國網(wǎng)考試電力系統(tǒng)繼電保護題庫

./第一章緒論習題在圖1-1所示的網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)在d點發(fā)生短路,試就以下幾種情況評述保護1和保護2對四項基本要求的滿足情況：保護1按整定時間先動作跳開1DL,保護2起動并在故障切除后返回；保護1和保護2同時按保護1整定時間動作并跳開1DL和2DL；保護1和保護2同時按保護2整定時間動作并跳開1DL和2DL；保護1起動但未跳閘,保護2動作跳開2DL；保護1未動,保護2動作并跳開2DL；保護1和保護2均未動作圖1-1習題1-1圖第二章電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護一、三段式相間電流保護例題例題2.1欲在圖2-1所示的35KV中性點不接地電網(wǎng)中變電所A母線引出的線路AB上,裝設(shè)三段式電流保護,保護擬采用兩相星形接線。試選擇電流互感器的變比并進行I段、II段、III段電流保護的整定計算,即求I、II、III段的一次和二次動作電流〔I’dz、I’dz·J、I’’dz、I’’dz·J、Idz、Idz·J、動作時間〔t’、t’’、t和I段的最小保護范圍lmin%,以及II段和III段的靈敏系數(shù)K’’lm、Klm<1>、Klm<2>。對非快速切除的故障要計算變電所母線A的殘余電壓。已知在變壓器上裝有瞬動保護,被保護線路的電抗為0.4Ω/km,可靠系數(shù)取K’k=1.3,K’’k=1.1,Kk=1.2,電動機自啟動系數(shù)Kzq=1.5,返回系數(shù)Kh＝0.85,時限階段△t=0.5s,計算短路電流時可以忽略有效電阻。其他有關(guān)數(shù)據(jù)按3種方案列于表1中。圖2-1例題2.1圖表1三種方案方案系統(tǒng)電抗Xs<Ω>線路長度l<km>變壓器額定負荷Se·fh<MVA>10kV線路保護最長動作時間tiθ<s>Se·B<MVA>Ud%10.3102×107.5152.520.882×7.57.510232152×5.67.581.5解參見圖2-1。已知Xs=0.3Ω,l=10km,SB=2×10MVA,Ud%=7.5,Sfh=15MVA,t10＝2.5s。1求電流I段定值〔1動作電流I’dzI’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46〔kA其中Ｉd·B·max＝ES/〔Xs＋XAB＝〔37//〔0.3＋10×0.4＝4.97〔kA<2>靈敏性校驗,即求lminlmin=1/Zb×<〔/2>·Ex/I’dz－Xs,max>=1/0.4×<<37/2>/6.46－0.3>=6.4<km>lmin%=6.4/10×100%=64%>15%2求電流II段定值<1>求動作電流I’’dz為與相鄰變壓器的瞬動保護相配合,按躲過母線C最大運行方式時流過被整定保護的最大短路電流來整定〔取變壓器為并列運行于是Ｉd·C·max＝ES/〔Xs＋XAB＋XB／2＝〔37//〔0.3＋4＋9.2/2＝2.4〔kAI’’dz＝K’’k·Ｉd·C·max＝1.1×2.4＝2.64〔kA式中XB＝Ud%×〔U2B/SB＝0.075×〔352／10＝9.2〔Ω〔2靈敏性校驗K’’lm=Ｉd·B·min/I’’dz＝/2×4.97／2.64＝1.63>1.5滿足要求〔3求動作時間t〔設(shè)相鄰瞬動保護動作時間為0st’’=0+0.5=0.5<s>3求電流III段定值求動作電流II=<K/K>×K×I=<1.2/0.85>×1.5×247=523<A>式中I=S/〔U=15/〔×35=247〔A靈敏性校驗本線路末端短路時Klm<1>=<</2>×4.97>/0.523=8.22>1.5滿足要求相鄰變壓器出口母線C〔變壓器為單臺運行三相短路時Ｉ〔3d·C·max＝ES/〔Xs＋XAB＋XB＝〔37//<0.3+4+9.2>=1.58〔kA考慮C點短路為y,d11接線變壓器后短路,當該點為兩相短路時,對所研究的保護動作最不利,又因保護接線采用兩繼電器式兩相星形接線,故有Ｉ〔2d·min＝<1/2>Ｉ〔3d·C·min故Klm<2>=0.5×1580／523＝1.5>1.2滿足要求如采用三繼電器式兩相星形接線,靈敏系數(shù)還可提高1倍。4.求電流互感器變比及繼電器動作電流<1>求電流互感器變比：按兩臺變壓器在運行時為最大工作電流的計算條件,故Ｉg·max＝2SB／UＥ×1.05＝〔2×10／×35×1.05＝346〔Ａ取n1=400/5〔2繼電器動作電流I’dz·J＝Kjx×I’dz/n1=6.46×103/80=80.75〔ＡI’’dz·J=2.64×103/80=33〔ＡIdz·J=523/80=6.54〔Ａ5求當非快速切除故障時母線A的最小殘壓非快速保護的動作區(qū)最靠近母線A的一點為電流I段最小保護范圍的末端,該點短路時母線A的殘余電壓為Ucy=Id·lmin%·XAB式中Id＝Ｅ／〔XＳ＋lmin%·XAB故Ucy=Ｅ·lmin%·XAB／〔XＳ＋lmin%·XAB按殘余電壓定義,即可得出計算Ucy%的公式Ucy%＝Ucy／Ｅ＝lmin%·XAB／〔XＳ＋lmin%·XAB本題已計算出lmin%＝64％,而XAB＝0.4×10＝4Ω,Xs=0.3Ω故Ucy%＝〔0.64×4／〔0.3+4×0.64×100％＝87.5％其他方案可類推例題2.2在圖2-2所示網(wǎng)絡(luò)中,試對線路AB進行三段式電流保護的整定〔包括選擇接線方式,計算保護各段的一次動作電流、二次動作電流、最小保護范圍、靈敏系數(shù)和動作時間,選出主要繼電器型號規(guī)范。