继电保护第二章习题
继电保护课后习题答案
第1章习题和思考题1.简述继电保护的定义、任务。
答：定义：泛指继电保护技术和各种继电保护装置构成的继电保护系统，保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，称为继电保护任务：切除故障元件、反映不正常运行状态（跳闸并发信）即当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
2.保护的“四性”指的是什么？具体如何解释？答：是指可靠性、选择性、速动性、灵敏性。
可靠性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保护能完成所需功能的概率。
保护的安全性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不误动的概率。
保护的可信赖性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不拒动的概率。
选择性是指保护检出电力系统故障区和/或故障相的能力。
即故障时能够尽可能的缩小电力系统被停电的范围，只将故障部分从系统中切除，最大限度的保证系统中无故障部分仍然可以安全运行。
速动性是指保护尽可能快的切除故障的能力。
灵敏性是指保护对于其保护范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力3.继电保护装置一般由哪几部分组成？答：继电保护装置由测量部分、逻辑部分、执行部分组成4.有人说电力系统继电保护就是指电力系统继电保护装置，这种说法对吗？答：这种说法不对。
电力系统继电保护泛指继电保护技术和由各种继电保护装置构成的继电保护系统。
继电保护装置可定义为在电力系统发生故障或不正常工作状态时，动作于断路器跳闸或发出告警信号的一种安全自动装置。
与继电保护相关的技术主要包含涉及继电保护装置本身的原理设计、配置与整定、调试等技术。
继电保护装置本身需要通过电流互感器、电压互感器采集电流量、电压量信息，并与断路器配合，实现跳闸。
因此，继电保护装置本身只是继电保护系统的一个重要组成部分，其它相关设备以及相互之间的联系对于机电保护系统也至关重要。
电力系统继电保护第二章习题讲解
1 1.3 8.63KA 3 28
115
lmin 1 3 E ( Z S max ) I l Z L 2 I set1 1 3 115 1 ( 3) 0.458 45.8% 15% 8 2 3 8.63 满足要求
（2）保护1的II段整定： 动作电流整定：
3 115 2 3 1.85KA (15 40 0.4)
故灵敏系数为：
( 2) I 1.25 III B min K sen1 III 2.27 1.5 I set1 0.5506
满足要求
同理，远后备保护时：
( 2) I 3 115 III C min K sen 1 III I set1 2 3 Z
(
3 10.5 ) 2 3 (0.3 0.4 10)
0.82
1.49 1.3
• 满足要求。
（3）保护1电流III段整定计算 保护1电流III段动作电流整定：按躲过本线路可能 流过的最大负荷电流进行整定。
I
III set1
K K SS 1.2 1.5 I L max 0.15 0.32( KA) K re 0.85
例：如图所示网络和已知条件，设
I II III K rel 1.25, K rel 1.1, K rel 1.2, K SS 1.5,
III K re 0.85, z1 0.4 / km, t3 0.5S
试对对保护1进行三段式电流保护整定计算。
解：（1）保护1的I段整定： 动作电流按躲过最大运行方式下本线路末端三相短 路时流过保护的最大短路电流进行整定。
1 1 1 III Z AB 2 I set1 Z S max BC 2
电力系统继电保护第二章习题和答案
2电流的电网保护2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性”？若不满足，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。
当加入继电器的动作电量（图中的IQ大于其设定的动作值（图中的I OP）时，继电器能够突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的 J ）以后它才突然返回。
无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性”。
为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否则当加入继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。
625342.2请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采用那些技术？答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时，继电器的可动衔铁开始转动，磁路气隙减小, 在外加电流（或电压）不变的情况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。
继电器的返回过程与之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。
当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此能够加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。
所以返回值一定小于动作值，继电器有一个小于1的返回系数。
这样就获得了“继电特性” 在集成电路型继电器中，“继电特性”的获得是靠施密特触发器实现的，施密特触发器的特性，就是继电特性。
电力系统继电保护原理习题
