继电保护课后习题第二章作业参考答案

第二章节习题答案：

一、填空题

1. 开路 2. 小于1 3.返回 4. 网络结构 5. （80°，240°） 6. （ 30°

7.线路 8. 电流大时保护动作时间短，电流小时，动作时限长 9. 35KV

二、选择题

1. C 2.B 3.A 4. D 5. B 6. D

三、基本概念

继电特性：无论启动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，不可能停留在某一个中间

位置，这种特性称为“继电特性”。

最大最小运行方式：对于每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方

式称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的方式则称为系统最小运行方式。

继电器的动作（启动）电流：能使继电器启动的最小电流值称为继电器的启动电流。

继电器的返回电流：能使继电器返回原位的最大电流值称为继电器的返回电流。

返回系数：返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数。

短路功率：一般指短路时某点电压与电流相乘得到的感性功率。

功率方向继电器：用以判别功率方向或测定电流、电压之间的相位角的继电器。

最大灵敏角：当输入功率方向继电器的电压和电流的幅值不变时，其输出值随着两者间

相位差的大小而改变，输出为最大时的相位差叫做继电器的最大灵敏角。

电压死区：当保护安装地点附近正方向发生三相短路时，由于母线电压降低至零或者很

小，方向元件将失去判别相位的依据，从而使继电器不能动作，这称为继电器的“电压

死区”。

继电器的内角（α）：习惯上用αϕ=k_90o，α称为功率方向继电器的内角。

90°接线：三相对称的情况下，当cosϕ=1时，加入A相继电器的电流.AI和电压BCU.

相位相差o90。这种接线方式称为90°接线。

分支系数：故障线路流过的短路电流与前一级保护所在线路上流过的短路电流的比值叫

分支系数。Kbra=流过的短路电流前一级保护所在线路上流故障线路流过的短路电

助增：分支电路中有电流，此时故障线路中的短路电流将大于前一级线路中的短路电流，使故障电流增大的现象，叫助增。

外汲：分支电路为一并联的线路，此时故障线路的电流将小于前一级线路中的短路电流，

使故障电流减小的现象，叫外汲。

四、分析及简答题

1.

