繼電保護第三章課后知識題目解析

**3.2什么是保護安裝處的負荷阻抗、短路阻抗、系統(tǒng)等值阻抗？答：負荷阻抗是指在電力系統(tǒng)正常運行時，保護安裝處的電壓（近似為額定電壓）與謝謝閱讀電流（負荷電流）的比值。因為電力系統(tǒng)正常運行時電壓較高、電流較小、功率因數(shù)較高（即謝謝閱讀電壓與電流之間的相位差較小）,負荷阻抗的特點是量值較大，在阻抗復平面上與R軸之間謝謝閱讀的夾角較小。短路阻抗是指在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，保護安裝處的電壓變?yōu)槟妇€殘余電壓，電流變精品文檔放心下載為短路電流，此時測量電壓與測量電流的比值即為短路阻抗。短路阻抗即保護安裝處與短路感謝閱讀點之間一段線路的阻抗，其值較小，阻抗角較大。系統(tǒng)等值阻抗：在單個電源供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護安裝處與背側(cè)電源感謝閱讀點之間電力元件的阻抗和；在多個電源點供電的情況下，系統(tǒng)等值阻抗即為保護安裝處斷路謝謝閱讀器斷開的情況下，其所連接母線處的戴維南等值阻抗，即系統(tǒng)等值電動勢與母線處短路電流謝謝閱讀的比值，一般通過等值、簡化的方法求出。3.3什么是故障環(huán)路？相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是什么？謝謝閱讀答：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障電流流通的通路稱為故障環(huán)路。謝謝閱讀相間短路與接地短路所構(gòu)成的故障環(huán)路的最明顯差別是：接地短路點故障環(huán)路為“相精品文檔放心下載—地”故障環(huán)路，即短路電流在故障相與大地之間流通；對于相間短路，故障環(huán)路為“相感謝閱讀—相”故障環(huán)路，即短路電流僅在故障相之間流通，不流向大地。謝謝閱讀3.4構(gòu)成距離保護為什么必須用各種環(huán)上的電壓、電流作為測量電壓和電流？謝謝閱讀答：在三相電力系統(tǒng)中，任何一相的測量電壓與測量電流之比都能算出一個測量阻抗，但是只有故障環(huán)上的測量電壓、電流之間才滿足關(guān)系UmImZmImZkImZ1Lk，即由它們感謝閱讀算出的測量阻抗才等于短路阻抗，才能夠正確反應故障點到保護安裝處之間的距離。用非故精品文檔放心下載**障環(huán)上的測量電壓與電流雖然也能算出一個測量阻抗，但它與故障距離之間沒有直接的關(guān)謝謝閱讀系，不能夠正確地反應故障距離，所以不能構(gòu)成距離保護。謝謝閱讀3.10解釋什么是阻抗繼電器的最靈敏角，為什么通常選定線路阻抗角為最靈敏角。精品文檔放心下載答：當測量阻抗角Zm的阻抗角與正向整定阻抗Zset1的阻抗角相等時，阻抗繼電器的動精品文檔放心下載作阻抗最大，正好等于Zset1，即Zop Zset1，此時繼電器最為靈敏，所以Zset1的阻抗角又稱感謝閱讀為最靈敏角。選定線路阻抗角為最靈敏角，是為了保證在線路發(fā)生金屬性短路點情況下，阻抗繼電感謝閱讀器動作最靈敏。3.15以記憶電壓為參考的距離繼電器有什么特點？其初態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性有何差別？謝謝閱讀答：以記憶電壓為參考電壓的距離繼電器可以消除所有故障點死區(qū)，尤其是克服出口感謝閱讀三相對稱性短路時三相電壓都降為0而失去比較依據(jù)的不足；但其動作性不能長期保持。謝謝閱讀初態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性差別：（1）在傳統(tǒng)的模擬式距離保護中，記憶電壓是通過LC諧感謝閱讀振記憶回路獲得的，由于回路電阻的存在，記憶量是逐漸衰減的，故障一定時間后。記憶電感謝閱讀壓將衰減至故障后的測量電壓。所有由記憶回路產(chǎn)生的結(jié)論僅在故障剛剛發(fā)生、記憶尚未消謝謝閱讀失時是成立的，因此稱之為初態(tài)特性；（2）數(shù)字式保護中，記憶電壓就是存放在存儲器中精品文檔放心下載的故障前電壓的采樣值，雖然不存在衰減問題，但故障發(fā)生一定時間后，電源的電動勢發(fā)生謝謝閱讀變化，將不再等于故障前的記憶電壓，再用故障前的記憶電壓作為參考電壓，特性也將發(fā)生精品文檔放心下載變化。