继电保护课后题答案

答：返回系数=返回电流/动作电流；过电流继电器的返回系数恒小于1。减小摩擦转矩，减小转动部分的重量，减小剩余转矩。

2. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。P4-P5

答：（除了知道保护四性及其含义，更应该能够理解并运用，如懂得对某故障对某保护引起的保护起动、返回或动作进行四性的评价。）

1) 选择性：电力系统有故障时，应有距离故障最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统

中切除，是停电范围尽量缩小。

2) 速动性：快速切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性。 3) 灵敏性：指对于其保护范围内发生任何故障活不正常状态的反应能力。

4) 可靠性：是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而

在其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。

3. 瞬时速断的整定点在哪？

为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处（如D2点即B变电所）短路时，通

(3)过保护的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来整定。即IdzId•D2•maxKkId•B•mav

4. 定时限的动作时间级差主要考虑拿下因素？

应包括故障线路断路器的跳闸时间tQF1,故障线路保护1时间继电器的实际动作时间比整定值延迟

tt.1才能动作，保护2时间继电器可能比整定的时间提早tt.2动作，还应包括测量元件延迟返回的惯

性时间tin.2，在增加一个裕度时间tr。△t=tQF1+tt.1+tt.2+tin.2。 5. 定时限Ⅱ段和定时限Ⅰ段的配合点在何处？

6. 在过电流保护段的整定公式中都应有哪些系数？

1）整定值计算的原则：电动机的自起动电流大于其正常运行的电流，引入一个自起动系数KMs来表示自起动时最大电流IMs.max与正常运行时最大负荷电流IL.max之比。IMs.max=KMsIL.max。保护能够立即返回，保护装置的返回电流Ire大于IMs.max。引入可靠系数Krel，则有

Ire=KrelIMs.max。引入几点起的返回系数Kre，则保护装置的起动电流Iact=

KrelKMsIL.max。 Kre2）过电流保护灵敏系数的校验：（1）过电流保护为本线路的主保护，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验，Ksen≧1.3～1.5；（2）党作为相邻线路的后备保护

时，应采用最小运行方式相邻线路末端两相短路时的电流进行校验Ksen≧1.2。

7. 电流三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是如何考

虑的，如果无关，是如何实现的？

有关。（从选择性角度进行分析）……。提示：最大运方、三相短路时最大；最小运方、相间短路时最小。保证选择性，则动作电流不小于线路末端的最大短路电流；保证灵敏性则动作电流要不大于末端的最小短路电流；两者矛盾。瞬时速断保护必须保证动作选择性，则不能保护线路全长，限时速断保证动作的灵敏性，则需要通过系数速动性增加延时以满足选择性。因此，无论从选择性、灵敏性或速动性，三段式电力保护的定值都与运方和故障类型有关。

I段为瞬时速断保护，躲过线路末端最大短路电流，且灵敏系数要满足要求；II段为限时速断保护，躲过下一级线路速断保护范围末端故障的短路电流整定，动作时限比下一级线路速断的动作时限高一级，灵敏系数要满足要求；III段为定时限过电流保护，要求按躲过最大负荷电流，动作时限要比下一级最大动作时限高一级。

8. 和电流保护相比，低电压保护有哪些优点和缺点？（无方向性，必须配以过电流闭锁） （1） 电压保护反应于电压降低而动作，与反应与电流增大而动作的电流保护相反，返回系数大于1。 （2） 与电流保护相比，低电压保护再最大运行方式下灵敏度低，而在最小运行方式下灵敏度高，两

保护性能优缺点互补。

（3） 在多段串联单回线路上短路时，通过各段线路的电流相同，而电压保护接于所在变电站母线的

电压互感器，各段线路电压保护接入的电压不同，电压随短路点距离的变化曲线都是从零开始增大，因而瞬时电压速断保护总有一定的保护范围。

（4） 在电网任何点短路时各个母线电压都降低，低电压保护都会动作，及电压保护没有方向性，必

须配以过电流闭锁或监视元件。

9. 三相星形结线和两相星形结线各有什么优点和缺点？

A B A C B I I I C I ·· ·· · · II IabcI · · · I Iac II，正常时此电流均为零，发生接 互感器和继电器均接成星形，在线路上流回的电流为Iabc。三相继电器的接点是并联连接的，其中任一接点闭合后均可动作于跳闸或起动时间继电地短路时为3I0器等。由于每相上均装有电流继电器，因此，它可以反应各种相间短路和中性点直接接地系统中的单相接

