電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題解析答案全

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)如果沒有配備完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，想象一下會出現(xiàn)什么情景？答：現(xiàn)代的電力系統(tǒng)離開完善的繼電保護(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)備中將流過很大的短路電流，若沒有完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)將故障快速切除，則會引起故障元件和流過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)出信號通知值班人員進(jìn)行合理的處理。1.2繼電

2、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),并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置.它的作用包括:1.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動作;2.電力系統(tǒng)部正常運(yùn)行時(shí)發(fā)報(bào)警信號,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)裝置一般通過測量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸出三個部分完成預(yù)定的保護(hù)功能。測量比較環(huán)節(jié)是冊來那個被保護(hù)電器元件

3、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，從而判別保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動。邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍，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)邏輯部分傳來的指令，發(fā)出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動作信息、發(fā)出警報(bào)或不動作。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：利用流過被保護(hù)元件電流幅值的增大，構(gòu)成了過電流保護(hù);利用短路時(shí)電壓幅值的降低，構(gòu)成了低電壓保護(hù)；

4、利用電壓幅值的異常升高，構(gòu)成了過電壓保護(hù)；利用測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)生在本線路末端與下級線路的首端出口時(shí)，本線路首端的電氣量差別不大。所以，為了保證本線路短路時(shí)能快速切除而下級線路短路時(shí)不動作，這種單靠整定值得保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分。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：利用電力元件兩端電流的差別，可以構(gòu)成電流差動保護(hù)；利用電力元件兩端電流相位的差別可以構(gòu)成電流相位差動保護(hù)；利兩側(cè)功率方向的差別，可以構(gòu)成縱聯(lián)方向比較式保護(hù)；利用兩側(cè)測量阻抗的大小和方向的差別，可

5、以構(gòu)成縱聯(lián)距離保護(hù)。1.6 如圖1-1所示，線路上裝設(shè)兩組電流互感器，線路保護(hù)和母線保護(hù)應(yīng)各接哪組互感器？答：線路保護(hù)應(yīng)接TA1，母線保護(hù)應(yīng)接TA2。因?yàn)槟妇€保護(hù)和線路保護(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)。 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，說明加快繼電保護(hù)的動作時(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)的動作時(shí)間越快，發(fā)電機(jī)加速時(shí)間越短，功率角擺開幅度就越小，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

6、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、保護(hù)回路中的其他環(huán)節(jié)損壞、斷路器拒動等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動來切除故障。 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題。 遠(yuǎn)后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：（1）當(dāng)多個電源向該電力元件供電時(shí)，需要在所有的電源側(cè)的上級元件處配置遠(yuǎn)后備保護(hù)；（2）動作將切除所有上級電源測的斷路器，造成

7、事故擴(kuò)大；（3）在高壓電網(wǎng)中難以滿足靈敏度的要求。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)拒動時(shí)近后備保護(hù)動作；（2）動作時(shí)只能切除主保護(hù)要跳開的斷路器，不造成事故的擴(kuò)大；（3）在高壓電網(wǎng)中能滿足靈敏度的要求。 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，無法起到“后備”的作用；斷路器失靈時(shí)無法切除故障，不能起到保護(hù)作用。1.9 從對繼電器的“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)的可靠性、選擇性、速動性和靈敏性四項(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

8、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“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)備千差萬別，故障時(shí)電氣量的變化受多種因素的影響和制約，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

9、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在過量（欠量）繼電器中，為什么要求其動作特性滿足“繼電特性”？若不滿足，當(dāng)加入繼電器的電量在動作值附近時(shí)將可能出現(xiàn)什么情況？答：過量繼電器的繼電特性類似于電子電路中的“施密特特性“，如圖2-1所示。當(dāng)加入繼電器的動作電量（圖中的）大于其設(shè)定的動作值（圖中的）時(shí)，繼電器能夠突然動作；繼電器一旦動作以后，即是輸入的電氣量減小

10、至稍小于其動作值，繼電器也不會返回，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）以后它才突然返回。無論啟動還是返回，繼電器的動作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置，這種特性稱為“繼電特性”。 為了保證繼電器可靠工作，其動作特性必須滿足繼電特性，否則當(dāng)加入繼電器的電氣量在動作值附近波動時(shí)，繼電器將不停地在動作和返回兩個狀態(tài)之間切換，出現(xiàn)“抖動“現(xiàn)象，后續(xù)的電路將無法正常工作。2.2 請列舉說明為實(shí)現(xiàn)“繼電特性”，電磁型、集成電路性、數(shù)字型繼電器常分別采用那些技術(shù)？答：在過量動作的電磁型繼電器中，繼電器的動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)到動作條

