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电力系统继电保护课后习题解析(第二版).doc
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2021-12-07
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电力系统继电保护课后习题解析(第二版).doc
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电力系统继电保护课后习题答案
1
绪论
1.1
电力系统如果没有配备完善的继电保护系统,想象一下会出现
什么情景?
答:现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电
力系统发生故障时,电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的
短路电流,若没有完善的继电保护系统将故障快速切除,则会引起
故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏;当电力系统发生
故障时,发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁
功率的不平衡,可能引起电力系统稳定性的破坏,甚至引起电网的
崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统,
则当电力系统出现不正常运行时,不能及时地发出信号通知值班人
员进行合理的处理。
1.2
继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么
?
答
:
继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运
行状态
,
并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置
.
它的作用
包括
:1.
电力系统正常运行时不动作
;2.
电力系统部正常运行时发报
警信号
,
通知值班人员处理
,
使电力系统尽快恢复正常运行
;3.
电力系
统故障时
,
甄别出发生故障的电力设备
,
并向故障点与电源点之间、
最靠近故障点断路器发出跳闸指令
,
将故障部分与电网的其他部分隔
离。
1.3
继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能
,
各环节的
作用是什么
?
答
:
继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分
完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的
物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“是”、
1
“非”、“
0”
或“
1”
性质的一组逻辑信号,从而判别保护装置是否应该
启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号,使保护装置
按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是否应该使断
路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令,发出跳开断
路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
1.4
依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复
制差异,已经构成哪些原理的保护,这些保护单靠保护整定值能求
出保护范围内任意点的故障吗?
答:利用流过被保护元件电流幅值的增大,构成了过电流保护
;
利用
短路时电压幅值的降低,构成了低电压保护;利用电压幅值的异常
升高,构成了过电压保护;利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大,
构成了低阻抗保护。
单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障,因为当故障发
生在本线路末端与下级线路的首端出口时,本线路首端的电气量差
别不大。所以,为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路
时不动作,这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。
1.5
依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异,可
以构成哪些原理的保护?
答:利用电力元件两端电流的差别,可以构成电流差动保护;利用
电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护;利两侧
功率方向的差别,可以构成纵联方向比较式保护;利用两侧测量阻
抗的大小和方向的差别,可以构成纵联距离保护。
1.6
如图
1-1
所示,线路上装设两组电流互感器,线路保护和母线
保护应各接哪组互感器?
答:线路保护应接
TA1
,母线保护应接
TA2
。因为母线保护和线路
保护的保护区必须重叠,使得任意点的故障都处于保护区内。
线路
TA1 TA2
母线
2
图
1-1
电流互感器选用示意图
1.7
结合电力系统分析课程的知识,说明加快继电保护的动作时间,
为什么可以提高电力系统的稳定性?
答:由电力系统分析知识可知,故障发生时发电机输出的电磁功率
减小二机械功率基本不变,从而使发电机产生加速的不平衡功率。
继电保护的动作时间越快,发电机加速时间越短,功率角摆开幅度
就越小,月有利于系统的稳定。
由分析暂态稳定性的等面积理论可知,继电保护的动作速度越快,
故障持续的时间就越短,发电机的加速面积就约小,减速面积就越
大,发电机失去稳定性的可能性就越小,即稳定性得到了提高。
1.8
后备保护的作用是什么?阐述远后备保护和近后备保护的优缺
点。
答:后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其
他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下,迅速
启动来切除故障。
远后备保护的优点是:保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护
范围,它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的
不能切除问题。
远后备保护的缺点是:(
1
)当多个电源向该电力元件供电时,
需要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护;(
2
)动作将切
除所有上级电源测的断路器,造成事故扩大;(
3
)在高压电网中难
以满足灵敏度的要求。
近后备保护的优点是:(
1
)与主保护安装在同一断路器处,在主保
护拒动时近后备保护动作;(
2
)动作时只能切除主保护要跳开的断
路器,不造成事故的扩大;(
3
)在高压电网中能满足灵敏度的要求。
近后备保护的缺点是:变电所直流系统故障时可能与主保护同时
3
失去作用,无法起到“后备”的作用;断路器失灵时无法切除故障,
不能起到保护作用。
1.9
从对继电器的“四性“要求及其间的矛盾,阐述继电保护工作即
是理论性很强,又是工程实践性很强的工作。
答:继电保护的可靠性、选择性、速动性和灵敏性四项要求之间即
矛盾又统一。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工
作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进行的。
电力系统继电保护即是一门理论性很强,又是工程实践性很强的
学科。首先继电保护工作者要掌握电力系统、电气设备的基本原理、
运行特性和分析方法,特别要掌握电力系统故障时的电气量变化的
规律和分析方法,通过寻求电力系统的不同运行状态下电气量变化
的特点和差异来“甄别“故障或不正常状态的原理和方法,应用不同
的原理和判据实现继电保护的基本方法,所以需要很强的理论性。
由于被保护的电力系统及其相关的电气设备千差万别,故障时电
气量的变化受多种因素的影响和制约,因此任何一种继电保护原理
或装置都不可能不加调整地应用于不同的电气设备或系统,而应根
据实际工程中设备、系统的现状与参数,对其继电保护做出必要的
调整。相同原理的保护装置在应用于电力系统不同位置的元件上时,
可能有不同的配置和配合;相同的电力元件在电力系统不同位置安
装时,可能配置不同的继电保护,这些均需要根据电力系统的工程
实际,具体问题具体分析,所以继电保护又具有很强的工程实践性。
2
电流的电网保护
2.1
在过量(欠量)继电器中,为什么要求其动作特性满足“继电特
性”?若不满足,当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什
么情况?
答:过量继电器的继电特性类似 于电子电路中的“施密特特性“,
k
I
op
I
re
I
4
如图
2-1
所示。当加入继电器的动作电量(图中的)大于其设定的
动作值(图中的)时,继电器能够突然动作;继电器一旦动作以后,
即是输入的电气量减小至稍小于其动作值,继电器也不会返回,只
有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值(图中的)以后它才
突然返回。无论启动还是返回,继电器的动作都是明确干脆的,它
不可能停留在某一个中间位置,这种特性称为“继电特性”。
为了保证继电器可靠工作,其动作特性必须满足继电特性,否则
当加入继电器的电气量在动作值附近波动时,继电器将不停地在动
作和返回两个状态之间切换,出现“抖动“现象,后续的电路将无法
正常工作。
2.2
请列举说明
为实现“继电特性”,
电磁型、集成电
路性、数字型继
电器常分别采用
那些技术?
答:在过量动作的电磁型继电器中,继电器的动作条件是电磁力矩
大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和,当电磁力矩刚刚达到动作条
件时,继电器的可动衔铁开始转动,磁路气隙减小,在外加电流
(或电压)不变的情况下,电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增
加,弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加,在整个动作过程中
总的剩余力矩为正值,衔铁加速转动,直至衔铁完全吸合,所以动
作过程干脆利落。继电器的返回过程与之相反,返回的条件变为在
闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。当电磁
力矩减小到启动返回时,由于这时摩擦力矩反向,返回的过程中,
电磁力矩按平方关系减小,弹簧力矩按线性关系减小,产生一个返
1
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op
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k
I
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资源评论
- zhuyizhi7892024-05-24资源不错,内容挺好的,有一定的使用价值,值得借鉴,感谢分享。
- 黃思倫2022-05-06用户下载后在一定时间内未进行评价,系统默认好评。
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