國(guó)網(wǎng)考試電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-題庫

繼電保護(hù)題目第一章 緒論習(xí)題1-1 在圖1-1所示的網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)在d點(diǎn)發(fā)生短路，試就以下幾種情況評(píng)述保護(hù)1和保護(hù)2對(duì)四項(xiàng)基本要求的滿足情況：（1） 保護(hù)1按整定時(shí)間先動(dòng)作跳開1DL,保護(hù)2起動(dòng)并在故障切除后返回；（2） 保護(hù)1和保護(hù)2同時(shí)按保護(hù)1整定時(shí)間動(dòng)作并跳開1DL和2DL；（3） 保護(hù)1和保護(hù)2同時(shí)按保護(hù)2整定時(shí)間動(dòng)作并跳開1DL和2DL；（4） 保護(hù)1起動(dòng)但未跳閘，保護(hù)2動(dòng)作跳開2DL；（5） 保護(hù)1未動(dòng)，保護(hù)2動(dòng)作并跳開2DL；（6） 保護(hù)1和保護(hù)2均未動(dòng)作圖1-1 習(xí)題1-1圖第二章 電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)一、三段式相間電流保護(hù) 例題例題2.1 欲在圖2-1所示的35KV中性點(diǎn)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(hù)，保護(hù)擬采用兩相星形接線。試選擇電流互感器的變比并進(jìn)行I段、II段、III段電流保護(hù)的整定計(jì)算，即求I、II、III段的一次和二次動(dòng)作電流（Idz、IdzJ、Idz、IdzJ、I dz、I dzJ）、動(dòng)作時(shí)間（t、t、t）和I段的最小保護(hù)范圍lmin%，以及II段和III段的靈敏系數(shù)Klm、Klm(1)、Klm(2)。對(duì)非快速切除的故障要計(jì)算變電所母線A的殘余電壓。已知在變壓器上裝有瞬動(dòng)保護(hù)，被保護(hù)線路的電抗為0.4/km，可靠系數(shù)取Kk=1.3，Kk=1.1，Kk=1.2，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)Kzq=1.5，返回系數(shù)Kh0.85，時(shí)限階段t=0.5s，計(jì)算短路電流時(shí)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()線路長(zhǎng)度l (km)變壓器額定負(fù)荷Sefh(MVA)10kV線路保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間ti(s)SeB(MVA)Ud%10.3102107.5152.520.8827.57.5102321525.67.581.5解參見圖2-1。已知Xs=0.3，l =10km， SB=210 MVA， Ud%=7.5， Sfh=15MVA， t102.5s。1 求電流I段定值（1） 動(dòng)作電流IdzIdzKk dBmax1.34.976.46（kA）其中 dBmaxES/（XsXAB）（37/）/（0.3100.4）4.97（kA）(2) 靈敏性校驗(yàn)，即求l min l min = 1/Zb (（/2)Ex/ Idz Xs,max) = 1/0.4 ( (37/2) / 6.46 0.3)=6.4 (km)l min % = 6.4/10 100% = 64% 15%2 求電流II段定值(1) 求動(dòng)作電流Idz為與相鄰變壓器的瞬動(dòng)保護(hù)相配合，按躲過母線C最大運(yùn)行方式時(shí)流過被整定保護(hù)的最大短路電流來整定（取變壓器為并列運(yùn)行）于是dCmaxES/（XsXABXB2）（37/）/（0.349.2/2）2.4（kA）IdzKkdCmax 1.12.42.64（kA）式中XB Ud%（U2B / SB） 0.075（35210）9.2（）（2）靈敏性校驗(yàn)Klm=dBmin / Idz/ 24.972.641.63 1.5滿足要求（3）求動(dòng)作時(shí)間t（設(shè)相鄰瞬動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0s）t = 0+0.5 = 0.5 (s)3 求電流 III段定值（1） 求動(dòng)作電流I I=(K/K)KI=(1.2/ 0.85)1.5247=523(A)式中 I=S/（U）=15/（35）=247（A）（2） 靈敏性校驗(yàn)本線路末端短路時(shí) Klm (1) =(/2) 4.97)/0.523=8.221.5 滿足要求相鄰變壓器出口母線C（變壓器為單臺(tái)運(yùn)行）三相短路時(shí)（3）dCmaxES/（XsXABXB）（37/）/ (0.3+4+9.2) = 1.58（kA）考慮C點(diǎn)短路為y，d11接線變壓器后短路，當(dāng)該點(diǎn)為兩相短路時(shí)，對(duì)所研究的保護(hù)動(dòng)作最不利，又因保護(hù)接線采用兩繼電器式兩相星形接線，故有（2）dmin(1/2)（3）dCmin故Klm (2) =0.515805231.5 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(dòng)作電流(1) 求電流互感器變比：按兩臺(tái)變壓器在運(yùn)行時(shí)為最大工作電流的計(jì)算條件，故gmax2SB U1.05（21035）1.05346（）取n1=400/5（2） 繼電器動(dòng)作電流I段 IdzJKjxIdz/ n1=6.46103/80 = 80.75（）II段 IdzJ =2.64103/80 = 33（）III段 IdzJ = 523 / 80 = 6.54（）5 