所以記憶電壓僅能在故障后的一定時間內(nèi)使用，例如僅在I、II段中采用。精品文檔放心下載3.18圖3—7所示系統(tǒng)中，發(fā)電機以發(fā)電機—變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4謝謝閱讀臺機全開，最小開機方式為兩側(cè)各開1臺機，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。精品文檔放心下載其參數(shù)為：**G1T1ABCT3G31234G2T2G4T5T6T4E1153kV；XX2.G1XX2.G215XX2.G3XX2.G410,1.G11.G21.G31.G4XX10,X0.T1X0.T430,XX20,X0.T5X0.T640;1.T11.T41.T51.T6LAB60km，LBC40km;線路阻抗Z1Z20.4km，Z01.2km，線路阻抗角均為感謝閱讀75°，IAB.LmaxICB.Lmax300A，負荷功率因數(shù)角為30°；KSS1.2,Kre1.2，KrelI0.85,精品文檔放心下載KrelII0.75,變壓器均裝有快速差動保護。試解答：精品文檔放心下載(1)為了快速切除線路上的各種短路，線路A—B、B—C應在何處配備三段式距離保護，各感謝閱讀選用何種接線方式？各選用何種動作特性？答：應在1、2、3、4處配備三段式距離保護；選用接地距離保護接線方式和相間距離保感謝閱讀護接線方式；它們的I、II段選擇具有方向特性的距離保護，III選用具有偏移特性的距離保謝謝閱讀護。(2)整定保護1—4的距離I段，并按照你選定的動作特性，在一個阻抗復平面上畫出各保護精品文檔放心下載的動作區(qū)域。答：線路AB的正序阻抗線路BC的正序阻抗保護1、2的距離I段保護3、4的距離I段

ABZ1LAB0.46024精品文檔放心下載BCZ1LBC0.44016謝謝閱讀setI.1,2KrelIZAB0.852420.4()謝謝閱讀ZsetI.3,4KrelIZBC0.851613.6()謝謝閱讀保護1—4距離保護在阻抗平面上的動作區(qū)域如圖1所示，圓周1、2、3、4分別感謝閱讀對應保護1、2、3、4距離I段的動作特性。**（3）分別求出保護1、4接地距離II段的最大、最小分支系數(shù)。感謝閱讀答：對保護1：1）當與相鄰下級線路距離保護I段配合時，有K1b.max2.88， K1b.min1.59感謝閱讀2）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有K1b.max2.88， K1b.min2.01感謝閱讀對保護4：、1）當與相鄰下級線路距離保護I段配合時，有K4b.max2.26， K4b.min1.41精品文檔放心下載2）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有K4b.max1.99，K4b.min1.53謝謝閱讀詳細計算見后面的附錄。（4）分別求出保護1、4接地距離II、III段的定值及時限，并校驗靈敏度。謝謝閱讀答：保護1距離II段的整定：1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。（a）當與相鄰下級線路距離保護I段相配合時，有setII.1KrelII(ZABK1b.minZsetI.3)0.75(241.5913.6)34.218()謝謝閱讀(b)當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有setII.1KrelII(ZABK1b.minZt)0.75(242.0120)48.15()ZtX1.T5X1.T620精品文檔放心下載2)靈敏度校驗：KsenZsetII.134.2181.431.25,滿足靈敏度要求。感謝閱讀ZAB 243）動作時限：與相鄰保護3的I段配合，有t1IIt3It00.50.5s，它能同時滿足與謝謝閱讀相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。