继电保护第五章接地保护

电气 F1201——王小辉《继电保护原理》复习资料〔课后习题选〕第一章概述1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，假设不及时处理或者处理不当，那末将引起系统事故，事故是指系统整体或者局部的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或者电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。

故障和异常运行方式不可以防止，而事故那末可以防止发生。

1-2 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。

此外，还有输电路线断线，旋转机电、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。

故障后果会是故障设备损坏或者烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或者算短使用寿命；造成系统中局部地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。

1-3 什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？普通把反响被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。

在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。

当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。

远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。

辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。

1-4 继电保护装置的人物及其根本要求是什么？继电保护装置的任务：〔1〕自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；〔2〕反响电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。

接地保护一、中性点直接接地系统的零序电流保护中性点直接接地系统发生接地短路时产生很大的短路电流，要求继电保护必须及时动作切除故障，保证设备和系统的安全。

(一)接地短路特点及零序电流测量1．接地短路特点电力系统发生接地故障，包括单相接地故障和两相接地故障，在三相中出现大小相等、相位相同的零序电压和零序电流。

对于中性点直接接地系统，零序电流具有以下特点：(1)零序电流通过系统接地中性点和短路故障点形成短路通路，因此零序电流通过变压器接地中性点构成回路；(2)零序电流的大小不仅与中性点接地变压器的多少、分布有关，而且与系统运行方式有关；(3)线路零序电流的大小与短路故障位置有关，短路点越靠近保护安装地点，零序电流数值越大，零序电流的大小与短路故障位置的关系如图3-14所示。

另外注意，接地故障点的零序电压最高。

根据以上零序电流的特点，可以构成中性点直接接地系统的线路零序电流保护。

2．变压器中性点接地考虑考虑变压器中性点接地的多少、分布时，应使电网中对应零序电流的网络尽可能保持不变或变化较小，以保证零序电流保护有较稳定的保护区和灵敏度，同时防止单相接地故障时非故障相出现危险过电压。

3．零序电压和零序电流测量接地短路时三相的零序电压大小相等、相位相同，根据序分量的概念有C B A U U U U ••••++=03。

通常采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器取得零序电压，如3-11所示。

图中m 、n 端子输出为零序电压TV C B A TV mm n U U U U n U 03)(1•••••=++=(3-14) 式中 TV n ——电压互感器一相变比。

接地短路时三相的零序电流大小相等、相位相同，根据序分量的概念有C B A I I I I ••••++=03。

通常通过零序电流滤过器测量零序电流，如图3-12(a)所示。

流人电流继电器的电流为TA C B A TA m n I I I I n I 03)(1•••••=++= （3-15） 式中 TA n ——电流互感器变比。

第一章继电保护概述1-1 答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。

1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。

例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。

除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。

1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。

后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。

1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。

(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。

第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。

第1章习题和思考题1.简述继电保护的定义、任务。

答：定义：泛指继电保护技术和各种继电保护装置构成的继电保护系统，保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，称为继电保护任务：切除故障元件、反映不正常运行状态（跳闸并发信）即当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

2.保护的“四性”指的是什么？具体如何解释？答：是指可靠性、选择性、速动性、灵敏性。

可靠性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保护能完成所需功能的概率。

保护的安全性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不误动的概率。

保护的可信赖性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不拒动的概率。

选择性是指保护检出电力系统故障区和/或故障相的能力。

即故障时能够尽可能的缩小电力系统被停电的范围，只将故障部分从系统中切除，最大限度的保证系统中无故障部分仍然可以安全运行。

速动性是指保护尽可能快的切除故障的能力。

灵敏性是指保护对于其保护范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力3.继电保护装置一般由哪几部分组成？答：继电保护装置由测量部分、逻辑部分、执行部分组成4.有人说电力系统继电保护就是指电力系统继电保护装置，这种说法对吗？答：这种说法不对。

电力系统继电保护泛指继电保护技术和由各种继电保护装置构成的继电保护系统。

继电保护装置可定义为在电力系统发生故障或不正常工作状态时，动作于断路器跳闸或发出告警信号的一种安全自动装置。

与继电保护相关的技术主要包含涉及继电保护装置本身的原理设计、配置与整定、调试等技术。

继电保护装置本身需要通过电流互感器、电压互感器采集电流量、电压量信息，并与断路器配合，实现跳闸。

因此，继电保护装置本身只是继电保护系统的一个重要组成部分，其它相关设备以及相互之间的联系对于机电保护系统也至关重要。

236第五章 母线保护和断路器失灵保护1．什么是母线完全差动保护?什么是母线不完全差动保护?定值如何整定?答：(1)母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极 性连接到差动回路，电流互感器的特性与变比均应相同，若变比不能相同时，可采用补偿变流器进行补偿，满足0=∑I &。

