繼電保護(hù)課后規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題答案1緒論1.1電力系統(tǒng)如果沒(méi)有配備完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，想象一下會(huì)出現(xiàn)什 么情景？ 答：現(xiàn)代的電力系統(tǒng)離開(kāi)完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)是不能運(yùn)行的。當(dāng)電力 系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，電源至故障點(diǎn)之間的電力設(shè)備中將流過(guò)很大的短路 電流，若沒(méi)有完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)將故障快速切除，則會(huì)引起故障元 件和流過(guò)故障電流的其他電氣設(shè)備的損壞；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 發(fā)電機(jī)端電壓降低造成發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率和輸出電磁功率的不 平衡，可能引起電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，甚至引起電網(wǎng)的崩潰、造成 人身傷亡。如果電力系統(tǒng)沒(méi)有配備完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，則當(dāng)電力系 統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行時(shí)，不能及時(shí)地發(fā)出信號(hào)通知值班人員進(jìn)行合理的

2、 處理。1.2繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中所起的作用是什么？答:繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn) 行狀態(tài),并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置.它的作用包 括：1.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作2電力系統(tǒng)部正常運(yùn)行時(shí)發(fā)報(bào)警信 號(hào),通知值班人員處理，使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行3電力系統(tǒng)故障 時(shí),甄別出發(fā)生故障的電力設(shè)備，并向故障點(diǎn)與電源點(diǎn)之間、最靠近故 障點(diǎn)斷路器發(fā)出跳閘指令，將故障部分與電網(wǎng)的其他部分隔離。1.3繼電保護(hù)裝置通過(guò)哪些主要環(huán)節(jié)完成預(yù)定的保護(hù)功能,各環(huán)節(jié)的 作用是什么？ 答:繼電保護(hù)裝置一般通過(guò)測(cè)量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸出三個(gè)部分完 成預(yù)定的保護(hù)功能。測(cè)量比較環(huán)

3、節(jié)是冊(cè)來(lái)那個(gè)被保護(hù)電器元件的物理 參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出“是” “非”“ 0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判別保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。 邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測(cè)量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號(hào)，使保護(hù)裝置按一定的 邏輯關(guān)系判定故障的類(lèi)型和范圍，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘。 執(zhí)行輸出環(huán)節(jié)是根據(jù)邏輯部分傳來(lái)的指令，發(fā)出跳開(kāi)斷路器的跳閘脈 沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)作。1.4依據(jù)電力元件正常工作、不正常工作和短路狀態(tài)下的電氣量復(fù)制 差異，已經(jīng)構(gòu)成哪些原理的保護(hù)，這些保護(hù)單靠保護(hù)整定值能求出保 護(hù)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的故障嗎？ 答：利用流過(guò)被保護(hù)元件電流幅值的增大，構(gòu)成了過(guò)電流保護(hù);利用

4、短 路時(shí)電壓幅值的降低，構(gòu)成了低電壓保護(hù)；利用電壓幅值的異常升高， 構(gòu)成了過(guò)電壓保護(hù)；利用測(cè)量阻抗的降低和阻抗角的變大，構(gòu)成了低 阻抗保護(hù)。單靠保護(hù)增大值不能切除保護(hù)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的故障，因?yàn)楫?dāng)故障發(fā)生 在本線(xiàn)路末端與下級(jí)線(xiàn)路的首端出口時(shí)，本線(xiàn)路首端的電氣量差別不 大。所以，為了保證本線(xiàn)路短路時(shí)能快速切除而下級(jí)線(xiàn)路短路時(shí)不動(dòng) 作，這種單靠整定值得保護(hù)只能保護(hù)線(xiàn)路的一部分。1.5依據(jù)電力元件兩端電氣量在正常工作和短路狀態(tài)下的差異，可以 構(gòu)成哪些原理的保護(hù)？ 答：利用電力兀件兩端電流的差別，可以構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)；利用電 力元件兩端電流相位的差別可以構(gòu)成電流相位差動(dòng)保護(hù)；利兩側(cè)功率 方向的差別，可以構(gòu)

5、成縱聯(lián)方向比較式保護(hù)；利用兩側(cè)測(cè)量阻抗的大 小和方向的差別，可以構(gòu)成縱聯(lián)距離保護(hù)。1.6如圖1-1所示，線(xiàn)路上裝設(shè)兩組電流互感器，線(xiàn)路保護(hù)和母線(xiàn)保 護(hù)應(yīng)各接哪組互感器？ 答：線(xiàn)路保護(hù)應(yīng)接TA1，母線(xiàn)保護(hù)應(yīng)接TA2。因?yàn)槟妇€(xiàn)保護(hù)和線(xiàn)路保 護(hù)的保護(hù)區(qū)必須重疊，使得任意點(diǎn)的故障都處于保護(hù)區(qū)內(nèi)。母線(xiàn)線(xiàn)路TA1TA2圖1-1電流互感器選用示意圖1.7結(jié)合電力系統(tǒng)分析課程的知識(shí)，說(shuō)明加快繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間， 為什么可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 答：由電力系統(tǒng)分析知識(shí)可知，故障發(fā)生時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率減 小二機(jī)械功率基本不變，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生加速的不平衡功率。繼電 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越快，發(fā)電機(jī)加速時(shí)間越短，功

6、率角擺開(kāi)幅度就越小, 月有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。由分析暫態(tài)穩(wěn)定性的等面積理論可知，繼電保護(hù)的動(dòng)作速度越快， 故障持續(xù)的時(shí)間就越短，發(fā)電機(jī)的加速面積就約小，減速面積就越大, 發(fā)電機(jī)失去穩(wěn)定性的可能性就越小，即穩(wěn)定性得到了提高。1.8后備保護(hù)的作用是什么？闡述遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)的優(yōu)缺 點(diǎn)。答：后備保護(hù)的作用是在主保護(hù)因保護(hù)裝置拒動(dòng)、保護(hù)回路中的其他 環(huán)節(jié)損壞、斷路器拒動(dòng)等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動(dòng) 來(lái)切除故障。遠(yuǎn)后備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：保護(hù)范圍覆蓋所有下級(jí)電力元件的主保護(hù) 范圍，它能解決遠(yuǎn)后備保護(hù)范圍內(nèi)所有故障元件由任何原因造成的不 能切除問(wèn)題。遠(yuǎn)后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：（1）當(dāng)多個(gè)電源向該電力元件

