電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第3版 習(xí)題及答案匯 韓笑 第2-9章_第1頁
電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第3版 習(xí)題及答案匯 韓笑 第2-9章_第2頁
電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第3版 習(xí)題及答案匯 韓笑 第2-9章_第3頁
電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第3版 習(xí)題及答案匯 韓笑 第2-9章_第4頁
電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第3版 習(xí)題及答案匯 韓笑 第2-9章_第5頁
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第4章110kV輸電線路保護(hù).圖4-38所示,斷路器QF1、QF2均裝設(shè)三段式相間距離保護(hù)(采用圓特性方向阻抗繼電器)P1、P2。已知P1的一次整定阻抗Zop.1Ⅰ=2Ω,0s;Zop.1Ⅱ=8Ω,0.5s;Zop.1Ⅲ=60Ω,2s。M側(cè)電源系統(tǒng)的阻抗ZSM.min=1.2Ω,ZSM.max=3Ω;N側(cè)電源系統(tǒng)阻抗ZSN.min=8Ω,ZSN.max=20Ω圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2習(xí)題15圖答:N側(cè)電源屬于助增電源,它的存在將影響P1的Ⅱ、Ⅲ段的保護(hù)范圍,也是本題難點(diǎn)所在。助增電源為最大運(yùn)行方式時(shí),對(duì)于測(cè)量阻抗助增效果最大。所以在整定P1時(shí),應(yīng)取助增效果最小的運(yùn)行方式。即對(duì)于II段、III段整定所用的分支系數(shù)取最小助增系數(shù)取為由圖可知,線路阻抗。最靈敏角(整定阻抗角)為線路阻抗角,即。(1)距離保護(hù)Ⅰ段整定距離保護(hù)P1線路末端接有相鄰線路,距離保護(hù)Ⅰ段按保護(hù)范圍不伸出本線路全長(zhǎng)整定,可靠系數(shù)取0.8,Ⅰ段的一次整定阻抗為對(duì)應(yīng)的二次值為,動(dòng)作時(shí)間為0s。(2)距離保護(hù)Ⅱ段整定為了保證靈敏度,距離保護(hù)Ⅱ段按本線路末端發(fā)生金屬性相間短路故障有足夠靈敏度整定,靈敏系數(shù)取,則整定阻抗為在此基礎(chǔ)上,考慮配合問題。計(jì)算若距離保護(hù)Ⅱ段與相鄰線路距離保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作阻抗相配合,可靠系數(shù)。則整定阻抗為此整定值小于按線路末端發(fā)生金屬性相間短路故障有足夠靈敏度整定的動(dòng)作值,故不取。與Ⅰ段配合失敗,考慮與相鄰線路距離保護(hù)Ⅱ段定值配合該定值滿足靈敏度要求,則II段計(jì)算結(jié)果為,二次值為。動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路保護(hù)Ⅱ段相配合,。(3)距離保護(hù)Ⅲ段整定因?yàn)楸揪€路II段,已采用與相鄰線路距離保護(hù)第II段配合,因此,III段的整定值首先與相鄰距離保護(hù)第III段配合,可靠系數(shù),分支系數(shù)取最小助增系數(shù),則整定阻抗為其次整定阻抗考慮躲過最小負(fù)荷的阻抗,則整定阻抗為(注:目前規(guī)程上已不再用最大負(fù)荷功率因數(shù)角、可靠系數(shù)、自起動(dòng)系數(shù)、返回系數(shù)取的方法計(jì)算III段定值了,而是直接乘以一個(gè)可靠系數(shù),簡(jiǎn)化整定計(jì)算流程)距離保護(hù)P2的Ⅲ段一次整定值取兩者的最小值即,對(duì)應(yīng)的二次值為。動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路II段配合,并躲過系統(tǒng)振蕩周期,取2.5s。16.單側(cè)電源110KV線路長(zhǎng)度為15KM,裝設(shè)階段式零序電流保護(hù),互感器變比為600A/5A。已知本線路末端金屬性接地故障時(shí)最小三倍零序電流為750A,按本線路末端金屬性接地故障的靈敏系數(shù)應(yīng)不小于1.5整定原則,請(qǐng)計(jì)算零序過電流保護(hù)(即零序段)的二次定值。本線路末端發(fā)生故障時(shí)流過的單倍零序電流為540A,請(qǐng)計(jì)算相應(yīng)的靈敏系數(shù)。答:(1)零序過電流保護(hù)(零序Ⅲ段)的一次整定值為對(duì)應(yīng)的二次值為。(2)靈敏系數(shù)為第五章習(xí)題答案1.什么是“全線速動(dòng)”保護(hù)?答:全線速動(dòng)保護(hù)的“全線”是指所保護(hù)線路的“全部”,速動(dòng)是指“無時(shí)限,無延時(shí)”。全線速動(dòng)保護(hù)是指指繼電保護(hù)不帶延時(shí)地(小于100ms)切除被保護(hù)線路上任一點(diǎn)處所發(fā)生的各種類型故障。2.縱聯(lián)電流差動(dòng)的不平衡電流形成原因是什么?答:原因是一次側(cè)差動(dòng)電流嚴(yán)格為零時(shí),二次側(cè)流入保護(hù)的差動(dòng)電流。由于存在勵(lì)磁電流,電流互感器有誤差,當(dāng)線路兩側(cè)TA勵(lì)磁特性不完全一致時(shí),兩側(cè)TA的誤差也就存在差異,二次側(cè)就會(huì)有不平衡電流流入保護(hù),外部故障導(dǎo)致TA飽和時(shí)情況尤為嚴(yán)重。3.以縱聯(lián)方向?yàn)槔]鎖式保護(hù)、允許式保護(hù)的停信條件、跳閘條件有什么區(qū)別?