刘学军《继电保护原理》课后答案

继电保护原理课后答案

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 =U1－U2，则电压表U所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则U =U1+U2，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。

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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？

?与二次电流I?，在铁芯不饱和时有答：电流互感器额定变比KTA为常数，其一次电流I12I2=I1KTA的线性关系，如图2-2（a）中直线1所示。但当铁芯饱和时，I2与I1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I1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I1?b(m10)自I1?b点

?(I1??I1KTA)。如果TA一次电做垂线与直线1和曲线2分别交于B、A点，且BA=0.1I1流I1?I1?b，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m10下允许的二次负荷Zal，曲线m10?f(Zal)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m10-1后，可以从曲线上查出允许负荷阻抗Zal?1大于实际负荷阻抗ZL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。

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（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U2=150V，IN=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IN=3A，U2=150V，故障电流折算到TA二次侧为

I15160??43A 又 ZL?3?，U?2?(I1??IN)ZL?(43?3)?3?120V，而实KTA120??际伏安特性U2?150V，IN=3A，现在U?2?120V﹤U2?150V，IN﹤3A。现在IN按

43-40??IN??43?3?40A。此时变比误差?I%?3A计算则I2?I1?100%?6.98%﹤

43??I110%合格。

图2-3 TV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

?3I11?????????????I?)Ir?Ia?Ib?Ic?(IA?IB?IC)?(ImA?ImB?ImC)?0?(ImA?ImBmCKTAKTAKTA1???I??0，则???I?)??I? Ir为?I0=0，即?IA?IIr??(ImA?I当三相对称时，?BCmBmCunbKTAIunb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式中???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。

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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。（R1?3X1、R2?1X2）

3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。（R?nl3K）

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答：

由以上分析可知：Umni???1R?IA1R?jK(IB1?IC1)?IA1(?3K)=0 nlnl??

由以上分析可知：Umni

????1RR??IA2R?jK(IB2?IC2)?IA2(?3K)?2IA2 nlnlnl?

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

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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，

??I?，由于I???I?，所以I??I?=0，即3KA中通过电流为零。 而3KA中通过电流为Iaccaac

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

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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)=0.6 Kfzmax=1

7. 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)=0.6 Kfzmax=1

8.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： IDZ=1.1*1.25*310=426.3A KL=690/426.3=1.62>1.3 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=1.2 Kzq=1.5 Kh=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。

Ⅱ

答： IDZ=1.2*1.5*90/0.85=190.6A KL=690/190.6=3.62>1.5

KL=300/190.6=1.57>1.2 Ⅱ

t=2.5+0.5=3S

10.保护1拟定采用定时限过电流保护，设Kk=1.2 Kzq=1.5 Kh=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。

ⅡI

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答： Idz=(1.2*1.5*151)/0.85=320A

Klm=1100/320=3.44>1.5 Klm=465/320=1.45>1.2

t=2.5+0.5=3.0s

11.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： IDZ=1.1*1.25*520=715A Klm=1100/715=1.54>1.3 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。

Ⅱ

答： IDZ=1.15*1.25*1820=2616.3A Klm=0.866*4700/2616.3=1.56>1.3 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。

Ⅱ

答： IDZ=1.25*5300=6625A Idz=1*6625/ 80=82.8A

14.保护1采用定时限过电流保护，设Kk=1.2 Kzq=1.5 Kh=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。

ⅠⅠ

答： Idz=(1.2*1.5*300)/0.85=635.3A

Klm=0.866*4700/635.3=6.4>1.5 Klm=0.866*1700/635.3=2.3>1.2

Klm=(0.866*770/1.732)/635.3=0.61<1.2 t=2.5+0.5=3.0s

第四章:

