电力系统继电保护习题解答第4~6章
第4章输电线路的差动保护和高频保护
思考题与习题的解答
4-1 分别画出纵差保护在被保护线路外部、内部发生短路故障时的电流分布，并说明工作原理
答：图4-1（a）和（b）分别为纵差保护内部故障和外部故障时的电流分布。
图4-1 纵差保护原理接线图 （a）外部故障时；（b）内部故障时
从图4-1（a）中可见在正常运行或外部故障时，在理想条件下，差动继电器KD中流过大小相等、方向相反的两个电流互相抵消，即
??I??I??1(I??I?）?0 IrI2II2IIIKTA所以继电器KD不动作。
当发生内部故障时，见图7-1（b）所示流入继电器电流为：
?I?1?????Ir?I?2?III2?(II?III)?K
KTAKTA当Ir?Iop.r（继电器动作电流），故继电器动作，将故障线路两端断路器跳开。
4-2纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是什么？说明纵联差动保护的优点？
答：纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是差动保护的速动性好，没有死区。不需要考虑与相邻元件的配合问题。优点是可以全线快速切除故障。
4-3 纵差保护中不平衡电流是由于什么原因产生的，不平衡电流暂态过程中有哪些特性，它对保护装置有什么影响？
答：不平衡电流是由纵差保护线路两端互感器的励磁特性不完全相同，在短路故障时通过很大一次电流使两个电流互感器的铁芯饱和程度不同，造成TA二次电流差别较大，产生不平衡
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电流。
不平衡电流在暂态起始段和结束段都不大，最大不平衡电流发生在暂态过程中段。因纵差保护要躲过不平衡电流，不平衡电流过大将使保护装置灵敏系数降低。
4-4纵差保护动作电流在整定计算中应考虑哪些因素，为什么？
纵差保护动作电流整定要考虑两个因素，即躲过保护区外短路的最大不平衡电流和躲过被保护线路的最大负荷电流。这样可提高纵差保护的灵敏系数。
4-5 说明横差方向保护的工作原理，为什么能有选择性地切除故障线路，为什么在直流操作电源中采用闭锁装置？
答：横差方向保护是基于反应两回路中电流之差的大小及方向的一种保护。
如图4-3（a）网络所示，当发生保护范围内短路时，M端保护1KA中流过电流为:
Ir1?1(IK1?IK2)?Iop.1r KTAN端保护2KA中电流为:
Ir2?1(IK2?IK1)?Iop.2r KTA所以继电器1QF和2QF跳闸。
如图4-3（b）网络所示，当正常运行或发生保护区外K点短路时，线路WL1和WL2流过相同的电流，1KA和2KA中通过最大不平衡电流，所以保护装置不会误动作。
差动电流继电器中在不同线路内部故障时通过电流方向不同，因此可用功率方向元件来选择故障线路。当保护断开一回线后，平行线路只剩下一回线路运行，横差保护要误动作，应立即退出工作，因此，各端保护的正电源由本端的两断路器的常开辅助触点进行闭锁，即当一台断路器跳闸后，保护就自动退出运行。
图4-3题4-5纵差保护原理说明 (a)保护区内故障；(b)保护区外故障
4-6 什么是相继动作？为什么会出现相继动作？相继动作对电力系统有何影响？
线路故障，由线路两段保护先后动作，切除故障，称为相继动作。相继动作是由于发生故障一端的启动元件不能动作而引起的。相继动作为无选择性动作，导致保护动作切除故障时间延
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长一倍。
4-7说明电流平衡保护的工作原理及适用场合？
答：平行线路的电流平衡保护是横差保护的另一种形式，是基于比较平行线路的两回线中电流绝对值大小而工作的。正常运行或外部短路时，平行线两回线中电流相等保护不动作，在平行线路内部故障时，故障线路流过电流大于非故障线路中流过的短路电流，保护根据这一点正确选择出故障线路，并将其切除。电流平衡保护是用比较双回线路的电流来判别故障的，所以当某一回线停止运行时保护就不能正常工作了，必须退出运行。这样它与横差保护一样也采用直流操作电源闭锁。
在单侧电源双回线路上，平衡电流保护只能装设在电源侧，而不能装设在受电侧，因为在任一回线短路时，流过受电侧两个继电器工作绕组和制动绕中电流大小相等，保护不动作。在这种情况下，受电侧可装设横差方向保护。
4-8解释横差方向保护的相继动作区和死区的含义。
如图4-2所示单侧电源、双回路横差保护，当在线路WL1上N端附近lM区域内K点发生短路时，流过WL1短路电流IK1与流过WL2短路电流IK2近似相等。故M端保护差动回路中流入电流继电器1KA电流Ir1?1所以1KA不动作，流入电流继电器2KA电流(IK1?IK2)?0，
KTAIr2?2IK2?Iop.2r，故2KA动作，断路器3QF跳闸，当3QF跳闸后，故障仍然存在，短路电流KTA重新分配，IK2?0，故障点全部短路电流通过保护1，于是M端电流继电器中电流
Ir1?IK1?Iop.1r，故1KA动作，1QF跳闸。这样K点故障分别由N端、M端保护先后动作使KTAN端断路器先跳闸，M端断路器后跳闸切除故障线路称为相继动作。使N端变电所一段区域lM内故障时，首先N端保护先动作，继之M端保护再动作的这段区域lM称为M端的相继动作区。 反应相间短路横差保护的功率方向元件采用90°接线，当保护安装处附近发生三相短路时，母线残压接近于零，则加于功率方向继电器功率小于其动作功率时，功率方向继电器不动作。功率方向继电器靠近母线一段不动作的区域称为死区。保护的死区位于本保护的相继动作区内，通常要求死区的长度不超过全线路长度的10%。
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