11、件時(shí)，繼電器的可動銜鐵開始轉(zhuǎn)動，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性增加，在整個動作過程中總的剩余力矩為正值，銜鐵加速轉(zhuǎn)動，直至銜鐵完全吸合，所以動作過程干脆利落。繼電器的返回過程與之相反，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返回時(shí)，由于這時(shí)摩擦力矩反向，返回的過程中，電磁力矩按平方關(guān)系減小，彈簧力矩按線性關(guān)系減小，產(chǎn)生一個返回方向的剩余力矩，因此能夠加速返回，即返回的過程也是干脆利落的。所以返回值一定小于動作值，繼電器有一個小于1 的返回系數(shù)。這樣就獲得了“繼

12、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)定動作值和返回值兩個不同的整定值而實(shí)現(xiàn)的。2.3 解釋“動作電流”和“返回系數(shù)”，過電流繼電器的返回系數(shù)過低或高各有何缺點(diǎn)？答：在過電流繼電器中，為使繼電器啟動并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大通過繼電器線圈的電流，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器動作的最小電流稱之為動作電流。在繼電器動作之后，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之為繼電器的返回電流。過電流繼電器返回系數(shù)過小時(shí)，在相同的動作電流下起返回值較小。一旦

13、動作以后要使繼電器返回，過電流繼電器的電流就必須小于返回電流，真陽在外故障切除后負(fù)荷電流的作用下繼電器可能不會返回，最終導(dǎo)致誤動跳閘；而返回系數(shù)過高時(shí)，動作電流惡和返回電流很接近，不能保證可靠動作，輸入電流正好在動作值附近時(shí)，可能回出現(xiàn)“抖動”現(xiàn)象，使后續(xù)電路無法正常工作。繼電器的動作電流、返回電流和返回系數(shù)都可能根據(jù)要求進(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）對瞬時(shí)動作的保護(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

14、在誤差；（4）保護(hù)裝置中的短路繼電器的實(shí)際啟動電流可能小于整定值。考慮必要的裕度，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)裝置不誤動作，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。2.5 說明電流速斷、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)動作的選擇性？依靠什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動作的靈敏度性和速動性？答：電流速斷保護(hù)的動作電流必須按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定，即考電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護(hù)線路全長，而只能保護(hù)線路全長的一部分，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)的動作短路，按躲開下級線路電流速斷保護(hù)的最大動作范圍來整

15、定，提高了保護(hù)動作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時(shí)不誤動，增加一個時(shí)限階段的延時(shí)，在下級線路故障時(shí)由下級的電流速斷保護(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)線路全長，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)的速動性好，但動作值高、靈敏性差；限時(shí)電流速斷保護(hù)的動作值低、靈敏度高但需要0.30.6s的延時(shí)才能動作。速斷和限時(shí)速斷保護(hù)的配合，既保證了動作的靈敏性，也能夠滿足速動性的要求。2.6為什么定時(shí)限過電流保護(hù)的靈敏度、動作時(shí)間需要同時(shí)逐級配合，而電流速斷的靈敏度不需要逐級配合？答：定時(shí)限過電流保護(hù)的整定值按照大于本線路

16、流過的最大負(fù)荷電流整定，不但保護(hù)本線路的全長，而且保護(hù)相鄰線路的全長，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)最近的過電流保護(hù)最先動作，這就要求保護(hù)必須在靈敏度和動作時(shí)間上逐級配合，最末端的過電流保護(hù)靈敏度最高、動作時(shí)間最短，每向上一級，動作時(shí)間增加一個時(shí)間級差，動作電流也要逐級增加。否則，就有可能出現(xiàn)越級跳閘、非選擇性動作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電流速斷只保護(hù)本線路的一部分，下一級線路故障時(shí)它根本不會動作，因而靈敏度不需要逐級配合。2.7 如圖2-2所示網(wǎng)絡(luò)，在位置1、2和3處裝有電流保護(hù)，系統(tǒng)參數(shù)為： ， 、，線路阻抗，=1.2 、=1.15 ， ，=1.5、=0.85。試求：（1）

17、發(fā)電機(jī)元件最多三臺運(yùn)行，最少一臺運(yùn)行，線路最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請確定保護(hù)3在系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的等值阻抗。（2）整定保護(hù)1、2、3的電流速斷定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。（3）整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷定值，并校驗(yàn)使其滿足靈敏度要求（1.2）（4）整定保護(hù)1、2、3的過電流定值，假定流過母線E的過電流保護(hù)動作時(shí)限為0.5s，校驗(yàn)保護(hù)1作后備用，保護(hù)2和3作遠(yuǎn)備用的靈敏度。 圖2-2 簡單電網(wǎng)示意圖解：由已知可得=0.4×60=24，=0.4×40=16，=0.4×50=20，=0.4×30， =0.4×20=8（1）經(jīng)分析可知

