國網(wǎng)考試電力系統(tǒng)繼電保護題庫

第一章緒論

習(xí)題

1-1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：

(1)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；

(2)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；

(3)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；

(4)保護1起動但未跳閘，保護2動作跳開2DL；

(5)保護1未動，保護2動作并跳升2DL;

(6)保護1和保護2均未動作

圖1-1習(xí)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、川段的一次和二次動作電流(I'dz、」dz?J、l〃dz、l”dz?J、

Idz、ldz?J)、動作時間(t\t"、t)和I段的最小保護范圍Imin%,以及II段和III段的靈敏

系數(shù)KTm、Klm(l)、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.己知在

變壓器上裝有瞬動保護，被保護線路的電抗為0.4C/km,可靠系數(shù)取K，k=1.3,K〃k=l°l,Kk=L2,

電動機自啟動系數(shù)Kzq=L5,返回系數(shù)Kh=0o85,時限階段0t=0.5s,計算短路電流時可以

忽畸有效電阻。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

系統(tǒng)電抗線路長度變位器額定負荷

方案iokv線路保護最長動作時間節(jié)。(s)

vI/.、SeB(MVA)Ud%,,

Xs(fi)I(km)Sce-fh(MVA)

tlO—2.5So

1求電流I段定值

(1)動作電流I'dz

rdz=K'kxId-B-max=1.3x4.97=6.46(kA)

其中Id-Bmax=ES/(Xs+XAB)=(37/)/(0.3+10x0。4)=4。97(kA)

(2)靈敏性校驗，即求Imin

Imin=1/Zbx((/2)Ex/Kdz-Xs,max)=1/0.4x((37/2)/6.46—0。3)=6。4(km)

Imin%=6o4/10x100%=64%>15%

2求電流II段定值

(1)求動作電流l〃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/)/(003+4+9.2/2)=2。4(kA)

r'dz=Kz/k-Id-Cmax=1.1x2。4=2.64(kA)

式中XB=Ud%x(U2B/SB)=0.075x(352/10)=9。2(O)

(2)靈敏性校驗

Kz/lm=IdB-min/Pdz=/2x4。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Os)

z,

t=0+0o5=0o5(s)

3求電流III段定值

（1）求動作電流I

1=(K/K)xKx|=(lo2/0?85)xlo5x247=523(A)

式中l(wèi)=S/(U)=15/(x35)=247(A)

(2)靈敏性校驗

本線路末端短路時

Kim⑴=((/2)x4.97)/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(3)d-C-max=ES/(Xs+XAB+XB)=(37/)/(0。3+4+9。2)=1.58(kA)

考慮(：點短路為y,dll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，乂因保護接線采用兩繼電器式兩相星形接線，故有

I(2)dmin=(1/2)I(3)d-C-min

故Kim(2)=Oo5x1580/523=1。5>1.2滿足要求

如果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

Tg-max=2SB/URxl.05=(2xl0/x35)xl.05=346(A)

取n1=400/5

(2)繼電器動作電流

I段l'dz-J=Kjxxrdz/nl=6.46xl03/80=80.75(A)

II段l°dz-J=2o64x103/80=33(A)

III?ldz-J=523/80=6.54(A)

5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-1min%XAB

式中IdE/(Xb十Imin%XAB)

故Ucy=E-lmin%-XAB/(XS+1min%XAB)

按殘余電壓定義，即可得出計算Ucy%的公式

Ucy%=Ucy/E=Imin%-XAB/(XS+1min%-XAB)

本題已計算出Imin%=64%,而XAB=0.4xl0=4a,Xs=0.3Q故

Ucy%=(0.64x4)/(0.3+4x0.64)xlOO%=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lfh?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ABC

運行方式

最大運行方式5.341.525Oo562

最小運行方式4.271.4240。548

解:

lo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.

2o整定計算

⑴I段

1)動作電流的整定：根據(jù)前述整定計算公式

l'dz=K,k-Id-Bmax

顯然，此處應(yīng)取Id-Bmax=lo525KA(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=l。3,于是保護的一次動作電流為

I'dz-l=1.3xlo525=lo983(KA)

由于采用兩相星形接線,Kjx=l,故保護的二次動作電流，即繼電器的動作電流為

lzdz-J=Kjx?l'dz/nl=l。983x103/(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

2)靈敏性校驗：此處為求最小保護范圍，根據(jù)前述公式

Imin=1/Zbx((/2)-Ex/Tdz—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(Q)

最小運行方式時Zs,max=(37/)/4.27=5(Q)

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卜的最小保護范圍為

Iminmax=(1/0。4)x(/2x(37/)/I。983-4)=13.3(km)

此處取線路阻抗Zb=0.4Q/km

最小運行方式下的最小保護范圍為

lmin-mim=(1/0.4)x(37/2/1。983-5)=10.8(km)