答:閉鎖式保護(hù)的停信條件是對(duì)于區(qū)內(nèi)故障時(shí),各側(cè)保護(hù)的正方向元件動(dòng)作,而反方向元件不動(dòng)作,且收不到對(duì)側(cè)的信號(hào);允許式保護(hù)的停信條件是對(duì)于區(qū)外故障時(shí),近故障點(diǎn)處保護(hù)的正方向元件不動(dòng)作,而反方向元件動(dòng)作,不發(fā)允許信號(hào),即停信,遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)將收不到允許信號(hào)。閉鎖式保護(hù)的跳閘條件是本側(cè)起動(dòng)且收信超過8ms,在此條件下高定值起動(dòng)元件動(dòng)作,正方向元件動(dòng)作,而反方向元件不動(dòng)作,本側(cè)保護(hù)停信,且收不到對(duì)側(cè)的閉鎖信號(hào);允許式保護(hù)的跳閘條件是本側(cè)起動(dòng),在此條件下高定值起動(dòng)元件動(dòng)作,正方向元件動(dòng)作,而反方向元件不動(dòng)作,本側(cè)保護(hù)發(fā)信,且收到對(duì)側(cè)的允許信號(hào)。(注:采用允許式保護(hù)時(shí),通道為雙頻制,保護(hù)只能收到對(duì)側(cè)的允許信號(hào),而不會(huì)收到本側(cè)發(fā)出和允許信號(hào)。)4.分析閉鎖式保護(hù)與允許式保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)。答:閉鎖式保護(hù)的通道采用單頻制,在線路內(nèi)部故障時(shí)閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)不用傳送閉鎖信號(hào),相對(duì)于允許式保護(hù),不受高頻信號(hào)衰耗的影響,有一定優(yōu)勢(shì),但在運(yùn)行過程中,對(duì)于區(qū)外故障時(shí),如近故障點(diǎn)處收發(fā)信機(jī)發(fā)生故障,發(fā)不出閉鎖信號(hào),則有可能造成縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)動(dòng)作。閉鎖式保護(hù)的通道采用雙頻制,收發(fā)信機(jī)較為復(fù)雜,但從邏輯而言,對(duì)于內(nèi)部故障,跳閘條件更為嚴(yán)格,因此保護(hù)的動(dòng)作行為更加可靠。簡(jiǎn)單地說:閉鎖式保護(hù)對(duì)于通道要求低,但在區(qū)外故障時(shí)易引起誤動(dòng)作。允許式保護(hù)采用雙頻制,對(duì)于通道要求高,但對(duì)于區(qū)外故障時(shí)不易引起誤動(dòng)作。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,傳統(tǒng)的在載波為通信通道的縱聯(lián)保護(hù),即高頻保護(hù)多采用閉鎖式原理,而現(xiàn)有保護(hù)如果采用光纖通道,因?yàn)榫€路內(nèi)部故障不會(huì)導(dǎo)致通道信號(hào)衰減,同時(shí)構(gòu)成雙頻制通信方式也較容易,縱聯(lián)保護(hù)可以采用允許式方式。5.縱聯(lián)方向保護(hù)采用兩套定值分別啟動(dòng)發(fā)信、跳閘,哪個(gè)啟動(dòng)元件靈敏度高?答:兩套定值是指低定值起動(dòng)元件及高定值起動(dòng)元件,以閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)為例,其中低定值起動(dòng)元件動(dòng)作于發(fā)信回路,靈敏度較高;高定值元件動(dòng)作于停信,開放跳閘回路,靈敏度較低。6.什么是“遠(yuǎn)方啟動(dòng)”,遠(yuǎn)方啟動(dòng)回路有什么作用?答:對(duì)于遠(yuǎn)方啟動(dòng)是指收到對(duì)側(cè)信號(hào)而本側(cè)啟動(dòng)發(fā)信元件未啟動(dòng)時(shí),由收信啟動(dòng)本側(cè)發(fā)信回路。主要有作用有:1)更加可靠的防止縱聯(lián)保護(hù)單側(cè)工作所造成的保護(hù)誤動(dòng)作,2)方便手動(dòng)檢測(cè)通信通道是否正常。7.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)如何保證兩側(cè)數(shù)據(jù)的同步?答:基于數(shù)據(jù)通道的同步方法和基于具有統(tǒng)一時(shí)鐘的同步方法。8.縱聯(lián)保護(hù)能否作為相鄰線路的后備保護(hù)?答:根據(jù)縱聯(lián)保護(hù)原理,區(qū)外故障時(shí),縱聯(lián)保護(hù)不能動(dòng)作,因此其不能作為相鄰線路的后備保護(hù)。9.如圖5-13所示MN線路配置電流差動(dòng)保護(hù)。以額定電流為標(biāo)幺值,其動(dòng)作特性如下圖所示。動(dòng)作值均以額定電流為基準(zhǔn),以標(biāo)幺值形式表示,其中最小動(dòng)作電流為0.5,比率制動(dòng)特性斜率0.6,不平衡系數(shù)=0.3。試求在下列三種情況下的差動(dòng)電流,制動(dòng)電流,以及動(dòng)作電流,在圖中標(biāo)出相應(yīng)坐標(biāo),并判斷保護(hù)是否動(dòng)作。=1\*GB3①雙側(cè)電源內(nèi)部故障時(shí),=4,=2,兩側(cè)電流夾角δ為40°;=2\*GB3②單側(cè)電源內(nèi)部故障時(shí),=3;=3\*GB3③區(qū)外故障時(shí),==3。答:1)問題=1\*GB3①根據(jù)題意,雙側(cè)電源內(nèi)部故障時(shí),差動(dòng)電流,制動(dòng)電流為此時(shí)動(dòng)作電流為如題圖所示,過做垂線1,與制動(dòng)特性的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為,位于上方,其縱坐標(biāo)為,因此有差動(dòng)電流大于動(dòng)作電流,保護(hù)動(dòng)作。2)問題=2\*GB3②單側(cè)電源內(nèi)部故障時(shí),有此時(shí)動(dòng)作電流為如題圖所示,過做垂線2,與制動(dòng)特性的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為,位于上方,其縱坐標(biāo)為3。