电力系统继电保护习题参考答案
3(3)IK.D.min0.866?0.792???1.21?1.2 合格 IIIIop0.5647.1远后备保护：Ks.minIII2-26 确定图2-89中各断路器上过电流保护的动作时间（时限级差?t?0.5s），并在图上绘
出过流保护的时限特性。
t9?0.5s；t10?1s；t6?t8??t?1?0.5?1.5s；t7?0s；t4?t5?t6??t?1.5?0.5?2s
t2?t3?t4??t?2?0.5?2.5s；t1?t2??t?2.5?0.5?3s
图2-89 题2-26网络图和过流保护时限特性
2-27 过流保护和电流速断保护在什么情况下需要装设方向元件？试举例说明之。
答：在两侧电源辐射形电网或单侧电源环形电网，为实现选择性，过流保护和电流速断保护应加装方向元件。对于母线两侧的保护，时限短的应装设方向元件；时限相同，两侧均应装设。
2-28 说明构成相位比较和幅值比较的功率方向继电器的基本方法。
?和线路电流I?之间相位答：按相位比较原理构成功率方向继电器，是判断母线电压Urr?r，功率方向继电器动作方程为:
?900??r?900? （2-1） U0?90?r?900?Ir根据式（2-1）等可知功率方向继电器可按比较两电气量相位原理构成，可以直接比
?和I?的线性函数U?之间相角构成，即 ?和I?或间接比较电气量U?和U较UDrrrcr??KU?UcUr （2-2）
???UD?KIIr?为已知量，由继电器内部参数决定，继电器动作方程可表示为： 式中KU、KI
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?U?90?argc?900 （2-3）
?UD0?和U?可以得出幅值比较两电气量U?和U?如下： 已知相位比较两电气量UCDAB??KU??K?I?UAUrIr （2-4）
??KU???UBUr?KIIr 继电器的幅值比较回路由整流和滤波、幅值比较、执行元件三个单元构成。常用的有循
环电流式比较回路，均压比较回路和直接比较回路三种。
2-29 试分析900接线时某相间短路功率方向元件在电流极性接反时，正方向发生三相短路时的动作情况。
答：分析900接线时，某相间短路功率方向元件电流极性接反时，正方向发生三相短路时，
?与I?相位为1800-?，则该相继电器不能动作。因为I?落在继电器的动作区外。 则Urrrr
图2-1 题2-29功率方向继电器电流极性接反时动作范围
2-30 画出功率方向继电器90接线，分析在采用90接线时，通常继电器的a角取何值为好？
000 答：功率方向继电器90接线如图2-2所示，通常功率方向继电器内角取30?45。
00
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图2-2题2-30功率方向继电器900接线方式的接线图
2-31LG?11型功率方向继电器a角有两个定值，一个是300，另一个是450。试分别画出最大灵敏角?m??300和?m??450时，功率方向继电器的动作区和?r的变化范围的相量图。 答：LG?11型功率方向继电器内角a值为300或450，当?m??300或?m??450时其动作区变化范围和相量图如2-3所示
（1）?r变化范围：
(?300)?900??r?900?(?300)?120??r?6000 （4-7）
（2）?r变化范围：
?450?900??r?900?450?135??r?4500 （4-8）
图2-3 题2-31中?r的变化范围
2-32有一按90接线的LG?11型功率方向继电器，其电抗变换器UX的转移阻抗角为60或
00450，问：（1）该继电器的内角a多大？灵敏角?m多大？（2）该继电器用于阻抗角多大的线
路才能在三相短路时最灵敏？
答：（1）当电抗变换器UX阻抗角为60或45时该继电器内角为30或45，其灵敏角分别为?30或?45。
（2）通过图4-6中可以看出用于线路阻抗角?K?600或45时在三相短路时最灵敏。
