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(3)

2018-11-21 21:30

荡时,由于系统中没有负序、零序及突变。因此,启动元件不会动作,阻抗继电器将被闭锁,不会发生误动。发生区外故障时,启动元件动作,将阻抗继电器开放,但由于是区外故障,在引起系统振荡之前及振荡摆开的角度较小时阻抗继电器不会动作,经一定时间后,再次转人闭锁状态,此后即使阻抗继电器因振荡发生了误动,也不会造成保护装代的误动作。区内故障时,启动元件与阻抗继电器同时动作,启动元件动作后识即开放阻抗继电器,因在开放的时间内阻抗继电器动作,就维持开放,真到故障被切除。可见,短时开放能够有效地防止系统振荡时保护装置误动作,同时又能够保证区内故障时可靠切除故障。开放时间选择要兼顾两个原则,一、是要保证在正向区内故障时1段保护有足够的时间可靠跳闸2段保护的测量元件能够可靠启动并实现白保持因而时间不能太短,一般不应小于0.1s.二、是要保证在区外故障引起振荡时,测量阻抗不会在故障后的开放时间内,进人动作区。因而时间又不能太长一般不应大于0.3s。所以,通常情况下取0.1s~0.3s。现代数字保护中开放时间,一般取0.15s左右。

26.单相负载(如电气化铁路)对常规距离保护有何影响?

答:电气化铁路是单相不对称负荷,使系统中的基波负序分量及电流突变量大大增加;电铁换流的影响,使系统中各次谐波分量骤增。电流的基波负序分量、突变量以及高次谐波均导致距离保护振荡闭锁频繁开放。对距离保护的影响是,频繁开放增加了误动作机率,电源开放继电器频繁动作可使触点烧坏。

27.什么是距离保护的稳态超越,克服稳态超越影响的措施有哪些? 答:稳态超越是指在区外故障期间测量阻抗稳定地落人动作区的动作现象。保护安装处的总测量阻抗可能会因下级线路出口处过渡电阻的影响而减小。严重情况下,可能使测量阻抗落人其1段范围内,造成其1段误动作。这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小,进一步引起保护误动作的现象,称为距离保护的稳态超越。克服稳态超越影响的措施是采用能容许较大的过渡电阻而不至于拒动的测量元件。

28.什么是距离保护的暂态超越,克服暂态超越影响的措施有哪些?

答:在线路发生短路故障时,由于各种原因,会使得保护感受到的阻抗值比实际线路的短路阻抗值小,使得下一条线路出口短路(即区外故障)时,保护出现非选择性动作即所谓超越。暂态超越则是指在线路故障时,由于暂态分量的存在而造成的保护超越现象。克服暂态超越影响的措施如下(1)消除衰减直流分量影响的措施,主要有两种方法。第一、种方法就是采用不受其影响的算法,如解微分方程算法等基于瞬时值模型的算法;第二种方法是采用各种滤除衰减直流分量的算法,但到目前为止,数据窗短、运算量小的算法尚在研究中。(2)消除谐波及高频分量对距离保护影响的措施包括采用傅氏算法能够滤除各种整数次谐波,使其基本不受整数次谐波分量的影响,采用半波积分算法对谐波也有一定的滤波作用,数字滤波可以方便地滤除整数次谐波,对非整数次谐波也有一定的衰减作用是消除谐波影响的主要措施。

29.串联补偿电容器对距离保护的正确工作有什么影响,如何克服这些影响?