因此有差動(dòng)電流大于動(dòng)作電流,保護(hù)動(dòng)作。3)問題=3\*GB3③外部故障時(shí),制動(dòng)電流為此時(shí)差動(dòng)電流即不平衡電流,為,此時(shí)動(dòng)作電流為,如題圖所示,過做垂線3,交于不平衡電流的點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為=1.8,與制動(dòng)特性的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為。差動(dòng)電流小于動(dòng)作電流,保護(hù)不動(dòng)作。第六章習(xí)題答案1.試述ARC應(yīng)滿足的基本要求。答:1)自動(dòng)重合閘裝置可按控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)的原理起動(dòng),對(duì)綜合重合閘裝置,宜實(shí)現(xiàn)由保護(hù)同時(shí)起動(dòng)的方式。2)用控制開關(guān)或通過遙控裝置將斷路器斷開,或?qū)嗦菲魍队诠收暇€路上,而隨即由保護(hù)將其斷開時(shí),自動(dòng)重合閘裝置均不應(yīng)動(dòng)作。3)在任何情況下(包括裝置本身的元件損壞,以及繼電器觸點(diǎn)粘住或拒動(dòng)),自動(dòng)重合閘裝置的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定(如一次重合閘只應(yīng)動(dòng)作一次)。4)自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后,應(yīng)自動(dòng)復(fù)歸。5)自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)能在重合閘后,加速繼電保護(hù)的動(dòng)作。必要時(shí),可在重合閘前加速其動(dòng)作。6)自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)具有接收外來閉鎖信號(hào)的功能。特別是當(dāng)斷路器處于不允許實(shí)現(xiàn)重合閘的不正常狀態(tài)(如斷路器未儲(chǔ)能)時(shí),或當(dāng)系統(tǒng)頻率降低到按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置動(dòng)作將斷路器跳開時(shí),能自動(dòng)地將ARC閉鎖。2.在檢無壓和檢同步三相自動(dòng)重合閘中,當(dāng)處于下列情況會(huì)出現(xiàn)什么問題?1)線路兩側(cè)檢無壓均投入;2)線路兩側(cè)僅一側(cè)檢同步投入。答:1)在檢無壓和檢同步三相自動(dòng)重合閘中,當(dāng)線路兩側(cè)檢無壓均投入時(shí),則線路兩側(cè)斷路器跳閘后,兩側(cè)均檢測(cè)到線路無電壓,兩側(cè)斷路器合上,勢(shì)必造成不檢同步合閘,容易造成沖擊電流,甚至引起系統(tǒng)振蕩2)在檢無壓和檢同步三相自動(dòng)重合閘中,當(dāng)線路兩側(cè)僅一側(cè)檢同步投入時(shí):(1)檢同步側(cè)該功能未投入,則兩側(cè)斷路器跳閘后,檢無壓側(cè)檢測(cè)到線路無壓進(jìn)行重合,而同步側(cè)因?yàn)闄z同步功能未投入,所以將無法合閘;(2)若檢無壓側(cè)未投入檢同步功能,則當(dāng)該側(cè)斷路器誤跳時(shí),此時(shí)線路有壓,不能通過檢無壓功能合閘,而檢同步功能未投入,將造成該側(cè)斷路器不能通過檢同步功能合閘。因此,同步檢定不能只投入某一側(cè),必須是線路兩側(cè)的同步檢定都投入。3.試述重合閘兩種起動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)。答:重合閘的啟動(dòng)方式通常有由不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)和保護(hù)啟動(dòng)兩種。1)不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠,可糾正斷路器誤碰或誤跳,提高供電的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是當(dāng)斷路器的輔助接點(diǎn)接觸不良時(shí),不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式將失敗。2)保護(hù)啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是可糾正繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘。缺點(diǎn)是不能糾正斷路器的誤動(dòng)。4.試述檢定同步的工作原理。答:同步檢定方法主要有利用程序計(jì)算的方法檢定同步和同步檢定繼電器檢定同步,兩種方法檢定同步的基本原理是相似的。以同步檢定繼電器檢定同步為例,其檢定同步的工作原理如下:當(dāng)兩側(cè)電源電壓大小不相等或相位不相同時(shí),同步檢定繼電器鐵芯中的合成磁通不等于零,在電磁力矩的作用下,繼電器觸點(diǎn)打開,斷開重合閘啟動(dòng)回路;當(dāng)兩側(cè)電源滿足同步條件時(shí),同步檢定繼電器的觸點(diǎn)閉合,接通重合閘啟動(dòng)回路。5.重合閘有哪些閉鎖條件?答:輸電線重合閘閉鎖主要有以下幾個(gè)條件:1)手動(dòng)跳閘或通過遙控裝置跳閘時(shí)。(當(dāng)手動(dòng)跳閘時(shí),如果合到的是故障線路,保護(hù)會(huì)立即動(dòng)作將斷路器跳閘,此時(shí)重合閘不允許啟動(dòng)。)2)閉鎖重合閘的裝置動(dòng)作時(shí)。(如母線差動(dòng)保護(hù)、變壓器保護(hù)、按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置等動(dòng)作。)