已知線路的最大負荷電流Ifh·max＝100Ａ,電流互感器變比為300/5,保護2的過電流保護動作時間為2.2s,母線A、B、C等處短路時流經(jīng)線路AB的短路電流計算值如表2,有關(guān)短路電流計算值為〔kA圖2-2例題2.2圖表2短路電流計算值短路點短路電流運行方式ABC最大運行方式5.341.5250.562最小運行方式4.271.4240.548解：1.接線方式的選擇由于35KV為中性點非直接接地電網(wǎng),而所給定的線路AB的相鄰元件也是線路〔不含變壓器,故三段保護均初步選擇為兩相星形接線。2.整定計算〔1I段1動作電流的整定：根據(jù)前述整定計算公式I’dz＝K’k·Ｉd·B·max顯然,此處應(yīng)取Ｉd·B·max＝1.525KA〔線路AB末端,即線路BC首端的最大三相短路電流,取可靠系數(shù)K’k＝1.3,于是保護的一次動作電流為I’dz·1=1.3×1.525=1.983<KA>由于采用兩相星形接線,Kjx=1,故保護的二次動作電流,即繼電器的動作電流為I’dz·J＝Kjx·I’dz／n1＝1.983×103／〔300/5＝33〔A選用DL－11/50型電流繼電器,或電流DL-21c、DL-31等新型繼電器,其動作電流的整定范圍為12.5～50A靈敏性校驗：此處為求最小保護范圍,根據(jù)前述公式lmin=1/Zb×<</2>·Ex/I’dz－Zs,max>式中Zs,max為系統(tǒng)阻抗,尚為未知數(shù),根據(jù)題設(shè)A點短路電流數(shù)據(jù),可以求出A點背后等值電源〔即系統(tǒng)的等值阻抗：最大運行方式時Zs,min＝〔37/／5.34＝4〔Ω最小運行方式時Zs,max＝〔37/／4.27＝5〔Ω式中37為35KV電網(wǎng)的平均額定線電壓,于是可求最大運行方式下的最小保護范圍為lmin·max＝〔1/0.4×〔/2×〔37/／1.983－4＝13.3〔km此處取線路阻抗Zb=0.4Ω/km最小運行方式下的最小保護范圍為lmin·mim＝〔1/0.4×〔37/2／1.983－5＝10.8〔kmlmin·max%＝lmin·max/lAB×100%=13.3/25×100%=53.2%>15%lmin·min%=lmin·min/lAB×100%=10.8/25×100%=43.3%>15%均滿足要求3動作時間的整定t=0s但為躲管型避雷器放電,應(yīng)選取DZS-117型中間繼電器做為出口繼電器,該繼電器具有4個常開觸點,固有動作時間為0.06s,并假定操作電源為220V直流?！?II段動作電流整定：線路AB的保護II段應(yīng)與相鄰線路的保護I段配合,故I’’dz·1＝K’’kI’dz·2/Kfz顯然,此處Kfz＝1〔無分支,而I’dz·2應(yīng)按線路BC末端C點最大短路電流來整定,即:I’dz·2＝K’kＩd·C·max＝1.3×0.562=0.73<kA>于是I’’dz·1＝1.1×0.73=0.8<kA>此處取K’’k=1.1,因為主要目的在于配合.繼電器的動作電流I’’dz·J=Kjx·I’’dz1／n1=0.8×103／〔300/5＝13.4〔A選用DL-11/20型電流繼電器,或其他類似的新型電流繼電器,其動作電流的整定范圍為5～20A靈敏性校驗：已知本線路末端最小運行方式下三相短路時流過本保護的電流為1.424A,考慮兩相短路電流一般為三相短路電流的/2倍〔當Z1＝Z2時,故Klm=Id·min<B>/I’’dz·1=/2×1.424/0.8=1.54>1.5滿足要求。動作時間的整定：根據(jù)前述,本保護為與相鄰元件電流I段――無時限〔t=0s電流速斷保護相配合,故可取t’’＝0.5s<t’’1=t’2+△t=0.5s>。選取DS-111型時間繼電器,假定操作電源為直流220V。其時限整定范圍為0.1～1.3S。〔3III段動作電流的整定：根據(jù)有關(guān)整定計算公式Idz=KK·Kzq/Kh·Ｉfh·maxIdz=<1.2×2/0.85>×100=282〔AIdz·J=Kjx×Idz/n1=282/60=4.7〔A選用DL-11/10型電流繼電器或其他類似的繼電器,其整定范圍為2.5～10A靈敏性校驗：取本線路末端B點短路時流過本保護的最小兩相短路電流做為計算電流,故Klm〔1=I<2>d·B·min/Idz=</2>×1.424×103/282=4.37>1.5保護相鄰線路時的靈敏性,取相鄰線路BC末端C點短路時流過本保護1的最小兩相短路電流作為計算電流,故Klm〔2=I<2>d·c·min/Idz=</2>×0.548×103/282=1.68>1.2均滿足要求。