Iminmax%=lminmax/IABxlOO%=13.3/25xl00%=53o2%>15%

Imin-min%=Imin-min/IABxlOO%=10.8/25xl00%=43.3%〉15%

均滿足要求

3)動作時間的整定

t=Os

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。

(2)II段

1)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

r,dzl=K,/krdz-2/Kfz

顯然，此處Kfz=l(無分支)，而Fdz-2應(yīng)按線路BC末端C點最大短路電流來整定，即：

l'dz-2=KzkIdCmax=1.3x0.562=0o73(kA)

于是I"dz-l=l.lxO.73=O。8(kA)

此處取K〃k=l。1,因為主要目的在于配合。

繼電器的動作電流

r'dz-J=Kjx-r'dzl/nl=O?8x103/(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

2)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)/l〃dz?l=/2x1。424/0.8=1.54>1#5滿足要求。

3)動作時間的整定：根據(jù)前述，本保護為與相鄰元件電流I段一一無時限(t=0s)電流速斷

保護相配合，故可取配=0。5s(ri=V2+0t=Oo5s)o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。

(3)川段

1)動作電流的整定：根據(jù)有關(guān)整定計算公式

Idz=KKKzq/Kh-Ifhmax

Idz=(lo2x2/0.85)x100=282(A)

IdzJ=Kjxx|dz/nl=282/60=4n7(A)

選用DL-11/10型電流繼阻器或其他類似的繼電器，其整定范圍為2。5?10A

2)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

Kim(l)=l(2)d-Bmin/ldz=(/2)x1.424x103/282=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

Kim(2)=1(2)dcmin/Idz=(/2)x0.548x103/282=lo68>1。2

均滿足要求.

3)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

tl=t2+0t=2o2+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(xí)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

4.27kAo每公里線路正序阻抗為0。4Q,取,，，，。試對線路AB進行三段式電流保擰的整

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(xí)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(xí)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,負荷在起動系數(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。

⑵求出無時限電流速斷的保護范圍和校驗團、團段的靈敏愛。

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(xí)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：

(1)保護采用完全星形接線方法；

（2）;

（3）線路AB的最大負荷電流為200A,負荷自起動系數(shù)

Kzq=l<,5；

（4）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(xí)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(xí)題2—5圖

（1）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；

（2）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；

（3）;

（4）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：

（1）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：

（2）線路AB的A側(cè)團段保護的延時允許大于1秒；

（3）其他參數(shù)如圖示；

（4）取.

圖2—8習(xí)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為線路一變壓器組網(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(xí)題2—7圖

2-8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(xí)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保護的最大和最小運行方式。

其中發(fā)電機1為：，發(fā)電機2為：

圖2—11習(xí)題2—9圖

2—10在圖2口2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(xí)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(xí)題2-11圖

2-12在整定電流保護第團段時，為什么必須考慮返回系數(shù)？在整定團、團段時是否需要考慮？

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)中各過電流保扶的動

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(xí)題2-14

2-15已知功率方向繼電器采用接線方式，線路阻抗角。：式問：

團該繼電器的內(nèi)角a、最大靈敏角是多少；

團用表示的動作范圍是多少；團當正向三相短路時，可以使繼電器動作的線路阻抗范胤

2-16在圖2-15所示網(wǎng)絡(luò)中,斷路器2處裝有三相式方何性過電流保護，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(xí)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：

(1)斷路器1DL-6DL的保護動作時限；

(2)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(xí)題2—17圖

2-18圖2-17為單端電源仄網(wǎng)，斷路器1DL-11DL均裝設(shè)有過電流保護，試確定斷路器1DL8DL

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(xí)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a角取何值為好?

2-2090o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方向電流保護不用口流測量元件可否？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(xí)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：

(1)電源的等值電抗

(2)線路AB和BC的電抗xl=0o4/km,x0=1.4/km;

(3)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；

（4）取，

試計算：線路AB的零序電流保護團、團、0動作電流，歌0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：XI=X2=0,4x20=80

X0=lo4x20=28

線路BC的電抗：Xl=X2=0o4x50=20

X0=lo4x50=70

變壓器T1的電抗：

XTl=XT2=

（1）0段整定計算：

根據(jù)

因為=X0oS+XOoAB=8+28=36

=X1.S+XloAB=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310

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3IO=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：

團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。

（2）團段保護整定訂算:

保護B團段的動作電流：

母線C上單相接地時的最大零序電流為：

故

則

=1.15x1450=1670A

靈敏度校驗：

在母線B上兩相接地短路時

（滿足要求）

（3）團段保護整定計算：

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)

(4)同、0段的動作時限:

