电力系统继电保护 第1-3章习题解答

电力系统继电保护习题参考答案

第1章 绪论

思考题与习题的解答

1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？它们之间有何不同？又有何联系？

答：电力系统运行中，电气元件发生短路、断线时的状态均视为故障状态，电气元件超出正常允许工作范围；但没有发生故障运行，属于异常运行方式既不正常工作状态；当电力系统发生故障和不正常运行方式时，若不及时处理或处理不当，则将引发系统事故，事故是指系统整体或部分的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。故障和异常运行方式不可以避免，而事故是可以避免发生。

1-2常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？

答：常见故障是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。此外，输电线路断线，旋转电机、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由上述几种故障组合成复杂的故障。 故障后果使故障设备损坏或烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或缩短使用寿命；造成系统中部分地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作影响产品质量；破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生振荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。

1-3什么是主保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？

答：一般把反映被保护元件严重故障，快速动作与跳闸的保护装置称为主保护，而把在主保护系统失效时备用的保护称为后备保护。例如：线路的高频保护，变压器的差动保护等。当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的故称为近后备保护。远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用，同时它实现简单、经济，因此要优先采用，只有在远后备保护不能满足要求时才考虑采用近后备保护。

辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区。

1-4 继电保护装置的任务及其基本要求是什么？

答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件使其免受破坏保证其它无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其它自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。

继电保护装置的基本要求是满足“四性”即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 1-5什么是保护的最大与最小运行方式，确定最大与最小运行方式应考虑哪些因素？

答：根据系统最大负荷的需要，电力系统中所有可以投入的发电设备都投入运行（或大部分投入运行），以及所有线路和规定接地的中性点全部投入运行的方式称为系统最大运行方式。对继电保护而言，则指在最大运行方式下短路时，通过该保护的短路电流为最大的系统的连接方式。

根据系统负荷为最小，投入与之相适应的发电机组且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为系统的最小运行方式。在有水电厂的系统中，还要考虑水电厂水能状况限制的运行方式。对继电保护而言，是指短路时通过该保护的短路电流为最小的可能运行方式。

应考虑可以投入的发电设备、系统负荷的大小、系统中性点的接地方式。 1-6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

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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 题1-6电网示意图

答：（1）当K1点短路时，根据选择性要求保护6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1为无选择性动作，此时应由保护5或保护4动作，跳开5QF或4QF。如果是2QF拒动，则保护1动作跳开1QF具有选择性。

第二章 电网的电流电压保护

思考题与习题

2-1 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)所示接线测定判断出同极性端，如用图2-1(b)中实线接法U=U1-U2，则电压表U所接两个端子为同极性端，如虚线接法，则U=U1+U2，电压表U所接两个端子为异极性端。

图2-1题2-1电流互感器接线示意图

（2）电流互感器TA常用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。

2-2 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I12

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I2?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所示。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??做垂线与直线1和曲线2分别交于B、A点，且BA?0.1I1I1TA一次电流)KTA。如果

I1?I1.b，则TA变比误差就不会超过10%

图2-2 TA10%误差曲线说明

（a）TA二次电流与一次电流的关系；（b）TA10%误差曲线

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，如果Zal.1大于实际负荷阻抗ZL，则误差满足要求。 2-3 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，铁心处于高度饱和状态，加之二次绕组后匝数很多，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。再者由于铁芯中磁密剧增，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

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感器TV烧坏，因此，TV二次侧不允许短路。

2-4电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式？

答：TA二次绕组有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。

2-5 画出三相五柱电压互感器的YN，yn，接线图，并说明其特点。

答：三相五柱式电压互感器有五个铁芯柱，给零序磁通提供了闭合磁路。增加了一个二次辅助绕组，接成开口三角形，获得零序电压。接线图如图2-3所示。

图2-3 三相五柱式TV的磁路及接线

（a）磁路；（b）接线

?为三相二次绕组电压电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子电压Umn?一般不为零而有几伏数值的不平衡相量和，其值为零。但实际上由于漏磁等因素影响，Umn? 电压Uunb当电网发生单相接地故障时，TV一次侧零序电压要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等，相位相同，故三角形绕组输出电压Umn?3U0KTV （KTV为电压互感器额定电压