答:在串补电容前和串补电容后发生短路时,短路阻抗将会发生突变,短路阻抗与短路距离的线性关系被破坏,将使距离保护无法正确测量故障距离。减少串补电容影响的措施通常有以下几种(1)用直线型动作特性克服反方向误动(2)用负序功率方向元件闭锁误动的距离保护(3)选取故障前的记忆电压为参考电压来克服串补电容的影响(4)通过整定计算来减小串补电容的影响。

30.用故障分量构成继电保护有什么优点?、

答:工频故障分量的距离保具有如下几个特点(1)继电器电力系统故障引起的故障分量电压电流为测量信号不反应故障前的负荷量和系统振荡,动作性能不受非故障状态的影响,无需加振荡闭锁;(2)继电器不应反应故障分量中的工频稳态量,不反应其中暂态分量,动作性

能较为稳定。(3)继电器的动作判据简单,因而实现方便,动作速度较快(4)具有明确的方向性,因而既可以作为距离元件,又可以作为方向元件使用(5)继电器本身具有较好的选相能力。

4.1填空题1.纵联保护的通道主要有以下几种类型:电力载波、微波、光纤、引导线。2.线路纵联保护载波通道的构成部件包括输电线路、高频载波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、保护间隙、接地刀和收发信机。3.电力载波通道有相-相制通道和相-地制通道两种构成方式。4.电流启动式闭锁式纵联保护跳闸的必要条件是高定值启动元件动作且正方向元件动作,反方向元件不动作,收到过闭锁信号而后信号又消失。5.闭锁式高频方向保护在故障时启动发信,而正方向元件动作时停止发信。其动作跳闸的基本条件是正方向元件动作且收不到闭锁信号。

6.方高频保护是比较线路两端功率方向当满足功率方向同时指向线路条件时,方向高频保护动作。

7.故障时发信的闭锁式方向高频保护不受振荡影响区内故障伴随高频通道破坏,保护可以动作。8.线路闭锁式纵联保护启动发信方式有保护启动、远方启动和远方启动。9.现代微机式高频方向保护中普遍采用正、反两个方向元件,其中反方向元件动作要比正方向元件灵敏。 10.纵差动保护的不平衡电流实质上是两端电流互感器两端电流之差,出现不平衡电流的主要原因是两个电流互感器铁芯饱和程度不同。 4.3判断题

1.所谓相地制通道就是利用输电线的某一相作为高频通道加工相。对2.高频保护采用相地制高频通道是利用因为相-地制通道衰耗小。错

3.耦合电容器对工频电流具有很大的阻抗可防止工频高压侵入高频收发信机。对

4.在高频通道中连接滤波器与耦合电容器共同组成带通滤波器其在通道中的作用是使输电线路和高频电缆的连接成为匹配连接同时使高频收发信机和高压线路隔离。对5.高频保护不反应被保护线路以外的故障所以不能作为下一段线路的后备保护。对 6.对于闭锁式高频保护,判断故障为区内故障发跳闸信号的条件为本侧停信元件在动作状态及此时通道无高频信号(即收信元件在不动作状)。错

7.对于纵联保护,在被保护范围末端发生金属性故障时应有足够的灵敏度。对

8.闭锁式纵联保护跳闸的必要条件是高值启动元件动作正方向元件动作反方向元件不动作,收到过闭锁信号而后信号又消失。对

9.闭锁式纵联保护在系统区外故障时靠近故障点一侧的保护将作用收发信机停信。错10.高频距离保护不受线路分布电容的影响。对

4.4问答题1.纵联保护按通道类型可分为几种?

答:可以分为以下4种类型。1.电力线载波纵联保护2.微波纵联保护3.光纤纵联保护4.导引线纵联保护。2.电力载波高频通道有哪几种构成方式,各有什么特点?

答:相-相制通道:利用输电线的两相导线作为高频通道。虽然采用这种接线方式高频电流衰耗较小,但由于需要两套构成高频通道的设备,因而投资大,不经济所以很小采用。2.相-地高频通道,即在输电线的同一相两端装设高频耦合和分离设备将高频收发讯机接在该相导线和大地之间,利用输电线的一相(该相称加工相)和大地作为高频通道,这种接线方式的缺点是高频电流的衰减和受到的干抗都比较大但由于只需装设一套构成高频通道的设备,比较经济,因此,在我国得到了广泛的应用。 3.继电保护高频通道的工作方式有哪几种?