电力系统继电保护原理习题第一章绪论1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备.远后备保护是当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护.近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。
答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。
3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用.4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。
第二章电网的电流保护1、分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何,与哪些因素有关?2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？3、在图示网络中，试分析断路器1DL、4DL和9DL保护的最大和最小运行方式。
4、在图所示网络中,线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流保护,均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示,线路AB和BC的最大负荷电流分别为2。
3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3S，负荷自起动系数为1。
试计算：（1)、线路AB和BC各段电流继电器的动作电流和时间继电器的动作时限。
（2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。
()5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。
，,,，，线路阻抗为0.4Ω/km，阻抗角为700，AB线最大负荷电流为170A。
电源阻抗，， ,，电源相电势为,，。
6、如图（a）所示网络中，线路AB装有三段式电流保护，各段保护的接线方式如图（b）所示.已知AB线路末端三相短路时的最大短路电流为1320A，末端三相短路时的最小短路电流为980A；限时电流速断保护的灵敏度为1.32.（a）（b)（1)计算保护1电流速断和限时电流速断保护的定值()（2)说明各段的接线方式，除此之外还有哪些常见接线方式?说明不同接线方式的异同及其特点。
继电保护课后习题答案
第一章：在图1-1中，各断路器处均装有继电保护装置P1～P7。
试回答下列问题： （1） 当k1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果6QF 因失灵而拒动，保护又将如何动作?（2） 当k2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时保护3拒动或3QF 拒跳，但保护P1动作并跳开1QF ，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为2QF ，对保护P1的动作又应该如何评价？图1-1网络图答：（1）当k1点短路时，根据选择性要求保护P6动作应跳开6QF ，如果6QF 拒动，由近后备保护P3、P5动作跳开3QF 、5QF ，或由远后备保护P2、P4的动作跳开2QF 、4QF 。
（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由保护P2、P3动作跳开2QF 、3QF ，如3QF 拒动，保护1动作并跳开1QF ，则保护P1为无选择性动作，此时应由保护P5或保护P4动作，跳开5QF 或4QF 。
如果是2QF 拒动，则保护P1动作跳开1QF 具有选择性。
第二章:1. 1. 电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？答：（1）电流互感器TA 采用减极性标示方法，其一次绕组L1－L2和二次绕组K1－K2引出端子极性标注如图2-1（a ）所示，其中L1和K1，L2和K2分别为同极性端。
如果TA 的端子标志不清楚，可用图2-1（b ）所示接线测定判定出同极性端，如果用图2-1（b ）中实线接法U =1U －2U ，则电压表U 所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则U =1U +2U ，电压表U 所接两个端子为异极性端。
（2）电流互感器TA 常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形（两相V 形）接线、两相电流差接线和一相式接线。
2.电流互感器的10%误差曲线有何用途？怎样进行10%误差校验？答：电流互感器额定变比TA K 为常数，其一次电流1I 与二次电流2I ，在铁芯不饱和时有2I =TA K I 1的线性关系，如图2-2（a ）中直线1所示。
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《电力系统继电保护原理》习题
2－1 如图2－1所示网络，试对保护1进行电流Ⅰ段和Ⅱ段的整定计算（求I set I ，
I t ，%min l ，II set I ，II t ，II set K ），并画出时限特性曲线（线路阻抗取0.4Ω/km ，电
流Ⅰ段的可靠系数3.1=I rel K ，电流Ⅱ段的可靠系数1.1=II rel K ）。
2－2 如图2－2所示网络，试对保护1进行三段式电流保护的整定计算，计算中
取Ⅰ段可靠系数3.1=I rel K ，Ⅱ段可靠系数1.1=II rel K ，Ⅲ段可靠系数2.1=III rel K ，
返回系数85.0=re K ，自起动系数5.1=SS K ，线路阻抗为0.4Ω/km ）。
2－3 如图2－3所示网络，试对保护1进行三段式电流保护的整定计算，已知条件及要求同习题2－2。
2－4 图2－4为单电源环网，各断路器处均装有无时限电流速断和定时限过电流保护，从保证选择性出发，试求环网中各电流速断保护的动作电流和各过电流保护的动作时间，并判断哪些电流速断保护和哪些过电流保护可以不装方向元件。