動作時間整定：根據(jù)階梯原則,在此,過電流保護的動作時間應(yīng)與相鄰線路BC的保護2配合,即t1=t2+△t=2.2＋0.5＝2.7〔s選用DS-112型時間繼電器,其動作時間整定范圍為0.25～3.5s取操作電源為直流220V習題2-1圖2-3示網(wǎng)絡(luò)中,已知線路AB的最大負荷電流,電流互感器變比為300/5,保護2的過電流保護動作時間為2.5S,母線A處短路時,最大和最小三相短路電流分別為5.34kA和4.27kA。每公里線路正序阻抗為0.4Ω,取,,,,。試對線路AB進行三段式電流保護的整定〔包括：一次、二次動作電流,最小保護范圍,靈敏系數(shù)和動作時間。圖2-3習題2-1圖2-2如圖2-4所示網(wǎng)絡(luò)中,,。試問：如按求出保護1的過電流保護的整定值,而實際電流繼電器時,分析在什么情況下保護1會出現(xiàn)誤動作。圖2-4習題2-2圖2-3如圖2-5所示網(wǎng)絡(luò)中,線路AB電源端裝有三段式電流保護,線路BC裝有二段式電流保護,均采用不完全星形接線方式,系統(tǒng)參數(shù)如圖示,線路AB和BC的最大負荷電流分別為2.3A和2A,線路BC的過電流保護動作時限為3秒,負荷自起動系數(shù)均為1。試計算：〔1線路AB和BC各段電流繼電器的動作電流和時間繼電器的動作時限。<2>求出無時限電流速斷的保護范圍和校驗Ⅱ、Ⅲ段的靈敏度。為發(fā)電機相電壓,為發(fā)電機電抗,為變壓器電抗。圖2-5習題2-3圖2-4在圖2-6所示網(wǎng)絡(luò)中,線路AB、BC、BD上均裝設(shè)了三段式定時限電流保護,變壓器采用了保護整個變壓器的無時限差動保護,并已知：保護采用完全星形接線方法；；線路AB的最大負荷電流為200A,負荷自起動系數(shù)Kzq=1.5;其他參數(shù)如圖示,圖上設(shè)備電抗值均為歸算到115KV的歐姆數(shù)；〔5〔6發(fā)電機電勢和電抗為圖2-6習題2-4圖試計算：線路AB各段保護的2-5在圖2-7所示網(wǎng)絡(luò)上,各斷路器采用了定時限電流保護,并已知：圖2-7習題2-5圖保護1和4均采用不完全星形三繼電器接線方式,保護5采用不完全星形兩繼電器的接線方式；線路AB和BC的最大負荷電流分別為190A和120A,負荷自啟動系數(shù)分別為2.5和2.3；；其他參數(shù)均如圖示,圖上各電抗均為歸算到35KV下的歐姆數(shù)；試計算：〔1保護4和5過電流保護的；〔2如不滿足要求時,可采取什么措施？2-6在圖2-8所示網(wǎng)絡(luò)中,已知：線路AB的A側(cè)和BC均裝設(shè)三段式定時限電流保護,其最大負荷電流分別為120A和100A,負荷的自起動系數(shù)均為1.8；線路AB的A側(cè)Ⅱ段保護的延時允許大于1秒；其他參數(shù)如圖示；取.圖2-8習題2-6圖試計算:線路AB的A側(cè)各段保護的。2-7如圖2-9為線路—變壓器組網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如圖示。在線路AB裝有二相三繼電器式無時限電流速斷保護,試計算能否保護線路AB的全長？已知圖2-9習題2-7圖在圖2-10所示網(wǎng)絡(luò)中,試分析斷路器1DL保護的最大和最小運行方式。圖2-10習題2-8圖2-9在圖2-11所示網(wǎng)絡(luò)中,試分析斷路器1DL4DL和9DL保護的其中發(fā)電機1為：,發(fā)電機2為：圖2-11習題2-9圖2-10在圖2-12所示的幾種網(wǎng)絡(luò)中,無時限電流速斷保護的整定條件〔系統(tǒng)運行方式、短路類型、短路點是什么〔每個電源均為兩種運行方式?圖2-12習題2-10圖2-11在圖2-13所示兩相三繼電器連接中,電流互感器二次極性連接是否正確？試分析在發(fā)生三相短路及AC兩相短路時,流過繼電器1、2、3中的電流？圖2-13習題2-11圖2-12在整定電流保護第Ⅲ段時,為什么必須考慮返回系數(shù)？在整定Ⅰ、Ⅱ段時是否需要考慮？為什么？2-13在這一章里使用了各種系數(shù),如等,說明其含意及在整定計算中的作用。二、方向電流保護2-14如圖2-14為單電源環(huán)網(wǎng),各斷路器均裝有過電流保護。試求環(huán)網(wǎng)中各過電流保護的動作時間,并判斷哪些過電流保護可以不裝方向元件。圖2-14習題2-142-15已知功率方向繼電器采用接線方式,線路阻抗角。試問：⑴該繼電器的內(nèi)角α、最大靈敏角是多少；⑵用表示的動作范圍是多少；⑶當正向三相短路時,可以使繼電器動作的線路阻抗范圍。2-16在圖2-15所示網(wǎng)絡(luò)中,斷路器2處裝有三相式方向性過電流保護,方向元件采用接線方式,最大靈敏角為,變壓器阻抗角為,該變壓器Y側(cè)為無窮大電源。試分析在接線變壓器側(cè)發(fā)生BC兩相短路時,過電流保護2的動作情況。