3.2 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。

因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高（即电压与电流之间的相位差较小）,负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R 轴之间的夹角较小。

短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。

短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角较大。

系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。

3.3 什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？ 答：在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。

相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是：接地短路点故障环路为“相—地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相—相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地。

3.4 构成距离保护为什么必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流？答：在三相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系1U I Z I Z I Z L m m m m k m k ===&&&&，即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。

用非故障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以不能构成距离保护。

3.10 解释什么是阻抗继电器的最灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最灵敏角。

答：当测量阻抗角Z m 的阻抗角与正向整定阻抗1Z set 的阻抗角相等时，阻抗继电器的动作阻抗最大，正好等于1Z set ，即1Z Z op set =，此时继电器最为灵敏，所以1Z set 的阻抗角又称为最灵敏角。

选定线路阻抗角为最灵敏角，是为了保证在线路发生金属性短路点情况下，阻抗继电器动作最灵敏。

3.15 以记忆电压为参考的距离继电器有什么特点？其初态特性与稳态特性有何差别？答：以记忆电压为参考电压的距离继电器可以消除所有故障点死区，尤其是克服出口三相对称性短路时三相电压都降为0而失去比较依据的不足；但其动作性不能长期保持。

初态特性与稳态特性差别：（1）在传统的模拟式距离保护中，记忆电压是通过LC 谐振记忆回路获得的，由于回路电阻的存在，记忆量是逐渐衰减的，故障一定时间后。

记忆电压将衰减至故障后的测量电压。

所有由记忆回路产生的结论仅在故障刚刚发生、记忆尚未消失时是成立的，因此称之为初态特性；（2）数字式保护中，记忆电压就是存放在存储器中的故障前电压的采样值，虽然不存在衰减问题，但故障发生一定时间后，电源的电动势发生变化，将不再等于故障前的记忆电压，再用故障前的记忆电压作为参考电压，特性也将发生变化。

所以记忆电压仅能在故障后的一定时间内使用，例如仅在I 、II 段中采用。

3.18 图3—7所示系统中，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。

其参数为：E ϕ=；151.1 2.1 1.2 2.2X X X X G G G G ====Ω 101.3 2.3 1.4 2.4X X X X G G G G ====Ω,101.1 1.4X X T T =Ω:, 300.10.4X X T T =Ω:, 201.5 1.6X X T T ==Ω, 400.50.6X X T T ==Ω;60L km A B =-， 40L km B C =-;线路阻抗0.412Z Z km ==Ω， 1.20Z km =Ω，线路阻抗角均为75°， max max 300..I I A A B L C B L ==--，负荷功率因数角为30°； 1.2K SS =, 1.2K re =，0.85I K rel =, 0.75II K rel=,变压器均装有快速差动保护。

试解答： (1)为了快速切除线路上的各种短路，线路A —B 、B —C 应在何处配备三段式距离保护，各选用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应在1、2、3、4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式；它们的I 、II 段选择具有方向特性的距离保护，III 选用具有偏移特性的距离保护。

(2)整定保护1—4的距离I 段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。

答： 线路AB 的正序阻抗 0.460241Z Z L AB A B ==⨯=Ω- 线路BC 的正序阻抗 0.440161Z Z L BC B C ==⨯=Ω-保护1、2的距离I 段 0.852420.4().1,2I I Z K Z AB set rel ==⨯=Ω 保护3、4的距离I 段 0.851613.6().3,4I I Z K Z BC set rel ==⨯=Ω 保护1—4距离保护在阻抗平面上的动作区域如图1所示，圆周1、2、3、4分别对应保护1、2、3、4距离I 段的动作特性。

