继电保护工作原理

继电保护原理知识

四、是非题

( T )1、电力系统各电气元件之间通常用断路器相互连接，每台断路器都装有相应的继电保护装置。（https://www.360docs.net/doc/ec13200261.html,/）

( F )2、为保证可靠性，一般说来，宜选用尽可能简单的保护方式。

( T )3、继电保护装置的选择性和快速性不矛盾。

( T )4、在进行保护装置灵敏系数计算时，系统运行方式应取最小运行方式。( F )5、反应过量保护和欠量保护的灵敏系数定义相同。

( F )6、距离保护的灵敏度不受系统运行方式的影响。

( T )7、距离保护的第Ⅲ段采用方向阻抗继电器比全阻抗继电器灵敏度高。( F )8、高频信号和高频电流含义是相同的。

( T )9、故障起动发信方式的高频保护，高频电流就代表高频信号。

( T )10、工作在允许信号方式的高频保护，高频信号是保护跳闸的必要条件。

11、在同一刻度下，对电流继电器，线圈并联时的动作电流为串联时的2倍。（╳）

12、电抗变换器的作用是将一次侧的电压变换成与之成比例的二次电压。（╳）

13、零序I段可以保护本线路的80％左右。（√）

14、零序电流的分布，与系统的零序网络无关，而与电源的数目有关。（╳）

15、小接地电流系统中，单相接地后，线路可以继续运行2-3h。( √ )

16、系统振荡的影响与保护的安装地点有关，当振荡中心在保护范围外或位于保护的反方向时，距离保护就不会因系统振荡而误动作。( √ )

17、相差高频保护的基本工作原理是比较被保护线路两侧电流的相位。( √ )

18、对于分级绝缘的变压器，中性点不接地或经放电间隙接地时应装设零序过电压和零序电流保护，以防止发生接地故障时因过电压而损坏变压器。( ╳ )

19、变压器的气体保护范围在差动保护范围内，这两种保护均为瞬动保护，所以可用差动保护来代替气体保护。（╳）

20、发电机失磁故障可采用机端测量阻抗超越静稳边界圆的边界、机端测量阻抗进入异步静稳边界阻抗圆为主要依据，检测失磁故障。( √ )

五、作图题：画出三段式电流保护展开图。

交流回路展开图

直流回路展开图

六、问答题

1、继电保护装置的作用是什么？

（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；

（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

2、怎样用10％误差曲线校验电流互感器？

（1）按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数。

（2）根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷。 （3）按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型计算电流互感器的实际二次负荷。

（4）比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%；如实际二次负荷大于允许二次负荷，则应采取措施，使其满足10%误差曲线。

3、电流变换器和电抗变换器最大的区别是什么?

电流变换器：将电流互感器二次电流变高或变低，即一次输入电流，二次也是电流，一般用于母差保护。

电抗变换器：电流量变电压量，一般用于微机保护及自动装置。 4、限时电流速断保护动作电流是如何确定的?

保护范围不超出下一条线路速断保护范围，动作时限比下一条高出一个时间阶段。'''''21dz k dz I K I =

5、距离保护由哪些元件构成？各元件作用是什么？

（1）起动元件

起动元件的主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护，并和距离元件动作后组成与门，起动出口回路动作于跳闸，以提高保护装置的可靠性。

（2）距离元件

距离元件的主要作用实际上是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗（亦即距离）。

（3）时间元件

时间元件的主要作用是按照故障点到保护距离的远近，根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性。

6、何谓电磁型电流继电器的动作电流、返回电流及返回系数?

能使继电器动作的最小电流值，称为继电器的动作电流。

能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。

返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。

7、什么是限时电流速断保护？其保护范围是什么？

用来切除本线路上速断范围以外的故障，同时也能作为速断的后备，这就是限时电流速断保护。对这个保护的要求，首先是在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏性，其次是在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作的时限。正是由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，因此，称之为限时电流速断保护。

8、发电机可能发生哪些故障?可能出现哪些异常运行情况?

发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路；定子绕组一相的匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流消失。

发电机的不正常运行状态主要有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽轮突然关闭而引起的发电机逆功率等。

9、反应纵向零序电压的发电机匝间保护能否反映定子绕组单相接地短路？为什么？

不能。发电机匝间故障产生的纵向零序电压由专用电压互感器的开口三角绕组两端取得，该互感器一次中性点与发电机中性点通过高压电缆连接起来，而不允许接地，所以不能反映绕组单相接地短路。

10、简述完全电流差动保护的基本原理。

完全电流差动保护，按差动保护原理工作。在母线连接的所有元件上，都装设变化和特性均相同的电流互感器。电流互感器的二次绕组在母线侧的端子互相连接。差动继电器绕组与电流互感器二次绕组并联。各电流互感器之间的一次电气设备，就是母线差动保护的保护区。

七、计算题

1、图示35kV 单电源线路,已知线路AB 的最大传输功率为9MW,9.0cos =?,电流互感器变比300/5,4.1=ss K ,85.0=re K ,求AB 线路阶段式电流保护动作值及灵敏度。图中阻抗均归算至kV 37有名值。

10Ω12Ω

30Ω

30Ω

7Ω9.4Ω

解：步骤对即可。

m ax m ax m ax m ax 35 2.0588(kA)

710

35 1.2069(kA)

71012

350.5932(kA )

7101230

350.7447(kA )

71030

k B I A B

k C I A C

k D I A D

k E I A E

E I Z Z E I Z Z E I Z Z E I Z Z ????----==

= ++=== +++==

= ++++=

== +++

1）电流I 段保护

max 1max 2max max 0.85 2.0588=1.7500kA 0.85 1.2069=1.0259kA 0.850.7447=0.6330kA 0.850.5932=0.5042kA

I set A re k B I set B re k C I set B re k E I set C

re k D I K I I K I I K I I

K I ==?==?==?==?