圖2-15習題2-16圖2-17在圖2-16所示的雙端電源網(wǎng)絡(luò)中,每個斷路器均裝設(shè)有過電流保護,各變電站出線端的保護如圖示,且1DL、6DL為發(fā)電機過流保護,應(yīng)與相鄰線路保護配合,試確定：斷路器1DL—6DL的保護動作時限；斷路器1DL—6DL的保護中那些應(yīng)裝方向元件以保證選擇性？其規(guī)律是什么？圖2-16習題2-17圖2-18圖2-17為單端電源環(huán)網(wǎng),斷路器1DL—11DL均裝設(shè)有過電流保護,試確定斷路器1DL～8DL的保護動作時限〔,那些保護需裝方向元件才能保證選擇性？圖2-17習題2-18圖2-19畫出功率方向繼電器的90。接線,在采用90。接線時,繼電器的α角取何值為好？2-2090。接線方式的功率方向繼電器在兩相短路時有無死區(qū)？為什么？2-21試分析90。接線的功率方向繼電器在發(fā)生單相接地故障時〔大接地電流系統(tǒng),故障相繼電器能否正確動作？2-22方向電流保護不用電流測量元件可否？為什么？2-23在圖2-18所示的方向電流保護交流回路展開圖中,其極性接線是否正確〔以指向線路方向為正？把錯誤地方改正過來。圖2-18習題2-23圖三、三段式接地電流保護例題例題2.3在圖2-19所示110KV網(wǎng)絡(luò)中,已知：電源的等值電抗線路AB和BC的電抗x1=0.4/km,x0=1.4/km;變壓器T1的額定參數(shù)為31.5MVA,110/6.6KV.UK%=10.5%,其他參數(shù)如圖示；取,試計算：線路AB的零序電流保護Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ動作電流,Ⅱ、Ⅲ段靈敏度及動作時限。圖2-19例題2.3圖解：首先計算參數(shù)：線路AB的電抗：X1=X2=0.4×20＝80X0=1.4×20=28線路BC的電抗：X1=X2=0.4×50＝20X0=1.4×50=70變壓器T1的電抗：XT1=XT2=Ⅰ段整定計算：根據(jù)因為=X0.S+X0.AB=8+28=36=X1.S+X1.AB=8+5=13所以可知故應(yīng)根據(jù)來整定動作電流,根據(jù)來校驗靈敏度〔保護范圍。當在母線B處發(fā)生時則確定I段保護范圍先計算出母線A、線路AB中點及母線B發(fā)生、時的3I0母線A處時：時：母線AB中點時：時：母線B處時：時：根據(jù)上面數(shù)據(jù)繪制出3I0=f<l>曲線如下：并把畫在圖2-20上。圖2-20零序短路電流曲線圖由圖2-20可見：Ⅰ段保護最大范圍為全長的70%〔單相接地時。最小保護范圍,為全長的46%〔兩相接地短路時。靈敏度滿足要求。Ⅱ段保護整定計算：保護BⅠ段的動作電流：母線C上單相接地時的最大零序電流為：故則=1.15×1450=1670A靈敏度校驗：在母線B上兩相接地短路時〔滿足要求Ⅲ段保護整定計算：不考慮非全相運行時：=最大外部三相短路電流為：則在母線B上兩相接地短路時的靈敏度：〔滿足要求在母線C上兩相接地短路時的靈敏度：因為所以〔滿足要求Ⅱ、Ⅲ段的動作時限：習題2-24試分析零序電流和電壓的特性,并回答以下問題：⑴中性點直接接地電網(wǎng)中,零序方向元件的最大靈敏角為多少？方向元件是否存在死區(qū)？方向元件的工作角度和故障類型、故障點遠近及過渡電阻有何關(guān)系。⑵不接地電網(wǎng)中,零序方向元件的最大靈敏角為多少？故障線路和非故障線路的零序電流和功率方向有什么區(qū)別。零序電壓和故障遠近有何關(guān)系。⑶中性點直接接地系統(tǒng)和中性點不直接接地系統(tǒng)往往使用一樣的方向元件,使用應(yīng)采取什么措施？2-25在圖2-21所示的網(wǎng)絡(luò)中,已知電源等值電抗：線路電抗：。<3>變壓器T1的中性點接地,其額定參數(shù)為：<4>變壓器T2、T3中性點不接地,它們額定參數(shù)為；<5>在不同運行方式下K〔1和K〔2·0時的〔A計算結(jié)果如下表；運運行方式及故障類型故障點最大運行方式下K〔1在最小運行方式下K〔2·0母線A〔相當于Aˊ點670745線路AB中點402358母線B287236母線C194150母線E208162.5[注]表中I0值系按平均電壓115KV計算的。<6>在母線B、C、D、E、F處的分別為1070、810、381、851、390A；〔7線路AB、BC、BE、CD、EF上CT變比分別為：120、80、80、20、20；運運行方式故障類型故障點〔8其他參數(shù)如圖示。圖2-21習題2-25圖試計算：〔1保護3及5的繼電器動作電流；〔2保護2及4是否須裝無時限零序電流速斷保護〔I段？為什么？其Ⅱ段、Ⅲ段的?<3>保護1各段保護的?2-26在習題2-25的網(wǎng)絡(luò)中,假設(shè)變壓器T2的中性點直接接地,并已知：T2接地時,在不同運行方式下,各點在K〔1和K<2`0>時,流經(jīng)保護1的I0〔安計算結(jié)果如下表：最大運行方式最小運行方式K〔1K〔2·0K〔1K〔2·0母線A〔相當于Aˊ點625756566710線路AB中點337339316328母線B212207202204母線C101.511297109母線E144.5126140122.5[注]：表中系按115KV計算所得。