18、，最大運(yùn)行方式及阻抗最小時(shí)，則有三臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路L1L3全部運(yùn)行，由題意G1，G2連接在同一母線上，則=（|+|）|(+)=(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=+=39圖2-3 等值電路（2）對于保護(hù)1，其等值電路圖如圖2-3所示，母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)1 的最大短路電流為相應(yīng)的速斷定值為=×=1.2×1.312=1.57kA最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為= =-85.9km即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)2等值電路如圖2-3所示，母線D在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短

19、路流過保護(hù)2 的最大電流 =1.558kA相應(yīng)的速斷定值為 =×=1.2×1.558=1.87kA最小保護(hù)范圍為 =-70.6km即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(hù)區(qū)。對于保護(hù)3等值電路如圖2-3所示，母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3 的最大電流 =2.17kA相應(yīng)的速斷定值為 =×=1.2×2.17=2.603kA最小保護(hù)范圍為 =-42.3km即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒有保護(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)生下可能沒有保護(hù)區(qū)。（3）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為 =1.15&

20、#215;1.57=1.806kA線路末段（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=0.8098kA 所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù) =0.4484 即不滿足1.2的要求。同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為 =1.15×1.87=2.151kA線路末段（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=0.9764kA所以保護(hù)3處的靈敏系數(shù) =0.4531 即不滿足1.2的要求?？梢姡捎谶\(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)不能滿足要求。（4）過電流整定值計(jì)算公式為 =所以有 =304.5A同理得 =406A =609A在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的計(jì)算公式

21、為 =所以有 =727.8A =809.8A =974.51A所以由靈敏度公式 =可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為=2.391.5 滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求；保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.791.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求；保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為 =1.331.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)的動作時(shí)間為 =0.5+0.5=1s =+0.5=1.5s =+0.5=2s2.8 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（1）共有哪些保護(hù)元件啟動？（2）所有保護(hù)工作正常，故障由何處的那個保護(hù)元件動作、多長時(shí)間切除？（3）

22、若保護(hù)1 的電流速斷保護(hù)拒動，故障由何處的那個保護(hù)元件動作、多長時(shí)間切除？（4）若保護(hù)1 的斷路器拒動，故障由何處的那個保護(hù)元件動作、多長時(shí)間切除？答: （1） 由題2.7的分析，保護(hù)1出口處（即母線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)都不會啟動；該量值大于1、2、3處過電流保護(hù)的定值，所以三處過電流保護(hù)均會啟動。（2）所有保護(hù)均正常的情況下，應(yīng)有1處的過電流以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)肯定不會動作，2處的限時(shí)電流速斷保護(hù)也不會動作，只能靠1處的過電流保護(hù)動作，延時(shí)1s

23、跳閘；若斷路器拒動，則應(yīng)由2處的過電流保護(hù)以1.5s的延時(shí)跳開2處的斷路器。2.9 如圖2-4所示網(wǎng)絡(luò)，流過保護(hù)1、2、3的最大負(fù)荷電流分別為400A、500A、550A,=1.3、=0.85，=1.15， =0.5s，=1.0s ，試計(jì)算： （1） 保護(hù)4 的過電流定值；（2） 保護(hù)4的過電流定值不變，保護(hù)1所在元件故障被切除，當(dāng)返回系數(shù)低于何值時(shí)會造成保護(hù)4誤動？（3） =0.85時(shí)，保護(hù)4的靈敏系數(shù)=3.2，當(dāng)=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：過電流保護(hù)4 的最大負(fù)荷電流為 =400+500+550=1450A保護(hù)4的過電流定值為 =2.55A時(shí)限為 =ma

24、x（，）+=1.5s（2）保護(hù)21 切除故障后，流過保護(hù)4 的最大負(fù)荷電流 =500+550=1050A=1.05kA，在考慮電動機(jī)的自啟動出現(xiàn)的最大保護(hù)電流 =1.3×1.05=1.365kA，這個電流必須小于保護(hù)4 的返回電流，否則1.5s以后保護(hù)4 將誤切除。相應(yīng)的要求=2.55，從而2.551.365，=0.535。當(dāng)返回系數(shù)低于0.535時(shí)，會造成保護(hù)誤動。（3）保護(hù)4的靈敏系數(shù)=，與成正比，當(dāng)下降時(shí)靈敏系數(shù)下降，=2.635。2.10 在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)兩條上下、級線路安裝相間短路的電流保護(hù)時(shí)，上級線路裝在A、C相商，二下級線路裝在A、B 相上，有何優(yōu)缺點(diǎn)？當(dāng)兩

25、條線路并列時(shí)，這種安裝方式有何優(yōu)缺點(diǎn)？以上串、并兩種線路，若采用三相星形接線，有何不足？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路，另一條線路繼續(xù)運(yùn)行。不考慮同相的故障，兩線路故障組合共有以下六種方式：（1A、2B） 、（1A、2C）、（1B、2A）、（1B、2C）、（1C、2A）、（1C、2B）。當(dāng)兩條上、下級線路安裝相間短路電流保護(hù)時(shí)，上級線路裝在A、C相商，而下級裝在A、B相上時(shí)，將在（1A、2B） 、（1B、2A）、（1C、2A）和 （1C、2B）四種情況下由下級線路保護(hù)切除故障，即下級線路切除故障的幾率