7、供電時(shí)，需要在所有的電源側(cè)的上級(jí)元件處配置遠(yuǎn)后備保護(hù)；（2 ）動(dòng)作將切除所有上級(jí)電源測(cè)的斷路器，造成事故擴(kuò)大；（3 ）在高壓電網(wǎng)中難以滿(mǎn)足靈敏度的要求。近后備保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是：（1 ）與主保護(hù)安裝在同一斷路器處，在主保護(hù) 拒動(dòng)時(shí)近后備保護(hù)動(dòng)作；（2 ）動(dòng)作時(shí)只能切除主保護(hù)要跳開(kāi)的斷路器, 不造成事故的擴(kuò)大；（3）在高壓電網(wǎng)中能滿(mǎn)足靈敏度的要求。近后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：變電所直流系統(tǒng)故障時(shí)可能與主保護(hù)同時(shí) 失去作用，無(wú)法起到“后備”的作用；斷路器失靈時(shí)無(wú)法切除故障， 不能起到保護(hù)作用。1.9從對(duì)繼電器的“四性“要求及其間的矛盾，闡述繼電保護(hù)工作即 是理論性很強(qiáng)，又是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的工作。答：繼電保護(hù)的可

8、靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性四項(xiàng)要求之間即矛 盾又統(tǒng)一。繼電保護(hù)的科學(xué)研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的大部分工作也 是圍繞如何處理好這四者的辯證統(tǒng)一關(guān)系進(jìn)行的。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)即是一門(mén)理論性很強(qiáng)，又是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的 學(xué)科。首先繼電保護(hù)工作者要掌握電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備的基本原理、 運(yùn)行特性和分析方法，特別要掌握電力系統(tǒng)故障時(shí)的電氣量變化的規(guī) 律和分析方法，通過(guò)尋求電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)下電氣量變化的特 點(diǎn)和差異來(lái)“甄別“故障或不正常狀態(tài)的原理和方法，應(yīng)用不同的原 理和判據(jù)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的基本方法，所以需要很強(qiáng)的理論性。由于被保護(hù)的電力系統(tǒng)及其相關(guān)的電氣設(shè)備千差萬(wàn)別，故障時(shí)電 氣量的變化受多種因素的影響和制

9、約，因此任何一種繼電保護(hù)原理或 裝置都不可能不加調(diào)整地應(yīng)用于不同的電氣設(shè)備或系統(tǒng)，而應(yīng)根據(jù)實(shí) 際工程中設(shè)備、系統(tǒng)的現(xiàn)狀與參數(shù)，對(duì)其繼電保護(hù)做出必要的調(diào)整。 相同原理的保護(hù)裝置在應(yīng)用于電力系統(tǒng)不同位置的元件上時(shí)，可能有 不同的配置和配合；相同的電力元件在電力系統(tǒng)不同位置安裝時(shí)，可 能配置不同的繼電保護(hù)，這些均需要根據(jù)電力系統(tǒng)的工程實(shí)際，具體 問(wèn)題具體分析，所以繼電保護(hù)又具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。2電流的電網(wǎng)保護(hù)2.1在過(guò)量（欠量）繼電器中，為什么要求其動(dòng)作特性滿(mǎn)足“繼電特 性”？若不滿(mǎn)足，當(dāng)加入繼電器的電量在動(dòng)作值附近時(shí)將可能出現(xiàn)什 么情況？ 答：過(guò)量繼電器的繼電特性類(lèi)似于電子電路中的“施密特特性“

10、，如 圖2-1所示。當(dāng)加入繼電器的動(dòng)作電量（圖中的Ik ）大于其設(shè)定的動(dòng) 作值（圖中的Iop）時(shí)，繼電器能夠突然動(dòng)作；繼電器一旦動(dòng)作以后， 即是輸入的電氣量減小至稍小于其動(dòng)作值，繼電器也不會(huì)返回，只有 當(dāng)加入繼電器的電氣量小于其設(shè)定的返回值（圖中的lre ）以后它才突 然返回。無(wú)論啟動(dòng)還是返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，它不可 能停留在某一個(gè)中間位置，這種特性稱(chēng)為“繼電特性”為了保證繼電器可靠工作，其動(dòng)作特性必須滿(mǎn)足繼電特性，否則 當(dāng)加入繼電器的電氣量在動(dòng)作值附近波動(dòng)時(shí)，繼電器將不停地在動(dòng)作 和返回兩個(gè)狀態(tài)之間切換，出現(xiàn)“抖動(dòng)“現(xiàn)象，后續(xù)的電路將無(wú)法正 常工作。EoE1I 162534I o

11、preIk電磁型、集成電路性、數(shù)字型2.2請(qǐng)列舉說(shuō)明為實(shí)現(xiàn)“繼電特性” 繼電器常分別采用那些技術(shù)？ 答：在過(guò)量動(dòng)作的電磁型繼電器中，繼電器的動(dòng)作條件是電磁力矩大 于彈簧的反拉力矩與摩擦力矩之和，當(dāng)電磁力矩剛剛達(dá)到動(dòng)作條件 時(shí)，繼電器的可動(dòng)銜鐵開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，磁路氣隙減小，在外加電流（或電 壓）不變的情況下，電磁力矩隨氣隙的減小而按平方關(guān)系增加，彈簧 的反拉力矩隨氣隙的減小而線(xiàn)性增加，在整個(gè)動(dòng)作過(guò)程中總的剩余力 矩為正值，銜鐵加速轉(zhuǎn)動(dòng)，直至銜鐵完全吸合，所以動(dòng)作過(guò)程干脆利 落。繼電器的返回過(guò)程與之相反，返回的條件變?yōu)樵陂]合位置時(shí)彈簧 的反拉力矩大于電磁力矩與摩擦力矩之和。當(dāng)電磁力矩減小到啟動(dòng)返 回時(shí)，

12、由于這時(shí)摩擦力矩反向，返回的過(guò)程中，電磁力矩按平方關(guān)系 減小，彈簧力矩按線(xiàn)性關(guān)系減小，產(chǎn)生一個(gè)返回方向的剩余力矩，因 此能夠加速返回，即返回的過(guò)程也是干脆利落的。所以返回值一定小 于動(dòng)作值，繼電器有一個(gè)小于1的返回系數(shù)。這樣就獲得了 “繼電 特性”在集成電路型繼電器中，“繼電特性”的獲得是靠施密特觸發(fā)器實(shí) 現(xiàn)的，施密特觸發(fā)器的特性，就是繼電特性。在數(shù)字型繼電器中，“繼電特性”的獲得是靠分別設(shè)定動(dòng)作值和返 回值兩個(gè)不同的整定值而實(shí)現(xiàn)的。2.3解釋“動(dòng)作電流”和“返回系數(shù)”過(guò)電流繼電器的返回系數(shù)過(guò) 低或高各有何缺點(diǎn)？ 答：在過(guò)電流繼電器中，為使繼電器啟動(dòng)并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大 通過(guò)繼電器線(xiàn)圈的電

