西南交大继电保护习题

继电保护习题2006-4-5

1．图所示网络，各断路器处均装有继电保护装置，断路器上方的数字(1、2…. 7)代表该处保护装置的编号，下方的文字符号(1DL、2DL、?、7DL)为断路器本身的编号。试按图回答下列问题：

(1)当d1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪台断路器？如果断路器6DL因失灵而拒跳，保护又将如何动作?

(2)当d2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪些断路器？如此时保护3拒动或断路器3DL拒跳，但保护1动作并跳开断路器lDL，问此种动作是否有选择性?如果拒动的断路器为2DL，对保护1的动作又应作何评价?

2．在图所示网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：

(1)保护1按整定时间先动作跳开1DL，保护2起动并在故障切除后返回； (2)保护l和保护2同时按保护l整定时间动作并跳开lDL和2DL；

(3)保护l和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL； (4)保护1起动但末跳闸，保护2动作跳开2DL； (5)保护l末动，保护2动作并跳开2DL; (6)保护1和保护2均未动作。

答 (1)“保护1按整定时间先动作跳开1DL”——这一事实明显表明保护1已满足全部四顶基本要求，因为按《继电保护和安全自动装置技术规程》，(下称“规程’)规定：所谓选择性是指首先由故障设备或缺陷线路本身的保护动作切除故障，保护l动作跳开1DL正满足了选择性；灵敏性是指在被保护设备或被保护线路范围内故降时，保护装置应具备足够的反应能力，保护1的“先动作”已充分说明了这一点：所谓速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障、其目的是提高系统稳定性，限制故障设备和故障线路的损坏程度，缩小故障波及的范围等。保护1的按“整定时间”动作，说明此项已满足。最后，保护1对d点故障

的动作是属于应该动作且可靠动作的行为，故可靠性亦得到满足。

同理保护2的“起动后返回”至少也说明了它已满足灵敏性(能起动)、选择性(“后返回”——说明不该它动作，它虽起动，但却未动作)、可靠性(最终没有动作是属于不该动作时应可靠不动作的表现)等基本要求(速动性无表现)。

(2) “保护1和保护2同时按保护1的整定时间动作并跳开1DL和2DL”——这种情况表明，保护l满足所有四项基本要求，理由同(1)。保护3为无选择性越级跳闸，故选择性和可靠性均不满足，灵敏性满足，速动性不满足，因为它已不是尽快地(即尽可能快)切除故障，而是超过可能的快，它的行为已违背“缩小故障波及范围”的目的，其后果是扩大了故障波及的范围。

(3) “保护1和保护2同时按保护2的整定时间动作并跳开1DL和2DL”——这种情况表明，保护1满足可靠性、选择性和灵敏性要求，未满足速动性要求，因为没有做到尽可能快地切除故障，而且由于它的晚动己造成保护2越级跳闸，导致了故障波及范围的扩大，有违速动性的要求。保护2为无选择性越级跳闸，但在保护1的工作已失常的前提下，且保护2的动作是符合预先规定的，故其可靠性、选择性、灵敏性和速动性均应评为满足。 (4) “保护1起动但末跳闸，保护2动作跳开2DL”一—这种情况表明，保护1为无选择性，拒动，不可靠，虽此时灵敏性还算够，但其余几项要求均未满足。保护2满足全部四项要求，虽此时故障不是由故障线路本身保护动作切除的，但“规程”对选择性的规定还有一句话是：当故障设备或故障线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护切除故障。显然，这佯的规定是合理的。

(5)“保护1未动，保护2动作并跳开2DL”——这种情况下的评价基本同上述(4)，不同点只是此时保护1为对四项要求均不满足。 (6)“保护1和保护2均未动作“一一此种情况表明保护1、保护2均末满足四项基本要求，这是极少见的情况。

3． 在确定变压器差动保护用电流互感器的变比时，有时要乘一个3，有时又不乘，在把一次电流折算到继电器中时，也有时要乘以或不乘以3，这是为什么?

