第四章

2、什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗、短路阻抗、负荷阻抗？它们之间有什么不同？

答：阻抗继电器输入电压和电流的比值称为测量阻抗。动作阻抗表示阻抗元件刚好动作时，加入其中的电压与电流的比值。整定阻抗用来界定保护范围的，一般取为保护安装处到保护范围的线路阻抗。当线路上某点发生金属性三相短路时，在保护处所测得的残余电压与流经该保护线路的短路电流的比值，就是短路阻抗。

在电力系统正常运行时，保护的测量阻抗等于负荷阻抗；短路阻抗明显小于负荷阻抗，短路阻抗因短路点不同而异。

3、具有圆特性的全阻抗、偏移特性阻抗和方向阻抗元件各有何特点？利用全阻抗、偏移阻抗或方向阻抗元件作为距离保护的测量元件时，试问：

（1）反方向故障时，采取哪些措施才能保证距离保护不动作；

（2）正方向出口短路时，接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时是否有死区？如有死区应该如何减小或消除？

答：全阻抗元件的特性是以保护安装处为圆心，以整定阻抗为半径所作的一个圆。偏移特性阻抗有两个整定阻抗，即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗，该特性圆的圆心位于处，半径为。方向阻抗元件的特性是以整定阻抗为直径而通过坐标原点的一个圆。

（1）反方向故障时，偏移阻抗及全阻抗继电器一般用于距离Ⅲ段保护，时间上躲过了动作时间而不误动，方向阻抗继电器用于距离Ⅰ、Ⅱ保护。

（2）正方向出口短路时，接到阻抗元件上的电压降为零或趋进于零时，阻抗元件不能动作，从而出现保护装置的“死区”。为克服这个缺点，可以利用记忆回路记忆故障前的电压，作为测量元件比相的极化电压。

4、电压互感器和电流互感器的误差对距离保护有什么影响?如果线路发生短路时，由于电流互感器铁芯饱和而使它出现负误差时，距离保护的保护范围有什么变化（伸长或缩短）？如果发生短路时，由于电压下降很严重，电压互感器铁芯工作于其磁化曲线的起始部分（即导磁率下降）使误差增加，此时保护范围有什么变化（伸长或缩短）？

答：1）.电压互感器和电流互感器的误差会引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差，从而影响阻抗测量（阻抗继电器距离测量）的精度。

2）. 电流互感器出现负误差时，距离保护的保护范围缩短。

3）. 如果发生短路时，由于电压下降很严重，电压互感器铁芯工作于其磁化曲线的起始部分（即导磁率下降）使误差增加，此时保护范围伸长。

5、有两种原理可以用来分析圆特性和直线特性阻抗元件的动作特性及其构成方法，试说明这两种原理是什么？两者之间有什么关系？

答：分别是幅值比较方式和相位比较方式。

1）.圆特性阻抗元件。幅值比较方式的动作方程为，即圆内任一点到圆心的距离小于半径； 相位比较方式的动作方程为，即圆内任一点与两个整定阻抗点所构成的相量，其角度在～之间。

2）.直线特性阻抗元件。幅值比较方式动作方程为，即直线左侧的任一点到原点的距离小于到两倍整定阻抗点的距离；相位比较式动作方程为，即矢量超前于（）～。

幅值比较方式和相位比较方式具有互换关系。

6、在给方向阻抗元件的电流和电压线圈接入电流、电压时，一定要注意不要接错极性，如果接错会发生什么后果？对全阻抗元件和偏移阻抗元件，是否也应注意不要接错极性，为什么？

答：1）.如果方向阻抗元件的电流和电压线圈接入电流、电压时接错极性，则保护可能会因方向判断错误而误动。

2）. 对全阻抗元件和偏移阻抗元件，不怕接错极性，因为不论加入阻抗元件的电压与电流之间的角度为多大，起动阻抗在数值上都等于整定阻抗，不具有方向性。

7、何谓0°接线？相间短路用方向阻抗元件为什么常常采用0°接线？为什么不用相电压和本相电流的接线方式？

答：1）.0°接线是假定同一相的相电压与相电流同相位（即cosφ=1），则加在继电器端子上的电压与电流相位差为0°的接线方式。

2）.因为距离保护测量元件的阻抗继电器必须正确反映短路点至保护安装处的距离，并且不受故障类型的影响，采用相间电压和相间电流的0°接线能使上述要求得到满足，而相电压和本相电流的接线方式不满足要求，所以距离保护一般都采用0°接线。