13、流Ik，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器動(dòng)作的最小 電流稱(chēng)之為動(dòng)作電流Iop。在繼電器動(dòng)作之后，為使它重新返回原位，就必須減小電流以減 小電磁力矩，能使繼電器返回原位的最大電流稱(chēng)之為繼電器的返回電 流 Ire。過(guò)電流繼電器返回系數(shù)過(guò)小時(shí)，在相同的動(dòng)作電流下起返回值較 小。一旦動(dòng)作以后要使繼電器返回，過(guò)電流繼電器的電流就必須小于 返回電流，真陽(yáng)在外故障切除后負(fù)荷電流的作用下繼電器可能不會(huì)返 回，最終導(dǎo)致誤動(dòng)跳閘；而返回系數(shù)過(guò)高時(shí)，動(dòng)作電流惡和返回電流 很接近，不能保證可靠動(dòng)作，輸入電流正好在動(dòng)作值附近時(shí)，可能回 出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象，使后續(xù)電路無(wú)法正常工作。繼電器的動(dòng)作電流、返回電流和返回系數(shù)都可能根據(jù)要

14、求進(jìn)行設(shè) 定。2.4在電流保護(hù)的整定計(jì)算中，為什么要引入可靠系數(shù)，其值考慮哪 些因素后確定？ 答：引入可靠系數(shù)的原因是必須考慮實(shí)際存在的各種誤差的影響，例如：(1) 實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算值;(2) 對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)還應(yīng)考慮短路電流中非周期分量使總電流增 大的影響；(3)電流互感器存在誤差;(4)保護(hù)裝置中的短路繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流可能小于整定值?？紤]必要的裕度，從最不利的情況出發(fā)，即使同時(shí)存在著以上幾個(gè)因 素的影響，也能保證在預(yù)定的保護(hù)范圍以外故障時(shí)，保護(hù)裝置不誤動(dòng) 作，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。2.5說(shuō)明電流速斷、限時(shí)電流速斷聯(lián)合工作時(shí)，依靠什么環(huán)節(jié)保證保 護(hù)動(dòng)作的選擇性？依靠什么

15、環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏度性和速動(dòng) 性？ 答：電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按照躲開(kāi)本線(xiàn)路末端的最大短路電 流來(lái)整定，即考電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護(hù)線(xiàn)路全 長(zhǎng)，而只能保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的一部分，靈敏度不夠。限時(shí)電流速斷的整 定值低于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作短路，按躲開(kāi)下級(jí)線(xiàn)路電流速斷保護(hù)的 最大動(dòng)作范圍來(lái)整定，提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，但是為了保證下級(jí)線(xiàn)路短路時(shí)不誤動(dòng)，增加一個(gè)時(shí)限階段的延時(shí)，在下級(jí)線(xiàn)路故障時(shí)由 下級(jí)的電流速斷保護(hù)切除故障，保證它的選擇性。電流速斷和限時(shí)電流速斷相配合保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，速斷范圍內(nèi)的故 障由速斷保護(hù)快速切除，速斷范圍外的故障則必須由限時(shí)電流速斷保 護(hù)切除。速斷保護(hù)的速動(dòng)性好

16、，但動(dòng)作值高、靈敏性差；限時(shí)電流速 斷保護(hù)的動(dòng)作值低、靈敏度高但需要0.30.6s 的延時(shí)才能動(dòng)作。速 斷和限時(shí)速斷保護(hù)的配合，既保證了動(dòng)作的靈敏性，也能夠滿(mǎn)足速動(dòng) 性的要求。2.6為什么定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的靈敏度、動(dòng)作時(shí)間需要同時(shí)逐級(jí)配合, 而電流速斷的靈敏度不需要逐級(jí)配合？答：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定值按照大于本線(xiàn)路流過(guò)的最大負(fù)荷電流 整定，不但保護(hù)本線(xiàn)路的全長(zhǎng)，而且保護(hù)相鄰線(xiàn)路的全長(zhǎng)，可以起遠(yuǎn) 后備保護(hù)的作用。當(dāng)遠(yuǎn)處短路時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證離故障點(diǎn)最近的過(guò)電流保 護(hù)最先動(dòng)作，這就要求保護(hù)必須在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上逐級(jí)配合，最 末端的過(guò)電流保護(hù)靈敏度最高、動(dòng)作時(shí)間最短，每向上一級(jí)，動(dòng)作時(shí) 間增加一個(gè)時(shí)間

17、級(jí)差，動(dòng)作電流也要逐級(jí)增加。否則，就有可能出現(xiàn) 越級(jí)跳閘、非選擇性動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電流速斷只保護(hù)本線(xiàn)路的 一部分，下一級(jí)線(xiàn)路故障時(shí)它根本不會(huì)動(dòng)作，因而靈敏度不需要逐級(jí) 配合。2.7 女口 圖 2-2數(shù)為：所示網(wǎng)絡(luò),在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參E 115/屈VXg1 15Xg2 10Xg3 101_1 1_2Lb C 50 km LK nK川Krel = Krel =5 5=0.85。試求:D 30 kmI B C.maxE 20 m ,線(xiàn)路阻抗0.4 /km ,300A I C D.max 200AID E.max60 kmL3 40 kmKrel =1 2150A Kss =

18、1.5 、(1 )發(fā)電機(jī)兀件最多二臺(tái)運(yùn)行，最少一臺(tái)運(yùn)行，線(xiàn)路最多二條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請(qǐng)確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、 抗。最小運(yùn)行方式下的等值阻(2 )整定保護(hù)1、 圍。2、3的電流速斷定值,并計(jì)算各自的最小保護(hù)范(3 )整定保護(hù)2、 求(Ksen 1.2 )3的限時(shí)電流速斷定值,并校驗(yàn)使其滿(mǎn)足靈敏度要(4 )整定保護(hù)1、 護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s 靈敏度。解：由已知可得Xli= Xl2=0.4 X6O=24Xcd=o.4 X30, Xde=o.4 x20=8X50=20Xl3=0.4 X4O=16Xbc=0.42、3的過(guò)電流定值，假定流過(guò)母線(xiàn)E的過(guò)電流保,校驗(yàn)保護(hù)1作后備用，保護(hù)2和3作遠(yuǎn)備用的AL