求當(dāng)非快速切除故障時(shí)母線A的最小殘壓非快速保護(hù)的動(dòng)作區(qū)最靠近母線A的一點(diǎn)為電流I段最小保護(hù)范圍的末端，該點(diǎn)短路時(shí)母線A的殘余電壓為Ucy = Id l min%XAB式中Id（Xl min%XAB）故Ucy = l min%XAB（Xl min%XAB）按殘余電壓定義，即可得出計(jì)算Ucy%的公式Ucy%Ucy l min%XAB（Xl min%XAB）本題已計(jì)算出l min%64，而XAB0.410 4, Xs = 0.3 故Ucy%（0.644）（0.3+40.64）10087.5其他方案可類推例題2.2 在圖2-2所示網(wǎng)絡(luò)中，試對(duì)線路AB進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定（包括選擇接線方式，計(jì)算保護(hù)各段的一次動(dòng)作電流、二次動(dòng)作電流、最小保護(hù)范圍、靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)間，選出主要繼電器型號(hào)規(guī)范）。已知線路的最大負(fù)荷電流Ifhmax100，電流互感器變比為300/5，保護(hù)2的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.2s，母線A、B、C等處短路時(shí)流經(jīng)線路AB的短路電流計(jì)算值如表2，有關(guān)短路電流計(jì)算值為（kA）圖2-2 例題2.2圖表2 短路電流計(jì)算值 短路點(diǎn)短路電流運(yùn)行方式ABC最大運(yùn)行方式5.341.5250.562最小運(yùn)行方式4.271.4240.548解：1.接線方式的選擇由于35KV為中性點(diǎn)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(hù)均初步選擇為兩相星形接線。2.整定計(jì)算（1）I段1）動(dòng)作電流的整定：根據(jù)前述整定計(jì)算公式IdzKkdBmax顯然，此處應(yīng)取dBmax1.525KA（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)Kk1.3，于是保護(hù)的一次動(dòng)作電流為I dz1 = 1.31.525 = 1.983 (KA)由于采用兩相星形接線，Kjx=1 , 故保護(hù)的二次動(dòng)作電流，即繼電器的動(dòng)作電流為IdzJKjxIdzn11.983103（300/5）33（A）選用DL11/50型電流繼電器，或電流DL-21c、DL-31等新型繼電器，其動(dòng)作電流的整定范圍為12.550A2） 靈敏性校驗(yàn)：此處為求最小保護(hù)范圍，根據(jù)前述公式 l min = 1/Zb(/ 2)Ex/ Idz 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(diǎn)短路電流數(shù)據(jù)，可以求出A點(diǎn)背后等值電源（即系統(tǒng)）的等值阻抗：最大運(yùn)行方式時(shí)Zs,min（37/）5.344（）最小運(yùn)行方式時(shí)Zs,max（37/）4.275（）式中37為35KV電網(wǎng)的平均額定線電壓，于是可求最大運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍為l minmax（1/0.4）（ / 2（37/）1.9834）13.3（km）此處取線路阻抗Zb = 0.4/km最小運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍為l minmim（1/0.4）（37 / 21.9835）10.8（km）l minmax%l minmax / lAB 100% = 13.3/25100%=53.2% 15%l minmin% = l minmin/ lAB 100% = 10.8/25100%=43.3% 15%均滿足要求3）動(dòng)作時(shí)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(gè)常開觸點(diǎn)，固有動(dòng)作時(shí)間為0.06s，并假定操作電源為220V直流。（2）II段1） 動(dòng)作電流整定：線路AB的保護(hù)II段應(yīng)與相鄰線路的保護(hù)I段配合，故Idz1Kk Idz2 / Kfz顯然，此處Kfz1（無分支），而Idz2應(yīng)按線路BC末端C點(diǎn)最大短路電流來整定，即:Idz2 KkdCmax1.30.562=0.73(kA)于是Idz11.10.73=0.8(kA)此處取Kk =1.1,因?yàn)橹饕康脑谟谂浜?繼電器的動(dòng)作電流IdzJ = KjxIdz1n1=0.8103（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(dòng)作電流的整定范圍為520 A 2） 靈敏性校驗(yàn)：已知本線路末端最小運(yùn)行方式下三相短路時(shí)流過本保護(hù)的電流為1.424 A，考慮兩相短路電流一般為三相短路電流的 / 2倍（當(dāng)Z1 Z2時(shí)），故Klm= Idmin(B)/ Idz1= / 2 1.424 / 0.8 =1.54 1.5 滿足要求。3） 動(dòng)作時(shí)間的整定：根據(jù)前述，本保護(hù)為與相鄰元件電流I段無時(shí)限（t=0s）電流速斷保護(hù)相配合，故可取t0.5s (t1 = t2 + t=0.5s)。選取DS-111型時(shí)間繼電器，假定操作電源為直流220V。其時(shí)限整定范圍為0.11.3S。