变比）

（1）这种接线用于中性点不直接接地电网中，在电网发生单相接地时，开口三角形绕组两端3倍零序电压Umn?因此，TV的变化为为使Umn?100V，开口三角形绕组每相电压为100/3V，?3U0，

UN100100//V（UN为一次绕组的额定线电压）。 333（2）这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相接地故障时，故障相电压为零，

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非故障相电压大小、相位与故障前相同不改变，开口三角绕组两端的3倍零序电压Umn为相电压，为使此时UNmn?100V，TV的变比应为U3/1003/100V。

图2-4 TV等值电路图

2-6 试述阻容式单相负序电压滤过器的工作原理。

答：常用阻容式负序电压滤过器接线如图2-6所示。其参数关系为：

Ra?3Xa,XC?3RC

而且要求I?ab超前U?ab相位角30°I?bc超前U?bc

相位角60°。

图2-6阻容式单向负序电压滤过器

（1）当输入正序电压时相量图如图2-7（a）所示。

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虑到负荷电流，系统阻抗的电阻和短路点的过度电阻），如果功率方向继电器电压绕组接

?，则零序电流3I?滞后零序电压?3U?的电角度为700?850，如图5-1（a）所示，?3U000此时继电器应正确动作；且动作最灵敏。因此?m?700称为功率继电器最大灵敏角。动作

?超前零序电压?3U?200至零序电流3I?滞后?3U?为区一般限制在1800，即当零序电流3I0000?滞后?3U?为700时动作最灵敏。图5-1（b）阴1600范围内，方向元件都会动作，且在3I00影区为功率方向继电器的动作区。

图2-5题2-37中零序电流和电压相量图

（a）单相接地时零序电流和零序电压相量图；（b）零序功率方向继电器动作特性

在中性点直接接地电网中发生接地短路时，零序电流的方向总是由故障点流向各个中性点的变压器，因此当变压器接地数目比较多的复杂网络，必须考虑零序保护动作的方向性。在线路两侧或多侧有接地中性点时，必须在零序电流保护中增设功率方向元件，才能保证动作的选择性。

三段式零序方向电流保护由无时限零序方向电流速断保护，限时零序方向电流速断保护和零序方向过流保护组成。同一方向上的零序电流保护动作电流和动作时限的整定同前面介绍三段式零序电流保护相同，零序电流元件的灵敏系数校验也与前面相同。只是由于零序电压分布特点可知在靠近保护安装处附近不存在方向元件死区，但远离保护安装地点发生接地短路时，流过保护的零序电流及零序电压很小，方向元件可能不动作，因此，应分别检验方向元件的电流和电压灵敏系数。

2-38 为什么零序电流速断保护的保护范围比反应相间短路的电流速断保护的保护范围长而且稳定、灵敏系数高？ 答：零序电流速断保护和相间短路电流速断保护都是按被保护线路末端最大短路电流整

?定，按被保护线路末端最小短路电流校验灵敏系数。而发生单相短路时3I0max比三相短路

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0.5?1A，而相间电流速断保护Ik(3).max要小很多。因此零序电流速断保护动作电流整定一般

一般为5?7A。由线路零序阻抗X0?3.5X1，所以，线路始末端接地短路的零序电流差别要比相间短路电流差别大很多，因而零序电流速断保护范围要大于相间短路电流速断保护范围，单相接地时，故障相电流为3倍零序电流3I0,所以零序电流速断保护灵敏系数高。 相间电流速断保护范围受系统运行方式影响大，而零序电流保护受系统运行方式变化影

响小，因为系统运行方式改变时，零序网络参数变动比正序网络小，一方面是线路零序阻抗远比正序、负序阻抗大，另一方面通过对变压器中性点接地方式合理确定，更是保证零序网络参数稳定的重要原因。

2-39 如图示中性点直接接地电网电流保护原理接线图，已知正常时线路上流过一次负荷电流450A，电流互感器变比为6005，零序电流继电器的动作电流为I0.op?3A，问： （1）正常运行时，若TA的一个极性接反，保护会不会误动作？为什么？