3)檢線路無壓或檢同期不成功時(shí)。4)短路器液(氣)壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的液(氣)壓降低到不允許合閘的程度,或斷路器彈簧操動(dòng)結(jié)構(gòu)的彈簧未儲(chǔ)能時(shí)。5)斷路器控制回路斷線時(shí)。6)重合閘未投時(shí)。7)重合閘發(fā)出重合脈沖的同時(shí),閉鎖重合閘。對(duì)于綜合重合閘,閉鎖條件還包括:1)由保護(hù)定制控制字設(shè)定閉鎖重合閘的故障出現(xiàn)時(shí):如相間距離II段、III段;接地距離II段、III段;零序電流保護(hù)II段、III段;選相無效、非全相運(yùn)行期間健全相發(fā)生故障引起的三相跳閘等。2)使用單相重合閘方式,而保護(hù)動(dòng)作三相跳閘3)當(dāng)線路配置雙重化保護(hù)時(shí),若兩套保護(hù)的重合閘同時(shí)投入運(yùn)行,則重合閘也實(shí)現(xiàn)了雙重化。為避免兩套裝置的重合閘出現(xiàn)不允許的兩次重合情況,每套裝置的重合閘檢測(cè)到另一套重合閘已將斷路器合上后,應(yīng)立即閉鎖本裝置的重合閘。如果不采取這一閉鎖措施,則不允許兩套裝置中的重合閘同時(shí)投入運(yùn)行,只能一套投入運(yùn)行。6.為何重合閘需要“充電”?“充電”代表什么?重合閘的充電時(shí)間為何需在15s以上?答:充電準(zhǔn)備線路發(fā)生故障,ARC動(dòng)作一次,表示斷路器進(jìn)行了一次“跳閘一合閘”過程或者“跳閘一合閘一跳閘”過程。為保證斷路器切斷能力的恢復(fù),斷路器進(jìn)入第二次“跳閘一合閘”過程須有足夠的時(shí)間,否則切斷能力會(huì)下降。為此,ARC動(dòng)作后需經(jīng)過一定間隔時(shí)間(也可稱ARC復(fù)歸時(shí)間)才能投入,一般這一間隔時(shí)間取10一15s。另外,線路上發(fā)生永久性故障時(shí),ARC動(dòng)作后,也應(yīng)經(jīng)過一定時(shí)間后ARC才能動(dòng)作,以免ARC的多次動(dòng)作。為滿足上述兩方面要求,重合閘“準(zhǔn)備好(Ready)”時(shí)間常被稱為“充電時(shí)間”.一般取15一25s.7.在單相重合閘時(shí),為何重合閘的計(jì)時(shí)要從最后一次故障跳閘算起?答:對(duì)于采用綜合重合閘的線路,假定線路第一次發(fā)生的故障是單相接地故障,故障相跳閘后,單相重合閘開始計(jì)時(shí),若在計(jì)時(shí)過程當(dāng)中,健全相又發(fā)生故障,則保護(hù)進(jìn)行三相跳閘,則有可能出現(xiàn)第二次發(fā)生故障的相剛一跳閘,沒有適當(dāng)間隔時(shí)間,就收到單相重合閘發(fā)出的重合脈沖立即合閘。這樣除了故障點(diǎn)電弧去游離不充分,造成重合不成功,同時(shí)由于斷路器剛剛分閘完畢又接著合閘,會(huì)使斷路器的遮斷容量減小。對(duì)某些斷路器來說,還有可能引起爆炸。還有可能出現(xiàn)既收到跳閘命令又收到合閘命令的情況,導(dǎo)致斷路器跳不開、合不上的現(xiàn)象。為保證斷路器的安全,綜合重合閘裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)從斷路器最后一次跳閘算起。8.什么是重合閘的前加速保護(hù),什么是重合閘的后加速保護(hù),各具有什么優(yōu)點(diǎn)?答:重合閘前加速保護(hù)是指當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí),靠近電源側(cè)的保護(hù)首先無選擇性瞬時(shí)動(dòng)作跳閘,而后借助自動(dòng)重合閘來糾正這種非選擇性動(dòng)作。當(dāng)重合于故障時(shí),無選擇性的保護(hù)自動(dòng)解除,保護(hù)按原有選擇性要求動(dòng)作。前加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn):1)能快速切除線路上的瞬時(shí)性故障。2)由于能快速切除瞬時(shí)性故障,故障點(diǎn)發(fā)展成永久性故障的可能性小,從而提高重合閘的成功率。3)由于能快速切除故障,能保證發(fā)電廠和重要變電所的負(fù)荷少受影響。4)使用設(shè)備少,簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)(在數(shù)字保護(hù)中該優(yōu)點(diǎn)不存在)。前加速保護(hù)的缺點(diǎn):1)靠近電源一側(cè)斷路器工作條件惡化,切除故障次數(shù)與合閘次數(shù)多。2)當(dāng)ARC拒動(dòng)或首端斷路器拒合時(shí),將擴(kuò)大停電范圍,甚至在最末一級(jí)線路上的故障,也能造成除電源側(cè)母線用戶外其他所有用戶的停電。3)重合于永久性故障時(shí),故障切除的時(shí)間可能較長(zhǎng)。4)在重合閘過程中除電源側(cè)母線負(fù)荷外,其他用戶都要暫時(shí)停電。重合閘前加速保護(hù)主要用于35kV以下由發(fā)電廠或重要變電所引出的不太重要的直配線上。重合閘后加速保護(hù)是指當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),保護(hù)首先有選擇性動(dòng)作切除故障,重合閘進(jìn)行一次重合。若重合于瞬時(shí)性故障,則線路恢復(fù)供電;如果重合于永久性故障上,則保護(hù)裝置加速動(dòng)作,瞬時(shí)切除故障。后加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn):1)故障首次切除是有選擇性的,不會(huì)擴(kuò)大停電范圍。2)重合于永久性故障,仍能快速、有選擇性地將故障切除。3)應(yīng)用不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件限制。