4．图为双侧电源网络中的一条线路MN，在M侧采用检查无电压重合闸方式，N侧采用检查同步重合闸方式，线路两测主保护均为距离保护，其动作时间为t??0.1s，t???0.5s，两侧断路器跳闸时间均为0.06s,合闸时间为0.3s，重合闸动作时间(包括检查同步继电器动作时间在内)tzch＝1s，试求

(1)当M侧出口d点发生瞬时性故障阶从故障开始到恢复正常供电需经历多长时间？ (2)如果d点发生永久性故障，从故障开始到最后切除故障需经历多长时间？ (3)M侧是否应同时投入检查同步继电器?为什么? (4)N侧是否也应同时投入检查无电压继电器?为什么?

5．在图所示35kV单电源网络中，已知：各线路均装有过电流保护，动作时限依次为t1、t2和t3。，在线路AB的3DL处(保护3)采用了重合闸前加速方式，其加速用无选择性电流速断

??0.1s，重合闸动作后即将此速断保护退出工作(此退出工作的时间取为的动作时间为t10.2s如在此0.2s时间内又接连发生第二次故障，则退出工作的时间将自动延长到相继故障切除后的0.2s)。所有断路器均采用统一型式的少油式断路器，其合闸时间th.DL，跳闸时间tt.DL以及三相一次自动重合闸的动作时间tZCH和前述有关保护的动作时间均见表(表中给出三种方案)。重合闸的准备时间为15s。试求：

(1)当dl点发生瞬时性故障时，重合闸及各保护将如何动作?从故障开始到恢复供电的总时间t是多少?

(2)当d1点发生永久性故障而断路器2DL又拒动时，重合闸及各保护将如何动作?最后由哪台断路器切除故障？故障从开始到最后切除共用了多长时间t?如不采用自动重合闸，切除此故障将用多长时间？对比之下，试评价自动重合闸的优点何在？

(3)若d1点的故障是瞬时性的，但在d1点发生故障后，经过15.5s时，d2点又发生永久性故障，此时d2点故障将如何被切除?d2点故障开始到最后切除的总时间t是多少？ (4)已知条件与(3)相同，但d1点故障后到d2点故障经历的时间为10s。 方案 保护动作时间(s) t1 1 2 3 1 0.5 1 t2 2 1 1.5 t3 3 1.5 2 断路器动作时间(s) th.DL 0.12 0.35 0.5 tt.DL 0.06 0.07 0.08 tzch (s) 0.8 0.8 1 ZCH准备时间 (s) 15 15 15 解：以方案1为例：

（1）由于有“前加速”与继电保护配合，所以从d1点故障发生后，经0.1s，首先由保护3的“前加速”用电流速断动作，发出跳闸脉冲给断路器3DL，经0.06s，3DL跳开，3DL在起动回路内的常开触点打开，使重合闸起动，经0.8s后，发重合闸脉冲给3DL，经0.12s后，断路器重合闸成功，恢复供电，由于d1点故障是瞬时性的，故3DL重合后即转入正常运行。由此可见，d1点瞬时故障开始到恢复供电的总时间为

??tt.DL?tzch?th.DL?0.1?0.06?0.8?0.12?1.08(s) t?t3这个时间比故障线路本身的保护动作时间还短，明显看出重合闸前加速的优越性。 顺便指出，在故障被切除的过程中，故障线路的保护2亦在起动之中，只因整定时间较

长，而为动作于跳闸。

（2）当d1点发生永久性故障，而断路器2DL又拒动时，从d1点故障开始到3DL合闸恢复供电的过程童（1）所述，由于故障未消除，因此有关的保护又重新起动，其中保护3中的加速继电器（电流速断）已被重合闸闭锁，不能再起作用，此时将由故障线路本身的保护2，经过2s后动作发出跳断路器2DL的脉冲，但因2DL拒动，故使故障继续存在，因此需待保护3的过电流保护以延时3s的时间动作后，才发跳闸脉冲给3DL，经0.06s后，由3DL最后切除故障，3DL跳闸后，自动重合闸虽然又重新起动，但因重合闸还未作好下次动作的准备（一次合闸脉冲元件延时未到），故不能再动作重合。由此可见，由故障开始到最后切除故障的总时间为