答：根据下面相量图分析流入继电器的电流为Ir?7.5A?I0.op?3A，所以保护误动作。

??I??I??I??2I?；I??2I? Ir?7.5A?I0.op?3A；IrabcaraIa?4501515?A；2Ia??7.5A；?Ir?2Ia?7.5A

600/542（2）如有一个电流互感器TA断线，保护会不会误动作？为什么？

??0，故流入继电器的电流为 答：设A相TA断线，则Ia??I??I??I??I??I???I?，Ir?Ia?15?3.75A?Iop?3A 所以也要误动作。 Irabcbca4

图2-6 题2-39接线图及电流相量图

（a）接线图；（b）TA一相极性接反时电流相量图；（c）TA一相断线时电流相量图 2-40如图2-92所示网络，已知电源等值电抗X1?X2?5?,X0?8?；线路正序电抗，零序电抗X1?0.4?/km,X0?1.4?/km；变压器T1额定参数：31.5MVA,1106.6kV，

UK?10.5%，其它参数如图所示，试确定AB线路的零序电流保护第I段、第II段、第III

段的动作电流、灵敏系数和动作时限。

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图2-92 题2-40网络

解：（1）计算零序短路电流。

线路AB：X1?X2?0.4?20?8?,X0?1.4?50?28?； 线路BC：X1?X2?0.4?50?20?,X0?1.4?50?70?； 变压器T1：X1?X2?母线短路时的零序电流

(1)(1,1)因为X1??X2??13?，X0??36?,X0??X1?所以Ik0?Ik0，故应按单相接地短

0.105?110?40.33?

31.5路整定计算，两相接地短路校验灵敏系数。

?Ik?1,10?X2?E11500013????780AX2?X0?13?36X2??X0???13?36X1??3?13? ?X2??X0?13?36???1,1?3IK0?3?780?2340A??3IK0?3?780?2340A1,1Ik0?1? 115000??1070A3?13?13?36?1??3Ik0?3?1070?3210A

B母线的最大三相短路电流为

?3?IKB?115000IIIIII?5110A top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s

3?5?8???3Ik0?3?1070?3210A

1B母线的最大三相短路电流为

?3?IKB?115000?5110A

3?5?8?IIIIII动作时限：top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s

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C母线短路时的零序电流为

X1??X2??33?,X0??106?

??3IK0??1,13?11500033??813A

33?106?33?106?3?33??33?106??3Ik?10??3?115000?1160A

3?33?33?106?(2) 各段保护的整定计算及灵敏系数校验 1）零序I段

IIIop1?Krel3I0?max?1.25?3210?4010A

单相接地短路时保护区的长度为：

4010?3?1150003?2??5?8??2?0.4l?1.4l?

l?14.4km?0.5?20?10km两相接地短路时保护区的长度为：

4010?3?1150003?5?0.4l?16?2?1.4l?

l?9km?0.2?20?4km2）零序II段

IIIIIIIIIop1?KrelIop2?Krel?Krel3I0C?max??1.15?1.25?1160?1670A

IIKsen?1,1?3I02340?IIB??1.4?1.3 Iop?11670II动作时限top?0.5s

(3)零序III段

因为是110kV线路，可以考虑非全相运行情况，按躲开线路末端最大不平衡电流整定。

IIIIIIIop1?KrelIunb?max?1.25?1.5?0.5?0.1?5110?480A

近后备保护：Ksen?远后备保护：KsenIII2340?4.9?1.5 480813??1.69?1.3 480动作时限：top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s

2-41 如图2-94所示单侧电源网络，各断路器采用方向过流保护，时限级差?t?0.5s。试确定各过流保护和零序过流保护的动作时间。

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图2-94 题2-41网络图

答：过流保护：t6?1.5s,t5?2.5s,t4?3s,t3?3.5s,t1?4s

零序过流保护：t06?0s,t05?1s,t04?1.5s,t03?2.5s,t02?3s

2-42 中性点经消弧绕组接地电网中，单相故障的特点及保护方式如何确定？

答：中性点经消弧绕组接地电网中，一般采用过补偿方式，通过故障线路保护安装处的

?相角90，与非故障线电流为补偿以后的感性电流。此电流数值上很小，在相位上超前U00?的关系相同，因此在过补偿情况下，不能采用零序电流保护和零序方向电路容性电流与U0流保护。可以采用其它原理构成保护，如反应稳态过程的接地保护和采用反应暂态过程的接