后加速保護(hù)的缺點(diǎn):1)首次故障的切除可能帶有時(shí)限,但對(duì)裝有縱聯(lián)保護(hù)的線路上發(fā)生的故障,兩側(cè)保護(hù)均可瞬時(shí)動(dòng)作跳閘,該缺點(diǎn)并不存在。2)每條線路的斷路器上都應(yīng)設(shè)ARC,這對(duì)數(shù)字式保護(hù)來說并不增加多大的復(fù)雜性。根據(jù)以上分析,重合閘后加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是明顯的,廣泛應(yīng)用在各級(jí)電網(wǎng),特別是高壓電網(wǎng)中。9.在綜合重合閘中,對(duì)選相元件的要求是什么?答:選相元件只負(fù)責(zé)選出故障相,不起判斷故障點(diǎn)是否在保護(hù)區(qū)內(nèi)的作用,對(duì)選相元件的要求如下:在保護(hù)區(qū)內(nèi)部發(fā)生任何形式的短路故障時(shí),均能判斷出故障相別,或判斷出是單相故障還是多相故障。單相故障時(shí),非故障相選相元件可靠不動(dòng)作。在正常運(yùn)行時(shí),選相元件不動(dòng)作。動(dòng)作速度要快,不影響繼電保護(hù)快速切除故障。10.非全相運(yùn)行過程中,為何要將零序方向縱聯(lián)保護(hù)、距離方向縱聯(lián)保護(hù)退出?答:線路轉(zhuǎn)入非全相運(yùn)行,當(dāng)采用母線側(cè)TV時(shí),線路兩側(cè)的零序方向元件處于動(dòng)作狀態(tài),相當(dāng)于健全相上發(fā)生接地故障時(shí);當(dāng)采用線路側(cè)TV時(shí),雖然兩側(cè)的零序方向元件不可能同時(shí)動(dòng)作,但當(dāng)健全相上發(fā)生接地故障時(shí),并不能保證線路兩側(cè)的零序方向元件一定動(dòng)作,即在這種情況下零序方向縱聯(lián)保護(hù)有發(fā)生拒動(dòng)的可能?;谏鲜鲈?,在非全相運(yùn)行期間,零序方向縱聯(lián)保護(hù)退出工作。在非全相運(yùn)行期間,健全相上的Ⅱ段距離(接地、相間)保護(hù)得到了加速。因此在非全相運(yùn)行期間,距離方向縱聯(lián)保護(hù)沒有投入必要,同樣是退出工作。11.為什么單相重合閘的動(dòng)作時(shí)間一般要比三相重合閘的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)?答:?jiǎn)蜗嘀睾祥l動(dòng)作后,線路出現(xiàn)非全相運(yùn)行。在非全相運(yùn)行期間,因潛供電流的影響,與三相重合閘相比,故障點(diǎn)具有熄弧慢的特點(diǎn),因此單相重合閘時(shí)間比三相重合閘動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。12.試比較單相重合閘與三相重合閘的優(yōu)缺點(diǎn)?答:使用單相重合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)非全相運(yùn)行,除縱聯(lián)保護(hù)需要考慮一些特殊問題外,對(duì)零序電流保護(hù)的整定和配合產(chǎn)生了很大影響,也使中、短線路的零序電流保護(hù)不能充分發(fā)揮作用。使用三相重合閘時(shí),各種保護(hù)的出口回路可以直接動(dòng)作于斷路器。使用單相重合閘時(shí),除了本身有選相能力的保護(hù)外。所有縱聯(lián)保護(hù)、相間距離保護(hù)、零序電流保護(hù)等,都必須經(jīng)單相重合閘的選相元件控制,才能動(dòng)作于斷路器。當(dāng)線路發(fā)生單相接地進(jìn)行三相重合閘時(shí),會(huì)比單相重合閘產(chǎn)生較大的操作過電壓。這是由于三相跳閘、電流過零時(shí)斷電,在非故障相上會(huì)保留相當(dāng)于相電壓峰值的殘余電荷電壓,而重合閘的斷電時(shí)間較短,上述非故障相的電壓變化不大,因而在重合時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的操作過電壓。而當(dāng)使用單相重合閘時(shí),重合時(shí)的故障相電壓一般只有17%左右(由于線路本身電容分壓產(chǎn)生),因而沒有操作過電壓?jiǎn)栴}。從較長(zhǎng)時(shí)間在110kV及220kV電網(wǎng)采用三相重合閘的運(yùn)行情況來看,一般中、短線路操作過電壓方面的問題并不突出。采用三相重合閘時(shí),在最不利的情況下,有可能重合于三相短路故障,有的線路經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算認(rèn)為必須避免這種情況時(shí),可以考慮在三相重合閘中增設(shè)簡(jiǎn)單的相間故障判別元件,使它在單相故障時(shí)實(shí)現(xiàn)重合,在相間故降時(shí)不重合。單相重合閘可以實(shí)現(xiàn)單跳、單合,系統(tǒng)沒有失去同步,有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性和重合的成功率。13.雙側(cè)電源線路上故障點(diǎn)的斷電時(shí)間與哪些因素有關(guān)?試說明。答:雙側(cè)電源線路重合閘動(dòng)作時(shí)間不同于單側(cè)電源線路重合閘,在雙側(cè)電源線路上,重合閘動(dòng)作時(shí)限必須考慮兩側(cè)保護(hù)不同時(shí)切除故障的時(shí)間差,因?yàn)橹挥袃蓚?cè)斷路器都跳閘后,故障點(diǎn)才完全斷電,周圍介質(zhì)才開始去游離。因此重合閘最小動(dòng)作時(shí)間除要考慮單側(cè)電源線路重合閘動(dòng)作時(shí)間的要求外,還要考慮,動(dòng)作時(shí)間式中為兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間差,一般情況下按線路某一側(cè)保護(hù)的Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間減去另一側(cè)保護(hù)的Ⅰ段動(dòng)作時(shí)間來計(jì)算。14.