19、1BCDEL2冋f(shuō)AL3f-G1G3 ©圖2-2 簡(jiǎn)單電網(wǎng)示意圖(1 )經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式及阻抗最小時(shí)，則有三臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn) 行，線(xiàn)路L1L3全部運(yùn)行，由題意G1 , G2連接在同一母線(xiàn)上，則Xs.min 二(Xgi| Xg2+ Xli| Xl2)|( Xg3+ Xl3)=(6+12)|(10+16)=10.6同理，最小運(yùn)行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1運(yùn)行, 相應(yīng)地有 Xs.max = Xg1+ Xl1 =39BCDE1372廠(chǎng)20EX .八 s.min10.6A上!V12圖2-3 等值電路(2 )對(duì)于保護(hù)1 ,其等值電路圖如圖2-3所示，母線(xiàn)E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相

20、短路流過(guò)保護(hù)1的最大短路電流為Xs.m,n XBEXcdXde鳥(niǎo)1?8相應(yīng) 的速斷定值為 薦1二 K；1 X Ik-E-max=1.2 X1.312=1.57kA最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為ISet = 晅E 2_ZIJs.maxI set込_E_2 Zs.max Z1 LminLmin 10.4=-85.9km即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒(méi)有保護(hù)區(qū)。對(duì)于保護(hù)2等值電路如圖2-3所示，母線(xiàn)D在最大運(yùn)行方式下發(fā)生E三相短路流過(guò)保護(hù)2的最大電流IkDmax二Xsmn XBC XcD =1.558kA相應(yīng) 的速斷定值為 ©.2二 K；1 xIk.D.max=1.2 X1.558=1.87

21、kA丄ZHJs.maxI set.2最小保護(hù)范圍為L(zhǎng)mln =10.4=-70.6km即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒(méi)有保護(hù)區(qū)。對(duì)于保護(hù)3等值電路如圖2-3所示，母線(xiàn)C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生E三相短路流過(guò)保護(hù)3的最大電流Ikcmax= XsmnXBC =2.仃kAIset.3104最小保護(hù)范圍為L(zhǎng)min 一=-42.3km相應(yīng)的速斷定值為 爲(wèi)3二 K；1 X IkC-max=i.2 X2.17=2.603kA_2 ZnJs.maxI set.3即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒(méi)有保護(hù)區(qū)。上述計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小 運(yùn)行發(fā)生下可能沒(méi)有保護(hù)區(qū)。I n/

22、n I 1（3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為為二心扁1=1.15 X1.57=1.806kA線(xiàn)路末段（即D處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為運(yùn)EI k.D.max =2 Xs.max X BC Xcd =0.8098kA所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù)Knset I k.D .minI set =0.4484 即不滿(mǎn)足Ksen 1.2的要,I nIX n I 1同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為 Iset.3= Krel Iset.2=1.15 X1.87=2.151kA線(xiàn)路末段（即C處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流為晶 E1 k.C.max = 2 Xs.max X BC =0.9764k

23、A所以保護(hù)3處的靈敏系數(shù)Ksnet.3 -k.C.min"7nI set.3 =0.4531即不滿(mǎn)足Ksen 1.2的要求?？梢?jiàn)，由于運(yùn)行方式變化太大，2、3處的限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度都遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求。(4 )過(guò)電流整定值計(jì)算公式為Iset二Kre'mI reKrel KssI L.maxmsetKremset.1 Krel KssI D E.maxKre=304.5Am m同理得 set.2=406AI set.3=609A在最小運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)元件的最小短路電流的計(jì)算公式為 旋 EI k.min =2 Zs.maxZL所以有 lE.min=727.8AID.min =

24、809.8AIC.min=974.51A所以由靈敏度公式KsenI k.minI mIset可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為I E.minK mTmSet1 二 Iset1 =2.391.5滿(mǎn)足近后備保護(hù)靈敏度的要求；保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 保護(hù)靈敏度的要求；K皿K set.21 E.mi nTmlset.2 =1.791.2滿(mǎn)足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 保護(hù)靈敏度的要求。K皿Kset.3I E.minTm1 set.3 =1.331.2滿(mǎn)足最為遠(yuǎn)后備-m - mt2 = t1 +0.5=1.5sm保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為t1 =0.5+0.5=1s-m - mt3 = t2 +0.5

25、=2s 2.8當(dāng)圖2.56中保護(hù)1的出口處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短 路，保護(hù)按照題2.7配置和整定時(shí)，試問(wèn)(1) 共有哪些保護(hù)元件啟動(dòng)？(2) 所有保護(hù)工作正常，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)作、多長(zhǎng)時(shí) 間切除？（3）若保護(hù)1的電流速斷保護(hù)拒動(dòng)，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng) 作、多長(zhǎng)時(shí)間切除？（4 ）若保護(hù)1的斷路器拒動(dòng)，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)作、多 長(zhǎng)時(shí)間切除？答：（1 ）由題2.7的分析，保護(hù)1出口處（即母線(xiàn)D處）短路時(shí) 的最小短路電流為0.8098kA，在量值上小于所有電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定值，所以所有這些保護(hù)都不會(huì)啟動(dòng)；該量值大 于1、2、3處過(guò)電流保護(hù)的定值，所以三

26、處過(guò)電流保護(hù)均會(huì)啟動(dòng)。（2 ）所有保護(hù)均正常的情況下，應(yīng)有1處的過(guò)電流以1s的延時(shí)切除 故障。（3）分析表明，按照本題給定的參數(shù)，1處的速斷保護(hù)肯定不會(huì)動(dòng) 作，2處的限時(shí)電流速斷保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作，只能靠1處的過(guò)電流保護(hù) 動(dòng)作，延時(shí)1s跳閘；若斷路器拒動(dòng)，則應(yīng)由2處的過(guò)電流保護(hù)以1.5s 的延時(shí)跳開(kāi)2處的斷路器。2.9如圖2-4所示網(wǎng)絡(luò)，流過(guò)保護(hù)1、2、3的最大負(fù)荷電流分別為400A、500A、550A,5=1.3、K皿-皿+皿-mKre=0.85 , Krel=1.15 , t1 = t2 =0.5s , t3 =1.0s,試計(jì)算：(1 )保護(hù)4的過(guò)電流定值;(3)(2)保護(hù)4的過(guò)電流定值不變，

