发布时间 : 星期三 文章电力系统继电保护课后习题及答案完整版马永祥北京大学出版社更新完毕开始阅读
向相反。(4)某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于，背后元件(如变压器)的阻抗角，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。(5)在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起Uk1、Uk2、UK0之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。
16.在零序电流保护中，什么情况下必须考虑保护的方向性？
答：在零序电流保护中，零序电流保护安装处正方向有中性点接地的变压器的情况下，不管被保护线路的对侧有无电源，为了防止保护的灵敏度过低和动作时间过长，必须考虑保护的方向性。
17．在大电流接地系统中，采用完全星形接线方式的相间电流保护也能反应所有接地故障，为何还要采用专用的零序电流保护？
答：在大电流接地系统中，相间短路电流保护采用三相完全星形接线方式后，也可反应单相接地短路，但仍广泛采用零序电流保护。这是因为零序电流保护有下述优点（1)零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。对零序I段、由于线路的零序阻抗大于正序阻抗。使线路始末两端电流变化较大，因此，使零序I段的保护范国增大，即提高了灵敏度，对零序三段，由于起动值是按不平衡电流来整定的，所以比相间短路的电流保护的起动值小，灵敏度高。(2)零序过电流保护的动作时限较相间过电流保护短，不需和变压器后的保护配合。(3)零序电流保护不受系统振荡和过负荷等不正常运行状态的影响。相间短路电流保护均将受它们的影响而可能误动作，因而需要采取必要的措施予以防止。(4)零序功率方向元件无死区。(5)结构与工作原理简单。零序电流保护以单一，的电流量作为动作量，而且每段只用一个继电器就可对三相中任一相接地故障作出反应，使用继电器数量少，接线简单，试验维护方便，所以其正确动作率高于其他复杂保护。 18.在中性点不接地系统中，单相接地时有何特点？ 答：中性点不接地系统中，单相接地时的特点：(1)单相接地时全系统都将出现零序电压Uo，Uo与接地相电势大小相等方向相反。(2)接地相对地电压为零，健全相对地电压升高而倍。(3)在非接地线路上有零序电流其数值等于本线路对地电容电流的相量和电容性，无功功率的实际方向为由母线流向线路。(4)在接地线路上零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之相量和电性无功功率的实际方向为由线路流向母线。
19.在中性点经消弧线圈接地电网中，单相接地时有何特点，如何补偿？
答：中性点经消弧线圈接地电网中，单相接地时的特点：(1)单相接地时全系统都将出现零序电压红红与接地相电势大小相等方向相反。(2)接地相对地电压为零，健全相对地电压升高了根号3倍。(3)采用过补偿方式时流经接地线路和非接地线路的零序电流方向一样，都为由母线流向线路。补偿方式采用过补偿方式。
20．在中性点经消弧线圈接地电网中，为什么不能采用完全补偿方式？
答：中性点经消弧线圈接地电网中，完全补偿方式就是使IL=Ic，接地点的电流ID近似为零，从消除故障点电弧，避免出现弧光过电压的角度来看，这种补偿方式是最好的，但此时，50Hz交流电感L和三相对地电容，产生串联谐振。从而使电源中性点对地电压严重升高，这是不允许的，因此，实际上不能采用这种方式。 3.1填空题1.测量保护安装处，故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故又称阻抗保护。2.当测量阻抗ZCL小于整定阻抗ZZD时,短路点在保护范围以内，动作保护。
3.距离保护装置一般由启动部分、测量部分、延迟部分、震荡?闭锁部分、电压回路断线失压闭锁部分5部分组成。4.当保护定值不变时，分支系数愈大，保护范围愈小，灵敏性愈低。5.正常运行时，阻抗继电器测量的阻抗为负荷阻抗，短路故障时测量的阻抗为短路阻抗。6.对阻抗继电器的接线方式的基本要求有测量阻抗必须正比于保护安装处至故障点的距离测
量阻抗与短路类型无关。
7.使测量阻抗的分支电流成为助増电流，使测量阻抗减小的分支电流成为溢出电流。 8.对于距离保护后备段为了防止距离保护超越，应取常见运行方式下最小的助增系数进行整定。9在图所示电力系统中，已知线路MN的阻抗为10欧，线路NP的阻抗为2o欧，当P点三相短路时，电源A提供的短路电流为100A，电源B提供的短路电流为150A，此时M点保护安装处的测量阻抗为60欧。
10．对于全阻抗继电器和椭圆特性阻抗继电器，全阻抗继电器受过度电阻影响较小，椭圆特性阻抗继电器受系统震荡影响较小。
3、3判断题1.与电流电压保护相比，距离保护主要优点在于，完全不受系统运行方式的影响。错
2.接地距离保护不仅能反应单相接地故障，而且能反应两相接地故障。对 3.接地距离保护的测量元件接线采用60度接线。错
4.距离保护是保护本线路及相邻线路正方向故障的保护，它具有明显的方向性，因此，距离保护第三段的测量元件也不能用具有偏移特性的阻抗继电器。错5.方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。对6.分支电流对距离保护1、2段均有影响。错
