继电保护课后习题答案

第一章：在图1-1中，各断路器处均装有继电保护装置P1～P7。试回答下列问题：（1）当k1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作?（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时保护3拒动或3QF拒跳，但保护P1动作并跳开1QF，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为2QF，对保护P1的动作又应该如何评价？图1-1网络图答：（1）当k1点短路时，根据选择性要求保护P6动作应跳开6QF，如果6QF拒动，由近后备保护P3、P5动作跳开3QF、5QF，或由远后备保护P2、P4的动作跳开2QF、4QF。（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由保护P2、P3动作跳开2QF、3QF，如3QF拒动，保护1动作并跳开1QF，则保护P1为无选择性动作，此时应由保护P5或保护P4动作，跳开5QF或4QF。如果是2QF拒动，则保护P1动作跳开1QF具有选择性。第二章:1.1.电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？答：（1）电流互感器TA采用减极性标示方法，其一次绕组L1－L2和二次绕组K1－K2引出端子极性标注如图2-1（a）所示，其中L1和K1，L2和K2分别为同极性端。如果TA的端子标志不清楚，可用图2-1（b）所示接线测定判定出同极性端，如果用图2-1（b）中实线接法U=1U－2U，则电压表U所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则U=1U+2U，电压表U所接两个端子为异极性端。（2）电流互感器TA常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形（两相V形）接线、两相电流差接线和一相式接线。2.电流互感器的10%误差曲线有何用途？怎样进行10%误差校验？答：电流互感器额定变比TAK为常数，其一次电流1I与二次电流2I，在铁芯不饱和时有2I=TAKI1的线性关系，如图2-2（a）中直线1所示。但当铁芯饱和时，2I与1I不再保持线性关系，如图2-2（a）中曲线2表示。继电保护要求在TA一次电流1I等于最大短路电流时，其变化误差要小于或等于10%，因此可在图2-2（a）中找到一个电流)(101mIb自bI1点做垂线与直线1和曲线2分别交于B、A点，且BA=0.1)(111TAKIII。如果TA一次电流bII11，则TA变比误差就不会超过10%。由于TA变比误差与其二次负荷阻抗有关，为便于计算，制造厂对每种TA都提供了在10m下允许的二次负荷alZ，曲线)(m10alZf就称为TA的10%误差曲线，用10%误差曲线也可方便的求出TA在满足误差不超过10%的最大允许负荷阻抗。如图2-2（b）所示，已知1-10m后，可以从曲线上查出允许负荷阻抗1alZ大于实际负荷阻抗LZ则误差满足要求。3.电流互感器的准确度有几级？和二次负荷有什么关系？答：电流互感器准确度级有0.2、1.0、3.0、10、B级，由于TA误差与二次负荷有关，故同一台TA在使用不同准确度级时有不同的额定容量，或者说带负荷越大，其准确度级越低。4.电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路？电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路？答：（1）TA正常运行时，二次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流很小，铁芯中总磁通很小，二次绕组感应电动势不超过几十伏，如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全转变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组匝数很多，根据电磁感应定律可知二次绕组两端产生很高电压，可达数千伏。不但要损坏二次绕组绝缘，而且将严重危及人身安全。再者由于铁芯中磁通密度剧增，使铁芯损耗加大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此TA二次绕组不允许开路，故在TA二次回路中不能装设熔断器，二次回路一般不进行切换，若要切换应先将二次绕组短接。（2）电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常时负荷阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小负荷电流，当二次侧短路时，负荷阻抗为零，将产生很大短路电流，将电压互感器烧坏，因此，TV二次侧不允许短路。5.电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式？答：TA二次绕组接线方式有：①完全星形接线；②不完全星形接线；③两相电流差接线；④三角形接线；⑤一相用两只电流互感器串联或并联接线。6.某一电流互感器的变比为600/5。其一次侧通过三相短路电流5160A，如测得该电流互感器某一点的伏安特性为2U=150V，NI=3A，试问二次接入3Ω负荷阻抗（包括电流互感器二次漏抗及电缆电阻）时，变比误差能否超过10%？答：TA等值电路如图2-3所示，已知TA励磁电流NI=3A，2U=150V，故障电流折算到TA二次侧为AKITA431205160I11又3ZL，VZIILN1203)343()(U12，而实际伏安特性V150U2，NI=3A，现在V120U2﹤V150U2，NI﹤3A。现在NI按3A计算则AIIIN4034312。此时变比误差%98.6%1004340-43I%﹤10%合格。图2-3TV等值电路图7.何谓电流互感器零序电流接线？答：用三只同型号相同变比的TA二次绕组同极性端子连接后再接入零序电流继电器KAZ，如图2-4所示，则流入继电器中电流为)(131)()(I0rmCmBmATATATAmCmBmACBAcbaIIIKKIKIIIIIIIII当三相对称时，0I=0，即0IACBII，则rI为unbmCmBmATAIIIIK)(1Ir式中unbI为不平衡电流是由三个TA励磁特性不同引起的。当发生单相接地或两相接地短路故障时，可获得零序电流，因此这种接线也成为零序电流滤过器的接线。