〔2在最大〔小運行方式下,母線發(fā)生時,流經(jīng)保護1及的零序電流為：〔3保護1各段的與習題2-25相同。試計算：保護1各段的和；保護1各段要不要裝方向元件？為什么？列表比較接地與不接地時,保護1的靈敏度,可得到什么結(jié)論？2-27大接地電流網(wǎng)發(fā)生單相接地短路時,零序電流的大小和分布主要與什么有關(guān)？2-28分別在圖2-22所示系統(tǒng)中畫出單相接地短路時零序電流的分布。2-29在大接地電流電網(wǎng)中,為什么要將零序功率方向繼電器的電壓線圈反極性接到零序電壓濾過器的出口上？圖2-22習題2-28圖2-30在圖2-23所示的零序過電流保護的接線圖中,三個電流互感器的極性如圖示。問接線是否正確？在正常運行情況下保護裝置是否會誤動作？圖2-23習題2-30圖2-31零序功率方向繼電器有無死區(qū)？為什么？2-32中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中,在發(fā)生單相接地時,其零序電容電流分布的特點是什么？2-33在接地保護的計算中,考慮各元件的零序網(wǎng)絡(luò)時,為什么對大接地電流系統(tǒng)一般只計及線路的零序阻抗而忽略線路對地容抗,而對小接地電流系統(tǒng)則只計各元件對地的容抗而忽略線路的零序阻抗？第三章電網(wǎng)的距離保護例題例題3.1圖3-1所示網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)各線路均裝有距離保護,試對點1處的距離保護I、II、III段進行整定計算,即求各段動作阻抗Z’dz、Z’’dz、Zdz,動作時間t’、t’’、t和校驗其靈敏性,即求lmin％、K’’lm、Klm〔1、Klm〔2。已知線路AB的最大負荷電流Ifh·max=350A,cosφ=0.9,所有的線路阻抗Zb=0.4Ω/km,阻抗角φ1＝70o,自啟動系數(shù)Kzq＝1,正常時母線最低電壓Ufh·min=0.9V,其他有關(guān)參數(shù)已注在圖上。圖3-1例題3.1圖解1.有關(guān)元件阻抗的計算AB線路的正序阻抗ZAB=Zb·lAB=0.4×30=12<Ω>BC線路的正序阻抗ZBC=Zb·lBC=0.4×60=24<Ω>變壓器的阻抗ZB=Ud%·U2e/SB=0.105×1152／31.5＝44.1<Ω>距離I段的整定〔1動作阻抗Z’dz·1=0.85ZAB=0.85×12=10.2<Ω>動作時間〔實為保護裝置的固有動作時間t’=0<s>lmin%=Z’dz·1／ZAB×100%=85%3.距離II段的整定動作阻抗。按照下列兩個條件選擇：與相鄰線路保護3〔或保護5的I段配合Z’’dz·1=0.8<ZAB+Kfz·minZ’dZ·3>式中Z’dz·3=0.85ZBC=0.85×24=20.4<Ω>Kfz·min為保護3的I段末端發(fā)生短路時對保護1而言的最小分支系數(shù)。如圖1所示。圖1計算II段定值時求Kfz·min的等值電路當保護3I段末端d1點短路時,分值系數(shù)可按下式求出Kfz=I2/I1=<XS1+ZAB+XS2>/XS2·<1+0.15>ZBC/2ZBC=<<XS1+ZAB>/XS2+1>·1.15/2可看出,為了使Kfz＝Kfz·min為最小,XS1應(yīng)選用可能最小值,即X’’S1·min,而XS2應(yīng)選用可能最大值,即X’’S2·max,而相鄰線路的并列平行二分支應(yīng)投入,因而Kfz·min=<<20+12>/30+1>/1.15/2=1.19因而,II段的定值為Z’’dz·1=0.8<12+1.19×20.4>=29<Ω>按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點短路整定,即與相鄰變壓器瞬動保護〔其差動保護配合Z’’dz·1=0.7<ZAB+Kfz·minZB>Kfz·min為在相鄰變壓器出口d2點短路時對保護1的分支系數(shù),由圖1可見,當d2點短路時Kfz·min=<X’’S1·min+ZAB>/X’’S2·max+1=<20+12>/30+1=2.07于是Z’’dz·1=0.7<12+2.07×44.1>=72.2<Ω>此處取K’’k=0.7是因為變壓器的電抗計算值一般誤差較大．取以上兩個計算結(jié)果中較小者為定值,即取Z’’dz·1＝29〔Ω靈敏性校驗。按本線路末端短路求靈敏系數(shù)K’’lm=Z’’dz·1/ZAB=29/12=2.42>1.5滿足要求求動作時間。與相鄰I段瞬動保護配合t’’1=t’3+△t=t’5+△t=t'B+△t=0.5<s>4.距離III段的整定動作阻抗。按躲開最小負荷阻抗整定Zdz=〔1/KkKzqKh·Zfh·min=〔1/1.2×1.1×1×163.5=118.5〔Ω式中Zfh·min=Ufh·min/Ifh·max=<0.9×110/√3>/0.35=163.5〔Ω取Kk=1.2,Kh=1.15,Kzq=1取方向阻抗繼電器的最靈敏角φlm=φfh=70o,當cosφfh=0.9時,φfh=25.8o,故整定阻抗Zzd=Zdz／cos<φlm－φfh>=118.5/cos<70o－25.8o>=165.3〔Ω靈敏性校驗〔求靈敏系數(shù)。