差动继电器的动作电流按下述条件计算、整定，取其最大值。

1)躲开外部短路时产生的不平衡电流max ,1k i re op I f K I = 式中 1re K ——可靠系数，取1.5；i f ——电流互感器的10％误差，取0.1； max ,k I ——母线外部短路时的最大短路电流。

2)躲开母线连接元件中，最大负荷支路的最大负荷电流，以防止电流二次回路断线时误动 max 1I K I re op = 式中 1re K ——可靠系数，取1.3； max I ——最大负荷电流。

(2)母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器，接人差动 回路，在无电源元件上的电流互感器不接人差动回路。

因此在无电源元件上发生故障，它将 动作。

电流互感器不接人差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。

定值整定：1)第一段的动作电流按电抗器(变压器)后出口短路电流整定，即 max ,1k re op I K I = 式中 1re K ——可靠系数，取1.3；max ,k I ——电抗器(变压器)后出口最大短路电流。

动作时限可取0.5。

2)第二段的动作电流按下列条件计算、整定，取其最大值。

①躲过最大负荷电流(考虑电动机自启动)；②与之配合的相邻元件电流保护在灵敏度上配合，动作时限较与之配合的相邻元件电流 保护动作时间大一个级差△t 。

2．什么是固定连接方式的母线完全差动保护?什么是母联电流相位比较式母线差动保 护?答：双母线同时运行方式，按照一定的要求，将引出线和有电源的支路固定连接于两条 母线上，这种母线称为固定连接母线。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求1.1 根据开关场和一次设备安装的实际情况,宜敷设与厂、站主接地网紧密连接的等电位接地网。

等电位接地网应满足以下要求：1.1.1 应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100 mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。

1.1.2 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设100 mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。

保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。

1.1.3 静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。

屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。

接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。

1.1.4 沿二次电缆的沟道敷设截面不少于100 mm2的裸铜排（缆），构建室外的等电位接地网等电位接地网。

1.1.5 分散布置的保护就地站、通信室与集控室之间，应使用截面不少于100 mm2的、紧密与厂、站主接地网相连接的铜排（缆）将保护就地站与集控室的等电位接地网可靠连接。

xlddc1.1.6 开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100 mm2的裸铜排，并使用截面不少于100 mm2 的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。

1.1.7 保护及相关二次回路和高频收发信机的电缆屏蔽层应使用截面不小于4 mm2多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。

1.1.8 在开关场的变压器、断路器、隔离刀闸、结合滤波器和电流、电压互感器等设备的二次电缆应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至就地端子箱，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。

第一章总则第二章一般规定第三章保护接地的范围第四章接地电阻第五章接地装置第六章固定式电力设备的接地第七章携带式和移动式电力设备的接地附录一人工接地体工频接地电阻的计算附录二发电厂、变电所经接地装置的入地短路电流及电位计算附录三电力线路杆塔接地电阻的计算附录四电力设备接地线截面的热稳定校验附录五土壤和水的电阻率参考值附录六接地电阻的测量方法附录七名词解释打印刷新相应的新标准:DL/T 621-97电力设备接地设计技术规程SDJ8—79中华人民共和国水利电力部关于颁发《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—79的告知（79）水电规字第3号《电力设备接地设计技术规程》SDJ8—76于一九七六年颁发试行后，对电力设备接地设计工作起到了一定的指导和提高作用。

现根据近年来的建设经验和各单位的意见，对本规程的内容作了必要的修改和补充，并颁发执行。

在执行中如碰到问题，请告我部规划设计管理局。

一九七九年一月八日基本符号电流、电压、电位和电势I——计算用的单相接地故障电流，计算用的流经接地装置的入地短路电流，厂、所内外接地短路时流经接地装置的电流；I nax——接地短路时的最大短路电流；I z——发生短路电流I nax时，流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流；I jd——考虑5～2023发展的流过接地线的短路电流稳定值；——低压电力网中，相线与零线之间的短路电流，向量值；I ch——通过接地体的雷电冲击电流；E w——发生接地短路时，接地装置的电位；E j——发生接地短路时，接地装置的接触电势；E k——发生接地短路时，接地装置的跨步电势；E jm——发生接地短路时，接地网地表面的最大接触电势；E km——发生接地短路时，接地网外地表面的最大跨步电势；——电力网的额定相电压，向量值。

电阻、阻抗和电阻率Z d——相线与零线回路的总阻抗，复数；Z b——变压器正序、负序和零序阻抗的算术平均值，复数；R c——垂直接地体的工频接地电阻；R p——水平接地体的工频接地电阻；R c，ch——每个垂直接地体的冲击接地电阻；R p，ch——水平接地体的冲击接地电阻；R——接地装置的工频接地电阻，单独接地体的工频接地电阻；R ch——接地装置的冲击接地电阻；——每根水平接地体的冲击接地电阻；R w——接地网的工频接地电阻；ρ——计算防雷接地装置所采用的土壤电阻率；ρb——人脚站立处地表面的土壤电阻率；ρ0——雷季中无雨水时所测得的土壤电阻率。