習(xí)題

2-24試分析零序電流和電壓的特性，并回答以下問題：

0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。

0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。零字電壓和故障遠近有何關(guān)系。

0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

⑴電源等值電抗：

(2)線路電抗：。

(3)變壓器T1的中性點按地，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；

⑸在不同運行方式下K(l)和K(2。時的(A〉計算結(jié)果如下表；

運

行

方最大運行方式下K在最小運行方式下K

(1)(2-0)

式

及

故

障

類

型

故

障

點

母線A(相當于A'點)670745

線路AB中點402358

母線B287236

母線C194150

母線E208162o5

【注】表中10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：12G、80、80、20、20;

⑻其他參數(shù)如圖示。

圖2—21習(xí)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？其囿段、團段

的？

(3)保護1各段保護的？

2-26在習(xí)題2—25的網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)變壓器T2的中性點更接接地，并已知:

（I）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10（安）計

算結(jié)果如下表：

最大運行方式最小運行方式

K(1)K(2-0)K(1)K(20)

母線A（相當于A，點）625756566710

線路AB中點337339316328

母線B212207202204

母線C101.511297109

母線E144o5126140122.5

［注］:表中系按115KV計算所得。

（2）在最大（?。┻\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(xí)題2-25相同.

試計算：

（1）保護1各段的和；

（2）保護1各段要不要裝方向元件？為什么？

（3）列表比較接地與不接地時，保護1的靈敏度，可卷到什么結(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(xí)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，三個電流互感特的極性如圖示。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(xí)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Imin%、K〃lm、Klm(1)^KIm(2).己知線路AB的最大負荷電流Ifhmax=350A,cos(t)=0.9,

所有的線路阻抗Zb=0.4Q/km,阻抗角4)l=70o,自啟動系數(shù)Kzq=l,正常時母線最低電壓

Ufh-min=0。9V,其他有關(guān)參數(shù)己注在圖上。

圖3—1例題3。1圖

解lo有關(guān)元件阻抗的計算

AB線路的正序阻抗ZAB=ZblAB=0.4x30=12(Q)

BC線路的正序阻抗ZBC=ZblBC=Oo4x60=24(Q)

變壓器的阻抗ZB=Ud%U2e/SB=0o105x1152/31。5=44。1(Q)

2.距離I段的整定

(1)動作阻抗Z'dz?l=0.85ZAB=0o85x12=10c2(Q)

(2)動作時間(實為保護裝置的固有動作時間)f=O(S)

(3)Imin%=Zzdzl/ZABxlOO%=85%

3。距離II段的整定

(1)動作阻抗。按照下列兩個條件選擇：

1)與相鄰線路保護3(或保護5)的I段配合

Zndzl=0.8(ZAB+KfzrninZ'dZ-3)

式中Z'dz-3=0.85ZBC=0.35x24=20.4(Q)

Kfzmin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Kfzmin的等值電路

當保護31段末端dl點短路時，分值系數(shù)可按下式求出

Kfz=12/11=(XS1+ZAB+XS2)/XS2(1+O.：15)ZBC/2ZBC=((XS1+ZAB)/XS2+1)1.15

/2

可看出，為了使Kfz=Kfzmin為最小,XS1應(yīng)選用可能最小值,即X〃Sl?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)/I。15/2=1.19

因而川段的定值為

Z〃dzl=0。8(12+1.19x20。4)=29(Q)

2)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〃dzl=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//Slmin+ZAB)/X〃S2max+1=(20+12)/30+1=2<>07

于是Z"dzl=Do7(12+2.07x44o1)=72.2(0)

此處取K〃k=0o7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?l=29(Q)

(2)靈敏性校驗。按本線路末端短路求靈敏系數(shù)

Kulm=Z"dz-l/ZAB=29/12=2.42)1。5滿足要求

(3)求動作時間。與相鄰I段瞬動保護配合

t"l=t'3+0t=t'5+0t=t'B+恥=0.5(s)

4.距離川段的整定

(1)動作阻抗.按躲開最小負荷阻抗整定

Zdz=(1/KkKzqKh)-Zfh-min=(l/1.2xl0lxl)xl63.5=118o5(Q)

式中Zfhmin=Ufh-min/Ifhmax=(0o9x110/V3)/0.35=163o5(Q)

取Kk=1.2,Kh=l?15,Kzq=1

取方向阻抗繼電器的最靈敏角4)lm=4)fh=70o,當cosefh=0.9時,巾fh=250取，故整定阻抗

Zzd=Zdz/cos(4)lm-(|)fh)=118。5/cos(70o—25。8o)=165o3(Q)

(2)靈敏性校驗(求靈敏系數(shù))。當本線路末端短路時

Kim(1)=Zzd/ZAB=165.3/12=13.7>1.5滿足要求

當相鄰元件末端短路時：

1)相鄰線路末端短路時Kim(2)=Zzd/(ZAB-FKfh-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