當本線路末端短路時Klm〔1=Zzd／ZAB=165.3/12=13.7>1.5滿足要求當相鄰元件末端短路時：相鄰線路末端短路時Klm〔2=Zzd／<ZAB＋Kfh·max·ZBC>式中Kfh·max為相鄰線路BC末端短路時對保護1而言的最大分支系數(shù)。該系數(shù)如圖2所示。圖2效驗III段靈敏系數(shù)時求Kfz·max的等值電路可按下式計算Kfh·max=I2/I1=<X’’S1·max＋ZAB>/X’’S2·min＋1=<25+12>/25+1=2.48此時,XS1取可能最大值,即取XS1＝X’’S1·max,XS2應(yīng)取可能最小值XS2＝X’’S2·min,而相鄰平行線路處于一回線停運狀態(tài)〔這時分支系數(shù)為最大。于是Klm〔2=165.3/<12+2.48×24>=2.31>1.2滿足要求相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點短路時求靈敏系數(shù)的公式同上,但此時的最大分支系數(shù)為Kfh·maxx=I2/I1=2.48〔與線路時相同故靈敏系數(shù)為Klm〔2=Zzd／<ZAB＋Kfh·max·XB>=165.3/<12+2.48×44.1>＝1.36>1.2滿足要求動作時間t1=t8+3·△t或t1=t10+2·△t取其中較長者為t1=1.5+2×0.5＝2.5〔s習題3-1在圖3-2所示網(wǎng)絡(luò)中,斷路器2裝設(shè)三段式距離保護,距離繼電器采用方向阻抗元件。已知：每公里線路正序阻抗為0.4Ω,線路AB的最大負荷電流,線路阻抗角,負荷功率因數(shù),變壓器裝瞬時動作的差動保護,電源SA的,；電源SB的,,取,,,,。試確定保護2各段保護的整定阻抗和靈敏系數(shù)。圖3-2習題3-1圖3-2已知阻抗Za的Zb如圖3-3所示。1.在復(fù)平面上畫出下列方程所描述的阻抗繼電器的動作特性。⑴⑵⑶⑷圖3-3習題3-2圖2.根據(jù)動作方程1,擬定出電壓形成回路及比較回路的原理框圖。在圖3-4所示網(wǎng)絡(luò)中,如系統(tǒng)發(fā)生振蕩,試：1.指出振蕩中心位于何處,并分析保護1、保護4的I段和Ⅱ段及保護2和保護3的I段中有哪些保護要受振蕩的影響。2.求可能使保護1距離Ⅱ段的測量元件誤動的δ角的范圍及其誤動時間,確認該段保護能否誤動。〔計算中取,對Ⅱ段的定值按保護本線末端靈敏系數(shù)為1.5來整定,動作時間取0.5秒,系統(tǒng)電勢,振蕩周期取2秒,線路阻抗,全系統(tǒng)阻抗角均等于。圖3-4習題3-3圖3．在圖3-4所示網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)保護1的距離II段的定值為60歐,動作時間為0.5秒,動作特性為方向阻抗圓,系統(tǒng)電勢,全系統(tǒng)的阻抗角均取70度,如系統(tǒng)發(fā)生振蕩,試：確定振蕩中心,使保護1距離Ⅱ段起動的δ角的范圍。確定使保護1距離Ⅱ誤動作最小振蕩周期。3-4試分析和比較過電流保護、全阻抗特性距離Ⅲ段、方向阻抗特性距離Ⅲ段的靈敏系數(shù)。3-5已知被比較的兩電氣量分別為：,1.當比較兩電氣量的幅值時,可以構(gòu)成何種繼電器？此時其動作條件是什么？動作特性是什么？〔已知2.當比較兩電氣量的相位時,可以構(gòu)成何種繼電器？此時其動作條件是什么？動作特性是什么？3-6電力系統(tǒng)振蕩和故障有何區(qū)別？距離保護如何克服振蕩的影響？3-7試說明為什么距離保護在整定動作阻抗時采用最小分支系數(shù),而在進行靈敏系數(shù)校驗時采用最大分支系數(shù)？3-8在圖3-5所示網(wǎng)絡(luò)中,已知:<1>網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗,阻抗角;<2>采用三段式距離保護,第、II段測量元件和第=3\*ROMANIII段起動兼測量元件均采用接線的方向阻抗繼電器,最大靈敏角;<3>保護的延時特性呈階梯型,秒,保護B的秒;<4>線路AB、BC的最大負荷電流,負荷自起動系數(shù),負荷的功率因數(shù)；<5>變壓器采用了能保護整個變壓器的無時限縱聯(lián)差動保護;<6>其他參數(shù)如圖示;<7>CT變比為,PT變比為.試計算:保護A段的動作阻抗;第=2\*ROMANII段、第=3\*ROMANIII段的靈敏度與動作時限;及保護A各段的繼電器動作阻抗.<設(shè)>圖3-5習題3-8圖3-9在習題3-8中,如果線路阻抗角,方向阻抗繼電器的最大靈敏角仍為,試求保護A的=3\*ROMANIII段的靈敏度?3-10在圖3-6的網(wǎng)絡(luò)上,已知:圖3-6習題3-10圖<1>線路正序阻抗;<2>在平行線路上也裝設(shè)距離保護作為主保護;<3>網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如圖示;<4>。