地保护。但是这些保护在实际使用时并不理想，有待进一步研究解决。 2-43何谓欠补偿，过补偿及完全补偿？采用哪种补偿方式好，为什么？

答：（1）欠补偿是表示消弧绕组的电感电流不足以完全补偿电容电流，IL?Ic，故障点残流为容性电流。

（2）全补偿是表示消弧绕组的电感电流恰好完全补偿电容电流，IL?IC，故障点的残流为非常小的电阻性泄漏电流。

（3）过补偿表示消弧绕组的电感电流大于电容电流IL?IC，故障点的电流为感性电流。 完全补偿时，消弧绕组与并联后的三相电容处于并联谐振状态，容易产生过电压。欠补偿在运行时部分线路可能退出运行，形成全补偿，产生较大中性点电压偏移，引起零序回路中产生严重的铁磁谐振过电压。因此在中性点经消弧绕组接地时采用过补偿；在多数情况下能迅速消除单相接地电弧而不破坏电网的正常运行，接地电弧不会重燃，把单相电弧接地电压限制在2.5倍相电压值。

2-44 何谓绝缘监视、作用如何、如何实现？

答：绝缘监视装置是装设在发电厂或变电所母线上检查单相接地的监视装置。它利用中性点不接地电网发生单相接地时，出现零序电压，发出告警信号。当电网中任一线路发生单相接地，全电网都会出现零序电压，因此它发出的是无选择性信号，需要运行人员依次断开每条线路，并继之以自动重合闸，将断开线路投入；当断开某条线路零序电压信号消失，则这条线路就是故障线路。

绝缘监视装置可用一个过电压继电器接于三相五柱式电压互感器的二次辅助三角形

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绕组的输出端构成。电压互感器二次侧另外一个辅助绕组接成星形，在它的引出线上接三只电压表或一只电压表加一个三相切换开关用以测量各相对地电压。在正常运行时，电网三相电压对称，没有零序分量，三只电压表读数相等，过电压继电器不动作。当电网母线上任一条线路发生金属性接地时，接地相电压为零，该相电压表读数为零，而其它两相电压升至原

3倍相电压，所以电压表读数升高。同时出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地故障信号，由运行人员选线操作，找出故障线路及时处理。

2-45 什么是零序保护？直接接地电网中为什么要单设零序保护？在什么条件下要加装方向继电器组成零序电流方向保护？

答： 在中性点直接接地电网中发生接地故障后，出现零序电流、零序电压和零序功率，利用这些零序分量电量构成接地故障保护的继电保护装置统称为零序保护。相间电流保护的三相星形接线过电流保护虽然也能保护接地故障，但其灵敏性低，保护时限较长。采用零序保护可克服此不足，因为：①系统正常运行和发生相间短路时不会出现零序电流和零序电压，因此零序保护动作电流可以整定很小，有利于提高灵敏性；②Y，d接线的降压变压器，三角形绕组以后的故障不会在星形绕组侧反映出零序电流，所以零序保护的动作时限可以不必与Y、d接线变压器以后的线路保护相配合而取得较短的动作时限。

在双侧或多侧电源电路中，电源处变压器中性点一般至少有一台要接地。由于零序电流实际流向是由故障点流向各个变压器的中性点，因此，在变压器接地数目较多的中性点的复杂网络中，必须考虑零序保护动作的方向性，在零序电流保护中增设功率方向元件，才能保证动作的选择性。

2-46 零序电流保护由哪几部分组成，零序电流保护有什么优点？

答：零序电流保护主要由零序电流（电压）滤过器，电流继电器和零序方向继电器三部分组成。零序电流保护同相间电流保护一样广泛采用三段式零序电流保护即无时限电流速断保护，带时限电流速断保护和零序过流保护。

零序电流保护与相间电流保护相比具有灵敏系数高，动作时间短，尤其对于两侧电源线路，当线路内部靠近任一侧发生接地短路时，本侧Ⅰ段动作跳闸后，对侧零序电流增大使对侧零序Ⅰ段也相继跳闸，使总的故障切除时间更短。