26、為2/3;當(dāng)故障為（1A、2C）時(shí)，將會由上級線路保護(hù)切除故障；而當(dāng)故障為（1B、2C）時(shí)，兩條線路均不會切除故障，出現(xiàn)保護(hù)拒動的嚴(yán)重情況。兩條線路并列時(shí)，若兩條線路保護(hù)動作的延時(shí)一樣，則在（1A、2B） 、（1C、2A）和 （1C、2B）三種情況下，兩條線路被同時(shí)切除；而在(1A、2C)故障下，只能切除線路1；在（1B、2A）故障下，只能切除線路2；在（1B、2C）故障下，兩條線路均不會切除，即保護(hù)拒動。若保護(hù)采用三相星形接線時(shí)，需要三個電流互感器和四根二次電纜，相對來講是復(fù)雜不經(jīng)濟(jì)的。兩條線路并列時(shí)，若發(fā)生不同相別的接地短路時(shí)，兩套保護(hù)均啟動，不必要切除兩條線路的機(jī)會就比較多。2.11在雙

27、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)短路功率由母線流向線路時(shí)表明故障點(diǎn)在線路方向上，是保護(hù)應(yīng)該動作的方向，允許保護(hù)動作。反之，不允許保護(hù)動作。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)分故障位置的問題，并且線路兩側(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？為什么會存在“死區(qū)”？什么時(shí)候要求它動作最靈敏？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

28、的相位，并且根據(jù)一定關(guān)系cos(+a)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），且有最小的動作電壓和電流要求。當(dāng)短路點(diǎn)越靠近母線時(shí)電壓越小，在電壓小雨最小動作電壓時(shí)，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保護(hù)正方向發(fā)生最常見故障時(shí)，功率方向判別元件應(yīng)該動作最靈敏。2.13 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)，分別畫出，和，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)，寫出你的算法，并校驗(yàn)上述兩種情況下方向元件的動作情況。答：以內(nèi)角=30°為例，畫出各點(diǎn)輸出電壓波形如圖2

29、-5所示。 動作最靈敏條件 臨界動作條件 圖2-5 各點(diǎn)電壓輸出波形圖可以看出，在內(nèi)角=30°時(shí)第一種情況下動作最靈敏，第二種情況元件處于臨界動作狀態(tài)。數(shù)字式實(shí)現(xiàn)時(shí)，動作的判據(jù)可以表示為 。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 為動作最靈敏，而情況2 處于臨界動作狀態(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作，需要確定接線方式及內(nèi)角，請給出90°接線方式正方向短路時(shí)內(nèi)角的范圍。答：(1)正方向發(fā)生三相短路時(shí)，有0°<a<90°。(2)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，短路阻抗時(shí)，

30、0°<a<90°；當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處，且系統(tǒng)容量很大時(shí)，-30°<a<60°。綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當(dāng)0°<<90°時(shí)，使方向繼電器在一切故障情況下都能動作的條件應(yīng)為30°<a<60°。2.15 對于90°接線方式、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，分析功率方向判別元件的動作情況。假定A相的功率方向元件出口與B相過電流元件出口串接，而不是“按相連接”，當(dāng)反方向B、C兩相短路時(shí)，會出現(xiàn)什么

31、情況？答：內(nèi)角為30°的功率方向元件，最大靈敏角=-30°，則動作范圍為-120-60°。由正常負(fù)荷電流的功率因數(shù)0.85可以得到=arctan0.85=31.79°，在動作范圍內(nèi)，根據(jù)功率元件出口與B相流過電流元件出口串接，當(dāng) 反方向發(fā)生B、C兩相短路時(shí)，B相過電流元件動作，由于該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會啟動時(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)見題2.7，試完成：（1）整定線路L3上不會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處過電流的時(shí)間定

32、值，并說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處的母線發(fā)生三相短路時(shí)，流過保護(hù)5的短路電流為= = 2.554A 按此電流來整定，動作定值=3.064kA在來看發(fā)電機(jī)1、2處于最大運(yùn)行方式下保護(hù)5處母線三相短路時(shí)，有=（|+|）=18 保護(hù)5處的電流為 =1.953kA遠(yuǎn)小于按躲過保護(hù)4 處母線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)不誤動作?，F(xiàn)在整定保護(hù)4，保護(hù)4按躲過保護(hù)5 處母線短路最大電流整定時(shí)，定值為=2.34kA 當(dāng)保護(hù)4處背側(cè)母線三相短路是，流過保護(hù)4 的電流為2