27、保護(hù)1所在元件故障被切除，當(dāng)返 回系數(shù)Kre低于何值時(shí)會(huì)造成保護(hù)4誤動(dòng)？senKIX'senIX3=0.85 時(shí)，保護(hù)4的靈敏系數(shù) =3.2，當(dāng)Kre=0.7時(shí)保護(hù)4 的靈敏系數(shù)降低到多少？圖2-4系統(tǒng)示意圖解：過(guò)電流保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為I4.max=400+500+550=1450A保護(hù)4的過(guò)電流定值為I mKssKrelIset.4p1 4.max=2.55Ammm m時(shí)限為 t4 =max ( t1 , t2 , t3 ) +t=1.5s(2 )保護(hù)21切除故障后，流過(guò)保護(hù)4的最大負(fù)荷電流II4.max =500+550=1050A=1.05kA,在考慮電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)出現(xiàn)的最大

28、保護(hù)電流Iss.max=KssI 1.05=1.365kA,這個(gè)電流必須小于保護(hù)4的返回電流，以后保護(hù)4將誤切除。相應(yīng)的要求I ss.max < Ire= 3囂=2.551.3654.max =1.3 X否則1.5sKre,從而2.55 Kre > 1.365 , Kre > 2.55 =0.535。當(dāng)返回系數(shù)低于 0.535 時(shí)，會(huì)造 成保護(hù)誤動(dòng)。Kse n.4(3)保護(hù)4的靈敏系數(shù)I k.B.minI k.B.min KreIset4Krel KssI 4.max Ksen.4 與 Kre 成正比 當(dāng)Kre下降時(shí)靈敏系數(shù)下降，Ksen=0.70.853.2=2.635 。

29、當(dāng)兩條上下、級(jí)線(xiàn)路安裝相間短2.10在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，路的電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線(xiàn)路裝在A、C相商，二下級(jí)線(xiàn)路裝在A、B相上，有何優(yōu)缺點(diǎn)？當(dāng)兩條線(xiàn)路并列時(shí)，這種安裝方式有何優(yōu)缺點(diǎn)？以 上串、并兩種線(xiàn)路，若采用三相星形接線(xiàn)，有何不足？、（1A、2C ）、（1B、2A ）、（ 1B、2C ）、答：在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，允許單相接地時(shí)繼續(xù)短時(shí)運(yùn)行，在 不同線(xiàn)路不同相別的兩點(diǎn)接地形成兩相短路時(shí)，可以只切除一條故障 線(xiàn)路，另一條線(xiàn)路繼續(xù)運(yùn)行。不考慮同相的故障，兩線(xiàn)路故障組合共 有以下六種方式：（1A、2B）（1C、2A ）、（ 1C、2B ）。當(dāng)兩條上、下級(jí)線(xiàn)路安裝相間短路電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線(xiàn)路裝在

30、A、 C相商，而下級(jí)裝在A、B相上時(shí)，將在（1A、2B ）、（ 1B、2A ）、（1C、2A ）和 （1C、2B ）四種情況下由下級(jí)線(xiàn)路保護(hù)切除故障， 即下級(jí)線(xiàn)路切除故障的幾率為2/3;當(dāng)故障為（1A、2C ）時(shí)，將會(huì)由 上級(jí)線(xiàn)路保護(hù)切除故障；而當(dāng)故障為（1B、2C ）時(shí)，兩條線(xiàn)路均不 會(huì)切除故障，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的嚴(yán)重情況。兩條線(xiàn)路并列時(shí)，若兩條線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)一樣，則在（1A、 2B ）、（ 1C、2A ）和 （1C、2B ）三種情況下，兩條線(xiàn)路被同時(shí)切除；而在（1A、2C）故障下，只能切除線(xiàn)路1 ;在（1B、2A ）故障下， 只能切除線(xiàn)路2 ;在（1B、2C）故障下，兩條線(xiàn)路均不會(huì)切除，即

31、保 護(hù)拒動(dòng)。若保護(hù)采用三相星形接線(xiàn)時(shí)，需要三個(gè)電流互感器和四根二次電 纜，相對(duì)來(lái)講是復(fù)雜不經(jīng)濟(jì)的。兩條線(xiàn)路并列時(shí)，若發(fā)生不同相別的 接地短路時(shí)，兩套保護(hù)均啟動(dòng)，不必要切除兩條線(xiàn)路的機(jī)會(huì)就比較多。2.11在雙側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，方向性電流保護(hù)利用了短路時(shí)電氣量 的什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的問(wèn)題？ 答：在雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護(hù)動(dòng)作的 選擇性。方向性電流保護(hù)利用短路時(shí)功率方向的特征，當(dāng)短路功率由 母線(xiàn)流向線(xiàn)路時(shí)表明故障點(diǎn)在線(xiàn)路方向上，是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向， 允許保護(hù)動(dòng)作。反之，不允許保護(hù)動(dòng)作。用短路時(shí)功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區(qū)分故障位置的問(wèn)題

32、，并且線(xiàn)路兩側(cè)的保 護(hù)只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿(mǎn)足選擇性。2.12功率方向判別元件實(shí)質(zhì)上是在判別什么？為什么會(huì)存在“死 區(qū)” ？什么時(shí)候要求它動(dòng)作最靈敏？ 答：功率方向判別元件實(shí)質(zhì)是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相 位爭(zhēng)二 并且根據(jù)一定關(guān)系cos( Sa)是否大于0判別初短路功率的 方向。為了進(jìn)行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流信號(hào)有一定 的幅值(在數(shù)字式保護(hù)中進(jìn)行相量計(jì)算、在模擬式保護(hù)中形成方波), 且有最小的動(dòng)作電壓和電流要求。當(dāng)短路點(diǎn)越靠近母線(xiàn)時(shí)電壓越小， 在電壓小雨最小動(dòng)作電壓時(shí)，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保護(hù)正方向發(fā)生 最常見(jiàn)故障時(shí)，功率方向判別元件應(yīng)該動(dòng)作最靈敏。2.1