（3）III段1） 動(dòng)作電流的整定：根據(jù)有關(guān)整定計(jì)算公式 I dz=KKKzq /Kh fhmax I dz= (1.22 / 0.85)100=282（A） I dzJ= KjxI dz / 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2.510A2） 靈敏性校驗(yàn)：取本線路末端B點(diǎn)短路時(shí)流過本保護(hù)的最小兩相短路電流做為計(jì)算電流，故 Klm（1）= I(2)dBmin / I dz = ( / 2) 1.424103 / 282=4.37 1.5保護(hù)相鄰線路時(shí)的靈敏性，取相鄰線路BC末端C點(diǎn)短路時(shí)流過本保護(hù)1的最小兩相短路電流作為計(jì)算電流，故 Klm（2）= I(2)dcmin / I dz = ( / 2) 0.548103 / 282=1.68 1.2均滿足要求。3） 動(dòng)作時(shí)間整定：根據(jù)階梯原則，在此，過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與相鄰線路BC的保護(hù)2配合，即 t1 = t2 + t=2.20.52.7（s）選用DS-112型時(shí)間繼電器，其動(dòng)作時(shí)間整定范圍為0.253.5s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(fù)荷電流，電流互感器變比為300/5，保護(hù)2的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5 S，母線A處短路時(shí)，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0.4，取，。試對(duì)線路AB進(jìn)行三段式電流保護(hù)的整定（包括：一次、二次動(dòng)作電流，最小保護(hù)范圍，靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)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(hù)1的過電流保護(hù)的整定值，而實(shí)際電流繼電器時(shí)，分析在什么情況下保護(hù)1會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)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(hù)，線路BC裝有二段式電流保護(hù)，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(fù)荷電流分別為2.3A和2A，線路BC的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為3秒，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)均為1。試計(jì)算：（1）線路AB和BC各段電流繼電器的動(dòng)作電流和時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)限。(2)求出無時(shí)限電流速斷的保護(hù)范圍和校驗(yàn)、段的靈敏度。 為發(fā)電機(jī)相電壓，為發(fā)電機(jī)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(shí)限電流保護(hù)，變壓器采用了保護(hù)整個(gè)變壓器的無時(shí)限差動(dòng)保護(hù)，并已知：（1） 保護(hù)采用完全星形接線方法；（2） ； （3） 線路AB的最大負(fù)荷電流為200A，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù) Kzq=1.5;（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(jī)電勢(shì)和電抗為 圖2-6 習(xí)題2-4圖試計(jì)算：線路AB各段保護(hù)的2-5在圖2-7所示網(wǎng)絡(luò)上，各斷路器采用了定時(shí)限電流保護(hù)，并已知：圖2-7 習(xí)題2-5圖（1） 保護(hù)1和4均采用不完全星形三繼電器接線方式，保護(hù)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(fù)荷電流分別為190A和120A，負(fù)荷自啟動(dòng)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)；（5） 試計(jì)算：（1）保護(hù)4和5過電流保護(hù)的；（2）如不滿足要求時(shí)，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(shí)限電流保護(hù)，其最大負(fù)荷電流分別為120A和100A，負(fù)荷的自起動(dòng)系數(shù)均為1.8；（2） 線路AB的A側(cè)段保護(hù)的延時(shí)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(jì)算:線路AB的A側(cè)各段保護(hù)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(shí)限電流速斷保護(hù)，試計(jì)算能否保護(hù)線路AB的全長(zhǎng)？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(hù)的最大和最小運(yùn)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1DL 4DL和9DL保護(hù)的最大和最小運(yùn)行方式。