/Ko

圖2效驗川段靈敏系數(shù)時求Kfzmax的等值電路

可按下式計算

Kfh-max=12/II=(X〃Slmax+ZAB)/X〃S2min+1=(25+12)/25+1=2。48

此時，XS1取可能最大值，即取XSl=X〃SLmax,XS2應(yīng)取可能最小值XS2=X〃S2min,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Kim(2)=165。3/(12+2.48x24)=2.31)1.2滿足要求

2)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=12/II=2.48(與線路時相同)

故靈敏系數(shù)為

Klm(2)=Zzd/(ZAB+KfhmaxXB)=165.3/(12+2.48x44.1)=1.36)1.2滿足要

求

(3)動作時間

tl=t8+3?回t

或tl=tlO+2-0t

取其中較長者為tl=lo5+2x0o5=2。5(s)

習(xí)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0.4C,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(xí)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.

0

回

0

0

圖3-3習(xí)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。

3-3在圖3—4所示網(wǎng)絡(luò)中，如系統(tǒng)發(fā)生振蕩，試：

lo指出振蕩中心位于何處，并分析保護1、保護4的I段和（3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距離力段的測吊元件誤動的6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0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(xí)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0c5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：

（1）確定振蕩中心，使俁護1距離團段起動的b角的范圍。

（2）確定使保護1距禽因誤動作最小振蕩周期。

3-4試分析和比較過電流保護、全阻抗特性距離圉段、方向阻抗特性距離回段的靈敏系數(shù).

3-5已知被比較的兩電氣量分別為:

10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：

⑴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III段起動兼測顯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II段、第III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(xí)題3-8圖

3-9在習(xí)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III段

的靈敏度？

3-10在圖3-6的網(wǎng)絡(luò)上,已知:

圖3-6習(xí)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(xí)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,其整定近抗,

且設(shè)其他參數(shù)如圖示.試求：

圖3-7習(xí)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腐軌跡；

（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=l。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(xí)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招保護

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淵，在被

保護線路上發(fā)生金屬性短珞其靈敏度有何不同？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(xí)題

4-1采用電流起動的高腕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(xí)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150,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(xí)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150,電源電勢。線路長度l=400km,試求出當AB線路I：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(xí)題4-5圖

第五章自動重合閘

習(xí)題

5-1雙側(cè)電源線路重合同特殊問題是什么？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：

(1)變壓器的電壓為：接線;容量為20MVA,

(2)系統(tǒng)參數(shù)和均為歸算到平均電壓10.5KV側(cè)的；=0,22,=0.>44

(3)11KV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：

(1)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:

各側(cè)數(shù)值

名稱

110KV11KV

變壓器一次額定電流IN(A)

電流互感器接線方式/-II/-12

電流互感器一次電流的計算值(A)1050

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。

(2)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

（3）計算保護裝置基本側(cè)（11KV惻）的一次動作電流：

按述三個條件計算：

1.按躲過外部短路時的最大不平衡電流條件：

=lo3（0.05+1x0。1+0。05）X7580=1970A

2.按躲過勵磁涌流條件：

3.按躲過電流互感器二次網(wǎng)路斷線條件：

4.基本側(cè)差動線圈匝數(shù)的選定：

基本側(cè)（llKv側(cè)）的二次列作電流為：

選用

5.確定110KV側(cè)平衡線圈H勺匝數(shù)：

—=

選用匝

6.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，

7.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：

(1)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:

變壓器各側(cè)數(shù)值

名稱

110KV38.5KV6。6KV

變壓器?次額定電流(A)

電流互感器接線方式/-II/-12/-12

電流互感器一次電流的計算值(A)4742760

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(A)2760/600=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).

(3)決定保護裝置無制動情況卜的一次動作電流(歸算到基本側(cè)即110KV惻)。按以下條件

整定：

1)按躲過6.6KV母線短蹲時的最大不平衡電流條件：

2)按躲過勵磁涌流條件:

3)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，卻

4)確定差動線圈Wd和平衡線圈Wbl、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Wbl和Wb2,如圖6—5所示.

基本側(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):

x8=lo62匝

取整定匝數(shù)為：

6。6KV側(cè)平衡線圈匝數(shù)：

取整定質(zhì)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。

⑹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lunb不超

過制動情況下的動作電流，最大制動系數(shù)為：

+

式中：一一外部短路時.，流過接到制動線圈側(cè)電流互感黑的一次側(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:

=0o227

圖6-5

（7）確定制動線圈匝數(shù)

繼電器制動特性有?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=009,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川,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)：

6.6KVffllj：

38。5KV側(cè):

2）制動線圈中沒有