地短路。

它和三相星形接线的主要区别在与B相上不装设电流互感器和相应的继电器，因此，不能反应B相中电流。若在中性线内接入一继电器，则于三相星形接线的作用相同。 各种接线方式的应用范围

三相星形接线方式能反应各种类型的故障，保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化。 主要应用于如下方面：

1）广泛应用于发电机，变压器大型贵重电气设备的保护中。 2）用在中性点直接接地电网中（大接地电流系统中），作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地（对此一般都采用专门的零序电流保护）。•

3）在采用其他更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时，可采用这种接线方式。

两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。 主要应用于如下方面：

1）在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。在10kV及以上，特别在35kV非直接接地电网中得到广泛的应用。 2）在分布很广的中性点非直接接地电网中，两点接地短路常发生在放射型线路上。在这种情况下，采用两相星形接线以保证有2／3的机会只切除一条线路（要求保护装置均安装在相同的两相上，一般为AC两相）。如在6～10kV中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸，允许运行两个小时，因此在 6～ 10kV中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式。

10. 灵敏系数是为了考虑什么而设置的？在采用两相星形结线的网络中Y/△(Yd)结线的变压器对

灵敏度有何影响？ 灵敏度：

（1） 故障一般都不是金属性短路，而是故障点存在有过渡电阻Rt，它将使实际的短路电流减小，因而不利于保护装置动作；

（2） 实际的短路电流由于计算误差或其他原因而可能小于计算值；

（3） 保护装置所使用的电流互感器，在短路电流流过时一般由于饱和都具有负误差，使实际

进入保护装置的电流小于按额定变比折合的数值；

（4） 保护装置中的继电器的实际起动数值可能具有的正误差； （5） 考虑一定的裕度。

11. 短路电流中的暂态分量和电动机的自起动在保护整定是如何考虑？

12. 试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压等级 直接接地（包括经小电阻接地），单相短路时无过电压，短路电流较大，保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV及以上电网。

非直接接地（包括不接地、经消弧线圈、大电阻接地），单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV，35kV配网；

13. 中性点直接接地系统的零序电流保护各段的整定原则。

A. 为保证选择性，零序电流速断保护（零序Ι段）的保护范围不能超过本条线路的末端零序电流 速断保护起动值的整定原则如下：

躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流 躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流3I。； 如果线路上采用单相自动重合闸时，零序电流速断应躲过非全相运行又产生振荡时出现的最大零序电流。

B. 限时零序电流速断保护（零序II段） 起动电流:

零序II段的起动电流应与下一段线路的零序1段保护相配合。 动作时限：

零序II段的动作时限与相邻线路零序I段相配合，动作时限一般取0．5s。 灵敏度核验：

零序II段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验。 C. 定时限零序过电流保护（零序III段）

零序三段的作用相当于相间短路的过电流保护，主要作为本线路零序I段和零序II段的近后备保护和相邻线路、母线、变压器接地短路的远后备保护。在中性点直接接地电流电网中的终端线路上也可作为主保护。

起动电流：

躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流

与下一线路零序III段相配合就是本保护零序III段的保护范围，不能超出相邻线路上零序III段的保护范围 灵敏度校验：

作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流 来校验 作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流来校验 动作时限：

14. 零序功率方向继电器的最灵敏角与相向方向继电器的最灵敏角是否相同？

不一样。相间保护的功率方向为母线流向线路，最大灵敏角与保护正方向线路阻抗角有关；零序保护的功率方向为故障点流向中性点，最大灵敏角与保护背侧零序阻抗角有关，即与变压器零序阻抗角有关。