答:继电保护高频通道的工作方式有以下3种。1.正常无高频电流方式(故障起动发信号方式)。在这种方式下正常时发信机不工作,高频通道内不传送高频电流。发信机只在电力系统发生故障期间才由起动元件起动。因此,这种工作方式又称为故障起动发信号方式。对于

这种工作方式,需采用手动检查或自动检查的方法按规定时间对通道进行检查以确知高频通道是否完好,我国电力系统广泛采用这种方式。2.正常有高频电流方式(长期发信方式)。在这种方式下,正常时发信机处于发信状态,沿高频通道传送高频电流,故又称长期发信方式。3.移频方式。在这种试下,正常时发信机处于发信状态,向对端送出频率f1的高频电流,此电流可作为通道的连续检查或闭锁保护之用。当线路发生故障时,保护装置控制,发信机移频,停止发送频率f1的高频电流,同时发出频率为f2,的高频电流。 4.何谓远方发信?为什么要采用远方发信?

答:远方发信是指每一侧的发信机,不但可以由本侧的起信元件将它投人工作,而且还可以由对侧的起信元件借助于高频通道将它投人工作,以保证“起信”的可靠性,这样做的目的是考虑到当发生故障时,如果只采用本侧“起信”元件将发信机投人工作,再由“停信”元件的动作状态来决定它是否应该发信,实践证明这种“起信”方式是不可靠的。例如:由于某种原因,使本侧“起信”元件拒动,这时本侧的发信机就不能发信,导致对侧收信机收不到高频闭锁信号,从而使对侧高频保护误动作。为了消除上述缺陷,就采用了远方发信的办法。

5. 高频闭锁式和允许式保护在发信控制方面有哪些区别(以正、反向故障情况为例说明)。 答:1.发生正向故障时,闭锁式保护发信后,由于正方向元件动作而立即停发闭锁信号。2.发生正向故障,允许式保护由正方向元件动作而向对侧发出允许跳闸信号。3.发生反方向故障时,闭锁式保护长发信闭锁对侧高频保护。4.发生反方向故障时,允许式保护不发允许跳闸信号。6.解释允许式和闭锁式、长期发信和短期发信、相-地加工制和相-相加工制的概念。 答:允许式与闭锁式均为纵联保护通道的应用形式,其中允许式指线路一侧的纵联保护判别故障为正方向时向对侧发出允许信号,当本侧纵联保护判别为正方向故障且收到对侧保护的允许信号时动作于跳闸,闭锁式指线路一侧的纵联保护故障启动元件动作之后,立即启动发信机向对侧发出闭锁信号,当判别为正方向故障时停止发信当本侧纵联保护判别为正方向故障且收不到对侧保护的闭锁信号时动作于跳闸。长期发信、短期发信是指纵联保护通信设备的工作方式。其中长期发信指正常运行时载波机长期发用于监视通道的导频(或监频)信号,故障时切换到特定频率信号的方式多用于允许式纵联保护,短期发信指纵联保护所用收发信机正常时不发信,故障时由保护装置控制发信状态的方式,多用于闭锁式纵联保护。用于描述闭锁式纵联保护收发信机的工作状态,闭锁式纵联保护在启动元件动作之后立即启动收发信机发信,判别为正方向故障后立即停止发信,此时称为短期发信,如果立即启动发信后收发信机未收到停止发信的命令,则收发信机将发信10s,此时称之为长期发信。相-地加工制指利用输电线路的某一相和大地作为高频通道的加工相,相-相加工制指利用输电线路的两相导线作为高频通道的加工相。

7.为什么说高频闭锁距离保护具有高频保护和距离保护两者的优点。 答:高频保护的优点在于其保护区内任何一点发生故障时都能瞬时切除故障,简称全线速冻,但是,高频保护不能做为相邻线路的后背保护。距离保护的优点是可以作为相邻元件的后备保护,再者,距离保护的灵敏度较高。缺点是不能瞬时切除全线路每点的故障。高频闭锁距离保护把上述两种保护结合起来,在被保护线路故障时能瞬时切除故障,在被保护线路外部故障时,利用距离保护带时限作后备保护。 8.简述光纤保护的特点。 答:向行波保护就是根据保护安装处的故障分量暂态电压行波、暂态电流行波的之间的最初极性关系判定故障方向。规定线路两端电流的正方向由母线指向被保护的线路。在内部故障时,电流行波由故障点向两侧传播,此时两端电流也是同极性的,即同时为正或同时为负;如当加入电压为正极性时,电流波由故障点向两端传播;与规定的正方向相反,此时两侧的电流波均为负极性。即在规定的电流正方向侧发生故障时,电压行波与电流行波的极性相反。