2－5 功率方向继电器的最大灵敏角和其动作范围如何确定？试举例说明之。
最大灵敏角的涵义是什么？什么叫继电器的内角？
2－6 何谓90o 接线？保证采用90o 接线的功率方向继电器在正方向三相和两相短路时正确动作的条件是什么？为什么？采用90o 接线的功率方向继电器在相间短路时会不会有死区？为什么？。
电力系统继电保护课后习题解答
第一章继电保护概述1-1 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。
1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。
例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。
除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。
1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。
后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。
1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。
(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。
第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。
继电保护课后习题第二张保会尹项根
电力系统假如没有装备完美的继电保护系统，想象一下会出现什么情形？答：现代的电力系统走开完美的继电保护系统是不可以运转的。
当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完美的继电保护系统将故障快速切除，则会惹起故障元件和流过故障电流的其余电气设备的破坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不均衡，可能惹起电力系统稳固性的破坏，甚至惹起电网的崩溃、造成人身伤亡。
假如电力系统没有装备完美的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运转时，不可以实时地发出信号通知值班人员进行合理的办理。
继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?答 : 继电保护装置就是指能反响电力系统中设备发生故障或不正常运转状态 , 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 . 它的作用包含 :1. 电力系统正常运转时不动作 ;2. 电力系统部正常运转时发报警信号 , 通知值班人员办理 , 使电力系统赶快恢复正常运转 ;3. 电力系统故障时 ,甄别出发生故障的电力设备 , 并向故障点与电源点之间、最凑近故障点断路器发出跳闸指令 ,将故障部分与电网的其余部分开绝。
继电保护装置经过哪些主要环节达成预约的保护功能, 各环节的作用是什么 ?答 : 继电保护装置一般经过丈量比较、逻辑判断和履行输出三个部分达成预约的保护功能。
丈量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，依据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“ 1”性质的一组逻辑信号，进而鉴别保护装置能否应当启动。
逻辑判断环节是依据丈量环节输出的逻辑信号，使保护装置按必定的逻辑关系判断故障的种类和范围，最后确立能否应当使断路器跳闸。
履行输出环节是依据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
依照电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电肚量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内随意点的故障吗？答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护 ; 利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异样高升，构成了过电压保护；利用丈量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。
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2.7 如图2-2所示网络，在位置1、2和3处装有电流保护，系统参数为：
115/3E kV ϕ=，115G X =Ω 、210G X =Ω，310G X =Ω，1260L L km ==，340L km =，50B C L km -=，30C D L km -=，20D E L m -=，
线路阻抗0.4/km Ω，rel K Ⅰ
=1.2 、rel K Ⅱ=rel K Ⅲ
=1.15 ，
.max 300B C I A -=，.max 200C D I A -=， .max
150D E I A -=，ss K =1.5、re K =0.85。
试求：
（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。
（2）整定保护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。
（3）整定保护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（sen K ≥1.2）
（4）整定保护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E 的过电流保护动作时限为0.5s ，校验保护1作后备用，保护2和3作远备用的灵敏度。