33、.554kA，大于其整定值，所以不會誤動，必須加裝方向元件。（2）過電流保護(hù)按躲過最大負(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超過其整定值，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、5、6處的過電流保護(hù)的動作時(shí)間分別與G3、G2和G1處的過電流保護(hù)時(shí)間相配合，在其動作延時(shí)的基礎(chǔ)上增加一個時(shí)間級差；5、7、9處過電流保護(hù)的動作時(shí)間均與3處過電流時(shí)間相配合，由題2.7可知，三處過電流保護(hù)的動作時(shí)間為2s，所以5、7、9處過流保護(hù)的動作時(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

34、 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=×=2.603KA，L3支路對應(yīng)的分支系數(shù)的倒數(shù)為 與保護(hù)3配合時(shí)，5處限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值為 =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)該按躲過母線A處三相短路的最大短路電流來整定，而母線A三相短路時(shí)，發(fā)電機(jī)G1，G2所提供的短路電流不會流過保護(hù)6 ，只有發(fā)電機(jī)G3的電流才流過保護(hù)6，所以其段的整定值為=×=1.048kA同理，裝設(shè)方向元件的情況下，8處保護(hù)的定值也為 =1.048kA。按與它們配合時(shí)，5處限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值為 =1.205kA取三種情況的最大者，即=1.22

35、4kA校驗(yàn)靈敏度：母線B兩相短路時(shí)，流過5處的最小短路電流為=2.211kA 所以靈敏度為 =1.834滿足要求。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)安躲過母線B三相短路時(shí)流過它們的最大短路電流來整定。母線B三相短路時(shí)流過6、8處的最大短路電流為=1.844kA這時(shí)其短路電流速斷保護(hù)的整定值變?yōu)?2.26kA所以5處限時(shí)電流保護(hù)的定值為 =2.599kA靈敏度為 =0.85 故不滿足要求。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；(3)正序電壓、電流分量的分布規(guī)律。答：(1)零序電壓故

36、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。零序電流由零序電壓產(chǎn)生，由故障點(diǎn)經(jīng)線路流向大地，其分布主要取決于送電線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)目和位置無關(guān)。(2)負(fù)序電壓故障點(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。(3)正序電壓越靠近電源點(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繞組，一個一次繞組，兩個二次繞組。在三相系統(tǒng)中，三個單相式電壓互

37、感器的一次繞組接成星形并將中性點(diǎn)接地，其兩個二次繞組一個按星形方式接線，另一個按開口三角形接線，星形接線的繞組用來測量各相對地電壓及相間電壓，開口三角形用來直接獲取系統(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)是開口三角側(cè)正常無電壓，不便于對其進(jìn)行監(jiān)視，該側(cè)出現(xiàn)斷線短路等故障無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，輸出零序電壓的極性容易標(biāo)錯，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及以下電壓等級的中低壓配電系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)與（1）的情況類似。（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

38、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）保護(hù)內(nèi)部合成零序電壓的方式接線較為簡單，不容易出現(xiàn)接線及極性的錯誤，其缺點(diǎn)是裝置內(nèi)部必須設(shè)置專門的模塊。傳統(tǒng)的機(jī)電式保護(hù)中通常采用（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）;在一些特殊的場合，也可以采用方式（3）。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)，最大開機(jī)方式為4臺全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運(yùn)行。參數(shù)為：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.

39、2/km，=1.2，=1.15。 圖2-6 系統(tǒng)示意圖（1）畫出所有元件全運(yùn)行時(shí)的三序等值網(wǎng)絡(luò)，并標(biāo)注參數(shù)；（2）所有元件全保護(hù)時(shí)，計(jì)算母線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、4零序段的最大、最小分支系數(shù)；（4）分別求出保護(hù)1、4零序、段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；（5）保護(hù)1、4零序、段是否需要安裝方向元件；（6）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，整定保護(hù)1不靈敏段定值。解：先求出線路的參數(shù)，即 =60km，=24，=72，=40km，=16,=48，所有元件全運(yùn)行是三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖2-7所示。 (a) 正序等值圖 (b) 負(fù)序等值圖

40、(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）單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為=(24+5)|(16+6.5)=12.67故障端口負(fù)序阻抗為 =12.67故障端口零序阻抗為=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 =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)流過保護(hù)1、4處的零序電流分別為 =0.194kA =0.278kA畫出零序電流分布圖如圖2-9所示. 圖2-8 單相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖 圖2-9 單相接地

41、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 =12.67=7.657，則復(fù)合序網(wǎng)如圖2-10所示。|=4.77 故障端口正序電流為 =3.808kA故障端口零序電流為 =2.373kA同樣地，流過保護(hù)1、4的零序電流分別為 =0.299kA， =0.327kA。從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖。 圖2-10 兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖 圖2-11 兩相接地短路零序電流分布圖（3）先求出保護(hù)1的分支系數(shù) 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。=,對于，當(dāng)只有一臺發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有=87當(dāng)兩臺發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)最小