為何在檢定同步重合閘的一側(cè)不設(shè)后加速保護(hù)?答:檢定同期重合閘是當(dāng)線路一側(cè)無壓重合后,另一側(cè)在兩端的頻率不超過一定允許值的情況下才進(jìn)行重合的,若線路屬于永久性故障,無壓側(cè)重合后再次斷開,此時(shí)檢定同期重合閘不重合,因此采用檢定同期重合閘再裝后加速也就沒有意義了。若屬于瞬時(shí)性故障,無壓重合后,即線路已重合成功,不存在故障,故同期重合閘時(shí)不采用后加速,以免合閘沖擊電流引起誤動(dòng)。第七章習(xí)題答案1、答:故障:油箱內(nèi)部繞組的相間短路、接地短路、匝間短路等,油箱外部的變壓器套管及引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有:由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的中性點(diǎn)過電流、過電壓;由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷;過負(fù)荷或冷卻系統(tǒng)損壞造成的變壓器油溫升高;由于漏油等原因而引起的油面降低等。對(duì)高電壓等級(jí)的大容量變壓器,還會(huì)發(fā)生變壓器的過勵(lì)磁故障。(簡(jiǎn)要答法:相間過電流、接地過電流、過負(fù)荷、油溫升高、油面降低、過勵(lì)磁(大容量變壓器)保護(hù)配置(簡(jiǎn)要答法):主保護(hù)為瓦斯保護(hù)與縱差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù)),后備保護(hù)配置,包括相間短路后備,接地短路后備,過負(fù)荷保護(hù),過勵(lì)磁保護(hù)等。2、答:變壓器的內(nèi)部故障主要指油箱內(nèi)的故障及壓器套管及引出線上的故障,油箱外部的保護(hù)區(qū)域不超過變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的區(qū)域,即差動(dòng)保護(hù)所用電流互感器以內(nèi)的范圍。變壓器的外部故障主要指變壓器差動(dòng)保護(hù)所用電流互感器之外的電氣設(shè)備上發(fā)生的故障,對(duì)于變壓器的外部故障,變壓器的主保護(hù)是無法反應(yīng)的。差動(dòng)保護(hù)作為變壓器內(nèi)部繞組以及變壓器套管及引出線相間短路的保護(hù)以及中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路保護(hù),同時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路也能反應(yīng),但該保護(hù)對(duì)于變壓器內(nèi)部輕微的匝間短路、鐵芯或其它部件過熱或漏油等故障難以反應(yīng)。

瓦斯保護(hù)作為一種非電氣量保護(hù),對(duì)于上述變壓器的內(nèi)部故障都能快速反應(yīng),但其對(duì)于變壓器套管及引出線上故障無法反應(yīng)。因此二者都是主保護(hù),且不可替代。3、答:輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后,一般將發(fā)出告警信號(hào),提醒運(yùn)行人員注意;重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后,一般將跳開變壓器各側(cè)的斷路器。4、答:產(chǎn)生原因:在空載投入變壓器或外部故障切除后電壓回升等條件下,使得施加于變壓器繞組電壓忽然發(fā)生變化,引起勵(lì)磁磁通突變。在電壓突奕的瞬間,由于變壓器鐵芯中的磁通不能突變,勢(shì)必在鐵芯中產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)磁通以保證鐵芯中的磁通不突變。該暫態(tài)磁通與周期分量磁通合成后,有可能使鐵芯中的磁通出現(xiàn)較大值,嚴(yán)重時(shí),可能引起鐵芯嚴(yán)重飽和、從而產(chǎn)生很大勵(lì)磁電流。(簡(jiǎn)要答法:施加于變壓器繞組的電壓突奕,而變壓器鐵芯中的磁通不能突變,因此產(chǎn)生暫態(tài)磁通,引起勵(lì)磁涌流)主要特征:(1)勵(lì)磁涌流中含有明顯的非周期分量:(2)含有明顯的高次諧波,以二次諧波為主:(3)波形存在間斷角。應(yīng)采取措施:(1)采用帶有速報(bào)和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù);(2)利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù);(3)利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)。5、(請(qǐng)見教材上相應(yīng)公式及圖)6、答:原因:(1)各側(cè)電流互感器勵(lì)磁特性不一致;(2)變壓器接線組別引起兩側(cè)電流相位不同;(3)電流互感器計(jì)算電流比與實(shí)際電流比不同;(4)變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭;(5)變壓器的勵(lì)磁涌流。措施:(1)采用帶有比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù);(2)采用相位補(bǔ)償與數(shù)值補(bǔ)償;(3)采用二次諧波制動(dòng)等方法躲過變壓器的勵(lì)磁涌流;(4)整定時(shí)考慮電流互感器勵(lì)磁特性、變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭的影響,適當(dāng)提高保護(hù)定值。7、答:Y側(cè)(115kV)側(cè)一次額定電流為D側(cè)(10.5kV)側(cè)一次額定電流為:Y側(cè)選擇200/5標(biāo)準(zhǔn)變比的電流互感器,D側(cè)選擇2000/5標(biāo)準(zhǔn)變比的電流互感器。Y側(cè)流入保護(hù)的電流為3.9525A,經(jīng)相位內(nèi)補(bǔ)償后電流不變,經(jīng)平衡系數(shù)處理后電流不變。