相间短路电流速断和限时电流速断受系统运行方式变化影响大，而零序电流保护受系统运行方式变化影响小，此外由于零序阻抗比正序阻抗大X0?(2?3.5)X1，故线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此，零序Ⅰ段保护范围大也比较稳定，零序Ⅱ段的灵敏系数较高，也易于满足要求。

当系统发生不正常运行状态时（如系统震荡、短时过负荷等）三相对称，相间短路电流保护均受它们的影响而可能误动作，因而要采取防止措施，而零序电流保护不受它们影响。

在110KV及以上高压系统和超高压系统中，单相接地故障占全部故障70%?90%，而且其它故障也往往由单相接地引起，因此采用专门零序保护具有显著优越性。

2-47 中性点直接接地电网中零序电流保护的时限特性和相间短路电流保护时限特性有何不同？为什么？

答：零序电流保护的时限特性与相间电流保护时限特性相同都是按阶梯原则整定的，但是对于有Y、d接线的变压器电网，d（三角形绕组）侧无零序电流，所以时限起点从Y侧变压器开始至保护安装处，显然比相间短路时从变压器d侧开始至保护安装处时间要短多了，

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电力系统继电保护习题参考答案

因此零序电流保护动作时限缩短了。如图2-6所示

图2-6 题2-47相间过电流保护与零序过电流保护的时限特性比较

2-48 零序功率方向继电器的最大灵敏角为什么确定700？

答：零序功率方向继电器的接线如图2-7所示，其电流绕组接于零序滤过器回路，输

??3I?，电压绕组接于电压互感器二次侧开口三角形绕组反极性输入端。入电流为Ir0???3U?，当保护线路发生正方向接地故障时3I?超前3U?约950?1100，这时I?滞后Ur0000?700，即????700，使继电器工作在最灵敏条件下。 U0rm

图2-7题2-48功率方向继电器接线及相量图

（a）接线图；（b）相量图

2-49 零序电流方向保护与综合自动重合闸使用时应注意什么问题？

答：在综合自动重合闸动作过程中将出现非全相运行状态，再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现很大的零序电流，因此，影响零序电流保护正确工作，这时必须增大保护动作值或在重合闸过程中使之短时退出运行，待全相运行后再投入运行。

2-49 零序电流方向保护与三相重合闸配合使用时应注意什么问题？

答：零序电流方向保护与三相重合闸配合使用时应注意以下问题。

1、零序电流Ⅰ段保护。阶段式零序电流保护第Ⅰ段，在整定时要躲过正常运行和正常

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电力系统继电保护习题参考答案

检修方式下线路末端（不带方向时为两端母线）单相及两相接地故障时流经被保护线路的最大零序电流。

当零序电流保护与三相重合闸配合使用时，由于线路后重合侧断路器合闸不同期（断路器三相合闸不同期时间，实际可能达到40?60ms）造成瞬时性非全相运行，也会产生零序电流。当躲不过这种非全相最大零序电流时，不带时限的Ⅰ段保护将发生误动作。

躲过线路末端故障整定是绝对必须的，如果该定值又大于躲过断路器不同期引起的非全相运行零序电流整定值，那么只需设置一个不带时限的Ⅰ段电流保护。如果断路器不同期引起的非全相运行零序电流大于末端故障零序电流时，或者按躲过非全相情况整定；或者在三相重合闸时给躲不开非全相运行零序电流的第Ⅰ段带0.1s的时限；或者设置两个第Ⅰ段，一个按躲过非全相情况整定不带时限，另一个按躲过末端故障整定，但在重合闸后加0.1s时限或退出工作。

综上所述，在三相重合闸配合使用时，零序电流方向保护必须具备实现两个第Ⅰ段（灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段）保护的可能性和无时限的Ⅰ段在重合闸时带0.1s时限的可能性。

2、零序电流方向保护装置中带时限的后备保护段数，根据规程规定，多段式零序电流方向保护之间必须按逐级配合原则整定，即要求灵敏系数和时间两方面的配合。为适应不同电压等级的电力网对后备作用以及特殊用途的保护（例如旁路断路器的保护）对保护段数的要求，按现在系统实现的配置，要求零序电流方向保护除两个第Ⅰ段外，还应有三个时间后备段。

