电流速断保护试题及答案-第2页

二、(本题满分20分)

如图网络，试计算保护1电流速断保护的动作电流，动作时限及最小保护范围，并说明当线路长度减到20KM时情况如何?由此得出什么结论?已知 Kk’=1.2,z1=0.4W/km,Zs.min=12W, Zs.max=18W。

解：IdB.max = Es/(Zs.min + z1×LAB)
Idz.A’ = Kk'IdB.max
LAB=60 km: LAB=20 km:
Idz’ = 2.21 (kA) Idz’ = 3.98 (kA)
Lmin =19.95 (km) Lmin =-8.92(km)
被保护线路的长度很短时，电流速断保护可能没有保护范围。
三、(本题每小题5分，满分10分)
在单电源环网系统中，馈电线路过电流保护动作时限如图所示。1.计算输电线路过电流保护
动作时间；2.哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件?如果需要安装,在图中标明功率方
向元件及其动作正方向。
2s 1s 2.5s

0.5s 1.5s 1.5s 0.5s

四、 (本题满分10)

如图所示，各线路均装有距离保护，已知：Zs1.max=20W，Zs1.min=15W，Zs2.max=25W，Zs2.min=20W，z1= 0.4W／km, Kk’’=0.8。计算保护1的距离II段动作定值并校验动作灵敏度。

110KV 45KM 30KM

Kb=Ibc/Iab=[ 1+(zs1+zab)/zs2];
Kb.min =[ 1+(15+18)/25]=2.32;
ZdzA’’= Kk’’(ZAB+Kb×ZBC) =36.67W
Klm= ZdzA’’/ ZAB=2.04>1.25

五、(本题每小题5分，满分15分)
高频闭锁方向保护的原理框图如下。1.分别叙述保护动作区内部与外部故障时的保护的动作过程；2.说明原理框图中各元件的功能与作用；3.如果通道遭到破坏，当内部故障和外部故障时，保护的工作会受到何影响?

1．动作过程：
保护区内故障：两侧保护方向元件I,I’,S+动作，I’,S+动作后闭锁发讯，两侧保护均不发讯，保护动作跳闸
保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，I动作后启动发讯，闭锁对侧保护

2．元件的功能与作用：
S+ ：保护正方向故障时动作的功率方向元件；
I，I’：故障起动元件
t1: 区外故障切除后，近故障端保护继续发讯 t1 以闭锁对端保护,用于防止近故障端保护I先返回（停止发讯）、远故障端S+ ， I’ 后返回时引起的误动
t2: 通道配合延时。区外故障时，远故障端S+ ， I’动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠收到对侧闭锁信号
3．如果通道遭到破坏

坏，内部故障/外部故障时，保护正确/错误动作。

六、 (本题每小题5分，满分15分)

1．零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的区别是什么？分别在那种情况下起作用？
区别: 零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的定值整定原则不同，动作灵敏度不同零序电流灵敏I段动作灵敏度高，作为全相运行、发生接地故障时的接地保护，非全相运行时需退出运行；零序电流不灵敏I段的动作灵敏度低，作为非全相运行、发生接地故障时的接地保护。

2．说明三种圆特性阻抗继电器，那一种受过渡电阻影响最小？那一种受系统振荡影响最小？那一种躲负荷能力最强？
受过渡电阻影响最小依次为: 全阻抗继电器/偏移/方向；
受系统振荡影响最小依次为:方向/偏移/全阻抗继电器；
躲负荷能力最强依次为:方向/偏移/全阻抗继电器；

3．闭锁式方向高频保护中采用负序功率方向继电器有何优点？

(1)可反应所有不对称故障; 增加电压记忆后,也可反应三相对称故障;
(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负序电压( 功率 )高于远故障侧负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合
(3)振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功率方向元件不误动

试题2答案
一、(本题每小题2分，满分20分)
1．定时限过电流保护的动作时限是按 阶梯时限特性 来选择的。
2．在中性点非直接接地电网中的串联线路上发生跨线不同相两点接地短路时，三相完全星接线电流保护只切除远离电源故障点的几率为 100％ 。
3．零序过电流保护与相间过电流保护相比，由于其动作电流小，所以灵敏度 高 。
4．按90o接线的功率方向继电器，若IJ =-Ic，则UJ应为 UCB 。
5．全阻抗继电器的主要缺点是 无方向性 。
6．短距离输电线路比长距离输电线路受过渡电阻的影响要 大 。
7．距离III段的灵敏度校验应按分支系数Kfz为最大的运行方式来确定，目的是为了保证 灵敏性 。
8．在双侧电源系统中，当两电压电势模值相同且系统阻抗角和线路阻抗角相等时，振荡中心处于 ZΣ/2 处。
9．相差高频保护采用比较线路两端 正序电流 相位来反应对称短路。
10．对于母线保护，通常把 可靠性 放在重要位置。

二、(本题每小题10分，满分20分)
如图所示，在110KV 输电线路中，单位线路长度的阻抗为:X1=0.4(W/km), 可靠系数Kk’=1.25；系统阻抗为:Zs.max=6W, Zs.min=4W。
1. 计算：线路AB 的电流速断保护一次动作值与电流速断保护最小保护范围。
2．比较不完全星形接线两继电器

