刘学军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 =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TA K 为常数，其一次电流1I 与二次电流2I ，在铁芯不饱和时有2I =TA K I 1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)(101m I b ⋅自b I ⋅1点做垂线与直线1和曲线2分别交于B 、A 点，且BA =0.1)(111TA K I I I =''。

如果TA 一次电流b I I ⋅≤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al Z ，曲线)(m 10al Z f =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1al Z ⋅大于实际负荷阻抗L Z 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 ，N I =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N I =3A ，2U =150V ，故障电流折算到TA 二次侧为A K I TA 431205160I 11===' 又 Ω=3Z L ，V Z I I L N 1203)343()(U 12=⨯-=-'='，而实际伏安特性V 150U 2=，N I =3A ，现在V 120U 2='﹤V 150U 2=，N I '﹤3A 。

现在N I '按3A 计算则A I I I N 4034312=-='-'=。

此时变比误差%98.6%1004340-43I%=⨯=∆﹤10%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[])(131)()(I 0r mC mB mA TATA TA mC mB mA C B A c b a I I I K K I K I I I I I I I I I ++-=++-++=++=当三相对称时，0I =0，即0I A =++C B I I ，则r I 为unb mC mB mA TAI I I I K -=++-=)(1I r 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。

（113X R =、2231X R =） 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。

（K n R l 3=） 答：由以上分析可知：)3()(11111K n R I I I jK R I n U l A C B A l mni-=--=∙∙∙∙∙=0 由以上分析可知：∙∙∙∙∙∙=+=--=222222)3()(1A ll A C B A l mni I n R K n R I I I jK R I n U 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c a I I +，由于a c I I -=，所以ca I I +=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Z DZ2=0.8Z BC ；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数K fzmin 和最大分支系数K fzmax 。

答：K fzmin =1.2*14/(14+14)=0.6 K fzmax =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Z DZ2=0.8Z BC ；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数K fzmin 和最大分支系数K fzmax 。