其中發(fā)電機(jī)1為：,發(fā)電機(jī)2為：圖2-11習(xí)題2-9圖2-10在圖2-12所示的幾種網(wǎng)絡(luò)中，無時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定條件（系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路類型、短路點(diǎn)）是什么（每個(gè)電源均為兩種運(yùn)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A C兩相短路時(shí)，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(hù)第段時(shí)，為什么必須考慮返回系數(shù)？在整定、 段時(shí)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(jì)算中的作用。二、方向電流保護(hù)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(hù)。試求環(huán)網(wǎng)中各過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，并判斷哪些過電流保護(hù)可以不裝方向元件。圖2-14 習(xí)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：該繼電器的內(nèi)角、最大靈敏角是多少；用表示的動(dòng)作范圍是多少；當(dāng)正向三相短路時(shí)，可以使繼電器動(dòng)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(hù)，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(shí)，過電流保護(hù)2的動(dòng)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(gè)斷路器均裝設(shè)有過電流保護(hù)，各變電站出線端的保護(hù)如圖示，且1DL、 6DL為發(fā)電機(jī)過流保護(hù)，應(yīng)與相鄰線路保護(hù)配合，試確定：（1） 斷路器1DL6DL的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限；（2） 斷路器1DL6DL的保護(hù)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為單端電源環(huán)網(wǎng)，斷路器1DL11DL均裝設(shè)有過電流保護(hù)，試確定斷路器1DL8DL的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限（）,那些保護(hù)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(shí)，繼電器的角取何值為好？2-20 90。接線方式的功率方向繼電器在兩相短路時(shí)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(shí)（大接地電流系統(tǒng)），故障相繼電器能否正確動(dòng)作？2-22方向電流保護(hù)不用電流測(cè)量元件可否？為什么？2-23在圖2-18所示的方向電流保護(hù)交流回路展開圖中，其極性接線是否正確（以指向線路方向?yàn)檎?？把錯(cuò)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(hù)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 x1=0.4 /km, x0=1.4/km;（3） 變壓器T1的額定參數(shù)為 31.5 MVA , 110/6.6KV.UK%=10.5% , 其他參數(shù)如圖示；（4） 取 ， 試計(jì)算：線路AB的零序電流保護(hù)、 動(dòng)作電流，、 段靈敏度及動(dòng)作時(shí)限。圖2-19 例題2.3圖解：首先計(jì)算參數(shù)：線路AB的電抗：X1 = X2 = 0.420 80X0 = 1.420 = 28線路BC的電抗：X1 = X2 = 0.450 20X0 = 1.450 = 70變壓器T1的電抗： X T1 = X T2 = （1） 段整定計(jì)算： 根據(jù) 因?yàn)?= 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(dòng)作電流，根據(jù) 來校驗(yàn)靈敏度（保護(hù)范圍）。當(dāng)在母線B處發(fā)生 時(shí) 則確定I段保護(hù)范圍 先計(jì)算出母線A、線路AB中點(diǎn)及母線B發(fā)生 、 時(shí)的 3I0母線A處 時(shí)： 時(shí)：母線AB中點(diǎn) 時(shí)： 時(shí)： 母線B處 時(shí)： 時(shí)：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： 段保護(hù)最大范圍 為全長(zhǎng)的70%（單相接地時(shí)）。最小保護(hù)范圍 ，為全長(zhǎng)的46%（兩相接地短路時(shí)）。靈敏度滿足要求。（2） 段保護(hù)整定計(jì)算：保護(hù)B 段的動(dòng)作電流： 母線C上單相接地時(shí)的最大零序電流為： 故則 = 1.151450 = 1670 A靈敏度校驗(yàn)： 在母線B上兩相接地短路時(shí)（滿足要求）（3） 段保護(hù)整定計(jì)算：不考慮非全相運(yùn)行時(shí)： =最大外部三相短路電流為： 則 在母線B上兩相接地短路時(shí)的靈敏度： （滿足要求）在母線C上兩相接地短路時(shí)的靈敏度： 因?yàn)?