33、3當(dāng)教材中途2.29的功率方向判別元件用集成電路實(shí)現(xiàn)，分別畫(huà) 出 Ur Ur si n(100 t) ir Ir si n(100 t 30 )和厲 U r si n(100 t) ir IrSin (100 t 60 )時(shí) 各輸出 電壓隨 時(shí)間變化的波形；如果用數(shù)字式(微機(jī))實(shí)現(xiàn)，寫(xiě)出你的算法，并校 驗(yàn)上述兩種情況下方向元件的動(dòng)作情況。答：以?xún)?nèi)角=30 °為例，畫(huà)出各點(diǎn)輸出電壓波形如圖2-5所示。uUitU3102030 t(ms)102030 t(ms)u 4U 5u 5L111020t（ms）5102530u 6#u 6牛102030msr35 't（ms）510t（扃

34、t（ms）U 7T52010151015t（ms）20t（ms）U 9動(dòng)作最靈敏條件?Urejccarg ?90件 IrUrejargIr臨界動(dòng)作條圖2-5各點(diǎn)電壓輸出波形圖可以看出，在內(nèi)角=30 °時(shí)第一種情況下動(dòng)作最靈敏，第二種情 況元件處于臨界動(dòng)作狀態(tài)。數(shù)字式實(shí)現(xiàn)時(shí)，動(dòng)作的判據(jù)可以表示為?Urej90 arg90Ir將第一種情況和第二種情況下的電壓、電流帶入該判據(jù)可以得到 情況1為動(dòng)作最靈敏，而情況2處于臨界動(dòng)作狀態(tài)的結(jié)論。2.14為了保證在正方向發(fā)生各種短路時(shí)功率判別元件都能動(dòng)作，需要 確定接線(xiàn)方式及內(nèi)角，請(qǐng)給出90。接線(xiàn)方式正方向短路時(shí)內(nèi)角的范圍。答：（1）正方向發(fā)生三相短

35、路時(shí)，有0 °<a<90°。正方向發(fā)生兩相短路，當(dāng)短路點(diǎn)位于保護(hù)安裝處附近，短路阻抗Zd< Zs時(shí)，0 °<a<90°當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處，且系統(tǒng)容量很大乙>Zs 時(shí),-30 °<a<60綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當(dāng)0 °V0V9O。時(shí)，使方向 繼電器在一切故障情況下都能動(dòng)作的條件應(yīng)為30 °<a<60°。2.15 對(duì)于90。接線(xiàn)方式、內(nèi)角為30 °的功率方向判別元件，在電力系 統(tǒng)正常負(fù)荷電流（功率因數(shù)在0.85 ）下，分析功率方向判別

36、元件的動(dòng) 作情況。假定A相的功率方向元件出口與B相過(guò)電流元件出口串接, 而不是“按相連接”當(dāng)反方向B、C兩相短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 答：內(nèi)角為30。的功率方向元件，最大靈敏角sen=-30 °，則動(dòng)作范圍 為-120 < d <-60。由正常負(fù)荷電流的功率因數(shù)0.85可以得到d=arcta nO .85=31.79。，在動(dòng)作范圍內(nèi)，根據(jù)功率元件出口與B相流過(guò)電流元件出口串接，當(dāng) 反方向發(fā)生B、C兩相短路時(shí)，B相過(guò)電 流元件動(dòng)作，由于該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會(huì)啟 動(dòng)時(shí)間繼電器，出現(xiàn)延時(shí)跳閘。因而電流元件和功率元件必須“按相 連接”2.16 系統(tǒng)和參數(shù)見(jiàn)題2

37、.7 ,試完成：（1）整定線(xiàn)路L3上不會(huì)4、5的電流速斷定值，并盡可能在一端加 裝方向元件。（2）確定保護(hù)4、5、6、7、8、9處過(guò)電流的時(shí)間定值，并說(shuō)明何 處需要安裝方向元件。（3）確定保護(hù)5、7、9限時(shí)電流速斷的電流定值，并校驗(yàn)靈敏度。答：整定保護(hù)5的電流速斷。保護(hù)4處的母線(xiàn)發(fā)生三相短路時(shí)，流過(guò) 保護(hù)5的短路電流為按此電流來(lái)整定,動(dòng)作定值 lSet-5= KrelIk4 =3.064kA在來(lái)看發(fā)電機(jī)1、 有2處于最大運(yùn)行方式下保護(hù)5處母線(xiàn)三相短路時(shí)，X s.min =( Xg1 | Xg2 +Xl1| Xl2)=18保護(hù)5處的電流為Ik5XsmnXl3 =1.953kA115/73E16

38、=2.554AIk4 x xXG3 XL3 =10遠(yuǎn)小于按躲過(guò)保護(hù)4處母線(xiàn)三相短路求得的整定電流，所以保護(hù)5 不必安裝方向元件，僅靠定值就能保證方向故障時(shí)不誤動(dòng)作。現(xiàn)在整定保護(hù)4 ,保護(hù)4按躲過(guò)保護(hù)5處母線(xiàn)短路最大電流整定時(shí), 定值為1 set.4 IrelIk5=2.34kA當(dāng)保護(hù)4處背側(cè)母線(xiàn)三相短路是，流過(guò)保護(hù)4的電流為2.554kA ，大于其整定值，所以不會(huì)誤動(dòng)，必須加裝方向元件。（2）過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定，其量值較小，保護(hù)靈敏 度很高，49任何一處保護(hù)正向及方向故障時(shí)，短路電流的量值都會(huì) 超過(guò)其整定值，所以每一處都應(yīng)安裝方向元件。在均裝方向元件的情況下，4、6、8處的過(guò)電流

39、保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別 與G3、G2和G1處的過(guò)電流保護(hù)時(shí)間相配合，在其動(dòng)作延時(shí)的基礎(chǔ) 上增加一個(gè)時(shí)間級(jí)差；5、7、9處過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間均與3處過(guò) 電流時(shí)間相配合，由題2.7可知，三處過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為2s， 所以5、7、9處過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間均應(yīng)取2.5s。（3）5處限時(shí)電流速斷保護(hù)定值應(yīng)該與3、6、8處電流速斷保護(hù)的 定值相配合。與3處電流速斷保護(hù)的定值配合:3處電流速斷保護(hù)的定值為爲(wèi)3二K；el XIkcmax=2.603KA, L3支路對(duì)應(yīng)的1Xgi|Xg2 Xli|X2O4O9分支系數(shù)的倒數(shù)為KbrXg1 11 Xg2 Xl1 11X2Xg3 Xl3與保護(hù)3配合時(shí)，5處限時(shí)電流速