42、，有 =79.5對于，當(dāng)T5,T6只有一臺運(yùn)行時(shí)最大，=20；當(dāng)T5,T6兩臺全運(yùn)行時(shí)最小，=10. 因此保護(hù)1的最大分支系數(shù) =9.7，最小分支系數(shù)為=4.975同樣的分析保護(hù)4的分支系數(shù)。當(dāng)AB段發(fā)生接地故障時(shí)，T5,T6YOU 助增的作用，如圖2-13所示。=對于，當(dāng)只有一臺發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有=63當(dāng)兩臺發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)最小，有 =55.5對于，當(dāng)T5,T6只有一臺運(yùn)行時(shí)最大，=20；當(dāng)T5,T6兩臺全運(yùn)行時(shí)最小，=10. 因此保護(hù)4的最大分支系數(shù) =7.3，最小分支系數(shù)為=3.775 圖2-12 BC段故障時(shí)變壓器的助增作用 圖2-13 AB段故障時(shí)變壓器的助增作用（4）

43、保護(hù)1整定計(jì)算零序段： 根據(jù)前面的分析結(jié)果，母線B故障流過保護(hù)1的最大零序電流為 =0.229kA 故段定值 =1.2×3×0.229=0.8244kA為求保護(hù)1的零序段定值，應(yīng)先求出保護(hù)3零序段定值，設(shè)在母線C處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)3 的最大零序電流，因此有=（）|()=5.68=6.63單相接地短路時(shí)，有 =3.69kA從而求得流過保護(hù)3的電流為 =0.43kA連相接地短路時(shí)，有 =3.06正序電流 =7.6kA 零序電流 =3.5kA從而求得流過保護(hù)3 的電流 =0.408kA這樣，流過保護(hù)3的最大零序電流 =0.43kA保護(hù)3的零序段定值

44、為 =1.548kA這樣，保護(hù)1的零序段定值為 =0.358kA校驗(yàn)靈敏度：母線B接地短路故障流過保護(hù)1 的最小零序電流 =0.194kA靈敏系數(shù) =1.626保護(hù)4 整定計(jì)算：零序段 根據(jù)前面的分析結(jié)果，母線B故障流過保護(hù)4的最大零序電流為 =0.327kA 故段定值 =1.2×3×0.327=1.18kA為求保護(hù)4的零序段定值，應(yīng)先求出保護(hù)2零序段定值，設(shè)在母線A處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)2 的最大零序電流，因此有=（）|()=4.52=6.86單相接地短路時(shí)，有 =4.179kA從而求得流過保護(hù)2的電流為 =0.356kA兩相接地短路時(shí)，有 =

45、2.723正序電流 =9.17kA 零序電流 =3.64kA從而求得流過保護(hù)2的電流 =0.31kA這樣，流過保護(hù)2的最大零序電流 =0.356kA保護(hù)2的零序段定值為 =1.286kA這樣，保護(hù)4的零序段定值為 =0.39kA校驗(yàn)靈敏度：母線B接地短路故障流過保護(hù)4 的最小零序電流 =0.278kA靈敏系數(shù) =2.142.20 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)，最大開機(jī)方式為4臺全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運(yùn)行。參數(shù)為：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.

46、2/km，=1.2，=1.15。其相間短路的保護(hù)也采用電流保護(hù)，試完成：（1）分別求出保護(hù)1、4 的段、定值，并校驗(yàn)靈敏度；（2）保護(hù)1、4 的、段是否安裝方向元件；（3）分別畫出相間短路的電流保護(hù)的功率方向判別元件與零序功率方向判別元件的交流接線;（4）相間短路的電流保護(hù)的功率方向判別元件與零序功率方向判別元件的內(nèi)角有何不同；（5）功率方向判別元件必須正確地按照電壓、電流同名端接線后，才能正確工作，設(shè)想現(xiàn)場工程師是如何保證接線極性正確的。解：（1）保護(hù)1的、段整定。最大運(yùn)行方式為G1、G2全運(yùn)行，相應(yīng)的 =5 最小運(yùn)行方式為一臺電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的 =10母線B處三相短路流過保護(hù)1的最大電流 =

47、2.289kA保護(hù)1 的段定值為 =1.2×2.289=2.747kA母線C三相短路流過保護(hù)3的最大電流 =1.475kA保護(hù)3 的段定值為 =1.771kA保護(hù)1 的段定值為 =2.063kA母線B兩相短路流過保護(hù)1的最小電流 =1.691kA保護(hù)1電流斷的靈敏度系數(shù) =0.83 靈敏度不滿足要求。保護(hù)4的、段整定。最大運(yùn)行方式為G3、G4全運(yùn)行，相應(yīng)的 =6.5 最小運(yùn)行方式為一臺電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的 =13母線B處三相短路流過保護(hù)4的最大電流 =2.951kA保護(hù)1 的段定值為 =1.2×2.951=3.541kA母線A三相短路流過保護(hù)2的最大電流 =1.428kA保護(hù)2