15. 接地短路时零序电流的大小与系统运行方式是否有关？零序电流在电网中分布与什么因素有

关？

有关，但影响不大。零序电流的分布取决于线路的零序阻抗和中性点变压器的零序阻抗。

16. 大电流接地电网中变压器中性点接地方式（接地点的数目和位置）决定于哪些因素？

17. 中性点不接地系统的接地保护方法。

对于两相接地故障，相间电流保护将动作切除故障线路；对于单相接地故障，只要求保护有选择地发出接地告警信号，一般情况不需要跳闸。 中性点不接地系统的单相接地保护：

（1） 绝缘监视装置：可用以过电压继电器接于电压互感器二次开口三角形的一侧构成网络单相接地

的监视装置。

（2） 零序电流保护：利用故障线路零序电流较非故障线路大的特点来实现有选择地发出信号或动作

于跳闸。

（3） 零序功率方向保护：利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保

护，动作于信号或跳闸。

18. 中性点经消弧线圈接地方式，为什么常采用过补偿方式？

补偿容性短路电流，消除故障点的电弧。过补偿，因为完全补偿会出现谐振；欠补偿也会因线路停运等方式改变而出现完全补偿的情况，故用过补偿。

19. 发电机定子单相接地时接地点的电流是怎样产生的？300MW发电机允许的最大接地点电流是

多大？单相接地电流对发电机有何危害？ 发电机定子单相接地：

（1） 零序电压：发电机内部故障时，故障点零序电压Uko()（表示由中性点到故障点的匝数占全部绕组匝数的百分数）只能借助于机端的电压互感器来测量。机端测到的零序电

压=接地短路点的零序电压，随故障点位置的不同而变化。

（2） 零序电流：发电机定子绕组某一相任意点单相接地，因绕组感抗远小于容抗，可以忽略

不计，故流过接地点的电流是在零序电压作用下经各相对地电容产生的容行零序电流。

300MW发电机允许的最大接地点电流是：1A。（≈1时，接地电流最大）

单相接地电流对发电机的危害：当接地电流较大时，能在故障点引起电弧，是定子绕组的绝缘和定子铁心烧坏，并且也容易发展成相间或匝间短路，造成更大的危害。

20. 在什么条件下对发电机定子单相接地可以实现零序电流保护？为什么单相接地的零序电流保

护和零序电压保护在中性点附近都有死区？

（1） 条件：要使发电机零序电流保护在外部故障时不动作，其动作电流定值必须按大于发动

机本身的三相电容电流之和整定。

（2） 零序电流保护死区 + 零序电压死区：当发电机定子绕组在中性点附近接地时，很小，

因而通过TA0的系统的接地电容电流很小，保护将不能起动，因此零序电流保护不可避免地存在一定的死区。为减小死区的范围，应在满足发电机外部接地时动作的前提下尽量降低保护的启动电流。

零序电压取自发电机中性点电压互感器的电压或消弧线圈的二次侧电压或机端三相电压互感器的开口三角形绕组。

21. 在什么条件下允许大型汽轮发电机短时失磁运行？ 失磁故障：发电机的励磁突然全部消失或部分消失。

汽轮发电机与水轮发电机相比，前者的同步电抗较大（定子绕组和转子绕组之间的感抗较大），则所需无功功率较小。当转差率s增大时，其所需的无功功率也要增加。

22. 为什么不允许大型水轮发电机失磁运行？

（1） 其异步功率较小，必须在较大的转差下（一般达到1%～2%）运行，才能发出较大的功率； （2） 由于水轮机的调速器不够灵敏，时滞较大，甚至可能在功率尚未达到平衡以前就大大减速，从

而使发电机与系统解列；

（3） 由于水轮发电机的同步电抗较小，如果异步运行，就需要从电网中吸收大量的无功功率； （4） 其直轴与交轴很不对称，异步运行时，机组振动较大。

23. 简述发电机从失磁到进入稳定异步运行的过程和机端测量阻抗变化的过程。等有功圆和等无功

圆各代表那个阶段？

机端测量阻抗：发电机失磁以前，向系统送出无功功率，角为正，测量阻抗位于第一象限。失磁以后，随着无功功率的变化，角由正值变为负值，因此测量阻抗也沿着圆周随之由第一象限

过渡到第四象限。