答：

当A侧出口处三相短路时，保护1方向元件不动作，因为当保护安装地点附近正方向

发生三相短路时，母线电压降至零，方向元件将失去判别相位的依据，从而不能动作，

即“死区”；保护2、4的方向元件动作，因为保护安装处检测到功率的方向都是为正，

从母线流向线路。而保护3的方向元件不动作，该保护处功率方向为负，从线路流向母

线。

2.教材P33

答：是否能取消方向元件又不失动作的选择性，应根据电流保护的工作情况和具体的整

定计算来确定，如果从整定值上可以躲开反向短路或以较长的动作时限来保证动作的选

择性，则可以不用方向元件。

3.教材P39

答：灵敏I段保护：定值小，保护范围大，主要任务是对全相运行状态下的接地故障起

保护作用，当单相重合闸启动时，则将其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入。

不灵敏I段保护：定值较大，保护范围较小，装设的目的是为了在单相重合闸启动过程

中，其他两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏I段保护的缺陷，尽快将故障切除。

4. 参考答案见《电力系统继电保护习题集》P14，2.17

（1）零序电压：故障点零序电压最高，距离故障点越远处零序电压越低，其分布

取决于到大地间的阻抗的大小。零序电流：由零序电压产生，由故障点经线路流向

大地，其分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与

电源点的数目和位置无关。

（2）负序电压：故障点处负序电压最高，距离故障点越远处负序电压越低，在发

电机中性点上负序电压为零。负序电流的分布取决于系统的负序阻抗。

（3）正序电压：越靠近电源点正序电压数值越高，越靠近短路点正序电压数值越

低。正序电流的分布取决于系统的正序阻抗。

（4）对中性点直接接地系统，正常运行下负序电流、零序电流为零，发生接地短

路后，会出现数值很大的零序电压、电流和负序电压、电流分量。通过这种零和很

大数值之间的差异，能够实现保护。因为零序电压、电流比负序电压、电流容易获

得，因此用零序电压、电流构成保护在实现上较用其他序分量有明显的优点。 5. 参考答案见《电力系统继电保护习题集》P24，2.22

（1）变压器中性点接地时，构成中性点直接接地系统，可以构成零序电流回路，

接地故障时从故障点看进去的零序阻抗较小，会有较大的零序电流。

变压器中性点不接地时，即中性点非直接接地系统中，零序网络由同级电压网络中

元件对地的等值电容构成通路，由于等值电容的容值较小，阻抗较大，故障点的零

序等值阻抗较大，接地后不会产生较大的零序电流。

（2）、直接接地：故障点零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越

低，在变压器中性点处降为0。零序电流的大小同系统的运行方式和系统各部分的

零序阻抗的大小都有关系，零序电流在故障点和变压器中性点之间形成回路。

非直接接地：若不计微小的零序电容电流在线路阻抗上产生的微小压降，则

同一电压等级的整个系统的零序电压都一样。零序电流的大小依赖于系统的相电动

势和线路的对地电容，数值为全系统所有非故障元件对地电容电流值之和。

（3）、直接接地系统：在故障线路上零序功率方向表现为线路流向母线；在非故障

线路上，靠近故障点的一侧，零序功率方向由母线流向线路，而远离故障点的一侧，

零序功率方向由线路流向母线。

非直接接地系统：在故障线路上电容性无功功率方向为线路流向母线，在非故障线

路上，电容性无功功率方向为母线流向线路。

（4）、直接接地系统：由于故障点和网络中变压器中性点形成回路，因此故障相电

流较大。故障电流由故障点流向中性点。

中性点非直接接地系统：由于不构成短路回路而只经过对地电容形成回路，因此接

地相电流很小。由于接地电流相对于负荷电流较小，基本上不影响负荷电流的分布。

（5）、中性点直接接地系统：故障后三相的相电压和线电压都不再对称。

中性点非直接接地系统：故障后接地相电压降为0，非接地相对地电压升高至原电压的倍，相角的特征，在短路功率的流动方向正是保护应该动作的方向，并且电流幅值大于

整定值时，保护动作跳闸，适用于多端电源网络。

优点：大多数情况下保证了保护动作的选择性、灵敏性、速动性的要求。

缺点：应用方向元件使接线复杂、投资增加，同时保护安装地点附近正方向

发生三相短路时，由于母线电压降低至0，方向元件失去判别的依据，保护装置拒

动，出现电压死区。

（3）零序电流保护：正常运行的电网三相对称，没有零序电流，在中性点直接接

地电网中，发生接地故障时，会有很大的零序电流。这一故障特征很明显，利用这

一特征可以构成零序电流保护。使用网络于110 KV及以上电压等级的网络。

优点：保护简单，经济可靠，整定值一般较低，灵敏度高，受系统运行方式

变化的影响较小，系统发生震荡、短路过负荷时保护不受影响，没有死区电压。

缺点：对于短路线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足系统运

行方式变化的要求，随着单相重合闸的广泛应用，在单相跳开期间系统中可能有较

大的零序电流，保护会受到影响，自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化。

（4）、方向性零序电流保护：在双侧或多测电源的网络中，电源处变压器的中性点

一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地

的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护

动作的方向性问题，利用正反方向故障，零序功率方向的差别，使用功率方向元件

闭锁可能误动作的保护，从而形成方向性零序保护。

优点：避免了不加方向元件，保护可能的误动作，其余优点同零序电流保护。

缺点：同零序电流保护，接线较复杂。

（5）、中性点非直接姐弟系统中的电流电压保护：在中性点非直接接地系统中，保

护相间短路的电流、电压保护与中性点直接接地系统是完全相同的。仅在单相接地

时二者有差别，中性点直接接地系统中单相接地形成了短路，有大短路电流流过，

保护应快速跳闸，除反应相电流幅值的电流保护外，还可以采用专门的零序保护。

而在中性点非直接接地系统中单相接地时，没有形成短路，无大的短路电流流过，

属于不正常运行，可以发出信号并指出接地所在的线路，以便尽快修复。当有单相

接地时全系统出现等于相电压的零序电压，采用零序电压保护报告有单相接地发

生，由于没有大短路电流流过故障线路这个明显特征，而甄别接地发生在哪条线路

上则困难得多。一般需要专门的“单相接地选线装置”，装置依据接地与非接地线

路基波零序电流大小，方向以及高次谐波特征的差异，选出接地线路。

7.答：教材P20

Yd11接线变压器的星形侧电流保护可以采用两相星形接线的中线上再接一个继电

器的接线方式，可以提高灵敏系数。接线原理图如下：

8.答：教材P47

在各级电压网络中，当全系统的电容电流超过10A时，即应装设消弧线圈。

根据电容电流补偿程度的不同，消弧线圈可以有完全补偿，欠补偿，过补偿三

种。其中过补偿应用广泛。

五、计算题

1解：

Ⅰ段：

..max110

31.77()12600.4kBIkA==+×

⑴定值（整定）

'1..max1.21.772.12()actrelkBIKIkA⋅′==×=

⑵Ⅰ段保护范围minl（校验） 1min110

332.122180.4actIl⋅′=×=+×

min19.86()lkm=

19.86100%33.1%15%~20%60×=>

当.maxsZ增加为24Ω时：