（3）分别求出保护1、4接地距离II 段的最大、最小分支系数。

答：对保护1：1） 当与相邻下级线路距离保护I 段配合时，有 2.881.max K b =， 1.591.min K b = 2） 当与相邻变压器的快速保护相配合时，有 2.881.max K b =， 2.011.min K b =对保护4：、1） 当与相邻下级线路距离保护I 段配合时，有 2.264.max K b =， 1.414.min K b = 2） 当与相邻变压器的快速保护相配合时，有 1.994.max K b =， 1.534.min K b = 详细计算见后面的附录。

（4）分别求出保护1、4接地距离II 、III 段的定值及时限，并校验灵敏度。

答：保护1距离II 段的整定：1）整定阻抗：按下面两个条件选择。

（a ）当与相邻下级线路距离保护I 段相配合时，有()0.75(24 1.5913.6)34.218()1.min .1.3II II I Z K Z K Z AB b set set rel =+=+⨯=Ω (b)当与相邻变压器的快速保护相配合时，有()0.75(24 2.0120)48.15()1.min .1II II Z K Z K Z AB b t set rel =+=+⨯=Ω 201.5 1.6Z X X t T T ===Ω2)灵敏度校验：34.218.1 1.43 1.2524II Z set K sen Z AB===>,满足灵敏度要求。

3）动作时限：与相邻保护3的I 段配合，有00.50.513II I t t t s =+∆=+=，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。

保护1距离III 段的整定：1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有.min 190.53().min .max U L Z L I L =Ω&& .min .1cos()K Z III rel L Z set K K SS re set L ϕϕ=- 取0.83K rel =， 1.2K SS =， 1.2K re =和75set ϕ=︒，30L ϕ=︒，于是0.83190.53155.93().1 1.2 1.2cos(7530)III Z set ⨯==Ω⨯⨯︒-︒2）灵敏度校验：（a ）本线路末端短路时灵敏系数为155.93.1 6.5 1.5(1)24III Z set K sen Z AB===≥ (b)相邻设备末端短路时灵敏系数为.11.2(1)1.max III Z set K sen Z K Z AB b next=≥+①相邻线路末端短路时灵敏系数。

利用问题（3）中求灵敏系数的结论，只要令X X BK BC =, 0X CK =即可，所以有 11112156.056.0056.0[(1)(1)]312.112.0034.034.012.00134.1AC K b X X X X BC X X X X X X X XAB AB X =++⨯⨯+++++++当34.1X , 56.0X 分别取最小值，而12.1X 、34.0X 、12.0X 分别取最大值时，1K b 就取最大值，即当1034.1min X =Ω，2056.0min X =Ω，2512.1max X =Ω，3034.0max X =Ω，3012.0max X =Ω，有11 2.881.max 2021204820[(1)(1)]25403072330303072110K b =+=+⨯⨯+++++++16()Z Z next BC ==Ω 155.93.12.23 1.2(2)24 2.88161.max III Z set K sen Z K Z AB b next===>++⨯②相邻变压器末端短路时灵敏系数。

此时 2.881.max K b =， 20()Z Z next t ==Ω155.93.11.91 1.2(2)242.88201.max III Z set K sen Z K Z AB b next===>++⨯201.5 1.6Z X X next T T ===Ω所以灵敏度校验满足要求。

3）动作时限：与相邻设备保护配合，有0.50.5113III III t t t s =+∆=+=，它能同时满足与相邻线路保护和相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。

保护4距离II 段的整定：1）整定阻抗：按下面两个条件选择。

（a ）当与相邻下级线路距离保护I 段相配合时，有()0.75(16 1.4120.4)33.573()4.min .4.2II II I Z K Z K Z BC b set set rel =+=+⨯=Ω (b)当与相邻变压器的快速保护相配合时，有()0.75(16 1.5320)34.95()4.min .4II II Z K Z K Z BC b t set rel =+=+⨯=Ω 201.5 1.6Z X X t T T ===Ω所以取33.573().4II Z set =Ω. 2)灵敏度校验：33.573.4 2.1 1.2516II Z set K sen Z BC===> 3）动作时限：与相邻保护2的I 段配合，有0.542II I t t t s =+∆=，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。