所以 （滿足要求）（4） 、 段的動(dòng)作時(shí)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： 中性點(diǎn)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(diǎn)遠(yuǎn)近及過渡電阻有何關(guān)系。 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(yuǎn)近有何關(guān)系。 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)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(1) 電源等值電抗：(2) 線路電抗： 。(3)變壓器T1的中性點(diǎn)接地，其額定參數(shù)為：(4)變壓器T2 、T3中性點(diǎn)不接地，它們額定參數(shù)為；(5)在不同運(yùn)行方式下K（1）和K（20）時(shí)的（A）計(jì)算結(jié)果如下表；運(yùn)行方式及故障類型故障點(diǎn)最大運(yùn)行方式下K（1）在最小運(yùn)行方式下K（20）母線A（相當(dāng)于A點(diǎn)）670745線路AB中點(diǎn)402358母線B287236母線C194150母線E208162.5【注】表中I0值系按平均電壓115KV計(jì)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(yùn)行方式故障類型故障點(diǎn)（8）其他參數(shù)如圖示。圖2-21 習(xí)題2-25圖試計(jì)算：（1）保護(hù)3及5的繼電器動(dòng)作電流；（2）保護(hù)2及4是否須裝無時(shí)限零序電流速斷保護(hù)（I段）？為什么？其段、 段的? (3)保護(hù)1各段保護(hù)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(diǎn)直接接地，并已知：（1） T2接地時(shí)，在不同運(yùn)行方式下，各點(diǎn)在K（1）和K(20)時(shí)，流經(jīng)保護(hù)1的I0（安）計(jì)算結(jié)果如下表：最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式K（1）K（20）K（1）K（20）母線A（相當(dāng)于A點(diǎn)）625756566710線路AB中點(diǎn)337339316328母線B212207202204母線C101.511297109母線E144.5126140122.5 注：表中系按115KV計(jì)算所得。（2）在最大（?。┻\(yùn)行方式下，母線發(fā)生時(shí)，流經(jīng)保護(hù)1及的零序電流為：（3）保護(hù)1各段的 與習(xí)題2-25相同。試計(jì)算：（1） 保護(hù)1各段的和；（2） 保護(hù)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(shí)，保護(hù)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(shí)，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(shí)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(hù)的接線圖中，三個(gè)電流互感器的極性如圖示。問接線是否正確？在正常運(yùn)行情況下保護(hù)裝置是否會(huì)誤動(dòng)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(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中，在發(fā)生單相接地時(shí)，其零序電容電流分布的特點(diǎn)是什么？2-33在接地保護(hù)的計(jì)算中，考慮各元件的零序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為什么對(duì)大接地電流系統(tǒng)一般只計(jì)及線路的零序阻抗而忽略線路對(duì)地容抗，而對(duì)小接地電流系統(tǒng)則只計(jì)各元件對(duì)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(hù)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(hù)，試對(duì)點(diǎn)1處的距離保護(hù)I、II、III段進(jìn)行整定計(jì)算，即求各段動(dòng)作阻抗Zdz、Zdz、Zdz，動(dòng)作時(shí)間t、 t、 t和校驗(yàn)其靈敏性，即求l min、Klm、Klm（1）、Klm（2）。已知線路AB的最大負(fù)荷電流Ifhmax= 350A,cos=0.9，所有的線路阻抗Zb= 0.4/km，阻抗角170o，自啟動(dòng)系數(shù)Kzq1，正常時(shí)母線最低電壓Ufhmin= 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(jì)算AB線路的正序阻抗 ZAB=ZblAB=0.430=12 ()BC線路的正序阻抗 ZBC=ZblBC=0.460=24 ()變壓器的阻抗 ZB=Ud%U2e/SB = 0.105115231.544.1 ()2. 距離I段的整定（1）動(dòng)作阻抗Zdz1= 0.85 ZAB=0.8512=10.2 ()（2） 動(dòng)作時(shí)間（實(shí)為保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間）t=0(s)（3） l min%= Zdz1ZAB100% = 85%3. 距離II段的整定（1） 動(dòng)作阻抗。