16、网络参数如图4-38所示，各线路首端均装设了三段式距离保护，线路正序阻抗为0.4欧姆/公里，Ⅰ、Ⅱ段可靠系数均取为0.8。 试求：

（1）保护1和保护2的第Ⅰ、Ⅱ段的动作阻抗和Ⅱ段灵敏度系数；

（2）当母线G短路时，对保护1配合的最大和最小分支系数。

图4-38 题16图

解：（1）保护1整定计算：

第Ⅰ段动作阻抗：

第Ⅱ段动作阻抗，与相邻线路保护3配合（与保护2配合结果一样）：

Ⅱ段灵敏度系数：大于1.3满足要求。

保护2整定计算：

Ⅰ段动作阻抗：

第Ⅱ段动作阻抗，与相邻线路保护6的Ⅰ段配合：

式中

Ⅱ段灵敏度系数：

（2）当母线G短路时，对保护1配合的

最大分支系数

最小分支系数

第五章

2、以交换闭锁信号的纵联闭锁式方向保护为例，试说明方向纵联保护的基本原理。

答：当被保护线路内部发生故障时，线路两侧方向元件所感受到的功率方向均由母线指向线路，即都判定为在本保护正方向上发生了故障，此时，两侧保护装置均不发出闭锁信号，按照下图2所示逻辑，两侧保护装置迅速动作于跳闸切除发生故障的被保护线路。若被保护线路外部发生故障，则近故障端的方向元件所感受到的功率方向由线路指向母线，即判为反方向故障，保护不会动作，且立即发出闭锁信号。而远故障端的方向元件虽然感受到的功率方向依然为从母线指向线路，没有发出闭锁信号，但由于收到了近故障端发来的闭锁信号，根据闭锁信号逻辑，远故障端保护也不会动作。

（2) 闭锁信号

3、试简要叙述闭锁式纵联保护电流起动发信方式的基本原理。

答：以图3.1中k点故障为例，F-G线路两侧的纵联闭锁式方向保护的KA1元件首先动作，起动发信，当灵敏度超过KA2整定值时，且线路两侧的方向元件P+判断出正方向，经过t2时刻延迟，闭锁发信回路，即保护停信。当线路两侧纵联保护都收不到闭锁信号后，保护跳闸切除故障线路。对于非故障线路，如线路G-H，k点发生故障后，G-H线路两侧的纵联闭锁式方向保护的KA1元件首先动作，起动发信，远故障侧保护6的KA2元件和方向元件P+判断出正方向经过t2时刻延迟动作于停信。而近故障侧保护5的KA1元件起动发信后，由于方向元件P+判断出反方向故障，则不输出跳闸信号也不再闭锁发信回路，即持续发出闭锁信号。远故障侧保护6由于持续收到近故障侧保护5所发出的闭锁信号，使跳闸回路闭锁，保护不会动作。

图3.1

图3.2电流起动纵联闭锁式方向保护逻辑框图

4、试简要叙述闭锁式纵联保护远方起动发信方式的基本原理。

答：远方起动纵联闭锁式方向保护的逻辑图如图4所示，与图3.2对比，这里只用了一个电流起动元件KA，它动作后起动发信的同时也开放了方向元件P+的动作输出，除此之外，还增加了一种起动方式，即当收到闭锁信号后，经过T3元件也可以起动发信。这样当系统扰动时，线路两侧纵联保护任何一方起动，不仅可以起动本侧，而且也可以通过通信通道起动对侧保护。

图4远方起动纵联闭锁式方向保护逻辑框图

5、试简要叙述闭锁式纵联保护方向元件起动发信方式的基本原理。

答：如图5所示，方向元件起动纵联闭锁式方向保护仅依靠方向元件来实现起信和停信。当反方向元件动作时，经过T1时间元件，立刻起动发信同时闭锁本侧跳闸回路。只有当反方向元件不动作、正方向元件动作且收不到对侧发送过来的闭锁信号时，才可以出口跳闸。

图5 方向元件起动纵联闭锁式方向保护逻辑框图

第六章

6、对双侧电源送电线路的重合闸有什么特殊要求?

答：1）.线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳闸以后，再进行重合。

2）.当线路上发生故障以后，常常存在重合闸时两侧电源是否同步，以及是否允许非同步合闸问题。

7、在检定同期和检定无压重合闸装置中为什么两侧都要装检定同期和检定无压继电器?

