和力效应,使非故障元件损坏或缩短使用寿命;造成系统中部分地区电压值大幅下降,破坏电能用户正常工作,影响产品质量;破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性,使系统发生震荡, 从而使事故扩大,甚至整个电力系统瓦解.

1-3什么是主保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？

答：一般把反应被保护在主保护系统元件严重故障、快速动作与跳闸的保护装置称为主保护，而把在主保护系统失效时备用的保护称为后备保护。当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，故称为近后备保护。远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护的作用，同时它实现简单、经济、因此要优先采用，只有在远后备保护不能满足要求时才考虑采用近后备保护。

辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区。

1-4继电保护装里的任务及其基本要求是什么？

答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。

继电保护装置的基本要求是满足“四性”，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

发电机中性点接地的五种方式

①中性点直接接地；

②中性点经低阻抗接地；

③中性点不接地；

④中性点经高电阻（发电机中性点接地电阻柜）接地；

⑤中性点经消弧线圈（谐振）接地。

发电机中性点接地方式优缺点

第①、②两种接地方式，使用在电力系统发展初期，其明显的缺点是，当在发电机内部发生单机接地故障时，即使继电保护能够快速动作跳开发电机，由于暂态电流和稳态电流太大，严重烧损铁芯，其破坏作用远远超过倍的工频过电压。所以世界各国现已基本废弃不用。

对于第③种不接地方式，由于发电机的中性点不接地运行，当定子绕组发生单相接地时，流过故障点的电流仅为很小的电容电流，有效地限制了接地电流的破坏作用。到目前为止我国、前苏联及一些其他国家的电容电流较小的发电机，中性点仍采用这一不接地方式。但是，随着机组容量的增大和运行电压的升高，当电容电流接近或达到某一临界值时，接地电弧不能自行熄灭。电弧接地过电压又会产生新的危害。随着机组容量的增大，铁芯烧损后果严重，允许的接地故障电流日趋减少。所以这一不接地方式的应用，受到接地电容电流的限制。

对于300MVA及以上的大容量发电机组，目前世界各国普遍采用的是第④种或第⑤种接地方式。采用第④接地方式，中性点经高电阻接地的主要目的，是限制接地电弧重燃、中性点出现的积累性电压升高，从而降低电弧接地过电压。发电机中性点经高电阻接地方式有许多方案，其中以单相配电变压器电阻的方案为最优。配电变压器二次侧所接的电阻为一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暂态过电压，但因此也增大了接地电流，这就要求当发电机定子绕组发生单相接地故障时能迅速切除机组。由于此种装置简单且易于配置，故得到广泛的应用，在西方欧美国家已经形成一种使用惯例，在国内许多大型汽轮发电机组和水轮发电机也都采用配电变压器的接地方式。但是这种接地方式的缺点是无法减小接地电容电流，而是增大接地故障电流。因此对于大电容电流发电机，接地故障电流数倍乃至十数倍地超过发电机的安全接地电流，暂态接地电流更大，即使短时间跳开故障的发电机铁芯迭片的熔化焊接现象也很难避免，这种接地方式就难于适用了。。

尽管消弧线圈的接地方式在国内大电容电流发电机上得到一定的应用，但是消弧线圈的接地方式还存在以下不利因素：

（1）参数选择须考虑因素较多。如果没有经过全面地分析计算，选定的参数不合适，将会使发电机三相对地电压长期有较大偏移，甩负荷时，电压偏移更大。

（2）潜在的过电压危险。（ 3 ）保护配置比较复杂，需要增设高压侧零序制动电压，以防止保护误动

什么是继电器的返回系数？返回系数都是小于1的吗？提高返回系数？P12

答：返回系数=返回电流/动作电流；过电流继电器的返回系数恒小于1。减小摩擦转矩，减小转动部分的重量，减小剩余转矩。

1.试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪

些电压等级

直接接地（包括经小电阻接地），单相短路时无过电压，短路电流较大，保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV及以上电网。

非直接接地（包括不接地、经消弧线圈、大电阻接地），单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV，35kV配网；

