电力系统继电保护原理作业答案

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题目:

1、什么是电力系统继电保护装置?

答:继电保护装置,就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路跳闸或发出信号的一种装置。

2、简述电力系统短路时可能发生的后果。

答:(1)短路电弧瞬间释放的热量和短路电流巨大的电动力都会使电器设备遭到严重破坏或缩短使用寿命。

(2)使系统中部分地区的电压降低,给用户造成经济损失。

(3)破坏系统运行的稳定性,甚至引起系统振荡,造成大面积停电或使系统瓦解。

(4)巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场,尤其是不对称短路所产生的不平衡交变磁场,会对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及控制系统产生干扰。

3、简述电力系统对继电保护的基本要求。

答:继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求:这四“性”之间紧密联系,既矛盾又统一。(1)可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。(2)选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件)的选择性,其灵敏系数及动作时间,在一般情况下应相互配合。(3)灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数,各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求,通过继电保护的整定实现。(4)速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。

4、后备保护的作用是什么?何谓近后备保护和远后备保护?

答:后备保护的作用是电力系统发生故障时,当主保护或断路器拒动,由后备保护以较长的时间切除故障,从而保证非故障部分继续运行。

近后备保护是在保护范围内故障主保护拒动时,首先动作的后备保护。

远后备保护是保护或断路器拒动时,靠近电源侧的相邻线路保护实现后备作用的保护。

5、以限时电流速断保护整定为背景,作图说明保护整定需要考虑分支系数的场合以及分支系数>1和<1的情况。(4分)

答:

图1 有助增电流时,限时电流速断保护的整定

图2 有外涉电流时,限时电流速断保护的整定

(1)外涉电流的影响。如图1所示,分支电路为一并联的线路,此时故障线路中的电流I'BC将小于IAB,其关系为IAB=I'BC+I''BC,这种使故障线路中电流减少的现象,称为外涉。此时分支系数Kbra<1,短路电流的分布曲线亦示于图2。

有外涉电流影响时的分析方法同于有助曾电流的情况,限时电流速断的起动电流仍应按式整定。

(2)当变电站B母线上既有电源又有并联的线路时,其分支系数可能大于1也可能小于1,此时应根据实际可能的运行方式,选取分支系数的最小值进行整定计算。对单侧电源供电的线路,实即为Kbra=1的一种特殊情况。

6、解释何为系统最大运行方式?何为保护最大运行方式?并说明为什么必须在系统最大方式下整定电流速断保护的定值?

答:系统最大运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最小的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大,为系统保护最大运行方式,系统的保护装置按最大运行方式下三相短路电流来整定速断保护,才能保证保护装置在任何运行方式下的选择性,即保护装置不会误动。最小运行方式下,两相短路的短路电流一定小于最大方式,会使保护灵敏度降低,因此,要求保护按最大方式整定后,要按最小方式和两相短路电流在校验保护的灵敏度,必须满足要求。如果保护按最小运行方式下两相短路电流来整定,那么当最大运行方式或三相短路时,保护就会越区误动作,这属于非选择性动作。是决不能允许的。

7、简述中性点不接地电网单相接地故障时零序电流和零序电压分布特点。

答:零序电压:故障点零序电压最高;离故障点越远,零序电压越低,变压器中性点接地处为零。

零序电流:分布于变压器中性点接地的多少和位置有关;大小与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。

零序功率:分布,短路点的零序功率最大;方向,对于发生故障的线路,两端的零序功率方向为线路到母线。

8、距离保护与电流保护相比,有哪些优点?

答:突出的优点是灵敏性好,距离1段可保护被保护线路全长的百分之80至百分之85.且保护范围不随运行方式变化,距离2段的保护范围也较电流2段大,且保护范围基本上不随运行方式变化,距离3段也因阻抗继电器同时反应电流增大和电压降低而比电流3段灵敏。

9、简述三种影响距离保护正确工作的因素并提出相应对策。

答:影响距离保护正确动作的主要因素有:短路点的过渡电阻,系统振荡(用振荡闭锁装置解决),电压互感器二次回路断线(用断线闭锁装置解决),保护安装处与短路点之间有分支线,电流互感器和电压互感器的误差,在Y/△接线变压器后面发生短路,输电线路上的串联补偿电容等对策:防止和减少过渡电阻的方法 1.采用具有较好抗过渡电阻能力的阻抗继电器动作特性,2.采用瞬时测量回路来固定阻抗继电器动作,3.为防止闭锁时发生故障,应同时发信号提醒检修人员。

10、线路纵差动保护中不平衡电流产生的原因是什么?为什么纵差动保护需考虑暂态过程中的不平衡电流?

答:线路纵差动保护不平衡电流产生的原因是由于电流互感器存在励磁电流,且两组电流互感器的特性不会完全一致。因为纵差动保护是瞬时动作的,为使差动保护在外部故障时不动作,保护的动作电流应大于外部故障时流经保护的暂态不平衡电流。

11、高频信号的分为哪几种?试分述各种信号的作用。

答:分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。

1.跳闸信号在线路故障时直接引起保护,跳闸信号的出现,是保护跳闸的充分条件,它与继电部分的动作信号间具有“或”逻辑关系。

2.允许信号在线路故障时开放保护允许保护跳闸,有允许信号是保护跳闸的必要条件,允许信号与继电部分的动作信号间具有“与”逻辑关系。

3.闭锁信号在线路外部故障时将保护闭锁,闭锁信号是禁止保护动作的信号,无闭锁信号是保护动作的必要条件,被保护线路故障时,不发闭锁信号,保护动作跳闸。

12、简述变压器差动保护中5种不平衡电流产生原因并说明相应对策。

答:不平衡电流产生的原因:不平衡电流的产生有稳态和暂态二方面。稳态不平衡电流产生的原因:(1)变压器高低压侧绕组接线方式不同;(2)变压器各侧电流互感器的型号和变比不相同;(3)带负荷调分接头引起变压器变比的改变。暂态不平衡电流主要是由于变压器空载投入电源或外部故障切除,电压恢复时产生的励磁涌流。

相应对策:(1)变压器高低压侧绕组接线方式不同产生不平衡电流对策是采用相位补偿法来使电流平衡。