D側(cè)流入保護(hù)的電流為4.3303A,經(jīng)相位內(nèi)補(bǔ)償后電流不變,經(jīng)平衡系數(shù)處理后電流為3.9525A。初始不平衡電流為0.3778A,經(jīng)平衡系數(shù)處理后的不平衡電流為0A8.答:答:不平衡系數(shù);外部短路時(shí)不平衡電流;在低壓側(cè)區(qū)外發(fā)生故障時(shí),差動(dòng)電流即該不平衡電流,差動(dòng)電流與額定電流之比值為1。制動(dòng)電流,制動(dòng)電流與額定電流的比值為4。動(dòng)作電流,與額定電流之比值為1.8。9.答:(1)過電流保護(hù),原理簡(jiǎn)單,定值較高,一般動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng);(2)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù),電流定值低,靈敏性高,通過電壓元件閉鎖;(3)負(fù)序過電流保護(hù),靈敏度較高,原理相對(duì)于復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)稍復(fù)雜,在變壓器保護(hù)不常用。(4)阻抗保護(hù),采用偏移阻抗特性,多用于大型發(fā)變組保護(hù)。9.答:按保證變壓器額定電流情況下過電流元件能可靠返回來整定。相對(duì)于過電流保護(hù),其突出優(yōu)點(diǎn)是靈敏性好。第八章習(xí)題答案1、答:故障與不正常工作狀態(tài):定子繞組的相間短路、匝間短路、單相接地;轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地、兩點(diǎn)接地;失磁、定子過負(fù)荷、轉(zhuǎn)子過負(fù)荷、發(fā)電機(jī)過電壓、發(fā)電機(jī)逆功率配置的主要保護(hù)有:縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、匝間短路保護(hù)、定子接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、相間過電流保護(hù)、定子過負(fù)荷保護(hù)、過電壓保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)等。2、答:答:分為完全縱差與不完全縱差兩種,其中前者較常用。完全縱差保護(hù)的特點(diǎn)是正常運(yùn)行時(shí)流入發(fā)電機(jī)兩端電流互感器流入差動(dòng)保護(hù)的電流幅值相等,該保護(hù)主要用于反應(yīng)發(fā)電機(jī)的相間短路故障;不完全縱差保護(hù)的特點(diǎn)是正常運(yùn)行時(shí)流入發(fā)電機(jī)兩端電流互感器流入差動(dòng)保護(hù)的電流幅值不相等,該保護(hù)主要用于反應(yīng)發(fā)電機(jī)的相間短路故障,還能反映定子線棒開焊及分支匝間短路。3、答:答:雖然發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)當(dāng)發(fā)生外部故障時(shí)不平衡電流小于變壓器縱差保護(hù),但是當(dāng)在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近發(fā)生故障時(shí),故障電流很小,發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)存在死區(qū),采用比率制動(dòng)技術(shù)提高發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)靈敏度可以減小“死區(qū)”范圍4、答:(1)變壓器差動(dòng)保護(hù)需考慮變壓器接線組別引起的不平衡電流,發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不需要;(2)變壓器差動(dòng)保護(hù)需考慮變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)的影響,發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不需要;(3)變壓器差動(dòng)保護(hù)需考慮變壓器電流互感器的型號(hào)不同問題,發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)所用電流互感器型號(hào)一般相同;(4)變壓器差動(dòng)保護(hù)的最小動(dòng)作電流倍數(shù)、比率制動(dòng)系數(shù)等值,一般比發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的大,靈敏度相對(duì)來說要比較低。

(5)變壓器保護(hù)需要考慮勵(lì)磁涌流影響,發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不需要。5、答比率制動(dòng)系數(shù)為此時(shí)差動(dòng)電流的動(dòng)作整定值除以制動(dòng)電流值,即。(注:此為比率制動(dòng)系數(shù)的定義,不能與斜率相混)制動(dòng)折線的斜率S:(注:此值與比率制動(dòng)系數(shù)相等,純屬巧合,兩者一般不相等,相數(shù)值比較接近)此時(shí)的實(shí)際差動(dòng)電流等于短路電流值8,相對(duì)差動(dòng)電流的動(dòng)作整定值1.6,其倍數(shù)為5倍,即靈敏系數(shù)為5。6、答(1)故障處于發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)區(qū)外,保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作,因此稱保護(hù)誤動(dòng)作。(2)發(fā)電機(jī)側(cè)出口側(cè)TA故障相二次電流為4A,發(fā)電機(jī)側(cè)中性點(diǎn)側(cè)TA故障相二次電流為5A,因此差動(dòng)電流為9A,制動(dòng)電流為4.5A。