1.试分析90?接线时某相间短路功率方向元件在电流极性接反时，正方向发生三相短路时的

继电保护原理课后答案

动作情况。

答：分析接线时，某相间短路功率方向元件，电流极性接反时，正方向发生三相短路时，继

?与输入电流I?的相位角为??180??，从图4-1中可见，?I?落在电器的输入电压Urmrrr?继电器的动作区外，所以该继电器不能动作。

2.画出功率方向继电器90接线，分析在采用90接线时，通常继电器的?角取何值为好？ 答：功率方向继电器90接线，如图4-2所示，通常功率方向继电器内角取30～45，其功率方向继电器接线方式如图4-2所示

图4-2 功率方向继电器90接线图 3.在方向过流保护中为什么要采用按相启动？

答：在电网中发生不对称短路时，非故障相仍有电流流过，此电流称为非故障相电流，非故障相电流可能使非故障相功率元件发生误动作。采用直流回路按相启动接线，将同名各项电流元件和同名功率方向元件动合触点串联后，分别组成独立的跳闸回路（图4-3），这样可以消除非故障相电流影响，因为反相故障时，故障相方向元件不会动作（2KW、3KW不动作），非故障相电流元件不会动作（1KA不动作），所以保护不会误跳闸。

4.为什么方向过流保护在相邻保护间要实现灵敏系数配合？

答：在同方向的保护，它们的灵敏系数应相互配合。方向过流保护通常作为下一个线路的后备保护，为保证保护装置动作的选择性，应使第一段线路保护动作电流大于后一段线路保护

??????继电保护原理课后答案

的动作电流，即沿同一保护方向，保护装置动作电流，从距离电源最远处逐级增大，这称为与相邻线路保护灵敏系数配合。

5. 当零序Ⅱ段的灵敏系数不能满足要求时，应如何解决？ 答：（1）使零序Ⅱ段保护与下一条线路的零序Ⅱ段相配合；

（2）保留0.5 s的零序Ⅱ段，同时再增加一个按（1）项原则整定的保护； （3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。

6. 零序电流速断保护的整定原则有哪些？ 答：

（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流； （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流；

（3）当线路上采用单相自动重合闸时，躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出现的最大零序电流。

7. 绝缘监视装置的构成原理是什么？如何实现？

答：绝缘监视装置是利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号。可用一过电压继电器接于电压互感器二次开口三角形的一侧。只要本网络中发生单相接地故障，都将出现零序电压，该装置则可以动作。

8.用向量图分析中性点非直接接地电网中发生单相接地故障时零序电压、电流的特点。

答： 第五章:

1.用向量图分析中性点非直接接地电网中发生单相接地故障时零序电压、电流的特点。

答:

继电保护原理课后答案

2.如图中性点非直接接地电网中发生A相接地故障时，分析故障点处零序电压、零序电流并写出数学表达式。

答:

3. 当零序Ⅱ段的灵敏系数不能满足要求时，应如何解决？ （1）使零序Ⅱ段保护与下一条线路的零序Ⅱ段相配合；

（2）保留0.5 s的零序Ⅱ段，同时再增加一个按（1）项原则整定的保护； （3）从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。

4.零序电流速断保护的整定原则有哪些？

（1）躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流； （2）躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流；

（3）当线路上采用单相自动重合闸时，躲开在非全相运行状态下又发生系统振荡时，所出

现的最大零序电流。

5.绝缘监视装置的构成原理是什么？如何实现？

绝缘监视装置是利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号。 可用一过电压继电器接于电压互感器二次开口三角形的一侧。

只要本网络中发生单相接地故障，都将出现零序电压，该装置则可以动作。

继电保护原理课后答案

6.中性点不接地系统零序电流保护是按什么原理构成的？其动作电流整定原则是什么？ 零序电流保护是利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流的特点来实现有选择性地发出信号. 或动作于跳闸。保护装置的起动电流，按照大于本线路的对地电容电流整定。

第六章:

