继电保护问答.doc

1．有一台Y、d11接线的变压器，Y侧电流互感器为Δ接线，在差动保护带负荷检查时，测得其Y侧电流互感器电流相位关系为ⅰb超前ⅰa 150°，ⅰa超前ⅰc 60°，ⅰc超前ⅰb 150°，ⅰb 为8.65A，ⅰa=ⅰc =5A，试分析变压器Y侧电流互感器是否有接线错误，并改正之（用相量图分析）。
答：由正常带负荷测得变压器差动保护Y侧三相电流不对称，因此可以断定变压器Y侧电流互感器接线有误，图1为测得的三相电流的向量图。
İb
İa
İc

图1 三相不对称时的向量图
由于变压器差动保护Y侧电流互感器通常接成三角形，以消除Y侧零序电流对差动保护的影响。在接线的过程中最易出线的问题是电流互感器的极性接反，因此可从极性接反的角度进行考虑。
正常接线时三角形接法的电流为：
İa＝İA－İB
İb＝İB－İC
İc＝İC－İA
由于只有一相电流的极性与另两相不同，所以仅考虑某一相的极性反的情况。从电流的幅值分析：İb的幅值为İa、İc的倍，而İb是由İB与İC产生的，因此可初步判断B、C两相的极性相同，而A相的极性可能相反。
İA

İB
İC
İb
İa
İc
从图2的向量图分析可知，A相极性接反时电流的相位关系和大小与测量情况相吻合，因此可以断定A相CT的极性接反，应将A相CT两端的引出线对换。

图2 三相不对称时分析图

2. 电力系统如图3示，T2空载，线路上K点A相经Rg=100Ω单相接地，若已知单相接地电流Ik（1）=3600A,T1中性点电流In=2400A，求线路M、N侧的三相电流，并画出各相电流矢量图。

图3
答：T1中性点电流为2400A，故T2中性点电流为3600-2400=1200A
N侧线路三相电流均为*1200=400A
M侧线路各相电流为
Ia=3600-400=3200A
Ib=Ic=400A

3. 超高压远距离输电线如图4所示，试分析两侧C相跳闸后为什么出现潜供电流?对重合闸有什么影响?
答：如图所示，C相接地故障，两侧单相跳闸后，非故障相A、B仍处在工作状态。由于各相之间存在耦合电容C1，所以A、B相通过Cl向故障点k供给电容性电流，同时由于各相之间存在互感，所以带负荷的A、B两相将在故障相产生感应电动势，该感应电动势通过故障点及相对地电容C。形成回路，向故障点供给一电感性电流，这两部分电流总称为潜供电流。由于潜供电流的影响，使短路处的电弧不能很快熄灭，如果采用单相快速重合闸，将会又一次造．持续性的弧光接地而使单相重合闸失败。所以单相重合闸的间，必须考虑到潜供电流的影响。

图4

4．现场进行220KV及以上线路保护带断路器传动试验中，通常采用如下方法：将试验仪交流量接入保护装置，保护装置备用跳闸接点、合闸接点反馈至试验仪。在单重方式下，模拟单相瞬时性故障，断路器跳、合闸正常；模拟单相永久性故障时，最终结果故障相断路器在合闸状态、其余两相断路器在跳闸状态，请对此进行分析。
(1) 答案要点：
(2) 模拟单相瞬时性故障，断路器跳、合闸正常，说明保护装置有关逻辑正常，试验接线正确，至断路器的跳合闸回路正确。
(3) 模拟单相永久性故障时，非故障两相断路器在跳闸状态，说明保护装置在重合后已发三跳令。而故障相断路器在合闸状态，可以推断保护在后加速动作发三跳令期间，故障相断路器尚未合上，跳闸回路不通。
(4) 保护单跳令控制试验仪切除故障；而后重合闸动作，重合闸备用接点控制其再次输出故障量，此时故障相断路器尚未合上，但故障量已使保护加速跳闸，三相跳闸令又控制试验仪切除故障，于是当故障相断路器合好后，可能跳闸令已经收回了。因此出现了题目中所说的情况。根本原因是备用接点的动作快于断路器的实际跳合时间。

5．在220KV及以上线路保护中将母线保护动作接点作为开入量接入保护装置. 以闭锁式纵联方向保护为例,当该开入量有输入时马上停信。 请说明此功能的作用?
答：
答：这主要是为了解决在断路器与电流互感器之间发生故障时让纵联方向保护能马上跳闸。如下图故障发生在TA与断路器之间M侧方向元件判断反方向短路（不动，动作）从而发出闭锁信号闭锁两侧纵联保护。F点位于M侧母线保护范围内母线保护动作跳母线上的断路器包括DL1，DL1跳开后M侧方向元件继续判断是反方向短路继续发信，N侧的纵联方向保护仍旧不能跳闸。现采用上述功能后依靠母线保护动作的接点使M侧停信，从而N侧的纵联方向保护可马上快速发出跳闸命令。

如果故障发生在断路器与TA之间，此时短路功率由N侧流向短路点。M侧的保护判为反方向短路，与反方向母线短路一样。所以该侧元件不动、元件动作，从而一直发信闭锁了两侧纵联方向保护。但该故障点落在M侧的母线保护的保护范围内，所以M侧母线保护动作跳开母线上的所有断路器。可是1号断路器跳开后，N侧还继续提供短路电流，该短路功率使M侧保护继续判为反方向短路。所以M侧保护继续发信，闭锁N侧的纵联方向保护。如果不采取措施，N侧只能由Ⅱ段的距离保护或零序电流保护带延时切除故障，这显然对系统安全稳定运行是很不利的。为此，如果M侧纵联方向保护在得知母线保护动作的信息后采取立即停信的措施（即使元件动作），就可以使N侧纵联方向保护马上动作切除故障。