2-50 将图2-95所示零序电流方向保护的接线连接正确，并给TV、TA标上极性，（继电器动作方向指向线路，最大灵敏角为700）。

答：TV、TA的极性及接线如图2-96所示

图2-95题2-5设备图

图2-8题2-50设备接线图

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电力系统继电保护习题参考答案

第3章思考题与习题的解答

3-1 什么叫距离保护？它与电流保护主要区别是什么？

答：距离保护是指反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定保护动作时限的一种保护装置。它与电流保护相比优点是在多电源的复杂电网中可以有选择性的切除故障，而且有足够的快速性和灵敏性；缺点是可靠性不如电流保护，距离保护受各种因素影响，在保护中采取各种防止这些影响的措施，使整套保护装置比较复杂。

3-2 试比较方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器、全阻抗继电器在构成原则上有什么区别，按绝对值比较方式列出它们的特性方程。在R-X复数平面上画出相同整定阻抗的动作特性圆，进而画出原则性接线图。

答：三种圆特性阻抗继电器在构成原则上是电压形成回路不同，而幅值比较回路和执行回路是相同的。列出按绝对值比较的特性方程见表3-1。

图3-1 题3-2阻抗继电器动作特性

（a）方向阻抗继电器动作特性；（b）偏移特性阻抗继电器动作特性；（c）全阻抗继电器动作特性

表6-1阻抗继电器动作特性比较

继电器的名称 方向阻抗继电器 继电器动作方程 动作特性图 图6-1（a） 11Zset?Zr?Zset 2211(Zset.1?Zset.2)?Zr?(Zset.1?Zset.2) 22偏移特性阻抗继电器 图6-1（b） 全阻抗继电器 Zset?Zr 图6-1（c） 3-3 什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗，它们之间有什么不同？

?和一个电流I?，电压与电流的比值 答：单相式阻抗继电器只输入一个电压UrrZr??UrKTA，称为测量阻抗。使距离继电器动作的阻抗称为动??KZK（ZK为短路阻抗）IrTV作阻抗Zop，对应预先整定的保护范围的阻抗称为整定阻抗Zset?K?I ，由改变电抗变换器KU- 34 -

电力系统继电保护习题参考答案

UX一次侧绕组匝数或改变电压变换器的变比KI和KU实现。

当Zr?Zset，阻抗继电器不动作，当Zr?Zop?Zset 则阻抗继电器动作。 3-4 有一方向阻抗继电器，其整定阻抗 Zset?8?600 若测量阻抗Zr?7.2?300，问该继电器能否动作？

解：作出方向阻抗继电器特性圆，根据几何关系得知

??82?42? Zr48?6.92

?，Zr落在保护范围外（圆内为保护范围，圆外为非动作区）所以该阻抗因为Zr?Zr继电器不能动作。

图3-2题3-4特性圆示意图

3-5 对偏移特性阻抗继电器是否需要加记忆回路和引入第三相电压？

答：是需要加入记忆回路和引入第三相电压，由偏移特性阻抗圆继电器动作特性方程为

1??U??1(Z?Z)I? (Zset.1?Zset.2)Irrset.1set.2r22??0，则上式左边=右边，当保护安装处正方向出口发生金属性短路时其测量电压Ur制动量等于动作量。继电器不能动作，出现死区，因此需要在动作量和制动量中各引入一个

?同相位的极化电压或插入电压。可采用记忆电路，将U?接入50Hz工频交流串联谐振与Urr电路；将电路中电阻R上引出电压UR接入继电器，当发生相间短路时，测量电压立即消失，而短路电流不能消失，振荡电流经几个周波才逐渐衰减到零，这个电流同短路前测量电压同

?代替U?进相位，并且在衰减过程中维持相位不变，可利用这个电流在电阻R产生压降URr行幅值比较，消除瞬时Ⅰ段正方向出口的相间短路死区。

2、引入非故障电压。因为在保护安装处正方向附近发生各种相间短路时，只有故障相相间电压降为零值，而非故障相相间电压仍然很高。因此可引入非故障相电压作为极化电压，即可消除记忆作用消失后正方向两相短路的死区，另外还可以防止反方向出口两相短路时发生误动作。

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