7.发生短路故障时，故障点的过渡电阻总是使距离保护的测量阻抗增大。错 8.长线路的测量阻抗受故障点过渡电阻的影响比短线路大。错
9.当振荡变化周期大于该点距离保护某段的整定时间时，则该段距离保护不会误动作。错10.距离保护中的振荡闭锁装置，是在系统发生振荡时，才启动去闭锁保护。错 3.4问答题1、何为距离保护，它有什么优缺？
答：能反应保护安装处至故障点的电气距离(阻抗),并根据该距离的远近而确定动作时限的保护装置称距离保护。距保护的优点是1.由于距离保护是反应电压/电流的比值,因而其灵敏度般较电流/电压保护高,而且稳定2.其第一段的保护范围不受系统运行方式的影响,其它各段受运行方式的影响也较小,因此,保护范围较稳定固它可以在任何形状的多电源电网中比较容易获得动作的选择性的保证。距离保护的缺点1.只能在被保护线路全长的80%~85%范围内实现瞬时(第工段)切除故障。2.在两端都有电源的线路上,每端都有在15%~20%保护范围内发生的故障,要用对端的第2段来切除3.结构复杂4.受故障点过渡阻抗影响大。 2、距离保护装置由哪些主要部分织成？各起什么作用？
答：距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成，它们的作用分述如下(1)启动部分用来判别系统是否发生故障。系统正常运行时，该部分不动作，而当发生故障时，该部分能够动作。通常情况下，只有启动部分动作后，才将后续的测量、逻辑等部分投人工作。(2)测量部分在系统故障的况情下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。(3)振荡闭锁部分在电力系统发生振荡时距离保护的测量元件有可能误动作，振荡闭锁元件的作用就是正确区分振荡和故障。在系统振荡的情况下，将保护闭锁，即使测量元件动作，也不会出口跳闸，在系统故障的情况下，开放保护。如果测量元件动作且满足其他动作条件，则发出跳闸命令，将故障设备切除。(4)电压回路断线部分电压回路断线时将会造成保护测量电压的消失，从而可能使距离保护的测量部分出现误判断。这种情况下应该将保护闭锁，以防止出现不必要的误动。(5)配合逻辑部分用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式保护中各段之间的时限配合。(6)出口部分包括跳闸出口和信号出口在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。 3、阻抗继电器都有哪些种类？
答：(1)按阻抗继电器动作特性分类。能在阻抗复平面上表示其动作特性的常用阻抗继有1.
全阻抗圆特性2.方向阻抗圆特性3.偏移阻抗特性4.直线特性5.四边形阻抗特性6.苹果形阻抗特性7.其它阻抗特性（如圆形、橄榄形等）。(2)按保护的型式可分类有1.机电型距离保护2.电子型距离保护3。数字计算机
4. 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗
答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压(近似为额定电压)与电流(负荷电流)的比值。因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高(即电压与电流之间的相位差较小)，负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与尺轴之间的夹角较小。短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小阻抗角较大。系统等值阻抗，在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和在由多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值一般通过等值、简化的方法求出。 5.什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？
答：在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是，接地短路的故障环路为相地故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通，对于相间短路，故障环路为“相-地”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通不流向大地。
6、构成距离保护为什么必须用故障环上的电压、电流作为测量电压和电流？
答：在相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出个测量阻抗，但只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系Um=ImZk=ImZm=ImZlLk，即由它们算出的测量阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。用非故障环上的测量电压、电流虽然也能算出一个测量阻抗但它与故障鹚离之闻没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以小能构成距离保护。