方式与三继电器方式过电流保护的差别。
1.5s
110kV 45km 30km

解：IdB.max = Es/(Zs.min + z1×LAB)
Idz.A’ = Kk'IdB.max
可解得：
Idz’ = 3.77 (kA) Lmin =23.1(km)
 
三、(本题每小题5分，满分10分)
在双电源系统中，馈电线路过电流保护动作时限如图所示（设电源处故障均有瞬动保护）。
1.计算输电线路过电流保护动作时间;
2.哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件?如果需要安装,在图中标明功率方向元件及其动作正方向。
1.5s 1s 2.5s

2.5s 1.5s 2s

解：t5=0s , t3=max{t5,t11,t12}+Δt=2.5s+0.5s=3s , t1=max{t3,t9,t10}+Δt=3s+0.5s=3.5s
t2=max{t7,t8}+Δt=2.5s+0.5s=3s , t4=max{t2,t911,t10}+Δt=3s+0.5s=3.5s ,
t6=max{t4,t11,t12}+Δt=3.5s+0.5s=4s
图中标明了功率方向元件动作正方向

四、 (本题每小题10分，满分20分)
如图所示，各线路均装有采用方向阻抗继电器的距离保护，已知：Zs1.max=15W，Zs1.min=10W，Zs2.max=20W，Zs2.min=15W，z1= 0.4W／km, jlm=750，jd=750；可靠系数Kk’=Kk’’=0.8。

110KV 50KM 25KM
1.计算保护1的距离II段动作定值并校验动作灵敏度。
2.在保护安装处出口短路时，距离保护一段容许的过渡电阻是多少？距离保护一段容许的最大过渡电阻又
是多少？保护A出口20KM处发生相间短路，过渡电阻分别为10W、15W和25W时，保护A一段是否动作？
为什么？
解：1.Kb=Ibc/Iab=[ 1+(zs1+zab)/zs2];Kb.min =[ 1+(10+20)/20]=2.5;
ZdzA’’= Kk’’(ZAB+Kb×ZBC) =32W ；Klm= ZdzA’’/ ZAB=1.6>1.25
2.线路AB的一段定值为：ZdzA’＝16W ；方向阻抗继电器园半径为：r=ZdzA’/2=8W ，因此，保护A出口
20KM处发生金属性相间短路时，短路阻抗为：Zd=20×0.4=8W ，位于方向园的园心； 过渡电阻分别为10W、
15W和25W时，保护A一段均不动作，因为此时过渡电阻大于园半径，测量阻抗均位于园外

五、(本题每小题5分，满分10分)
高频闭锁方向保护的原理框图如下：

1.分别叙述保护动作区内部与外部故障时的保护的动作过程，说明原理框图中各元件的功能与作用。
为什么要采用两个灵敏性不同的起动元件?

2.如果通道遭到破坏，当内部故障和外部故障时，保护的工作会受到何影响?
解：
1．动作过程：
保护区内故障：两侧保护方向元件I,I’,S+动作，I’,S+动作后闭锁发讯，两侧保护均不发讯，保护动作跳闸
保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，I动作后启动发讯，闭锁对侧保护

2．元件的功能与作用：
S+ ：保护正方向故障时动作的功率方向元件；I，I’：故障起动元件
t1: 区外故障切除后，近故障端保护继续发讯 t1 以闭锁对端保护,用于防止近故障端保护I先返回（停止发讯）、远故障端S+ ， I’ 后返回时引起的误动
t2: 通道配合延时。区外故障时，远故障端S+ ， I’动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠收到对侧闭锁信号
3．如果通道遭到破坏，内部故障/外部故障时，保护正确/错误动作。

六、 (本题每小题5分，满分20分)
1． 中性点直接接地系统为什么不利用三相相间电流保护兼作零序电流保护，而要采用零序电流保护?
答：由于中性点直接接地系统中，单相接地短路故障几率很大（总故障80%以上），大电流接地系统单相接地短路出现很大故障相与零序短路电流，而相电流保护灵敏度不够，故需单独设零序电流保护。

2． 说明双侧电源线路上实现同期重合闸时，检同期重合闸和检无压重合闸的工作方式与同期合闸条件。
答：两侧保护跳闸后，线路无压，则无压检定侧首先合闸，使线路充电，同步检定侧检查同步条件合格后允许同步合闸。如果无压检定侧DL偷跳，因对侧有压，不允许ZCH动作；为此在无压检定侧同时使用同步检定，由同步检定起动ZCH。重合闸于故障时，无压检定侧DL连续两次切除故障电流，工作条件恶劣，需定期更换检定方式。

注意：同步检定侧不允许投入无压检定方式。 同期合闸条件为：(1)Um ≈ Ux；(2)fm ≈ fx；(3)arg(Um/Ux)≈ 0

3． 相高频保护为什么用I1+KI2为操作电流？K值过大或过小对保护有何影响？
答：相差高频保护中，将三相电流综合为复合电流(I1+KI2)比相，可正确反映各种不同类型的故障；(I1+KI2)控制高频发讯机发讯（对高频电流进行调制），称为操作电流。K=6~8，保证了各种区内各种不对称故障的灵敏性； I1 保证了在区内三相对称故障时操作元件的可靠工作。K值过大时难以保证三相故障时保护的灵敏度，过小则不利于不对称故障时的正确比相。

4.机定子装有纵差动和横差动保护时，发生何种故障时两种保护会同时动作？
答：相间故障时两种保护会同时动作。