48、 的段定值為 =1.713kA保護(hù)4 的段定值為 =1.97kA母線B兩相短路流過保護(hù)4的最小電流 =1.983kA保護(hù)4電流斷的靈敏度系數(shù) =1.01 靈敏度不滿足要求。（2）計(jì)算母線A背側(cè)三相短路時(shí)流過保護(hù)1 的最大短路電流，即=1.428kA由于2.747kA=，并且2.036kA=，故保護(hù)1 的、均不需要加裝方向元件。計(jì)算母線C背側(cè)三相短路時(shí)流過保護(hù)4的最大短路電流，即=1.475kA由于3.54kA=，并且1.97kA=，故保護(hù)4的、均不需要加裝方向元件。（3）相間短路的電流保護(hù)的功率方向判別元件與零序功率方向元件的交流接線圖分別如圖2-14 、2-15所示.圖2-14 相間短路的電

49、流保護(hù)的功率方向判別元件交流接線圖圖 2-15 零序功率方向元件的交流接線圖（4）對相間短路電流保護(hù)功率方向判別元件而言，當(dāng)0°90°，使相間短路電流保護(hù)功率方向判別元件在一切故障時(shí)都能動作的條件為：內(nèi)角應(yīng)滿足30°60°。對某一已經(jīng)確定了阻抗角的送電線路而言，應(yīng)采用=90°-，以便短路時(shí)獲得最大靈敏角。而對零序功率方向判別元件而言，在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，最大靈敏角=-95°-110°，即內(nèi)角一般為95°110°。（5）現(xiàn)場測定互感器極性的常用原理圖如圖2-16 所示。一般采用直流電池組配合直流毫安表的簡單

50、工具，將電池正極接在互感器的一次同名端，直流電表的紅筆（正極）接在二次同名端，當(dāng)電路接通時(shí)一次電流由同名端流入，二次電流由同名端流出，指針向右擺動，穩(wěn)定后電路斷開是指針向左擺動，則同名端標(biāo)識正確。若指針擺動方向相反，則二次同名端應(yīng)在另一端。當(dāng)電壓、電流互感器的同名端（極性）被正確標(biāo)定以后，按照功率方向元件接線原理圖仔細(xì)地接入后，還可以采用電壓、電流、功率和相角一體化測量儀表進(jìn)行測量，根據(jù)以上電量的幅值、相位關(guān)系和各讀數(shù)值對接線校核。圖2-16 現(xiàn)場測定電流互感器極性的常用原理接線圖2.21 對于比.2.19復(fù)雜得多的實(shí)際電力系統(tǒng)，設(shè)想保護(hù)工程師是如何完成保護(hù)定值計(jì)算的？如果你今后從事保護(hù)整定計(jì)

51、算，如何借助現(xiàn)在計(jì)算工具提高你的勞動效率？答：由于繼電保護(hù)整定計(jì)算多種不同的運(yùn)行方式，要對不同地點(diǎn)、不同類型的故障進(jìn)行多次計(jì)算，既要計(jì)算出各個繼電保護(hù)元件不同段的動作值，還要進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，計(jì)算的工作量非常的大，特別是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的實(shí)際電力系統(tǒng)中，人工計(jì)算幾乎不可能完成。保護(hù)工作者曾今發(fā)明了“直（交）流計(jì)算臺”，用集中的電阻（阻抗）代表電網(wǎng)元件的電（阻）抗，按照電網(wǎng)的實(shí)際連接關(guān)系連接成模擬的電網(wǎng)，在電源點(diǎn)接上直（交）流電壓，用儀表測量短路后的電流、電壓。因?yàn)榻泳€復(fù)雜、精度低，目前實(shí)際電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛推廣應(yīng)用繼電保護(hù)整定計(jì)算軟件，只要整定人員按要求輸入電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，就可以由計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確

52、的計(jì)算出需要的短路電流及不同保護(hù)裝置隔斷的動作值，并可以由計(jì)算機(jī)完成靈敏度校驗(yàn)。今后繼電保護(hù)的整定計(jì)算主要由計(jì)算機(jī)來完成，但整定計(jì)算人員必須了解計(jì)算的原理和原則，再出現(xiàn)一些整定計(jì)算軟件無法涵蓋的特殊情況時(shí)，還素人工手動計(jì)算作為補(bǔ)充。2.22 圖217所示系統(tǒng)的變壓器中性點(diǎn)可以接地，也可以不接地。比較中性電直接接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地以后，在下屬方面的異同：（1）零序等值網(wǎng)絡(luò)及零序參數(shù)的組成；（2）靈虛電壓分布規(guī)律；（3）零序電流的大小及流動規(guī)律；（4）故障電路與非故障線路零序功率方向；（5）故障電流的大小及流動規(guī)律；（6）故障后電壓方向機(jī)對稱性變化；（7）故障對電力系統(tǒng)運(yùn)行

