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华广09-继电保护试卷2(试题、答案).doc 6页
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华南理工大学广州学院
2011– 2012学年度第二学期期末考试
继电器保护原理课程
》试卷（B卷答卷）
专业层次：
注意事项：1. 本试卷共 五 大题，满分100分，考试时间120分钟，闭卷；
2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；
3. 所有答案直接做在试卷上,做在草稿纸上无效；
4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。
题 号 一 二 三 四 五 总分
出卷要求：
1、所有试卷必须依据教学大纲和考试大纲的要求出题；
2、试卷内容难度：基础内容约占60%、中等难度内容约占30%、较难内容约占10%；
3、题型一般应该多样化，如：判断题、选择题、填空题、概念解释题、简答题、论述题、计算题、设计题，操作题、作图题、分析题、编程题等；
4、题量适当，考试时间不低于90分钟，一般为120分钟；
5、同一份试卷中，相同内容不得出现在不同题型中；出卷应出A、B、C卷，题型相同且难易程度相当，同题型试题内容重复率不得超过20%；
6、试卷应合理分配各题型分数，且注明各小题分数；
7、按照学院统一试卷格式要求排版，每份试卷表头、得分表及密封线均应与试卷模版所给相同；
8、每份卷给出标准（参考）答案，其中论述题、分析题、操作题等应指出得分要点；
9、试卷与答案一起上交（含电子版），出卷教师在试卷纸版背面签名确认。
填空题(每空1分，共15分)
电力系统发生相间短路时,（电压电流方向阻抗继电器全阻抗继电器返回参数动作参数(B)5OHZ；
(C)100KHZ。
2、过电流继电器的动作电流（
）返回电流。
（B)小于；
3、平行线路横差方向保护的相继动作区在（
(A)保护安装处；
（B)下一线路首端；
(C)对侧母线附近。
4、继电保护用互感器一次电压(或电流〉的正方向规定为（
（A）从无“*”端指向有“*”端；
（B）任何一端指向另一端；
（C）从有“*”端指向无“*”端。
5、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II段的动作阻抗时，分支系数应取（
（A）大于1，并取可能的最小值??（B）大于1，并取可能的最大值
（C）小于1，并取可能的最小值
6、从减小系统振荡的影响出发,距离保护的测量元件应采用（
B ）阻抗继电器。
(C)偏移特性。
7、对于过电流保护，计算保护灵敏系数时，应用（
(A)三相短路；
（B）两相短路；
（C）三相或两相短路都可以。
8、电网中装有带有方向元件的过电流保护是为了保证动作的（ A
(A) 选择性
(C)灵敏性。
9、三段式电流保护中，保护范围最小的是（
（A）瞬时电流速断保护
（B）限时电流速断保护
（C）定时限过电流保护??
10、变压器的电流速断保护与（
）保护配合，以反应变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。
(A)过电流；
(B)过负荷；
概念解释题 (共5题，每题5分，共25分)
1什么是故障、异常运行和事故？短路故障有那些类型？相间故障和接地故障在故障分量上有何区别？对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别?