2.中性点直接接地系统的零序电流保护各段的整定原则。

A.为保证选择性，零序电流速断保护（零序Ι段）的保护范围不能超过本条线路

的末端零序电流

速断保护起动值的整定原则如下：

躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流

躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流3I。；

如果线路上采用单相自动重合闸时，零序电流速断应躲过非全相运行又产生振荡时出现的最大零序电流。

B.限时零序电流速断保护（零序II段）

起动电流:

零序II段的起动电流应与下一段线路的零序1段保护相配合。

动作时限：

零序II段的动作时限与相邻线路零序I段相配合，动作时限一般取0．5s。

灵敏度核验：

零序II段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验。

C.定时限零序过电流保护（零序III段）

零序三段的作用相当于相间短路的过电流保护，主要作为本线路零序I段和零序II段的近后备保护和相邻线路、母线、变压器接地短路的远后备保护。在中性点直接接地电流电网中的终端线路上也可作为主保护。

起动电流：

躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流

与下一线路零序III段相配合就是本保护零序III段的保护范围，不能超出相邻线路上零序III段的保护范围

灵敏度校验：

作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验

作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流来校验

动作时限：

3.中性点经消弧线圈接地方式，为什么常采用过补偿方式？

补偿容性短路电流，消除故障点的电弧。过补偿，因为完全补偿会出现谐振；欠补偿也会因线路停运等方式改变而出现完全补偿的情况，故用过补偿。

4.在什么条件下对发电机定子单相接地可以实现零序电流保护？为什么单相接地

的零序电流保护和零序电压保护在中性点附近都有死区？

（1）条件：要使发电机零序电流保护在外部故障时不动作，其动作电流定值必须按大于发动机本身的三相电容电流之和整定。

（2）零序电流保护死区+ 零序电压死区：当发电机定子绕组在中性点附近接地时， 很小，因而通过TA0的系统的接地电容电流很小，保护将不能

起动，因此零序电流保护不可避免地存在一定的死区。为减小死区的范

围，应在满足发电机外部接地时动作的前提下尽量降低保护的启动电流。

零序电压取自发电机中性点电压互感器的电压或消弧线圈的二次侧电压或机端三相电压互感器的开口三角形绕组。

5.在什么条件下允许大型汽轮发电机短时失磁运行？

失磁故障：发电机的励磁突然全部消失或部分消失。

汽轮发电机与水轮发电机相比，前者的同步电抗较大（定子绕组和转子绕组之间的感抗较大），则所需无功功率较小。当转差率s增大时，其所需的无功功率也要增加。

6.为什么不允许大型水轮发电机失磁运行？

（1）其异步功率较小，必须在较大的转差下（一般达到1%～2%）运行，才能发出较大的功率；

（2）由于水轮机的调速器不够灵敏，时滞较大，甚至可能在功率尚未达到平衡以前就大大减速，从而使发电机与系统解列；

（3）由于水轮发电机的同步电抗较小，如果异步运行，就需要从电网中吸收大量的无功功率；

（4）其直轴与交轴很不对称，异步运行时，机组振动较大。

8-4 何谓闭锁信号，允许信号和跳闸信号？

答：（1）闭锁信号是禁止保护跳闸的信号。当线路发生内部故障时，两端不发生闭锁信号，通道中无闭锁信号，保护作用域跳闸，因此，无闭锁信号是保护跳闸的必要条件。

（2）允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。有允许信号是保护跳闸的必要条件。

（3）跳闸信号是线路对端发来的直接保护动作与跳闸的高频信号。只要收到跳闸信号，不管本端保护是否动作，保护必须启动并动作于跳闸，因此，跳闸信号是保护跳闸的充分条件。

8-4中性点不接地系统的接地保护方法。

对于两相接地故障，相间电流保护将动作切除故障线路；对于单相接地故障，只要求保护有选择地发出接地告警信号，一般情况不需要跳闸。

中性点不接地系统的单相接地保护：

（1）绝缘监视装置：可用以过电压继电器接于电压互感器二次开口三角形的一侧构成网络单相接地的监视装置。

（2）零序电流保护：利用故障线路零序电流较非故障线路大的特点来实现有选择地发出信号或动作于跳闸。

（3）零序功率方向保护：利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。

8-9差动保护的基本原理？

差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。