继电保护第三章课后知识题目解析

3.2 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？

答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高（即电压与电流之间的相位差较小）,负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R轴之间的夹角较小。

短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角较大。

系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。

3.3 什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？

答：在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。

相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是：接地短路点故障环路为“相—地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相—相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地。

3.4 构成距离保护为什么必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流？

答：在三相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系1

===，即由它们

U I Z I Z I Z L

m m m m k m k

算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。用非故

障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以不能构成距离保护。

3.10 解释什么是阻抗继电器的最灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最灵敏角。 答：当测量阻抗角Z m 的阻抗角与正向整定阻抗1Z set 的阻抗角相等时，阻抗继电器的动作阻抗最大，正好等于1Z set ，即1Z Z op set ，此时继电器最为灵敏，所以1Z set 的阻抗角又称为最灵敏角。

选定线路阻抗角为最灵敏角，是为了保证在线路发生金属性短路点情况下，阻抗继电器动作最灵敏。

3.15 以记忆电压为参考的距离继电器有什么特点？其初态特性与稳态特性有何差别？ 答：以记忆电压为参考电压的距离继电器可以消除所有故障点死区，尤其是克服出口三相对称性短路时三相电压都降为0而失去比较依据的不足；但其动作性不能长期保持。 初态特性与稳态特性差别：（1）在传统的模拟式距离保护中，记忆电压是通过LC 谐振记忆回路获得的，由于回路电阻的存在，记忆量是逐渐衰减的，故障一定时间后。记忆电压将衰减至故障后的测量电压。所有由记忆回路产生的结论仅在故障刚刚发生、记忆尚未消失时是成立的，因此称之为初态特性；（2）数字式保护中，记忆电压就是存放在存储器中的故障前电压的采样值，虽然不存在衰减问题，但故障发生一定时间后，电源的电动势发生变化，将不再等于故障前的记忆电压，再用故障前的记忆电压作为参考电压，特性也将发生变化。所以记忆电压仅能在故障后的一定时间内使用，例如仅在I 、II 段中采用。 3.18 图3—7所示系统中，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。其参数为：

E ϕ=；151.1 2.1 1.2 2.2X X X X G G G G ====Ω 101.3 2.3 1.4 2.4X X X X G G G G ====Ω,

101.1

1.4X X T T =Ω, 300.10.4X X T T =Ω, 201.5 1.6X X T T ==Ω, 400.50.6X X T T ==Ω;

60L km A B =-， 40L km B C =-;线路阻抗0.412Z Z km ==Ω， 1.20Z km =Ω，线路阻抗角均为

75°， max max 300..I I A A B L C B L ==--，负荷功率因数角为30°； 1.2K SS =, 1.2K re =，0.85I K rel =, 0.75II K rel

=,变压器均装有快速差动保护。试解答： (1)为了快速切除线路上的各种短路，线路A —B 、B —C 应在何处配备三段式距离保护，各选用何种接线方式？各选用何种动作特性？

答：应在1、2、3、4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式；它们的I 、II 段选择具有方向特性的距离保护，III 选用具有偏移特性的距离保护。

(2)整定保护1—4的距离I 段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。

答： 线路AB 的正序阻抗 0.460241Z Z L AB A B ==⨯=Ω- 线路BC 的正序阻抗 0.440161Z Z L BC B C ==⨯=Ω-

保护1、2的距离I 段 0.852420.4().1,2I I Z K Z AB set rel ==⨯=Ω 保护3、4的距离I 段 0.851613.6()

.3,4I I Z K Z BC set rel ==⨯=Ω 保护1—4距离保护在阻抗平面上的动作区域如图1所示，圆周1、2、3、4分别对应保护1、2、3、4距离I 段的动作特性。

（3）分别求出保护1、4接地距离II 段的最大、最小分支系数。

答：对保护1：

1） 当与相邻下级线路距离保护I 段配合时，有 2.881.max K b =， 1.591.min K b = 2） 当与相邻变压器的快速保护相配合时，有 2.881.max K b =， 2.011.min K b = 对保护4：、

1） 当与相邻下级线路距离保护I 段配合时，有 2.264.max K b =， 1.414.min K b = 2） 当与相邻变压器的快速保护相配合时，有 1.994.max K b =， 1.534.min K b =

详细计算见后面的附录。

（4）分别求出保护1、4接地距离II 、III 段的定值及时限，并校验灵敏度。

答：保护1距离II 段的整定： 1）整定阻抗：按下面两个条件选择。

（a ）当与相邻下级线路距离保护I 段相配合时，有

()0.75(24 1.5913.6)34.218()1.min .1.3II II I Z K Z K Z AB b set set rel

=+=+⨯=Ω (b)当与相邻变压器的快速保护相配合时，有

()0.75(24 2.0120)48.15()

1.min .1II II Z K Z K Z AB b t set rel =+=+⨯=Ω 201.5 1.6Z X X t T T ===Ω

2)灵敏度校验：34.218

.1 1.43 1.2524

II Z set K sen Z AB

=

=

=>,满足灵敏度要求。 3）动作时限：与相邻保护3的I 段配合，有00.50.51

3

II I t t t s =+∆=+=，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。

保护1距离III 段的整定：

1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有

.min 190.53().min

.max U L Z L I L ==Ω .min .1cos()K Z III rel L Z set K K SS re set L ϕϕ=-