答：如果只在一侧安装检定无压继电器，另一侧装检定同期继电器，当线路发生故障，而且重合闸不成功，在检定线路无电压一侧的断路器就要连续两次切断短路电流，因此该侧的断路器工作条件恶劣。为了解决这个问题，是两侧断路器工作条件接近相同，所以两侧都要安装检定同期和检定无压继电器，并定时轮换工作方式。

8、什么叫重合闸前加速和后加速?试比较两者的优缺点和应用范围。

答：1）.重合闸动作之前加速保护的动作简称前加速。即保护动作无选择性，遇到故障先断开，再启动重合闸恢复供电，从而纠正无选择的动作。优点：能快速切除瞬时性故障，而且只需要在电源侧的断路器上装设一套自动重合闸装置，简单经济；缺点：断路器动作次数较多，工作条件比其他断路器恶劣，若该断路器或自动重合闸装置拒动，则扩大了停电范围。前加速方式主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上，以便快速切除故障，保证母线电压。

2）.所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。若重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，与第一次动作是否带有时限无关。优点：保护第一次动作具有选择性，不会扩大停电范围；保证了永久故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；不受网络结构和负荷条件的限制。缺点：每个断路器一套重合闸，与前加速相比较为复杂；第一次切除故障可能带有延时。后加速方式广泛应用于35kV以上的电网和对重要负荷供电的送电线路上。因为在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置。

10、超高压远距离输电线两侧单相跳闸后为什么出现潜供电流?对重合闸有什么影响?

答：指单相重合闸中，当故障相线路自两侧切除后，由于非故障相与断开相之间存在有静电（通过电容）和电磁（通过互感）的联系，虽然短路电流已被切断，但在故障点的弧光通道中，仍然有电流，这些电流称为潜供电流。由于潜供电流的影响，将使短路时弧光通道的去游离严重受到阻碍，而自动重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复以后才有可能成功，因此对快速重合闸不利。

11、线路高频保护停用对重合闸的使用有什么影响?

答：线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的，如果线路高频保护停用，则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配，对瞬时故障亦可能重合不成功，对系统增加一次冲击。

12、双侧电源自动重合闸的动作时间选择与单侧电源的有何不同？单相自动重合闸动作时间应如何选择？

答：1）.双侧电源自动重合闸的动作时间还应该考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性。即从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据。

2）.当采用单相重合闸时，其动作时限的选择应满足三相重合闸时所提出的要求，还应考虑下列问题。

①不论是单侧电源还是双侧电源，均应考虑两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性。

②潜供电流对灭弧所产生的影响。因此，为了正确地整定单相重合闸的时限，国内外许多电力系统都是由实测来确定熄弧时间。如我国某电力系统中，在220kV的线路上，根据实测确定保证单相重合闸期间的熄弧时间应在0.6s以上。

13、图6-4所示的双侧电源线路M-N，在M侧采用检定无压的重合闸方式，N侧采用检定同期的重合闸方式，线路两侧采用距离保护作主保护,其Ⅰ段动作时间为0.05秒，Ⅱ段动作时间为0.5秒，I段的可靠系数0.8；M侧断路器的合闸时间为0.3秒，跳闸时间为0.08秒，重合闸动作时间为0.8秒；N侧断路器的合闸时间为0.8 秒，跳闸时间为0.1秒，重合闸动作时间为0.8秒，裕度时间取0.3秒（包括检查同步继电器的动作时间在内）。试问：下述瞬时性故障情况下，在故障发生后多长时间，线路才恢复正常供电？

（1）在线路中点短路。

（2）在线路M侧断路器出口处短路。

（3）在线路N侧断路器出口处短路。

图6-4 采用同期检定和无电压检定重合闸的示意图

解：

（1） 中点故障，

①Ⅰ段两侧

M：0.05+0.08=0.13 分闸

N：0.05+0.1=0.15 分闸

②M侧检无压：

M侧分闸后，AR启动，0.13+0.8=0.93秒，检无压后合闸，0.93+0.3=1.23S，合闸成功。

N侧分闸后，AR启动，1.15+0.8=0.95S，开始准备合闸，此时线路无压，见同期不成功，1.23S后，检测到电压，开始同期

1.23+0.3=1.53S，同期检查成功

1.53+0.8=2.33S，N侧合闸成功

③2.33S后恢复供电。

（2） M侧出口故障，M侧Ⅰ段，N侧Ⅱ段

① M： 0.13S 分闸

N： 0.5+0.1=0.6S 分闸

②a：M侧，0.13秒AR启动，0.13+0.8=0.93S，检无压

0.93+0.3=1.23S 合闸成功

b：N侧出口故障，0.6秒AR启动，0.6+0.8=1.4S

由于1.23秒后，线路检无压，1.53秒后，同期检查成功

因此，1.53+0.8=2.33S，N侧合闸成功。

（3） N侧出口故障，M侧Ⅱ段，N侧Ⅰ段

① M： 0.5+0.08=0.58S 分闸

N： 0.05+0.08=0.13S 分闸

②a：M侧，0.58秒AR启动，0.58+0.8=1.38S，检无压成功

1.38+0.3=1.68S 合闸成功

b：N侧出口故障，0.13秒AR启动，0.13+0.8=0.93S， 线路无压，无法检到同期，

因此，等M侧合闸后，线路有电压

1.68+0.3=1.98S，检同期成功，合闸

1.98+0.8=2.78S，合闸成功。

继保作业2