6．试述配置微机保护的变电站中，保护屏、电缆、控制室接地网及电缆沟、开关场如何布置抗干扰接地网。
答：1）、静态保护和控制装置的屏柜下部应设有截面不小于100mm2的接地铜排。屏柜上装置的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排相连。接地铜排应用截面不小于50mm2的铜缆与保护室内的等电位接地网相连；
　　2）、在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排（缆），将该专用铜排（缆）首末端连接，形成保护室内的等电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜排（缆）与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。
　　3）、应在主控室、保护室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处，使用截面不小于100mm2的裸铜排（缆）敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。
　　4）、开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100mm2的裸铜排，并使用截面不少于100mm2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。
　　5）、保护及相关二次回路和高频收发信机的电缆屏蔽层应使用截面不小于4mm2多股铜质软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。
6）、在开关场的变压器、断路器、隔离刀闸、结合滤波器和电流、电压互感器等设备的二次电缆应经金属管从一次设备的接线盒（箱）引至就地端子箱，并将金属管的上端与上述设备的底座和金属外壳良好焊接，下端就近与主接地网良好焊接。在就地端子箱处将这些二次电缆的屏蔽层使用截面不小于4mm2多股铜质软导线可靠单端连接至等电位接地网的铜排上。

7. 变压器一次绕组为Yn,d11，差动保护两侧电流互感器均采用星形接线。采用比率制动差动继电器，其动作判据为，制动量取中较大者。差动最小动作电流为2.5A，比率制动系数为0.6，拐点电流5A。高压侧平衡系数为0.714。模拟单相穿越性故障时，当高压侧通入时测得差电流4A。试分析此时该差动继电器是否会可靠动作（要求画出比率制动特性图进行说明）。
答：1) 由差动最小动作电流为2.5A，制动折线K的钭率为0.6，拐点电流5A，作图：
5A
Id
4A
2.5A
0
Ir
8A
4.3A
C
K

2) 由制动电流Ir=11.2*0.714≈8A，对应差动电流Id=4.3A，得图中折线上的C点。实际差动电流Id=4A，位于折线下方
3）因为折线的下部区域为不动作区域，故该差动继电器不动作。

8．如图5电网中相邻A、B两线路，线路A长度为100km。因通信故障使A、B的两套快速保护均退出运行。在距离B母线80km的 K点发生三相金属性短路，流过A、B保护的相电流如图示。试计算分析A处相间距离保护与B处相间距离的动作情况。

图5
已知线路单位长度电抗： 0.4Ω/km
A处距离保护定值分别为（二次值）CT：1200/5；；
B处距离保护定值分别为（二次值）CT：600/5；
线路PT变比：220/0.1kV
答：
1) 计算B保护距离Ⅰ段一次值：
2) 计算B保护距离Ⅱ段一次值：
3) 计算A保护距离Ⅱ段一次值：
4) 计算B保护测量到的K点电抗一次值：
5) 计算A保护与B保护之间的助增系数：
6) 计算A保护测量到的K点电抗一次值：
7) K点在B保护Ⅰ段以外Ⅱ段以内，同时也在A保护Ⅱ段的范围之外，所以B保护相间距离Ⅱ段以0.5秒出口跳闸。A保护不动作。

9．为提高抗干扰能力，是否允许用电缆芯线两端接地的方式替代电缆屏蔽层的两端接地？为什么？
答：不允许；
电缆屏蔽层在开关场及控制室两端接地可以抵御空间电磁干扰的机理是：当电缆为干扰源电流产生的磁通所包围时，如屏蔽层两端接地，则可在电缆的屏蔽层中感应出电流，屏蔽层中感应电流所产生的磁通与干扰源电流产生的磁通方向相反，从而可以抵消干扰源磁通对电缆芯线上的影响。
由于发生接地故障时开关场各处地电位不等，则两端接地的备用电缆芯会流过电流，对对称排列的工作电缆芯会感应出不同的电势，从而对保护装置形成干扰。

10. 如图6所示，在线路L1的M侧装有按UΦ/（IΦ+k3I0）接线的接地距离保护（k=0.67），阻抗元件的动作特性为最大灵敏角等于80°的方向圆，一次整定阻抗为Zzd=20∠80°Ω。在K点发生A相经电阻接地短路故障。
（1）写出阻抗元件的测量阻抗表达式。
（2）该阻抗元件是否会动作？并用阻抗相量图说明之。
注：（1）全电流I1与I2同相。
（2）ZL1为线路L1的线路正序阻抗，ZL3k为线路母线N到故障点K的线路正序阻抗，ZL1=5∠80°Ω，ZL3k=3.33∠80°Ω。

图6
答：（1）测量阻抗
Zca=ZL1+[（I1+I2）+K（I1+I2）]ZL3k /（I1+KI1）+（I1+I2）Rg/（I1+KI1）
=ZL1+[（I1+0.5I1）+K（I1+0.5I1）]ZL3k/I1（1+K）+（I1+0.5I1）Rg/ I1（1+K）
=ZL1+ 1.5ZL3k +1.5 Rg/（1+K）
=(5+1.5×3.33)∠80°+1.5×10/1.67
= 10∠80°+ 8.98 (Ω)
（2）该阻抗元件会动作。因为，在K点短路时，阻抗元件允许的接地电阻为10Ω，而测量的K点接地电阻为8.98Ω，所以，会动作。
（3）阻抗相量图