按照下列兩個(gè)條件選擇：1） 與相鄰線路保護(hù)3（或保護(hù)5）的I段配合 Zdz1=0.8(ZAB + Kfzmin ZdZ3)式中 Zdz3 = 0.85 ZBC = 0.8524 = 20.4 ()Kfzmin為保護(hù)3的I段末端發(fā)生短路時(shí)對(duì)保護(hù)1而言的最小分支系數(shù)。如圖1所示。圖1 計(jì)算II段定值時(shí)求Kfzmin的等值電路當(dāng)保護(hù)3I段末端d1點(diǎn)短路時(shí)，分值系數(shù)可按下式求出Kfz= I2/ I1= (XS1 + ZAB + XS2) / XS2(1+0.15) ZBC / 2 ZBC= (XS1 + ZAB) / XS2 +1)1.15 / 2可看出，為了使KfzKfzmin為最小，XS1應(yīng)選用可能最小值，即XS1min，而XS2應(yīng)選用可能最大值，即XS2max，而相鄰線路的并列平行二分支應(yīng)投入，因而Kfzmin= (20+12) / 30 + 1) / 1.15 / 2 = 1.19因而，II段的定值為 Zdz1 = 0.8(12+1.1920.4) = 29 ()2） 按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點(diǎn)短路整定，即與相鄰變壓器瞬動(dòng)保護(hù)（其差動(dòng)保護(hù)）配合Zdz1=0.7(ZAB + Kfzmin ZB)Kfzmin為在相鄰變壓器出口d2點(diǎn)短路時(shí)對(duì)保護(hù)1的分支系數(shù)，由圖1可見，當(dāng)d2點(diǎn)短路時(shí)Kfzmin = (XS1min+ ZAB) / XS2max + 1=(20+12) / 30 + 1 = 2.07于是 Zdz1 = 0.7(12+2.0744.1) = 72.2 ()此處取Kk = 0.7是因?yàn)樽儔浩鞯碾娍褂?jì)算值一般誤差較大取以上兩個(gè)計(jì)算結(jié)果中較小者為定值，即取Zdz129（）（2） 靈敏性校驗(yàn)。按本線路末端短路求靈敏系數(shù)Klm = Zdz1/ ZAB = 29/12 = 2.42 1.5 滿足要求（3） 求動(dòng)作時(shí)間。與相鄰I段瞬動(dòng)保護(hù)配合 t1 = t3 + t= t5 + t= tB + t=0.5 (s) 4. 距離III段的整定（1） 動(dòng)作阻抗。按躲開最小負(fù)荷阻抗整定Zdz = （1 / Kk Kzq Kh ）Zfhmin =（ 1/1.21.11）163.5 = 118.5（）式中Zfhmin =Ufhmin / Ifhmax = (0.9110 /3)/0.35 = 163.5（）取Kk = 1.2，Kh = 1.15，Kzq =1取方向阻抗繼電器的最靈敏角lm=fh= 70o，當(dāng)cosfh= 0.9時(shí)，fh= 25.8o，故整定阻抗Zzd = Zdz cos (lmfh) =118.5/ cos (70o25.8o)=165.3（）（2） 靈敏性校驗(yàn)（求靈敏系數(shù)）。當(dāng)本線路末端短路時(shí)Klm（1） = Zzd ZAB = 165.3 / 12 = 13.7 1.5 滿足要求當(dāng)相鄰元件末端短路時(shí)：1） 相鄰線路末端短路時(shí)Klm（2） = Zzd (ZAB KfhmaxZBC)式中Kfhmax為相鄰線路BC末端短路時(shí)對(duì)保護(hù)1而言的最大分支系數(shù)。該系數(shù)如圖2所示。圖2 效驗(yàn)III段靈敏系數(shù)時(shí)求Kfzmax的等值電路可按下式計(jì)算Kfhmax = I2/ I1= (XS1maxZAB) / XS2min 1 = (25+12)/25 + 1 = 2.48此時(shí)，XS1取可能最大值，即取XS1XS1max，XS2應(yīng)取可能最小值XS2XS2min，而相鄰平行線路處于一回線停運(yùn)狀態(tài)（這時(shí)分支系數(shù)為最大）。于是 Klm（2） = 165.3/(12+2.4824) = 2.31 1.2 滿足要求2） 相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點(diǎn)短路時(shí)求靈敏系數(shù)的公式同上，但此時(shí)的最大分支系數(shù)為Kfhmax x = I2/ I1= 2.48（與線路時(shí)相同）故靈敏系數(shù)為Klm（2） = Zzd (ZAB KfhmaxXB) = 165.3/ (12+2.4844.1) 1.36 1.2 滿足要求（3） 動(dòng)作時(shí)間 t1 = t8 + 3t或 t1 = t10 + 2t取其中較長(zhǎng)者為t1 =1.5+20.52.5（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(hù)，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0.4，線路AB的最大負(fù)荷電流，線路阻抗角，負(fù)荷功率因數(shù)，變壓器裝瞬時(shí)動(dòng)作的差動(dòng)保護(hù)，電源SA的，；電源SB的，取，。試確定保護(hù)2 各段保護(hù)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(dòng)作特性。 圖3-3 習(xí)題3-2圖2. 根據(jù)動(dòng)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：1.指出振蕩中心位于何處，并分析保護(hù)1、保護(hù)4的I段和段及保護(hù)2和保護(hù)3的I段中有哪些保護(hù)要受振蕩的影響。2.求可能使保護(hù)1距離段的測(cè)量元件誤動(dòng)的角的范圍及其誤動(dòng)時(shí)間，確認(rèn)該段保護(hù)能否誤動(dòng)。