7.距离保护的第一段保护范围为什么选择为被保护线路全长的85%以内？ 答：距离保护第工段的动作时限为保护装置本身的固有动作时间为了和相邻的下线路的距离保护第工段有选择性的配合，两者的保护范围不能有重叠部分。否则，本线路第工段的保护范围会延伸到下一线路，造成无选择性动作。再者，保护定值的计算有误差电压互感器、电流互感器的变比误差和距离元件的测量也有误差，考虑最不利的情况，这些误差为正值相加，如果第工段的保护范围为被保护线路的全长，就不可避免的要延伸到下一线路。此时，若下一线路出口故障，则相邻的两条线路的第工段会同时动作造成无选择性切除故障。为除上弊端，第工段保护范围通常取被保护线路全长的85%以内。
8.为了切除线路上各种类型的短路，一般配置哪几种接线方式的距离保护协同工作？
答：保护配置一般只考虑简单故障，即单相接地短路、两相接地短路、两相不接地故障和一相短路故障四种类型的故障。在110kv及以上电压等级的输电线路上，一般配置保护接地短路的距离保护和保护相间短路的距离保护。接地距离保护接线方式引入“相-地”故障环上的测最电压、电流，能够准确地反应单相接地，两相接地和三相接地短路相间距离保护接线方式引人“相-相”故障环上的测量电压、电流，能够准确地反应两相接地短路、两相不接地短路和三相短路。即对于单相接地短路。只有接地距离保护接线方式能够正确反应，对于两相不接地短路，只有相间距离保护接线方式能够正确反应，而对于两相接地短路及王相短路，两种接线方式都能够正确反应。为了切除线路上各种类型的短路，两种接线方式都需要配合两者协同工作，共同实现线路保护。由于相间距线方式受过渡电阻的影响较小。因此，对于两相接地短路及三和故障，尽管理论上两种接线方式都能够反应，但一般多为相问距离保护首先跳闸。
9.在本线路上发生金属性短路，测量阻抗为什么能够正确反映故障的距离？ 答：电力系统发生金属性短路时、在保护安装处所测IUm降低Im增大他们的比Zm变为短路点与保护安装处之间短路阻抗Zk；对于具有均匀参数的输电线路来说，Zk与短路距离Lk成正比关系，所以能够正确反映故障距离。 10、何谓方向阻抗继电器的最大灵敏角？为什么要调整其最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角？
答：方向阻抗继电器的最大动作阻抗，称为它的最大灵敏角。被保护线路发生相间短路时，方向阻抗继电器测量阻抗的阻抗角等于线路的阻抗角，为使继电器工作在最灵敏状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角 11.影响阻抗继电器正确测量的因素有哪些？
答：1.过渡电阻2.分立电流3.系统振荡4.tv断线5.TA/TV误差6.电网频率的变化7.串补电容。
12.振荡时对距离保护有何影响？
答：电力系统振荡时，系统中的电压和电流在振荡过程中做周期性变化因此，阻抗继电器的测量阻抗也做周期性变化，可能引起阻抗继电器的误动，一次对于振荡中心可能落在的线路，距离保护装置设闭锁回路，来防比振荡时保护误动。 13．为什么阻抗继电器的动作特性必须是一个区域，画出常用动作区域的形状并陈述其优缺点。
答：阻抗继电在实际情况下，由于互感器误差、故障点过度电阻等因素影响，继电器测得的Zm一般不能严格的落在Zset同向的直线上，而是落在该直线附近的
一个区域中，为了保证区域内故障情况下，阻抗继电器都能可靠动作，在阻抗复平平面，其动作的范围应该包括Zset对应线段在内，但在Zset的方向上不超过Zset的区域，如圆形区域、边形区域、苹果行区域、橄榄形区域等。(1)偏移圆抗特性继电器，可以消除方向圆阻抗特性继电器的动死区。但是它不具有完全的方向性，在反方向出口附近短路时保护动作只能作为距离保护的后备段。(2)方向圆阻抗特性继电器，阻抗元件本身具有方向性，只在正向区内故障时动作反方向短路时不会动作。其主要缺点是动作特性经过坐标原点，在正向出口或反向出口短路时，测量阻抗Zm的阻抗值都很小，都会落在坐标原点附近，正好处于阻抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动的情况。必须采取专门的措施，防止出口故障时拒动或误动情况的发生。(3)全阻抗圆特性继电器，没有电压死区，不具有方向性。
14.画图并解释偏移特性阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗和动作阻抗的含义。
答：偏移特性阻抗继电器的动作特性如图所示，各电气量标于图中测量阻抗Zm就是保护安装处测量Um与测量电流Im之间的比值,系统不同的运行状态(下正常、振荡、不同位置故障等),测量阻抗是不同的,可能落在阻抗平面的任意位置。在短路故障情况下,由故障环上的测量电压/电流算出的测量阻抗能够正确地反应故障点到保护安装处的距离。对于偏移特性的阻抗继电器而言,整定阻抗有两个,即正方向整定阻抗Zset1和反方向整定阻抗Zset2,它们均是根据被保护电力系统的具体情况而设定的常数,不随故障情况的变化而变化。一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗作为整定阻抗。动作阻抗使阻抗元件处于临界动作状态对应的测量阻抗从原点到边界圆上的矢量连线称为动作阻抗,通常用乙来表示。对于具有偏移特性的阻抗继电器来说,动作阻抗并不是一个常数,而是随着测量阻抗的阻抗角不同而不同。
15.电力系统振荡和短路的区别是什么。
答：电力系统短路和振荡的主要区别是(1)振荡时系统各点电压和电流值均作往复性摆动，而短路时电流、电压值是突变的。此外，振荡时电流、电压值的变化速度较慢，而路时电流、