2）电流II 段保护

1

m in

1

m in

1

0.85 1.0259=0.8720(kA )

0.850.5042=0.4286(kA )

II I set A

re set B k B sen A II

set A

II I set B re set C

k C sen B II

set B I

K I I K I

I

K I I K I

==? ===? =

3）电流III 段保护

m ax m ax m ax /cos 9/0.90.2857(kA )

35

1.40.2857=0.4706(kA )

0.85

A B N III ss set

A B re

P I V K I

I K ?

--==

= =

=

?

计算出保护的一次动作电流后，按下式求出继电器的二次动作电流即可。

set op TA

I I n =

2、单电源环形网路, 在各断路器上装有过电流保护,已知时限级差为0.5s 。为保证动作的选择性, 确定各过电流保护的动作时间及哪些保护要装设方向元件。(8分)

解：

2、3、4、5、6、7、8、9需装设方向元件。

212421364148615108161720.5 2.5

m ax{,}m ax{2.50.5,0.50.5} 3.0m ax{,}m ax{30.5,1.00.5} 3.5m ax{,}m ax{3.50.5,0.50.5} 4.0

m ax{,,}m ax{4.00.5,1.00.5t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t =+?=+==+?+?=++==+?+?=++==+?+?=++==+?+?+?=++912791617571535141313,0.50.5} 4.520.5 2.5

m ax{,,}m ax{2.50.5,1.00.5,0.50.5} 3.0m ax{,}m ax{3.00.5,0.50.5} 3.5m ax{,}m ax{3.50.5,1.00.5} 4.0m ax{,t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t +==+?=+==+?+?+?=+++==+?+?=++==+?+?=++==+?+?1111012}m ax{4.00.5,0.50.5} 4.5

m ax{,,}m ax{4.50.5,4.50.5,2.00.5} 5.0

t t t t t t t t =++==+?+?+?=+++=

3、如下图网络，1、2处均装设三段式相间距离保护，各段测量元件均采用圆特性方向阻抗继电器，且均采用?0接线。已知：线路的阻抗角为?70；线路MN 的阻抗为Ω=68.12Z MN

；保护1

各段的动作阻抗和动作时限分别为Ω

=?6.3Z I

1

set ，s

t

I 01

=，Ω=?111II set Z ，s

t II

5.01

=，Ω

=?1141

III

set Z ，s

t III

31

=；MN 线路输送的最大负荷电流A

I L 500max =?，负荷功率因数角

?=40loa ?；

8

.0=I

rel K ，

8

.0=II

rel K ，2

.1=III

rel

K 。试整定保护2的距离I 、II 、III 段的动作阻抗、动作时限和最大灵敏

角。（14分）

12M

N

QF2QF1

110kv

解：

1)距离保护第I 段的整定

220.812.6810.1440()

0I I set rel

MN I

Z

K

Z t s

==?= Ω=

2)距离保护第II 段的整定

2

1

2

0.812.68 3.613.0240()

13.0240

1.0271<1.251

2.68

II II

I

set rel M N set II

set sen M N

Z

K Z Z Z

K Z =+=?+= Ω=

==

（）（）

sen K 不满足要求,则距离保护2的II 段应改为与相邻元件的保护II 段相配合。

2

1

2

0.812.681118.9440()

18.9440

1.4940<1.251

2.68

II II

II

set rel

M N set II

set sen M N

Z

K Z Z Z

K Z =+=?+= Ω=

=

=

（）（）

sen K 满足要求，故

2

18.9440()II set Z

= Ω

2

10.50.5 1.0II

II

t t t =+?=+=

3)距离保护第III 段的整定

若按与相邻下级线路距离保护II 段配合时,III 段的整定阻抗为

2

1

1.215

2.0160()III III

II

set rel

M N set Z

K

Z Z

=+=? Ω （）（12.68+114）=

若按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定时,III 段的整定阻抗为 m in m in m ax m in

2

Z 0.9110

114.3154()30.5114.315463.7681cos 1.5cos(7040)

L L D III L set III rel

ss re

loa U Z I Z Z

K

K K ???=== Ω?