試計算:<1>距離保護A的<2>距離保護B的3-11在習題3-10所示的網(wǎng)絡(luò)中,如雙回線的長度不等,其中一回線80km,另一回線70km,試計算距離保護A的.3-12在圖3-7所示的雙端電源系統(tǒng)中,母線M側(cè)裝有接線的方向阻抗繼電器,其整定阻抗,且設(shè)其他參數(shù)如圖示.試求：圖3-7習題3-12圖<1>振蕩中心位置,并在復(fù)數(shù)坐標平面上畫出測量阻抗振蕩軌跡;<2>繼電器誤動作的角度<用解析法或作圖法均可>;<3>當系統(tǒng)的振蕩周期T=1.5秒時,繼電器誤動作的時間.3-13何謂阻抗繼電器的測量阻抗,整定阻抗和動作阻抗？就方向阻抗繼電器說明它們之間的關(guān)系和區(qū)別。3-14欲使阻抗繼電器的動作條件為,試分別寫出全阻抗,方向阻抗及偏移阻抗特性的動作方程并在其特性園上畫出其向量關(guān)系。3-15寫出圖3-8所示動作特性園的相位比較原理的動作方程,并擬訂出其原理接線。圖3-8習題3-15圖3-16利用兩種比較原理的互換關(guān)系,把題3-14寫成用比較絕對值原理表示的動作方程。3-17全阻抗繼電器有無死區(qū)？為什么？3-18方向阻抗繼電器為什么要引入極化電壓？記憶回路工作原理和引入第三相電壓的作用是什么？3-19極化電壓的相位和系統(tǒng)頻率變化對方向阻抗繼電器的動作特性有何影響？3-20何謂阻抗繼電器的精確工作電流？為什么要求短路時加于繼電器的電流必須大于？3-21什么是接線、接線、帶零序電流補償?shù)慕泳€？各種接線方式適用于保護哪些故障類型？3-22系統(tǒng)振蕩對距離保護有什么影響？試以距離保護為例說明,振蕩閉鎖裝置是如何將保護閉鎖的？3-23過渡電阻對阻抗繼電器的影響在長線路大？還是在短線路大？3-24三段式距離保護的整定原則與三段式電流保護的整定原則有何異同？3-25試分析距離保護第III段,當按躲最大負荷整定時,采用全阻抗與方向阻抗繼電器,在被保護線路上發(fā)生金屬性短路其靈敏度有何不同？當被保護線路阻抗角其負荷功率因數(shù)角時,采用方向阻抗繼電器比全阻抗繼電器靈敏度提高了百分之幾？第四章輸電線縱聯(lián)保護習題4-1采用電流起動的高頻閉鎖方向保護中為什么裝設(shè)兩個靈敏度不同的起動元件？裝設(shè)時間元件、的作用是什么？4-2試分析說明采用作為操作電流的優(yōu)點。4-3在圖4-1所示的系統(tǒng)中,設(shè),,。線路長公里,當在線路上發(fā)生時,試：〔1選擇閉鎖角；〔2分析線路兩側(cè)的相差高頻保護的動作行為。圖4-1習題4-3圖4-4在圖4-2所示網(wǎng)絡(luò)中,線路AB、BC兩側(cè)均裝有相差動高頻保護,設(shè)電流互感器角度誤差為,保護裝置操作元件角度誤差為15O,電源電勢。試畫出當BC線路上D點發(fā)生三相短路時,二線路兩端保護的操作電流及發(fā)、收信號的波形圖,并指出各側(cè)保護測得的高頻信號間斷角是多少？圖4-2習題4-4圖4-5在圖4-3所示網(wǎng)絡(luò)中,線路AB兩側(cè)裝有相差動高頻保護,設(shè)電流互感器角度誤差為,保護裝置操作元件角度誤差為15O,電源電勢。線路長度l=400km,試求出當AB線路上D點發(fā)生三相短路和兩相短路時,兩端保護高頻信號間斷角是多少？求保護的閉鎖角是多少？圖4-3習題4-5圖第五章自動重合閘習題5-1雙側(cè)電源線路重合閘特殊問題是什么？重合閘方式有哪些？其使用條件和特點？起動回路有何不同？5-2什么是重合閘前加速與后加速？試比較其優(yōu)缺點。第六章電力變壓器的繼電保護例題例題6.1如圖6-1所示為一單獨運行的降壓變壓器,采用BCH-2型縱差動保護,除圖示參數(shù)外,還已知：變壓器的電壓為：接線；容量為20MVA,系統(tǒng)參數(shù)和均為歸算到平均電壓10.5KV側(cè)的；=0.22,=0.4411KV側(cè)的最大負荷電流為900安。試決定：、、和。圖6-1例題6.1圖計算步驟：算出變壓器各側(cè)的一次電流,選出電流互感器的變比,確定二次回路額定電流。計算結(jié)果列于表中：名稱各側(cè)數(shù)值110KV11KV變壓器一次額定電流IN〔A電流互感器接線方式/—11/—12電流互感器一次電流的計算值〔A1050選用電流互感器變比200/5=401000/5=200電流互感器二次額定電流〔A由表可知：11KV側(cè)二次額定電流大于110KV側(cè)二次額定電流,故選11KV側(cè)為基本側(cè),則保護的單相接線如圖6-2所示。計算最大運行方式下,當11KV母線時的,計算電壓歸算到平均電壓10.5KV,變壓器歸算到10.5KV下的電流為：,總阻抗為：。故最大外部短路電流為;圖6-2計算保護裝置基本側(cè)〔11KV側(cè)的一次動作電流：按述三個條件計算：按躲過外部短路時的最大不平衡電流條件：==1.3<0.05+1×0.1+0.05>×7580=1970A按躲過勵磁涌流條件：按躲過電流互感器二次回路斷線條件：基本側(cè)差動線圈匝數(shù)的選定：基本側(cè)〔11Kv側(cè)的二次動作電流為：選用確定110KV側(cè)平衡線圈的匝數(shù)：—=選用匝計算由于與不相等而產(chǎn)生的誤差：不必重新計算動作電流。