而外部故障时,即在规定的电流反方向侧发生故障时,如故障点的加入电压为正极性,则近故障点侧保护测量到的电压行波为正极性而近故障点侧的测量电流行波为负极性(流向由母线流向线路)近故障点侧的电压行波、电流行波的极性相同。当外部故障加人电压为负极性时,进故障点侧测量电压波为负、电流波为正,而原故障点侧同为负。方向行波保护通过比较初始电压、电流波的极性实现故障方向判断,电压波、电流波极性相同判为反向故障,极性相反判为正向故障。9.为什么国产高频保护装置大多采用故障时发闭锁信号的工作方式。 答:采用故障发信方式能增强抗干扰能力。正常时,若通道中出现干抚信号不会引起保护误动。采用发闭锁倩号的工作方式,在区外短路时,因本通道正常能可靠传递闭锁信号;而区内短路时,即使通道破坏,由于无需传递闭锁信号,从而提高了保护动作的可靠性,因此,获得广泛应用。

10.阻波器为什么要装设在隔离开关的线路侧?

答:变电站的运行方式时有变化,将阻波器装设在线路侧,可使高频通道受变电站运行方式变化的影响最小,特别是专用旁路(或母联兼旁路)断路器代线路断路器运行时,仍然能够保证高频通道的完整 5.2问答题

1.当重于永久性故障时,主要有以下两个方面的不利影响: ①使电力系统又一次受到故障的冲击;②使断路器的工作条件变得更加严重,因为在连续短时间内,断路器要两次切断电弧。

2.对不同类型的重合闸,其动作时限的整定有所不同,但无论是单相式、三相式,还是单侧电源、双侧电源重合闸它们的动作时限有一个基本原则,即:动作时间要大于故障点来绝时间及周围介质去游离的时间;要大于断路器及其操作机构复归原状准备好再次动作的时间;对双侧电源重合闸还要考虑两侧保护的纵续动作时间;对单相重合闸要计及潜供电流对灭弧的影响。

3.所谓前加速就是当线路第一次故障时,保护无选择性动作,均由靠近电源侧保护动作跳闸,然后进行重合。如果重合于永久性故障则在断路器合闸后,保护有选择性动作。

前加速的优点是:①能快速切除瞬时性故障;②可能使瞬时性故障来不及发展成为永久性故障,从而提高重合闸的成功率;③能保证发电厂和重要变电站的母线电压在0.6-0.7倍额定电压以上从而保证厂用电和重要用户的电能质量;④使用设备少,只需在靠近电源侧的保护加装一套自动重合闸装置,简单、经济。

前加速缺点是:①断路器工作条件恶劣,动作次数较多;②重合于永久性故障时,再次切除故障的时间会延长;③若重合闸装置或靠近电源侧断路器拒动,则将扩大停电范围甚至在最末一级线路上故障时,都会使连接在这条线路上的所有用户停电。

4.所谓后加速就是当线路第一次故障时,保护有选择性动作,然后进行重合。如果重合于永久性故障,则在断路器合闸后,再加速保护动作,瞬时切除故障,而与第一次动作是否带有时限无关。

后加速的优点:①第一次跳闸是有选择性的,不会扩大停电范围,特别是在重要的高压电网中,一般不允许保护无选择性的动作,而后以重合闸来纠正(前加速的方式)。②保证了永久性故障能瞬时切除,并仍然具有选择性。③和前加速保护相比,使用中不受网络结构和负荷条件的限制,一般来说是有利而无害的。