答：90°接线？采用90°接线的功率方向元件在正方向三相和两相短路时正确动作的条件是什么？采用90°接线的功率方向元件在相间短路时会不会有死区？为什么？
答：所谓90°接线方式是指在三相对称的情况下，当cosφ=1时，加入继电器的电流和电压相位相差90°。正确动作条件：30°<a<60°。不会有死区，因为继电器加入的是非故障相的相间电压，其值很高。
3变压器纵差动保护中，不平衡电流产生的原因是什么？
1、变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致2、变压器带负荷调节分接头3、电流互感器有传变误差4、变压器的励磁电流。
4试分析过渡电阻对距离保护的影响，并说明如何消除过渡电阻对距离保护的影响。
答：影响：电力系统中的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。此过渡电阻的存在，将使距离保护的测量阻
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版 次：31页 数：244字 数：印刷时间：日开 本：16纸 张：胶版纸包 装：平装是否套装：否国际标准书号ISBN：3丛书名：高等院校电气工程及其自动化专业系列精品教材所属分类：&&&
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单侧电源网络三段式相间电流保护设计
电力系统继电保护 期末考试 院 、 系 专
发电厂及电力系统 学
号 论文名称 单侧电源网络三段式相间电流保护设计姓
名 评阅教师签字： （试卷为论文、设计图、报告的在给出成绩的同时须由评阅人写出评语）2012年
日 单侧电源网络三段式相间电流保护设计作者：班级 摘要：电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、保护整定计算和灵敏性校验。电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的求，电子技术、计算机技术与通讯技术的飞速发展又为电力系统继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。 关键词：继电保护、整定计算、故障分析、设计原理 引言：电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的同一系统。电能是现代社会中最重要、也是最为方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量。在输送电能的过程中电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点，极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设计的。电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、短路电流的计算、距离保护的整定计算、灵敏性校验和对所选择的保护装置进行综合评价。 一、继电保护概论1.1继电保护的作用电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。1.2对电力系统继电保护的基本要求1.2.1选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 图1-4 三段保护线路1.2.2速动性继电保护的速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设备。故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。1.2.3灵敏性继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。（般用灵敏系数Ksen来衡量灵敏度）1.2.4可靠性继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时，应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下，应可靠的不动作。（主保护对动作快速性要求相对较高；后备保护对灵敏性要求相对较高。）三段式过流保护包括：1、无时限电流速断保护（又称电流ⅰ段保护）2、限时电流速断保护（电流ⅱ段保护）3、定时限过电流保护（电流ⅲ段保护）。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速 断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。1、无时限电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85%2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15%3、定时限过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长二、短路的电流保护通常输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。可以根据具体的情况，只采用速断加过流保护或限时速断加过流保护，也可以三段同时采用。2.1.1无时限电流速断保护的工作原理瞬时电流速断保护又称Ⅰ段电流保护，它是反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护。当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示(2)Ik?Es3?2Xs?X1l式中
Es——系统等电源相电势；