=

== (Ω)1.2??1.15?- 。。

（-）

取上述两种结果的较小者，故

2

63.7681III set Z

= (Ω)

本线路末端短路校验时的灵敏度系数为

2

(1)63.7681 5.0290>1.512.68

III set sen M N

Z

K Z =

=

= ，满足要求。

相邻元件末端短路校验时的灵敏度系数为

2

(2)63.7681 3.7117>1.212.68 3.60.8

III set sen M N next

Z

K Z Z =

=

=++÷ ，满足要求。

21

30.5 3.5III

III

t t t s =+?=+=

八、综合题

画图说明变压器纵差动保护的工作原理，并画出一、二次侧电流的分布情况。

二、填空题

1、在继电保护整定计算中，通常要考虑系统的 最大 、 最小两种极端运行方式。

2、继电器具有特定延时动作的称为延时动作，没有特定延时动作的称为 瞬时动作。

3、DL 代表 电流 继电器。

4、限时电流速断保护的保护范围要求达到被保护线路的全长和下一回路的15% 。

5、阻抗继电器的0°接线是指加入继电器的 当阻抗继电器加入的电压和电流

为A B U 和A B

I I 。 6、继电保护装置一般是由 测量 、 逻辑 和 执行 组成的。

7、三段式电流保护中，主保护由 I II 、 段构成，其中灵敏性最高的是 II 段。 8、感应式功率方向继电器的最大灵敏角φsen=-α，α为继电器的 内角 。 9、中性点直接接地系统，当发生单相金属性接地时，故障点的零序电压 最高 ， 距离故障点最远处 的零序电压为零。

10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗 增大 ，保护范围 缩小 ，可能造成保护的 拒动 。

11、高频通道的构成包括： 阻波器 、 耦合电容器 、 滤波器 、高频收发信机、高频电缆、输电线路。

12、平行线路的横联差动保护起动元件的作用是 躲过外部相间故障的最大不平衡电流 。 13、变压器复合电压起动的过电流保护，负序电压主要反应 不对称 短路故障，低电压反应 对称 短路故障。

14、发电机低电压启动的过电流保护，电流元件应采用 星型 接线，电压元件采用 三角型 接线。

15、元件固定连接的双母线电流保护主要的缺点是： 限制了电力系统调度运行的灵活性

三、选择题

1、当系统发生故障时，正确地切断离故障点最近的断路器，是继电保护装置的 B 的体现。

(A)快速性； （B ）选择性； （C ）可靠性； （D ）灵敏性。 2、低电压继电器是反映电压__ B ____。

（A ）上升而动作； （B ）低于整定值而动作；

（C ）为额定值而动作； （D ）视情况而异的上升或降低而动作。 3、过电流方向保护是在过电流保护的基础上，加装一个 C 而组成的装置。 (A)负荷电压元件； （B ）复合电流继电器；

（C）方向元件；（D）复合电压元件。

4、相间短路保护功率方向继电器采用90°接线的目的是 D 。

(A)消除三相短路时方向元件的动作死区

(B)消除正向和反向出口三相短路保护拒动或误动

(C)消除反方向短路时保护误动作

(D)消除出口两相短路时方向元件的动作死区

5、在大接地电流系统中，故障电流中含有零序分量的故障类型是 C 。

(A)两相短路；（B）三相短路；（C）两相接地短路；（D）与故障类型无关。

6、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是 D 。

（A）提高灵敏度；（B）提高选择性；

（C）防止反向出口短路动作；（D）消除正向出口三相短路的死区。

7、高频闭锁距离保护的优点是____C _。

（A）对串补电容无影响；

（B）在电压二次断线时不会误动；

（C）能快速地反映各种对称和不对称故障；

（D）系统振荡无影响，不需采取任何措施。

8、变压器励磁涌流可达变压器额定电流的_ A ____。

（A）6-8倍；（B）1-2倍；（C）10-12倍；（D）14-16倍。

9、变压器过励磁保护是按磁密B正比于 B 原理实现的。

（A）电压U与频率f的乘积；（B）电压U与频率f的比值；

（C）电压U与绕组线圈匝数N的比值；（D）电压U与绕组线圈匝数N的乘积。

10、发电机转子绕组两点接地对发电机的主要危害之一是 A 。

（A）破坏了发电机气隙磁场的对称性，将引起发电机剧烈振动，同时无功功率出力降低；（B）无功功率出力增加；

（C）转子电流被地分流，使流过转子绕组的电流减少；

（D）转子电流增加，致使转子绕组过电流。

11、中性点直接接地系统，最常见的短路故障是（ D ）。

(A)金属性两相短路 (B)三相短路

(C)两相接地短路 (D)单相接地短路

12、电磁型过电流继电器返回系数不等于1的原因是（ D ）。

(A)存在摩擦力矩 (B)存在剩余力矩

(C)存在弹簧反作用力矩 (D)存在摩擦力矩和剩余力矩

13、（ B ）保护既能作被保护线路的主保护，又可作相邻线路的后备保护。

(A) 高频闭锁方向保护(B)高频闭锁距离保护(C) 相差高频保护

14、在使用整流型功率方向继电器之前，应选择好合适的（ B ）。

(A) 阻抗角(B)最灵敏角(C)内角

15、运行中的阻抗继电器，下列参数中（ C ）是确定不变的。

(A) 动作阻抗(B)测量阻抗(C)整定阻抗(D)短路阻抗