40、斷保護(hù)的定值為 丨"K"1丨"I set.5 Crel 丨 set.3Kbr =1.224kA與6處和8處電流速斷配合：若裝設(shè)方向元件，則6處電流速斷保 護(hù)應(yīng)該按躲過(guò)母線(xiàn)A處三相短路的最大短路電流來(lái)整定，而母線(xiàn)A 三相短路時(shí)，發(fā)電機(jī)G1， G2所提供的短路電流不會(huì)流過(guò)保護(hù)6 , 只有發(fā)電機(jī)G3的電流才流過(guò)保護(hù)6 ,所以其I段的整定值為KIEk7 一IIr relset.6 seta Krel y I k7 =XG3 X L3 X L1 | XL2 XL1 X L2 = 048kA同理，裝設(shè)方向元件的情況下，8處保護(hù)的定值也為Iset.8=1.048kA 。 按與它

41、們配合時(shí)，5處限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值為Iset.5 Qj'et.6 Kj'et.8=1.205kAI 口取三種情況的最大者，即Iset.5 = 1.224kA校驗(yàn)靈敏度：母線(xiàn)B兩相短路時(shí)，流過(guò)5處的最小短路電流為W 匸I k.B.minK sen.5Iset.5 =1.834 滿(mǎn)足I 運(yùn) EI k.B.min2 Xg3 Xl3 =2.211kA 所以靈敏度為要求。在6、8處不裝方向元件的情況下，它們速斷保護(hù)的定值還應(yīng)安躲過(guò) 母線(xiàn)B三相短路時(shí)流過(guò)它們的最大短路電流來(lái)整定。母線(xiàn)B三相短路時(shí)流過(guò)6、8處的最大短路電流為1EIk6.max 二 1 k8.max 二 2 Xgi 11 X

42、G2X L1 11 X2 =1 844kA這時(shí)其短路電流速斷保護(hù)的整定值變?yōu)闋?wèi)6二爲(wèi)8二KrelIk6.max =2.26kAI n1x1所以5處限時(shí)電流保護(hù)的定值為1曲 Krel1 set.6 =2.599kA/ HI k.B.minKsen.5 靈敏度為扁.5 =0.85 故不滿(mǎn)足要求。2.17在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地短路后，試分析、總結(jié)：（1） 零序電壓、電流分量的分布規(guī)律；（2）負(fù)序電壓、電流分量的分布規(guī)律; 正序電壓、電流分量的分布規(guī)律。答：（1）零序電壓一一故 障點(diǎn)處零序電壓最高，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)零序電壓 越低，其分布取決于到大地間阻抗的大小。零序電流一一由 零序電壓 產(chǎn)生，由

43、故障點(diǎn)經(jīng)線(xiàn)路流向大地，其分布主要取決于送電線(xiàn)路的零序 阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，與電源點(diǎn)的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。 負(fù)序電壓一一故 障點(diǎn)處負(fù)序電壓最高，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)負(fù)序電壓越 低，在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上負(fù)序電壓為零。負(fù)序電流的分布取決于系統(tǒng)的 負(fù)序阻抗。正序電壓一一越靠近電源點(diǎn)正序電壓數(shù)值越高，越靠近 短路點(diǎn)正序電壓數(shù)值越低。正序電流的分布取決于系統(tǒng)的正序阻抗。2.18 比較不同的提取零序電壓方式的優(yōu)缺點(diǎn)。答：（1 ）電磁式電壓互感器一般有三個(gè)繞組，一個(gè)一次繞組，兩個(gè)二 次繞組。在三相系統(tǒng)中，三個(gè)單相式電壓互感器的一次繞組接成星形 并將中性點(diǎn)接地，其兩個(gè)二次繞組一個(gè)按星形方式接線(xiàn)，另一個(gè)按開(kāi) 口三角

44、形接線(xiàn)，星形接線(xiàn)的繞組用來(lái)測(cè)量各相對(duì)地電壓及相間電壓， 開(kāi)口三角形用來(lái)直接獲取系統(tǒng)的零序電壓。這種方式獲取零序電壓的 有地啊是簡(jiǎn)單方便，精度較高，不需要額外的裝置或系統(tǒng);其缺點(diǎn)是開(kāi) 口三角側(cè)正常無(wú)電壓，不便于對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視，該側(cè)出現(xiàn)斷線(xiàn)短路等故 障無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，輸出零序電壓的極性容易標(biāo)錯(cuò)，從而造成零序功率 方向繼電器不能正確工作。（2）采用三相五柱式互感器本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要應(yīng)用于35kV 及以下電壓等級(jí)的中低壓配電系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)與（1）的情況類(lèi)似。（3）接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電壓互感器，用一只電壓互感器即可取得三相系統(tǒng)的零序電壓，較為經(jīng)濟(jì)，但適用范圍小，同時(shí)不平衡電壓較 大，不夠靈敏。（4 ）保

45、護(hù)內(nèi)部合成零序電壓的方式接線(xiàn)較為簡(jiǎn)單，不容易出現(xiàn)接線(xiàn) 及極性的錯(cuò)誤，其缺點(diǎn)是裝置內(nèi)部必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的模塊。傳統(tǒng)的機(jī)電式保護(hù)中通常米用（1 ）、（ 2 ）、（ 3）三種方式獲取零 序電壓；在數(shù)字式保護(hù)中，傾向于采用方式（4 ）;在一些特殊的場(chǎng)合, 也可以米用方式（3 ）。115/頂kV,2.19系統(tǒng)示意圖如圖2-6所示，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器方式接入系 統(tǒng)，最大開(kāi)機(jī)方式為4臺(tái)全開(kāi)，最小開(kāi)機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi)1臺(tái)，變壓 器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：EX1.G1X2.G1 =X1.G2X2.G2 =5X1.G3X2.G3 = X1.G4 X2.G4 =8X 0.7 6=20,Z0=1.2/

46、km ,X1.T1 X1.T4 =5X0.T1 X 074 =15X1.T5 X1T 6 =15X0.T5La B=60km, Lb c =40km ，線(xiàn) 路阻抗 乙=乙=0.4 /kmKrel =1.2 , Krel =1.15 。(1)（2）所有元件全保護(hù)時(shí)，計(jì)算母線(xiàn)B發(fā)生單相接地短路和兩相接地 短路時(shí)的零序電流分布；(3)分別求出保護(hù)1、4零序n段的最大、最小分支系數(shù);(4)(5)保護(hù)1、4零序I、n段是否需要安裝方向元件；保護(hù)1處裝有單相重合閘，所有元件全運(yùn)行時(shí)發(fā)生系統(tǒng)振蕩,(6)整定保護(hù)1不靈敏I段定值。解：先求出線(xiàn)路的參數(shù)，即 Lab =60km , XhAB Xzab =24,