計算最小靈敏系數(shù)：在11KV側(cè),引出線兩相短路時的最小短路電流為：對高壓側(cè),由于是大接地電流系統(tǒng),所以保護采用三相接地方式,因此歸算到110KV側(cè)最大一相的電流為：110KV側(cè)流入繼電器的電流為〔滿足要求例題6.2如圖6-3所示為一兩端有電源的三圈變壓器,裝設(shè)有BCH-1型縱差動保護,除圖示參數(shù)外,還已知：<1>變壓器的容量為31.5/31.5/31.5MVA,電壓為〔2在最大運行方式下：6.6KV母線K〔3時的短路電流分布〔歸算到平均電壓115KV。以下同如圖6-4〔a所示；38.5KV母線K〔3時的短路電流分布如圖6-4〔b所示；在最小運行方式下,38.5KV母線K<2>時的短路電流分布如圖6-4〔c〔括號內(nèi)數(shù)值為最大一相的電流。試決定保護的動作電流,平衡線圈匝數(shù)、制動線圈的匝數(shù)、差動線圈的匝數(shù)和最小靈敏度系數(shù)。圖6-3例題6.2圖解：計算步驟：計算變壓器各側(cè)一次額定電流,選出各側(cè)電流互感器變比,計算各側(cè)二次額定電流。<a><b><c>圖6-4計算結(jié)果如下表示：名稱變壓器各側(cè)數(shù)值110KV38.5KV6.6KV變壓器一次額定電流〔A電流互感器接線方式/—11/—12/—12電流互感器一次電流的計算值〔A4742760電流互感器的變比300/5=60600/5=1203000/5=600電流互感器二次側(cè)額定電流〔A2760/600=4.6〔2確定制動線圈Wres接法：從圖6-4〔b可見,38.5KV外部短路時,流過38.5KV側(cè)的短路電流最大,且38.5KV側(cè)無電源,故制動線圈應(yīng)接在38.5KV側(cè)?！?決定保護裝置無制動情況下的一次動作電流〔歸算到基本側(cè)即110KV側(cè)。按以下條件整定：按躲過6.6KV母線短路時的最大不平衡電流條件：按躲過勵磁涌流條件：按躲過電流互感器二次回路斷線條件：選用最大者為動作電流,即確定差動線圈Wd和平衡線圈Wb1、Wb2的接法和匝數(shù)。110KV為基本側(cè),故直接接差動線圈。38.5KV和6.6KV側(cè)分別接Wb1和Wb2,如圖6-5所示?；緜?cè)的二次動作電流為：差動線圈匝數(shù)為：匝取整定匝數(shù)為：匝38.5KV側(cè)平衡線圈匝數(shù)：×8=1.62匝取整定匝數(shù)為：6.6KV側(cè)平衡線圈匝數(shù)：取整定匝數(shù)為：〔5計算由于Wb整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不相等產(chǎn)生的誤差：故不需要重新計算Ipu?！?確定最大制動系數(shù)Kres：為了防止外部短路時保護裝置誤動作,應(yīng)采用可能大的制動系數(shù),使不平衡電流Iunb不超過制動情況下的動作電流,最大制動系數(shù)為：+式中：——外部短路時,流過接到制動線圈側(cè)電流互感器的一次側(cè)的次暫態(tài)周期分量電流。Krel———可靠系數(shù),取為1.3;本題按最大運行方式下,38.5KV母線K〔3計算：+=0.227圖6-5〔7確定制動線圈匝數(shù)繼電器制動特性有一定的變化范圍,如圖6-6所示。曲線1為最低的制動特性曲線,曲線2為最高的制動特性曲線。應(yīng)按躲過外部短路時最不利的制動特性曲線1選擇制動線圈匝數(shù)。圖6-6通過原點作曲線1的切線,切線的斜率用n表示則：式中：————制動線圈側(cè)的實用工作匝數(shù)。標準曲線的n＝0.9,如果已錄取了繼電器實有的制動特性曲線,則應(yīng)根據(jù)實有制動特性曲線取n。根據(jù)上式可求得：取整定匝數(shù)為：Wset＝3匝〔8計算最小靈敏度系數(shù)：1計算最小內(nèi)部短路電流及流入繼電器的電流：根據(jù)圖6-4〔c各側(cè)流入繼電器的電流為：110KV側(cè)：6.6KV側(cè)：38.5KV側(cè)：2制動線圈中沒有短路電流過,但仍有負荷電流通過,負荷電流產(chǎn)生的制動安匝數(shù)為：3計算繼電器的安匝：4根據(jù)AWL=11.85安匝,在圖7.6橫坐標上找出L點,然后根據(jù)橫坐標AWres=AWL=11.85安匝和縱坐標AWw=499.2安匝找到K點,連LK交曲線2于P點,P點的縱坐標即為計算的動作安匝AWpu=65匝。5計算最小靈敏度系數(shù):故滿足要求。習題6-1圖6-7所示為一單獨運行的雙卷降壓變壓器,采用BCH—2型差動保護。除參數(shù)外,還已知：〔1變壓器的電壓為,接線方式為；〔235KV母線短路,當歸算到平均電壓37KV時,最大運算方式：最小運算方式：〔36.6KV最大負荷電流試決定：圖6-7習題6-1圖6-2如圖6-8所示