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图2-4 题 2-32 线路阻抗角?K示意图
2-33如图2-90所示输电网络，在各断路器上装有过流保护，已知时限级差为?t?0.5s，为保证动作选择性，试确定各过流保护的时间及哪些保护需要装设方向元件？
图2-90 题2-33输电网络
答：t3?1.5s,t5?2s,t7?2.5s,t6?1s，t4?1.5s,t2?2s,t1?2.5s。保护2、3、4、6应设方向元件。
2-34如图2-91所示的输电网络各断路器采用方向过流保护，时限级差?t?0.5s，试确定各过流保护的动作时间，并说明哪些保护需要装设方向元件。
图2-91题2-34输电网络
答：t3?1.5s,t5?2.5s,t7?3s,t8?3.5s，t6?1s,t4?1.5s,t2?2.5s,t1?3s
2-35 为什么反应接地短路的保护一般要利用零序分量而不是其它序分量？
答：因为只有发生接地故障时短路电流中才会出现零序分量，利用零序分量构成接地保护有较大的优越性。由于对称，平衡的三相系统不会出现零序分量，故零序电流保护的整定值不需要躲过电力系统的振荡电流、三相短路电流和最大负荷电流，因此零序电流保护的整定值较小，从而可提高保护的灵敏性。
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2-36 什么是中性点非直接接地电网？在此种网络中发生单相接地故障时，出现的零序电压和零序电流有什么特点？它与中性点直接接地电网中，接地故障时出现的零序电压和零序电流在大小、分布及相位上都有什么不同？
答：中性点非直接接地电网是指中性点不接地电网或中性点经消弧绕组接地电网。中性点非直接接地电网中发生单相接地时，故障相对地电压为零，非故障相对地电压增大3???E?这个电压就是零序电压U?，由对倍相电压（设A相接地），中性点N对地电压为UNA0???E?。非故障相线路流过零序电流为非故障相本身接地电容电流之和 称分量法可知 U0A?900，电容电流方向从母线流向线路，而故3I0unf?3?C0Eph，该零序电流超前零序电压U0障相线路始端流过零序电流3Iof为所有非故障相线路接地电容电流之和或等于接地电流IK减去故障相本身对地电容电流，因此故障线路零序电流方向是从线路流向母线，该零序电流滞后零序电压900。
对于中性点直接接地电网中发生单相接地时，在故障点出现零序电压U0，在零序电
?方向压作用下，产生零序电流。由于零序电流I0方向以流向故障点为正方向，零序电压U0?路径为从接地点流向变压器中性点，再经变压器以线路指向大地为正方向，则零序电流I0流向线路。故障点处的零序电压最大，离故障点越远则变压器中性点接地处零序电压越低，
甚至为零。
2-37在中性点直接接地电网中，接地保护有那些？它们的基本原理是什么？
答：在中性点直接接地电网中，接地保护装置有三段式零序电流保护和三段式方向电流保护。保护第Ⅰ段为零序电流速断保护，和相间速断保护一样，只能保护一部线路，不能保护线路全长。零序电流第Ⅱ段为带时限电流速断保护，一般能保护线路全长，在线路对端母线故障时有足够的灵敏性，其动作时间比相邻线路的零序Ⅰ段动作时间大一时限差?t（?t一般为0.5s）。零序保护第Ⅱ段为本级线路或相邻线路的后备保护，其动作时间和相邻线路的零序二段和三段相配合。若零序第Ⅱ段在线路对端母线接地故障的灵敏系数不合格，就由零序第Ⅲ段保护线路全长，以保证原来对端母线接地故障时有足够的灵敏性，这时原来的零序第Ⅲ段就相应变为零序第Ⅳ段。
在变压器接地数目比较多的复杂网络，必须考虑零序保护动作的方向性，在线路两侧或多侧有接地中性点时，必须在零序电流保护中增设功率方向元件，才能保证动作的选择性。这样可构成三段式零序方向电流保护，其接线是零序功率方向继电器电流线圈串接在零序电
?，而它的电压线圈接在零序电压滤过器开口三角形绕组流滤过器上正极性端连接取得3I0?。 上，反极性连接，取得?3U0?超前零序电压3U?的电角度为950?1100（考这种接线是因为单相接地时，零序电流3I00 - 25 -