47、X0.AB =72Lbc =40km,XBCX2.bc=16,Xo.BC=48,所有元件全運(yùn)行是三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖所示。如圖2-7AX1.ABfX1.T3X1.G3 EX1.T4X1.G4八2EX1.G2X1.T2X2G2X2T2正序等值圖B X2.BCX2.T5X2T6X2T3X2G3Ay7電4分別求出保護(hù)1、4零序I、n段的定值，并校驗(yàn)靈敏度;(b)負(fù)序等值圖X0.BCA欠1X0.AB zX0.T2 八7X0.T51X0.T6X0.T4（c）零序等值圖圖2-7所有元件全運(yùn)行時(shí)三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖（2）下求出所有元件全運(yùn)行時(shí)，B母線(xiàn)分別發(fā)生單相接地短路和兩 相接地短路時(shí)的負(fù)荷序網(wǎng)等值圖。1 ）

48、單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為Z 1 (X1.ABX1.G1 2X1.T1)|(X1.bcXig3 Xi.t3)2)=(24+5)|(16+6.5)=12.67故障端口負(fù)序阻抗為Z 2Z 1=12.67故障端口零序阻抗為Z0 （f X0，B）|Xr|（竽Xo.BC )=79.5|10|55.5=7.657則復(fù)合序網(wǎng)等值圖如圖2-8所示。故障端口零序電流為ZU|0|1 Z 2 Z 0115朋12.67 12.67 7.657 =2 012kA在零序網(wǎng)中按照零序?qū)Ъ{進(jìn)行分配零序電流從而得到此時(shí)流過(guò)保護(hù)I I 0.12579I 0 1I f 01、4處的零序電流分別為 .0.130597=0.1

49、94kAII0.018018I 0 2! f 0o.130597 =0.278kA畫(huà)出零序電流分布圖如圖2-9所示.A序網(wǎng)等值圖單相接地短路復(fù)合圖2-9 單相接地短路零序電流分布圖2）兩相接地短路時(shí)，故障端口各序阻抗和單相接地短路時(shí)相同，即1 Z 2 = 12.67Z0 =7.657，則復(fù)合序網(wǎng)如圖2-10所示。12.67 7.65721| Z 0 二 12.677.675 =4.77U f|0|故障端口正序電流為If1Z 1 Z 2 |Z 0 =3.808kA故障端口零序電流為If012.6712-67 7.675 =2.373kA同樣地，流過(guò)保護(hù)1、4的零序電流分別為Io.1 =0.299

50、kAIo.2=O.327kA。從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖。Z 112.67U f|0|ffiZ 212.671 yZ 07.6570.327C0.164BA 0.2290.909<40.115>圖 2-10接地短路零序電流分布圖兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖圖2-11 兩相(3)先求出保護(hù)1的分支系數(shù)Ki.b當(dāng)BC段發(fā)生接地故障，變壓器5、6有助增作用，如圖2-12所示。A'BM1 BCM .I A'BM .X11 1K1 .b I ABMI ABMX2對(duì)于X1，當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有 X1max = X0.T1 X 0.AB =87X0.

51、AB=79.5X0.T1當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)X1最小，有X1min =2X1max對(duì)于X2，當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X2最大，X2max=20 ;當(dāng)T5,T6兩臺(tái) 全運(yùn)行時(shí)X2最小，1X2min=10.因此保護(hù)1的最大分支系數(shù) Kax二Xzmin =9.7，1 X1min最小分支系數(shù)為Ksn = X2max =4.975T5,T6 YOU同樣的分析保護(hù)4的分支系數(shù)K-。當(dāng)AB段發(fā)生接地故障時(shí)， 助增的作用，如圖2-13所示。1 bcmK1.b _ 1 abm1 A'BM1 abm1max對(duì)于X1，當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有 X1max = X0.T3 X 0.BC

52、=63X0.BC=55.5X0.T3當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)X1最小，有X1min二對(duì)于X2，當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X2最大，X2max=20 ;當(dāng)T5,T6兩臺(tái) 全運(yùn)行時(shí)X2最小，X2min=10.因此保護(hù)4的最大分支系數(shù)K4.b.max 一X1maxX2 min =7.3，最小分支系數(shù)為K4.b.min X1minXzmax =3.775X27IA'BMIabmIc'BM圖 2-13圖2-12 BC段故障時(shí)變壓器的助增作用AB段故障時(shí)變壓器的助增作用(4 )保護(hù)1整定計(jì)算零序I段： 根據(jù)前面的分析結(jié)果，母線(xiàn)B故障流過(guò)保護(hù)1的最大零 序電流為 I0.1.max=0.22

53、9kA故 I 段定值 爲(wèi)二 K；el 310.皿=1.2 X3 X0.229=0.8244kA為求保護(hù)1的零序n段定值，應(yīng)先求出保護(hù)3零序I段定值，設(shè)在母 線(xiàn)C處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過(guò)保護(hù)3的最大零序電流，因此有Z0 (字X1.G1 X1.T1 (2X0.ab)|XPX1.ABX1.Bc)11(X1G3 X1.T32)=5.68X0 T3X0.BC|-2-=6.63單相接地短路時(shí)，有U f|0|Z 2 Z 3 = 5.86 5.86 6.63=3.69kA115/73從而求得流過(guò)保護(hù)3的電流為Io.3=O.43kA5.86 6.63連相接地短路時(shí)，有Z 2|Z 0= 5.86 6.63=3.06,U f|0|I f 1正序電流 Z 1 Z 2|Z 0=7.6kA 零序電流Z 2If0 If1 Z 廠(chǎng)Z 2 Z 0 =3.5kA從而求得流過(guò)保護(hù)3的電流I0.3=0.408kA這樣，流過(guò)保護(hù)3的最大零序電流lo.Smax =0.43kA保護(hù)3的零序I段定值為曲Kei310.3.max=1.548kAIsnet.1這樣，保護(hù)1的零序n段定值為K；el II1.15/I set.3 - 1.54