图2-4用三个TA构成零序电流滤过器8.用向量图分析负序电压过滤器通入正序电压时输出电压大小。（113XR、2231XR）答：9.用向量图分析负序电流过滤器通入正序电流时输出电压大小。（KnRl3）答：由以上分析可知：)3()(11111KnRIIIjKRInUlACBAlmni=0由以上分析可知：222222)3()(1AllACBAlmniInRKnRIIIjKRInU第三章:1.比较电流电压保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最高和保护范围最长？为什么？答：电流电压保护第Ⅰ段保护即无时限电流速断保护，其灵敏系数随运行方式变化而变化，灵敏系数和保护范围最小。第Ⅱ段保护即带时限电流速断保护，其灵敏性有所提高，保护范围延伸到下级线路一部分，但当相邻线路阻抗很小时，其灵敏系数也可能达不到要求。第Ⅲ段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般较高，可以保护本级线路全长，并作为相邻线路的远后备保护。2.相间短路电流、电压保护中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段各有什么办法提高其灵敏系数？为什么可以提高灵敏系数？答：相间短路电流保护第Ⅰ段无时限电流速断的灵敏系数受系统运行方式影响很大，运行方式变化大，则灵敏系数可能不满足要求。可采用第Ⅱ段带时限电流速断保护提高其灵敏系数，但是当相邻线路阻抗很小时，灵敏系数也可能不满足要求。可采用电流电压连锁速断保护提高其灵敏系数，但是当运行方式改变较大时，灵敏系数也要减小。第Ⅲ段过电流保护的灵敏系数一般能够满足要求，但是在长距离、重负荷的输电线路上往往不能满足要求。3.如图3-1所示电网中，线路WL1与WL2均装有三段式电流保护，当在线路WL2的首端k点短路时，都有哪些保护启动和动作，跳开哪个断路器？答：在WL2首端k2点发生短路，三段过流保护都启动，只有保护2动作，跳开2QF。图3-1网络图4.电流保护采用两相三继电器接线时，若将C相电流互感器极性接反，如图3-2（a）所示，试分析三相短路及A、C两相短路时继电器1KA、2KA、3KA中电流的大小。答：两相三继电器接线在C相TA极性接反时，发生三相短路时和A、C两相短路时电流分布如图3-2和图3-3所示。(1)三相短路时从图3-2（a）中可知电流继电器1KA和2KA通过电流互感器二次侧相电流值，而3KA中通过电流为相电流值的3倍。(2)A、C两相短路时（如图3-3所示），1KA、2KA通过电流互感器二次侧相电流值，而3KA中通过电流为caII，由于acII，所以caII=0，即3KA中通过电流为零。图3-2电流互感器TA接线及电流分布(a)三相短路时的电流分布;(b)电流向量图图3-3TA接线及AC两相短路时电流分布(a)两相短路时的电流分布;(b)电流向量图6.如图电网，已知保护1采用限时电流速断保护，保护2采用电流速断保护，且ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数Kfzmin和最大分支系数Kfzmax。答：Kfzmin=1.2*14/(14+14)=0.6Kfzmax=17.如图电网，已知保护1采用限时电流速断保护和定时限过电流保护，保护2采用电流速断保护，且ZDZ2=0.8ZBC；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数Kfzmin和最大分支系数Kfzmax。答：Kfzmin=(1.2x18)/(18+18)=0.6Kfzmax=18.保护1拟定采用限时电流速断保护，设Kk′=1.25；Kk″=1.1；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答：IⅡDZ=1.1*1.25*310=426.3AKL=690/426.3=1.621.3动作时间取0.5S。9.保护1拟定采用定时限过电流保护，设Kk=1.2Kzq=1.5Kh=0.85；保护2定时限过电流保护动作时间为2.5秒；流过保护1的最大负荷电流为90A；试计算保护1的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答：IⅡIDZ=1.2*1.5*90/0.85=190.6AKL=690/190.6=3.621.5KL=300/190.6=1.571.2tⅡ=2.5+0.5=3S10.保护1拟定采用定时限过电流保护，设Kk=1.2Kzq=1.5Kh=0.85；保护2和3定时限过电流保护动作时间分别为2秒和2.5秒；流过保护1的最大负荷电流为151A；试计算保护1的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答：Idz=(1.2*1.5*151)/0.85=320AKlm=1100/320=3.441.5Klm=465/320=1.451.2t=2.5+0.5=3.0s11.保护1拟定采用限时电流速断保护，设Kk′=1.25；Kk″=1.1；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答：IⅡDZ=1.1*1.25*520=715AKlm=1100/715=1.541.3动作时间取0.5S。12.保护1拟定采用限时电流速断保护，设Kk′=1.25；Kk″=1.15；试计算该保护的动作电流、动作时间、并校验保护的灵敏度。答：IⅡDZ=1.15*1.25*1820=2616.3AKlm=0.866*4700/2616.3=1.561.3动作时间取0.5S。13.保护1拟定采用电流速断保护，已知电流互感器变比为400/5；Kk′=1.25；电流保护采用两相星型接线方式；试计算该保护的动作电流和电流继电器的动作电流。答：IⅠDZ=1.25*5300=6625AIⅠdz=1*6625/80=82.8A14.保护1采用定时限过电流保护，设Kk=1.2Kzq=1.5Kh=0.85；保护2和3定时限过电流保护动作时间分别为2秒和2.5秒；流过保护1的最大负荷电流为300A；短路电流已折算到电源侧。试计算保护1的动作电流、动作时间、并校验保护灵敏度。答：Idz=(1.2*1.5*300)/0.85=635.3AKlm=0.866*4700/635.3=6.41.5Klm=0.866*1700/635.3=2.31.2Klm=(0.866*770/1.732)/635.3=0.611.2t=2.5+0.5=3.0s第四章:1.试分析90接线时某相间短