发布时间 : 星期二 文章电力系统继电保护课后习题及答案完整版马永祥北京大学出版社更新完毕开始阅读d88c01a56529647d272852b2
机的转矩、有功功率要发生周期性摆动。这种情况下，将有很大的电磁转矩周期性地作用在发电机轴系上，并通过定子传到机座上，引起机组振动，直接威胁着机组的安全。 低励磁或失磁运行时定子端部漏磁增加，将使端部和边段铁芯过热。 汽轮发电机允许失磁后继续运行主要取决于电力系统的具体情况。例如，当电力系统的有功功率供应比较紧张，同时一台发电机失磁后，系统能够供给它所需要的无功功率，并能保证电力系统的电压水平时，则失磁后就应该继续运行；反之，若系统没有能力供给它所需要的无功功率，并且系统中有功功率有足够的储备，则失磁以后就不应该继续运行。 16.为什么水轮发电机需要装设过电压保护？ 发电机运行中，由于励磁绕组故障、励磁回路开路、半导体励磁系统故障、灭磁开关误跳闸、自动调节励磁系统故障以及误操作等原因都会引起励磁电流突然消失或下降到静稳极限所对应的励磁电流以下。
失磁对机组的影响： (1)造成转子槽楔、护环的接触面局部过热 (2)引起定子端部过热 (3)使定子绕组过电流
(4)造成有功功率周期性摆动和机组振动等。
对系统的影响：
（1）造成系统无功大量缺额、各点电压降低，甚至因电压崩溃而瓦解
（2）引起机组或输电线路过电流，若继电器护保动作，可能导致大面积停电
（3）引起相邻机组与系统之间或系统各部分之间失步。 对于失磁发电机只有在失步后才会造成对机组和系统的危害。由于出现滑差，在转子上产生差频电流，引起局部过热。此时吸取大量无功功率引起定子绕组过电流。异步运行时将造成机组振动等。
17.发电机在运行中为什么会发生失磁？失磁对发电机和电力系统有哪些影响？对于失磁发电机什么时候才造成危害，为什么？ 发电机失磁过程可分为三个阶段：
(1)发电机失磁后到临界失步前。有功功率通过增大功角占来维持与原动机输入功率平衡。 (2)临界失步。有功功率达到静稳极限。功率角等于90度，从系统吸收恒定的无功功率。 (3)失步后。由于出现滑差S产生异步功率，并随S加大而增加；另一方面因机组调速系统动作，使原动机输入功率随S增大而减小当异步功率与原动机输入功率平衡时，发电机进入稳定异步运行，对失磁机组，输出恒定的异步功率。此时功角大于90，从系统吸收更多的无功功率。
18.发电机为什么要装设定子绕组单相接地保护？
当机端测量阻抗处于等无功圆周上时表明该失磁运行机组已处于静稳边界并向系统吸收恒定的无功功率若进人圆内则表明机组已经失步，该圆的大小与系统电抗X和机组同步电抗Xd有关，对已确定的机组若与系统联系不紧密时则X增大临界失步阻抗圆在复平面上圆心上移、半径增大表明机组失磁后较容易失去静稳定。
19.如何判别发电机失磁？如何防止失磁保护在非失磁工况下的误动作，为什么？发电机失磁后可以通过无功功率方向改变机端测量阻抗进人临界失步阻抗圆和舁步阻抗边界等定子判据判断防止失磁保护在非失磁工况下误动作还需要借助辅助判据有
(1)励磁电压下降。失磁时励磁电压要下降而短路或系统振荡下降反而因强励作用而上升 (2)负序分量。失磁时系统无负序分量i短路或短路引起系统振荡总会出现负序分量。 (3)延时。系统振荡时机端测卅阻抗只是短时穿过失磁继电器的动作区而不会长时问停削。 (4)操作闭锁。发电机对长线充电或自同期均属正常操作可利用操作闭锁。
（5）电压回路断线闭锁。电压互感器二次回路断线会引起保护误动可利用电压回路断锁线 20.发电机~变压器组保护有哪些特点？
可将发电机变压器组作个工作元件所以某些类型相同的保护可以共用使保护简化、经济并提高可靠性。
(1)对于纵差动保护当发电机变压器之间无断路器的接线方式般共用组纵差动保护)当发电机、变压器之间有厂用分支线时厂用分支线应包括在纵差动保护范围内)当发电机、变压器之间有断路器时发电机和变压器应分别装设纵差动保护。
(2)对于相间短路的后备保护发电机一变压器组一般装设共用的后备保护同时兼母和母上作线线路的后备保护。对变压器各侧线的相间短路应有足够的灵敏性。
(3)对于发电机电压侧单相接地保护广一般采用零序电压保护对于大型发电机变压器组应装设100%定子绕组单相接地保护。
8.1填空题
1.对于中性点直接接地系统，为反应相间和接地短路，母线保护的接线方式需采用星型接线 2母线差动保护利用差动回路阻抗变化特性，有效防止区外短路因电流互感器严重饱和造成的保护错误动作。
3双母线同时运行时，当任一组母线故障时，母线差动保护动作而母联断路器拒动时，需有断路器保护或对侧线路保护来切除。
4.3/2断路器接线的母线，应装设两套母差保护，但不设元件。
5母线动保护启动元件的整定值，应能避开外部故障的最大不平衡电流。 6当母线内部故障有电流流出时，应减小差动元件的比率制动系数以确保内部故障时母线保护正确动作。
7在电流相位比较式母线差动保护装置中一般利用差动继电器作为启动元件利用相位比较继电器作为选择元件。
8电流比相式母线保护的基本原理是比较各连元件相位的不同来区别母线内部或外部短路的。