（計(jì)算中取，對(duì)段的定值按保護(hù)本線末端靈敏系數(shù)為1.5來整定，動(dòng)作時(shí)間取0.5秒,系統(tǒng)電勢(shì),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(hù)1的距離II段的定值為60歐，動(dòng)作時(shí)間為0.5秒，動(dòng)作特性為方向阻抗圓，系統(tǒng)電勢(shì)，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，使保護(hù)1距離段起動(dòng)的角的范圍。（2） 確定使保護(hù)1距離誤動(dòng)作最小振蕩周期。3-4 試分析和比較過電流保護(hù)、全阻抗特性距離段、方向阻抗特性距離段的靈敏系數(shù)。3-5 已知被比較的兩電氣量分別為： ， 1.當(dāng)比較兩電氣量的幅值時(shí)，可以構(gòu)成何種繼電器？此時(shí)其動(dòng)作條件是什么？動(dòng)作特性是什么？（已知）2.當(dāng)比較兩電氣量的相位時(shí)，可以構(gòu)成何種繼電器？此時(shí)其動(dòng)作條件是什么？動(dòng)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(hù)如何克服振蕩的影響？3-7試說明為什么距離保護(hù)在整定動(dòng)作阻抗時(shí)采用最小分支系數(shù)，而在進(jìn)行靈敏系數(shù)校驗(yàn)時(shí)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(hù),第、II段測(cè)量元件和第III段起動(dòng)兼測(cè)量元件均采用接線的方向阻抗繼電器,最大靈敏角;(3) 保護(hù)的延時(shí)特性呈階梯型,秒,保護(hù)B的秒;(4) 線路AB 、BC的最大負(fù)荷電流，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)，負(fù)荷的功率因數(shù)；(5) 變壓器采用了能保護(hù)整個(gè)變壓器的無時(shí)限縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù);(6) 其他參數(shù)如圖示;(7) CT變比為,PT變比為.試計(jì)算:保護(hù)A段的動(dòng)作阻抗;第II段、第III段的靈敏度與動(dòng)作時(shí)限;及保護(hù)A各段的繼電器動(dòng)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(hù)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(hù)作為主保護(hù);(3) 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如圖示;(4) 。試計(jì)算:(1) 距離保護(hù)A 的(2) 距離保護(hù)B 的3-11 在習(xí)題3-10所示的網(wǎng)絡(luò)中,如雙回線的長(zhǎng)度不等,其中一回線80 km,另一回線70 km,試計(jì)算距離保護(hù)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(xí)題3-12圖(1) 振蕩中心位置,并在復(fù)數(shù)坐標(biāo)平面上畫出測(cè)量阻抗振蕩軌跡;(2) 繼電器誤動(dòng)作的角度(用解析法或作圖法均可);(3) 當(dāng)系統(tǒng)的振蕩周期T=1.5秒時(shí),繼電器誤動(dòng)作的時(shí)間.3-13何謂阻抗繼電器的測(cè)量阻抗，整定阻抗和動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)作特性園的相位比較原理的動(dòng)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(duì)值原理表示的動(dòng)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(duì)方向阻抗繼電器的動(dòng)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(shí)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(bǔ)償?shù)慕泳€？各種接線方式適用于保護(hù)哪些故障類型？3-22系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)有什么影響？試以距離保護(hù)為例說明，振蕩閉鎖裝置是如何將保護(hù)閉鎖的？3-23過渡電阻對(duì)阻抗繼電器的影響在長(zhǎng)線路大？還是在短線路大？3-24三段式距離保護(hù)的整定原則與三段式電流保護(hù)的整定原則有何異同？3-25試分析距離保護(hù)第III段，當(dāng)按躲最大負(fù)荷整定時(shí)，采用全阻抗與方向阻抗繼電器，在被保護(hù)線路上發(fā)生金屬性短路其靈敏度有何不同？當(dāng)被保護(hù)線路阻抗角其負(fù)荷功率因數(shù)角時(shí)，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(hù)習(xí)題4-1采用電流起動(dòng)的高頻閉鎖方向保護(hù)中為什么裝設(shè)兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元件？裝設(shè)時(shí)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(diǎn)。4-3在圖4-1所示的系統(tǒng)中，設(shè)，。