??tt.DL?tzch?th.DL?t3?tt.DLt?t3?0.1?0.06?0.8?0.12?3?0.06?4.14(s)

如不采用自动合闸，对该故障，当出保护3的过电流保护以远后备作用直接切除，其总时间为

??tt?.DL?3?0.06?3.06(s) t?t1可见，自动重合闸前加速对永久性故障起的作用并不好，它的效益主要表现在对瞬时性

故障上。但应指出，事故统计资料表明，绝大多数故障属于瞬时性的，特别是输电线路的故障，共重合闸的成功率约为68％一83％。

(3)d1点瞬时性故障后，经15.5s，d2点又发生永久性故障时，由d 1点瞬时性故障开始到重合闸成功恢复供电的过程同(1)所述，所经历的时间为

然后经过15.5-1.08＝14.42(s)的时间，d2点发生永久性故障。d2点故障发生后，首先仍是保护3的电流速断动作(0.1s)使3DL(经0.06s)跳开，后者起动自动重合闸，经0.8s后接通发重合闸脉冲回路，但这时能否发出重合闸脉冲，应视重合闸的准备时间如何而定，而该重合闸的准备时间是从dl点故障跳问发重合闸脉冲，合好闸，恢复供电后才开始计时的，到当前为止这一准备时间总共为14.42十0.1十0.06十0.8＝15.38(s)其值大于15s(准备时间的整定值)，故可再次进行重合闸，但重合后，d2点故障并未消除，因而随后保护1经l s后动作，又使1DL跳闸切除故障，故d2点故障开始到最后切除的总时间

(4)此时由dl点瞬时性故障开始到它被切除又重合而恢复供电的时间仍为

但从恢复供电开始到d1点故障的时间为

因此当d2点发生故障经历0.1s，后加速用电流速断动作使3DL动作跳闸而起动重合闸

的全过程的时间仅为

这一时间相当于重合闸动作后为下次动作的实际准备时间，它小于原定的15s，故重合闸不能动作重合，其结果使3DL跳闸后不再合闸，d2的故障因而也最后被切除但变电所B和C都将被牵连而全部停电。此d2的永久性故障，从开始到被最后切除的总时间为

最后这种情况显然是不希望的：然而，在通常的情况下，当dl点发生故障，经重合后，在重合闸未做好准备的时间(15—20s)内，又在下游发生另一点故障的情况是极稀有的，否则，必须在重合闸回路内采取措施，如将在重合闸动作后，前加速作用的退出时间加长到重合闸准备时间等。

6 什么叫自动重合闸?自动重合闸在电力系统中有何作用？对自动重合闸有那些基本要求? 7 何谓“瞬时性”故障和“永久性”故障?它们的主要特征是什么?线路发生的故障是永久性还是瞬时性故障，是否从故障一开始就已经确定?为什么?

8 《继电保护和安全自动装置技术规程》规范“在任何情况(包括装置本身的元件换坏以及继电器触点粘住或拒动)下，自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定(如一次自动重合则只应动作一次)，这是为什么?试说明其理由。

9 什么叫三相自动重合闸、单相自动至合闸和综合重合闸?它们有何异同?它们之间的关系是汁么?各有何特点(优点和缺点)?

10 为什么自动重合闸自己不能起动？要靠继电保护起动和“不对应’起动?什么叫继电保护起动和不对应起动?二者有何差别?试比较达两种起动方式的优缺点?

11 能否说，重合闸动作时间越短，重合闸成功率就越高?因此可以得出结论：重合闸的动作时间的整定要越短越好，零秒最好，对吗?

12 单电源自动重合闸动作时间的整定要考虑哪些因素?如何整定?

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