1. 以三相短路为例说明0°接线阻抗继电器测量阻抗的大小。

由于三相短路是对称的，三个继电器的工作情况相同，因此以AB两相阻抗继电器为例：

UAB?UA—UB?IAZ1l—IBZ1l=（IA—IB)Z1l Zj(3)????????UABIA-IB???=Z1l

2. 2. 什么是方向性继电器的死区？

当在保护安装地点正方向出口处发生相间短路时，保护安装处木县的残压将降低为零。例如，在三相短路时UAB=UBC=UCA=0。此时，任何具有方向性的继电器 将因加入的电压为零而不能动作，从而出现保护装置的“死区。”

3.什么是阻抗继电器的精确工作电流 ？

继电器的起动阻抗Zdz,J＝0.9Zzd,即比整定阻抗值缩小了10％时所加入阻抗继电器的电流。当IJ〉IJg时，就可以保证起动阻抗的误差在10％以内。

4.距离保护第Ⅱ段的整定原则是什么？ 1）与相邻线路的距离I段配合；

2）按躲过线路末端变压器低压母线短路整定；

3）动作时间：t1?t2??t?0.5s

5. 距离保护第Ⅲ段的整定原则是什么？ 1）按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定。

2）考虑外部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠返回。 3）动作时间按阶梯时限原则整定。

6. 在阻抗复平面上分析并写出幅值比较方式方向阻抗继电器的动作方程。

III???

继电保护原理课后答案

.11幅值比较原理方程：ZJ?Zzd?Zzd，阻抗形式表示的动作方程，两边同乘IJ，且

22...1.1.IJZJ?UJ，所以UJ?IJZzd?IJZzd，这也就是电压形式表示的动作方程。

227. 在阻抗复平面上分析并写出相位比较方式方向阻抗继电器的动作方程。

?270??argZJ?90? 分子分母同乘以IJ，

ZJ?Zzd?270??argUJUJ?IJZzd...?90?

8. 在阻抗复平面上分析并写出相位比较方式全阻抗继电器的动作方程。

?270??argZJ?Zzd?90? 分子分母同乘以IJ，

ZJ?ZzdUJ?IJZzdUJ?IJZzd.???? ?270??arg?90?

9. 在阻抗复平面上分析并写出幅值比较方式全阻抗继电器的动作方程。。

继电保护原理课后答案

幅值比较原理：ZJ?Zzd阻抗形式表示的动作方程，两边同乘IJ，且IJZJ?UJ， 所以UJ?IJZzd，这也就是电压形式表示的动作方程。 10.画出用幅值比较原理实现的全阻抗继电器的比较电压回路接线。

.....

11. 画出用相位比较原理实现的全阻抗继电器的比较电压回路接线。

12. 画出用幅值比较原理实现的方向阻抗继电器的比较电压回路接线。

继电保护原理课后答案

13. 画出用相位比较原理实现的方向阻抗继电器的比较电压回路接线。

第七章

1.什么是输电线路的纵联保护？ 输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。 2.影响输电线纵联差动保护正确工作的主要因素有哪些？ 1） 1） 电流互感器的误差和不平衡电流； 2） 2） 导引线的阻抗和分布电容； 3） 3） 导引线的故障和感应过电压。

3.高频闭锁方向保护的工作原理是什么？

利用非故障线路靠近故障点一端保护发出闭锁该线路两端保护的高频信号，将非故障线路两侧保护闭锁；而对于故障线路，其两端保护则不发高频闭锁信号，保护动作于跳闸。 4.构成高频通道的主要元件及作用是什么？

阻波器：高频信号被限制在被保护线路的范围以内；（2分） 连接滤过器和结合电容器：使所需频带的高频电流能够通过； 高频收、发信机：发出或接收高频信号。 第八章

1．电力变压器可能发生的故障和不正常工作状态有哪些？

答：变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。内部故障有绕组的相间短路、绕组的匝间短路、直接接地系统侧的接地短路。外部故障有油箱外部绝缘套管、引出线上发生相

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