線路長(zhǎng)公里，當(dāng)在線路上發(fā)生時(shí)，試：（1）選擇閉鎖角；（2）分析線路兩側(cè)的相差高頻保護(hù)的動(dòng)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(dòng)高頻保護(hù)，設(shè)電流互感器角度誤差為，保護(hù)裝置操作元件角度誤差為15O,電源電勢(shì)。試畫出當(dāng)BC線路上D點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，二線路兩端保護(hù)的操作電流及發(fā)、收信號(hào)的波形圖，并指出各側(cè)保護(hù)測(cè)得的高頻信號(hào)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(dòng)高頻保護(hù)，設(shè)電流互感器角度誤差為，保護(hù)裝置操作元件角度誤差為15O,電源電勢(shì)。線路長(zhǎng)度l=400km,試求出當(dāng)AB線路上D點(diǎn)發(fā)生三相短路和兩相短路時(shí)，兩端保護(hù)高頻信號(hào)間斷角是多少？求保護(hù)的閉鎖角是多少？圖4-3 習(xí)題4-5圖第五章 自動(dòng)重合閘習(xí)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(diǎn)？起動(dòng)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(diǎn)。第六章 電力變壓器的繼電保護(hù)例題例題6.1 如圖6-1所示為一單獨(dú)運(yùn)行的降壓變壓器，采用BCH-2型縱差動(dòng)保護(hù)，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(fù)荷電流為900安。試決定： 、 、 和 。圖6-1 例題6.1圖計(jì)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(jì)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(jì)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(hù)的單相接線如圖6-2 所示。（2） 計(jì)算最大運(yùn)行方式下，當(dāng) 11KV 母線時(shí)的，計(jì)算電壓歸算到平均電壓10.5 KV , 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(jì)算保護(hù)裝置基本側(cè)（11KV側(cè)）的一次動(dòng)作電流：按述三個(gè)條件計(jì)算：1. 按躲過外部短路時(shí)的最大不平衡電流條件： = = 1.3(0.05+10.1+0.05) 7580 = 1970 A2. 按躲過勵(lì)磁涌流條件： 3. 按躲過電流互感器二次回路斷線條件： 4. 基本側(cè)差動(dòng)線圈匝數(shù) 的選定： 基本側(cè)（11Kv側(cè)）的二次動(dòng)作電流為：選用 5. 確定110KV側(cè)平衡線圈的匝數(shù)： = 選用匝6. 計(jì)算由于 與 不相等而產(chǎn)生的誤差： 不必重新計(jì)算動(dòng)作電流。7. 計(jì)算最小靈敏系數(shù)：在11KV側(cè)， 引出線兩相短路時(shí)的最小短路電流為：對(duì)高壓側(cè)，由于是大接地電流系統(tǒng)，所以保護(hù)采用三相接地方式，因此歸算到110 KV 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(dòng)保護(hù)，除圖示參數(shù)外，還已知：(1) 變壓器的容量為31.5/31.5/31.5 MVA，電壓為 （2）在最大運(yùn)行方式下：6.6KV母線K（3）時(shí)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(shí)的短路電流分布如圖6-4（b）所示；在最小運(yùn)行方式下，38.5KV母線K(2) 時(shí)的短路電流分布如圖6-4（c）（括號(hào)內(nèi)數(shù)值為最大一相的電流）。試決定保護(hù)的動(dòng)作電流，平衡線圈匝數(shù)、制動(dòng)線圈的匝數(shù)、差動(dòng)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(jì)算步驟：（1） 計(jì)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(jì)算各側(cè)二次額定電流。 (a) (b) (c)圖6-4計(jì)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(jì)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(dòng)線圈 Wres 接法：從圖6-4（b）可見，38.5KV外部短路時(shí)，流過38.5KV 側(cè)的短路電流最大，且38.5KV側(cè)無電源，故制動(dòng)線圈應(yīng)接在38.5KV側(cè)。（3）決定保護(hù)裝置無制動(dòng)情況下的一次動(dòng)作電流（歸算到基本側(cè)即110KV側(cè)）。按以下條件整定：1） 按躲過6.6KV 母線短路時(shí)的最大不平衡電流條件： 2） 按躲過勵(lì)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(dòng)作電流，即4） 確定差動(dòng)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(dòng)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(dòng)作電流為：差動(dòng)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