9.对于单母线或双母线保护通常把安全性放在重要位置。
10母联电流相位比较式母线保护是比较母联断路器与总差动电流相位的母线保护。 判断
1母差保护与失灵保护共用出口回路时闭锁元件的灵敏系数应按失保护的要求整定（对） 2母线充电保护是指母线故障的后备保护错
3.双母线差动保护按要求在每一单元出口回路加装低电压闭锁错
4母差保护采用电压闭锁元件能够防止误碰出口继电器而造成保护误动对
5断路器失灵保护的延时必须和其他保护的时限配合错6为保证安全母差保护装置中各元件的电流互感器二次侧应分别接地错
7母线倒闸操作时电流相位比较式母线差动保护退出运行错
8中阻抗母差保护主要是靠谐波比率制动来防止电流互感器饱和后保护错误动作。错 9完全差动母线保护不适用于双母线场合。对
10.母联电流相位比较式保护母联断路器因故断开任一组母线故障时该保护将误动错
8.4问答题
1.双母线电流差动保护的优点是：
(1)各组成元件和接线比较简单，调试方便，运行人员易于掌握。
(2)采用速饱和变流器，可以较有效地防止由于区外故障一次电流中有直流分量、导致电流互感器饱和引起的保护误动作。
(3)当元件固定连接时，母线保护有很好的选择性。
(4)当母联断路器断开时，母线保护仍有选择能力，在两组母线先后发生短路时，母线保护有能可靠地动作。
双母线电流差动保护的缺点是：
(1) 当元件固定连接方式破坏时，如任一母线上发生短路故障，就会将两组母线上的连接元
件全部切除。因此，它适应动作方式变化的能力较差。
(2) 由于采用了带速饱和变流器的的电流差动继电器，其动作时间较慢（约有1.5~2个周波
的动作延时），不能快速切除故障。
(3) 如果起动元件和选择元件的动作电流按避越外部短路时的最大不平衡电流整定其灵敏
度较低。 2．投入顺序
(1)检查所有压板均在断开位置。
(2)投入母差出口中间继电器启动回路压板，复合电压闭锁压板。 (3)投入直流电源保险。
(4)检查母差保护无异常动作情况。
(5)投入母联开关跳闸压板，当采取母联重合闸方式时，投入重合闸放电压板。
(6)投入所有连接元件的跳闸压板，当元件采取重合闸方式时，投入重合闸放电压板。 母差保护退出时，应首先退出所有连接元件及母联开关的跳闸压板与重合闸放电压板。 3.(1)倒闸过程中不退出母差保护。
(2)对于出口回路不自动切换的装置，倒闸后仍被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路。
(3)母联兼旁路开关作旁路路开关代线路运行时倒闸后将停用母线的比相出口压板和跳母联压板断开。因为此时所代线路的穿越性故障即相当于停用母线的内部故障。
4.断路器失灵保护又称后备保护，在故障元件的继电保护装置动作而其断路器拒绝动作时，它能以较短的时限切除与故障元件接于同一母线的其它断路器，以便尽快地将停电范围限制到最小。
5.断路器失灵保护由起动回路、时间元件和跳闸出口回路三大部分构成，下列条件同时具备时，失灵保护方可起动：
(1)故障线路或设备的保护能瞬时复归的出口断电器动作后不返回。 (2)断路器未断开的判别元件动作。判别元件可采用能够快速复归的相电流元件。（相电流判别元件的定值应在保证线路未端故障有足够灵敏度的前提下，尽量按大于负荷电流整定)。 6.母联电流比相式母线差动保护是利用比较母联断路器中电流与总差动电流的相位来选择出故障母线。这是因为当母线I上故障时，流过母联断路器的短路电流是由母线II流向母线I而当母线II上故障时，流过母联断路器的短路电流则是由母线I流向母线II。在这两种故障情况下，母联断路器的电流相位变化了180度，而总差动电流是反应母线故障的总电流其相位是不变的。因此，利用这两个电流的相位比较，就可以选择出故障母线，并切除选择出的故障母线上的全部断路器。
7.为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作，故采用电压闭锁元件。它利用接在每组母线电压互感器二次侧上的低电压继电器和零序过电压继电器实现。三只低电压继电器反应各种相间短路故障，零序过电压继电器反应各种接地故障。
利用电压元件对母线保护闭锁，接线简单。防止母线保护误动接线是将电压重动继电器KV的触点串接在各个跳闸回路中。这种方式如误碰出口中间继电器不会引起母线保护误动作，因此，被广泛应用。
8.保护双重化，即采用工作原理不同的两套母线保护，每套保护应分别接在电流互感器不同的二次绕组上；应有独立的直流电源；它们的出口继电器触点应分别接通断路器两个独立的跳闸线圈等。
9.双母线保护的方式有：元件闹定连接的双母线电流差动保护，母联电流比相式母线差动保护，带比率制动特性的电流差动母线保护，电流比相式母线保护等。
10.对于一个半断路器接线的母线，母线保护误动作，并不影响各连接元件连续运行，只是改变了它们的潮流分布。但是，如果区内短路时母线保护拒动，则故障母线将由各连接元件对侧的后备保护延时切除，这将严重影响系统的稳定性。因此，对于一个半断路器接线的母线保护，要求它的可信赖性比安全性要高。