Xs——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；Ik(3)?EsXs?X1lX1——线路千米长度的正序电抗；l ——短路点至保护安装处距离。由式（2.1-1）、式（2.1-2）可见，当系统运行方式一定时，Es和Xs是常数，流过保护安装处的短路电流，是短路点至保护安装处距离l的函数。短路点距离电源越远（l越大），短路电流值越小。 2.2限时电流速断电流保护时电流速断保护的后备保护。2.2.2总结1.限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断保护配合2.限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。3.当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路限时电流速断保护配合。2.3定时限过电流保护定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电流整定，并以动作时限保证其选择性的一种保护。输电线路正常运行时它不应启动，发生短路且短路电流大于其动作电流时，保护启动延时动作于断路器跳闸。过电流保护不仅能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长，是本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。2.4电流三段保护小结使用1段、2段或3段组成的阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求，因此在35kv及以下的中、低压网络中得到了广泛应用。其缺点是它直接受电网的接线及电力系统运行方式的影响，例如整定值必须按电网最大运行方式整定，而灵敏性必须用电网最小运行方式来校验，这就难以满足灵敏系数和保护范围的要求。无时限电流速断、限时电流速断和定时限过电流保护构成三段式电流保护。主要由继电器KA1、KA2、KCO和KS1组成第I保护，由KA3、KA4、KT1和KS2组成第II段保护，过电流部分则由KA5、KA6、KA7KT2和KS3组成。由于三段电流保护的动作电流和动作时限整定均不相同，必须分别使用不同的电流继电器和时间继电器，而信号继电器KS1、KS2和KS3则分别用以发出I、II、III段保护动作的信号。 接线图 三 设计方案3.1、原始数据及保护方案的选择3.1.1原始数据 35kV单侧电源辐射网络，已知：1、变电所B、E中变压器连接组别为Y，d11，并且装设差动保护；2、线路AB的最大传输功率Pmax=9MW，功率因数cosφ=0.9，系统中的发电机均装设了自动励磁调节器，自启动系数1.3；3、图中电抗为归算至37kV电压级的有名值，各线路正序电抗为X1=0.4Ω/km；4、系统等值阻抗Zs.max=9.4Ω， Zs.min=6.3Ω。5、设第三段动作时间为1s3.1.2保护方案的选择选三段式电流保护作为线路AB的保护方案四、保护整定计算4.1无时限电流保护的整定计算B母线短路时流过线路AB的最大三相短路电流为(3)IK.max?ES37?1000/??1310(A) ZS.min?ZAB6.3?0.4?25线路AB的无时限电流速断保护的动作电流为Ⅰ(3)IⅠ(A) op?Kre1IK.max?1.25?其最大保护范围lmax?1ES137000/(Ⅰ?ZS.min)?(?6.3)?16.85(km)Z1Iop0.41638lmax16.85?100%??100%?67.4%?50%lAB25可见，最大保护范围满足要求。校验，最小保护范围lmin?13ES(?Z)?(?2.9)?20.99(km)S.maxⅠZ12Iop0.421638lmin20.99?100%??100%?83.94%?15%lAB25可见，最小保护范围满足要求。4.2限时电流速断保护的整定计算4.2.1最大三相短路电流整定与变压器T1配合，按躲过变压器的低压侧母线三相短路时，流过线路AB的最大三相短路电流整定，ES37?1000/ I(3)???461(A)K.maxZS.min?ZAB?ZT16.3?10?30Ⅱ(3)IⅡ(A) op?Kre1IK.max?1.3?461?6004.2.2与相邻线路的电流速断保护相配合(3)IK.max?ES37?5(A) ZS.min?ZAB?ZBC6.3?10?0.4?30Ⅱ(3)IⅡ(A) op?Kre1IK.max?1.15?1.25?755?1085取较大值作为动作电流。4.2.3灵敏度校验。B母线短路时，流过线路AB的最小两相短路电流(2)IK.min?ES37?.2(A) 2ZS.max?ZAB2?(2.9?10)(2)IK1432.2.min?Ⅱ??1.32?1.3 Iop1085灵敏系数为Ksen灵敏系数满足要求4.3定时限过电流保护的整定计算4.3.1流过线路AB的最大负荷电流IL.max?9?(A) 3?0.95?35?0.9动作电流为KⅢ?KSS1.2?1.3I?re1IL.max??174?319(A) Kre0.85Ⅲop灵敏度校验4.3.2过电流保护作为本线路的近后备时Ksen(2)IK954.min?Ⅲ??2.99?1.5 Iop3194.3.3过电流保护作为相邻线路的远后备时线路BC末端发生两相短路时流过线路AB的最小两相短路电流(2)IK.min?ES3(A) 2ZS.max?ZAB?ZBC2?(9.4?10?12)Ksen(2)IK589.min?Ⅲ??1.85?1.2 Iop319变压器T1低压侧发生两相短路时，流过线路AB的最小两相短路电流（采用两相三继电器接线时）(2)IK.min?ES2(A) 2(ZS.max?ZAB?ZT1)(2.9?10?30)Ksen(2)IK862.min?Ⅲ??2.7?1.2 Iop319定时限过电流保护的灵敏系数均满足要求 五、三段式电流保护的评价优点：使用1段、2段或3段组成的阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求，因此在35kv及以下的中、低压网络中得到了广泛应用。缺点：它直接受电网的接线及电力系统运行方式的影响，例如整定值必须按电网最大运行方式整定，而灵敏性必须用电网最小运行方式来校验，这就难以满足灵敏系数和保护范围的要求。 六：总结我国电力系统继电保护技术的发展经历了4个阶段。随着电力系统的高度发展和计算机技术、通讯技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，有数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。 参考文献《系统继电保护》主
编：许建安
陕春玲出版发行：黄河水利水电出版社版
次：2008年12月第1版
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