53、的危害；（8）對保護(hù)切除故障速度的要求；圖2-17 系統(tǒng)接線圖答：（1）零序等值網(wǎng)絡(luò)及零序參數(shù)的組成：以線路AB末端發(fā)生單相接地為例，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)零序等值圖如圖218所示。由圖218可見，從故障點(diǎn)看進(jìn)去的零序阻抗為母線B引出的三個分支的并聯(lián)，等值阻抗值較小，出現(xiàn)單相接地后系統(tǒng)中會有較大的零序電流。 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，零序網(wǎng)絡(luò)由同級電壓網(wǎng)絡(luò)中元件對地的等值電容構(gòu)成通路，其零序等值圖如圖219所示。圖2-18 線路AB末端故障時(shí)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)零序等值圖圖2-19中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)零序等值圖由圖219可見，故障點(diǎn)的等值阻抗為三個對地容抗的并聯(lián)，由于分布電容的容值較小、阻抗較大，因此故

54、障點(diǎn)的零序等值阻抗也較大，接地不會產(chǎn)生較大的零序電流。零序電壓分布規(guī)律： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，故障點(diǎn)零序電壓最高，距離距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)下降越多，在變壓器中性點(diǎn)處降為0。 在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，若不計(jì)微小的零序電容電流在線路阻抗上產(chǎn)生的微小壓降，則統(tǒng)一電壓等級的整個系統(tǒng)的零序電壓都一樣（及三相變壓器之間的一部分系統(tǒng)）。（3）零序電流的大小及流動規(guī)律： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，零序電流的大小同系統(tǒng)的運(yùn)行方式和系統(tǒng)各部分的零序阻抗的大小都有關(guān)系，零序電流在故障點(diǎn)與變壓器中性點(diǎn)之間形成回路。 非直接接地系統(tǒng)中，零序電流的大小依賴于系統(tǒng)地相電動勢和線路的對地電容。零序電流從故障點(diǎn)流出通過線路的對地電容

55、流回大地。非故障元件的零序電流就是該線路本身的對地電容電流，故障元件中流過的零序電流，數(shù)值為全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值之和，再有消弧線圈的情況下，則是全系統(tǒng)所有非故障元件對地電容電流值與消弧線圈中的電感電流值相量和。（4）故障線路與非故障線路靈虛功率方向： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，在故障線路上零序功率方向表現(xiàn)為線路流向母線；在非故障線路上，靠近故障點(diǎn)的一側(cè)，零序功率方向由母線流向線路，而遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的一側(cè)，零序功率方向由線路流向母線。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，故障線路上電容性無功功率方向?yàn)榫€路流向母線；在非故障線路上，電容性無功功率方向?yàn)槟妇€流向線路。（5）故障電流的大小及流動規(guī)律： 中性點(diǎn)

56、直接接地系統(tǒng)中，由于故障點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中變壓器中性點(diǎn)形成回路，因此故障相電流較大。故障電流有故障電流向中性點(diǎn)。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，由于不構(gòu)成短路回路而只經(jīng)過對地電容形成回路，因此接地相電流很小。由于接地電流相對于負(fù)荷電流較小，基本上不影響負(fù)荷電流的分布、（6）故障后電壓的變化及對稱性變化： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，故障后三相的相電壓和線電壓都不在對稱。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，故障后接地相電壓降為0，非接地相對于低電壓升高至原電壓的倍，但三相之間線電壓依然保持對稱。（7）故障對電力系統(tǒng)的危害：中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，故障相電流很大，對系統(tǒng)危害很大。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，故障相電流很小，而且三相之間的線電壓任然保持對稱，對負(fù)荷的供電沒有影響，一般情況下，對系統(tǒng)危害不大。（8）對保護(hù)切除故障速度的要求： 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，由于接地相電流很大，為防止損壞設(shè)備，應(yīng)迅速切除接地相甚至三相。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，由于故障點(diǎn)電流很小，切三項(xiàng)之間的線電壓仍對稱，可以允許再運(yùn)行12h，同時(shí)發(fā)出信號。2.23圖217所示系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)全部不接地，如果發(fā)現(xiàn)單相接地，試回答：（1）比較故障線路與非故障線路中零序電流、零序電壓、零序功率方向的差異。（2）如果在接地電流過的電容電流超過10A（35KV系統(tǒng)）、20A（10KV系統(tǒng)）、30A（36KV系統(tǒng)）時(shí)，將裝設(shè)消弧線圈，減小接地電流，敘述用零序電流