G1
G2
G3
A
B
C
D
E
9
8
7
6
5
4
3
2
1
L1
L2
L3
图2-2 简单电网示意图
解：由已知可得1L X =2L X =0.4×60=24Ω，3L X =0.4×40=16Ω，BC X =0.4×50=20Ω，CD X =0.4×30Ω， DE X =0.4×20=8Ω
（1）经分析可知，最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路L1~L3全部运行，由题意G1，G2连接在同一母线上，则
.min s X =（1G X ||2G X +1L X ||2L X ）||(3G X +3L X )=(6+12)||(10+16)=10.6
同理，最小运行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1运行，相应地有.max s X =1G X +1L X =39
B
C
D
E
3
2
1
E ϕ
.min
s X 10.6
20
12
8
图2-3 等值电路
（2）对于保护1，其等值电路图如图2-3所示，母线E 最大运行方式下发生三相短路流过保护1 的最大短路电流为
..max .min 115/3
1.31210.620128
k E s BC CD DE
E
I kA X X X X =
=
=+++++
相应的速断定值为.1set I Ⅰ=rel K Ⅰ
×..max k E I =1.2×1.312=1.57kA
最小保护范围计算公式为set I Ⅰ=32.max 1min s E Z Z L + min L =.max 3120.4
s set E Z I ⎛⎫
⎪ ⎪-⨯ ⎪ ⎪⎝⎭
Ⅰ=-85.9km
即1处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。
对于保护2等值电路如图2-3所示，母线D 在最大运行方式下发生三相短路流过保护2 的
最大电流 ..max k D I =.min s BC CD
E
X X X ++=1.558kA
相应的速断定值为 .2set I Ⅰ=rel K Ⅰ
×..max k D I =1.2×1.558=1.87kA
最小保护范围为 min L =.max .23120.4s set E Z I ⎛⎫
⎪ ⎪-⨯ ⎪ ⎪⎝⎭
Ⅱ=-70.6km 即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
对于保护3等值电路如图2-3所示，母线C 在最大运行方式下发生三相短路流过保护3 的
最大电流 ..max k C I =.min s BC
E
X X +=2.17kA
相应的速断定值为 .3set I Ⅰ=rel K Ⅰ
×..max k C I =1.2×2.17=2.603kA
最小保护范围为 min L =.max .33120.4s set E Z I ⎛⎫
⎪ ⎪-⨯ ⎪ ⎪⎝⎭
Ⅱ=-42.3km 即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
上述计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区。
（3）整定保护2的限时电流速断定值为 set I Ⅱ=set K Ⅱ.1set I Ⅰ=1.15×1.57=1.806kA
线路末段（即D 处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为
..max k D I =.max 32s BC CD
E
X X X ++=0.8098kA
所以保护2处的灵敏系数 set
K Ⅱ=..min
k D set
I I Ⅱ=0.4484 即不满足sen K ≥1.2的要求。
同理，保护3的限时电流速断定值为 .3set I Ⅱ=rel K Ⅱ.2set I Ⅰ
=1.15×1.87=2.151kA
线路末段（即C 处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为
..max k C I =.max 32s BC
E
X X +=0.9764kA
所以保护3处的灵敏系数 .3
set K Ⅱ=..min
.3
k C set I I Ⅱ=0.4531 即不满足sen K ≥1.2的要求。
可见，由于运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断保护的灵敏度都远不能满足要求。
（4）过电流整定值计算公式为 set I Ⅲ
='re re I K =.max rel ss L re
K K I K Ⅲ
所以有 .1
set I
Ⅲ=.max rel ss D E re
K K I K -Ⅲ=304.5A
同理得 .2set I Ⅲ=406A .3set I Ⅲ
=609A
在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的计算公式为 .min k I =
.max 32s L
E
Z Z +
所以有 .min E I =727.8A .min D I =809.8A .min C I =974.51A
所以由灵敏度公式 sen K =.min k set
I
I Ⅲ
可知，保护1作为近后备的灵敏度为 .1set K Ⅲ
=.min .1
E set I I Ⅲ
=2.39≥1.5 满足近后备保护灵敏度的要求； 保护2作为远后备的灵敏度为 .2set K Ⅲ
=.min .2E set I I Ⅲ=1.79≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求；
保护3作为远后备的灵敏度为 .3set K Ⅲ
=.min .3
E set I I Ⅲ
=1.33≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求。
保护的动作时间为 1t Ⅲ=0.5+0.5=1s 2t Ⅲ=1t Ⅲ+0.5=1.5s 3t Ⅲ=2t Ⅲ
+0.5=2s。