后加速的缺点是:①第一次切除故障可能带时限。②每个断路器上都需要装设一套重合闸与前加速相比较为复杂。

5.对选相元件的基本要求如下:①在被保护线路范围内发生接地故障时,故障选相元件必须可靠动作。②在被保护线路范围内发生单相接地故障时,以及在切除故障后的非全相运行状态中,非故障相的选相元件不应误动作。③选相元件的灵敏度及动作时间,都不应影

响线路主保护的动作性能。④个别选相元件因故拒动时,应能保证正确切除三相断路器。不允许因选相元件拒动,造成保护拒绝动作,从而扩大事故。

6.综合重合闸的功能之一,是在发生单相接地故障时只跳开故障相进行单相重合。这需要判别发生故障的性质,是接地短路还是不接地相问短路,利用发生故障时的零序分量可以区别这两种故障的性质。这样,在发生单相接地短路时,故障判别元件动作,解除相间故障跳三相回路,由选相元件选出故障相别跳单相;当发生两相接地短路时,故障判别元件同样动作,由选相元件选出故障的两相,再由三取二回路跳开三相;相间故障时没有零序分量,故障判别元件不动作,立即沟通三相跳闸回路。

目前我国220kv系统中广泛采用零序电流继电器或零序电压继电器作为故障判别元件。对故障判别元件的基本要求是:①为了保证在故障中能反应故障性质,要求故障判别元件有较高的灵敏度;②在任何接地故障重要保证故障判别元件动作在先,因此,当3倍动作值时,其动作时间要求小于10ms;2倍动作值时小于15ms;③为了保证单重合后系统零序分量衰减到一定程度后故障判别元件能可靠返回,要求有一定的返回系数。 第6章电力变压器的继电保护 6.1填空题

1.变压器故障主要类型有:各相绕组之间发生的相间短路,单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。

2.变压器励磁涌流的特点有包含有很大的非周期分量、包含有大量的高次谐波,并以二次谐波为主、励磁涌流出现间断。

3.当Yd-11变压器采用非微机型差动保护时,电流互感器在变压器Y侧应接成星形,变压器星形侧应接成Y形,以达到相位补偿的目的。

4.变压器短路故障的后备保护,主要是作为相邻原件及变压器内部故障的后备保护。 5.对于三相电力变压器,无论在任何瞬间合闸,至少有两相会出现不同程度的励磁涌流。 6.变压器瓦斯保护,轻瓦斯作用于信号,重瓦斯作用于跳闸。

7.中性点接地或不接地运行变压器的接地保护由零序电流保护和零序电压保护组成。 8.对变压器绕组故障,差动保护的灵敏度小于瓦斯保护。

9.大型变压器有过励磁保护,能反应系统电压升高和频率下降两种异常运行状态。

10.在变压器纵差保护整定计算中,引入同型系数是考虑两侧电流互感器的型号不同对它们相对误差的影响。 6、3判断题

1.变压器气体继电器要求变压器顶盖沿气体继电器方向与水平面具有1%~1.5%的升高坡度。(对)

2.励磁流涌可达变压器额定电流的6~8倍。(对) 3.在变压器中性点直接接地系统中,当发生单相接地故障时将在变压器中性点产生很大的零序电压。(错)

4.变压器采用比率制动式差动继电器主要是为了躲励磁流涌和提高灵敏度。(错)

5.设置变压器差动速断元件的主要原因是防止区内故障电流互感器饱和产生高次谐波致使差动保护拒动或延缓动作。(对)

变压器油箱内部各种短路故障的主保护是差动保护。(错) 7.变压器瓦斯保护与纵差保护范围相同,二者互为备用。(错)

8.当变压器中性点采用经过间隙接地的运行方式时变压器接地保应采用零序电流保护与零序电压保护并联的方式。(对)

9.变压器励磁涌流中含有大量的高次谐波,其中以2次谐波为主。(对) 10.变压器瓦斯保护是防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低的保护。(对)


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