根據(jù)題意,當(dāng)制動(dòng)電流為4.5A時(shí),乘以比率制動(dòng)系數(shù),相應(yīng)的動(dòng)作電流整定值為1.35A,而此時(shí)差動(dòng)電流為9A,因此造成誤動(dòng)作。(注:如果此時(shí)將發(fā)電機(jī)出口TA的極性反接,則在不考慮不平衡電流因素的條件下,差動(dòng)電流已有1A,如再考慮不平衡電流因素,則極有可能大于動(dòng)作電流整定值為1.35A,保護(hù)也可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。)(3)將發(fā)電機(jī)出口TA的極性反接,在此基礎(chǔ)上,將中性點(diǎn)側(cè)TA變比改為600/5,或通過軟件調(diào)整,使得正常運(yùn)行時(shí),兩側(cè)流入差動(dòng)保護(hù)的電流得以平衡。(注:電流互感器的極性錯(cuò)誤是造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的主要原因之一,但修改了極性,還要注意兩側(cè)電流互感器變比是否一致。)試簡(jiǎn)述發(fā)電機(jī)的匝間短路保護(hù)幾個(gè)方案的基本原理、保護(hù)的特點(diǎn)及適用情況。答:?jiǎn)卧M聯(lián)差動(dòng)保護(hù):發(fā)電機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù),簡(jiǎn)稱橫插保護(hù),用于發(fā)電機(jī)定子繞組有分支的情況,利用發(fā)生匝間短路時(shí)分支電流不平衡構(gòu)成保護(hù)判據(jù)。反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路二次諧波電流的匝間短路保護(hù):當(dāng)定子繞組為星形接線,中性點(diǎn)只有3個(gè)引出端子時(shí),由于沒有安裝分支TA及中性點(diǎn)連線TA,無法采用橫差保護(hù),可以利用發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路或線棒開焊故障時(shí),三相定子電流中使出現(xiàn)負(fù)序分量的特征構(gòu)成匝間保護(hù)判據(jù)。縱向零序電壓是匝間短路保護(hù):發(fā)生匝間短路時(shí),發(fā)電機(jī)三相電勢(shì)不對(duì)稱,產(chǎn)生零序電勢(shì)(又稱為縱向零序電壓),有發(fā)電機(jī)端TV測(cè)得的零序電勢(shì)可以用來構(gòu)成匝間短路判據(jù)。零序電壓的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù),要加裝方向元件是為防止該保護(hù)在什么情況下不發(fā)生誤動(dòng)作?答:防止在外部不對(duì)稱短路時(shí),該保護(hù)動(dòng)作。9.反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護(hù)所用的專用電壓互感器的中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接相連并不接地,請(qǐng)問為什么要這樣接?答:為了區(qū)分定子匝間短路和定子接地故障。采用專用電壓互感器后,只有發(fā)生匝間短路時(shí),保護(hù)才能獲得縱向零序電壓,而定子單相接地時(shí),匝間短路保護(hù)不動(dòng)作。在距離定子繞組中性點(diǎn)80%處的A相發(fā)生金屬性單相接地故障時(shí),發(fā)電機(jī)端公用電壓互感器開口三角的電壓為多少伏?專用電壓互感器開口三角的電壓為多少伏?答:(1)80V(2)0V11.如何構(gòu)成100%發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)?答:“利用基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的100%保護(hù)區(qū)定子接地保護(hù)”,由兩部分組成:①基波零序電壓保護(hù),如上所述它能保護(hù)定子繞組的85%~95%區(qū)域②三次諧波電壓保護(hù),利用三次諧波電壓構(gòu)成保護(hù)判據(jù),反映發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)向機(jī)內(nèi)20%左右定子繞組或機(jī)端附近定子繞組單相接地故障。兩部分的保護(hù)區(qū)相互重疊,構(gòu)成“或”邏輯,獲得100%保護(hù)區(qū)。為何裝設(shè)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)?為何要采用反時(shí)限特性?答:因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)序電流保護(hù)是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層過熱的唯一保護(hù)。采用反時(shí)限特性,是保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與轉(zhuǎn)子所承受過熱的能力進(jìn)行有效地相聯(lián),以保證發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。13.如圖8-29所示,以發(fā)電機(jī)的額定容量為標(biāo)準(zhǔn)容量,求得發(fā)電機(jī)G的正序阻抗標(biāo)么值為0.1,變壓器T的正序阻抗標(biāo)么值為0.15,系統(tǒng)S的正序阻抗標(biāo)么值為0.15。發(fā)電機(jī)額定電流二次值為0.1A。,則發(fā)電機(jī)定子反時(shí)限對(duì)稱過電流保護(hù)的反時(shí)限上限動(dòng)作

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