保護1距離III段的整定：1）整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有謝謝閱讀ZL.minUL.min0.9110190.53()IIIKrelZL.min0.3Zset.1IL.max3KSSKrecos(setL)**Krel0.83，KSS1.2，Kre1.2和set75，L30，于是感謝閱讀ZIII0.83190.53155.93()set.11.21.2cos(7530)2）靈敏度校驗：（a）本線路末端短路時靈敏系數(shù)為ZIIIKsen(1) set.1155.936.51.5感謝閱讀ZAB 24(b)相鄰設(shè)備末端短路時靈敏系數(shù)為IIIKsen(1)Zset.11.2ZABK1b.maxZnext①相鄰線路末端短路時靈敏系數(shù)。利用問題（3）中求靈敏系數(shù)的結(jié)論，只要令精品文檔放心下載XBKXBC, XCK0即可，所以有謝謝閱讀K1b11X56.021[X56.0(1XBC0)(1X56.0)]X12.0XAB03X12.1XX34.0X34.0X12.0XAB0AC1134.1X34.1,X56.0分別取最小值，而X12.1、X34.0、X12.0分別取最大值時，K1b就取最大謝謝閱讀值，即當X34.1min10，X56.0min20，X12.1max25，X34.0max30，X12.0max30，謝謝閱讀有K112.881b.max20212048203072312540[30(130)(13072)]10ZnextZBC16()IIIKsen(2)Zset.1155.932.231.2ZABK1b.maxZnext242.8816②相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)。此時K2.88，ZnextZt20()1b.maxIIIKsen(2)Zset.1155.931.911.2ZABK1b.maxZnext242.8820ZnextX1.T5X1.T620感謝閱讀**所以靈敏度校驗滿足要求。3）動作時限：與相鄰設(shè)備保護配合，有IIItIIIt0.50.51s，它能同時滿足與相鄰13線路保護和相鄰線路保護和相鄰變壓器保護的配合要求。保護4距離II段的整定：1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。（a）當與相鄰下級線路距離保護I段相配合時，有setII.4KrelII(ZBCK4b.minZsetI.2)0.75(161.4120.4)33.573()謝謝閱讀當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有精品文檔放心下載setII.4KrelII(ZBCK4b.minZt)0.75(161.5320)34.95()謝謝閱讀ZtX1.T5X1.T620精品文檔放心下載所以取ZsetII.433.573().謝謝閱讀2)靈敏度校驗：KsenZsetII.433.5732.11.25精品文檔放心下載ZBC 163）動作時限：與相鄰保護2的I段配合，有t4IIt2It0.5s，它能同時滿足與相鄰線路謝謝閱讀保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。保護4距離III段的整定：1）整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有謝謝閱讀ZL.minUL.min0.9110IIIZL.min3190.53()Zset.4IL.max0.3KrelKSSKrecos(set1)取Krel0.83，Kss1.2，Kre1.2和75，L30,于是setZIII0.83190.53155.93()set.41.21.2cos(7530)2）靈敏度校驗：（a）本線路末端短路時靈敏系數(shù)為ZIIIKsen(1) set.4155.939.741.5謝謝閱讀ZBC 16**(b)相鄰設(shè)備末端短路時靈敏系數(shù)為IIIKsen(2)Zset.41.2ZBCK4b.maxZnext①相鄰線路末端短路時靈敏系數(shù)。經(jīng)分析可得K4b11X56.021[X56.0(1XAB0)(1X56.0)X34.0XBC03X34.1XAC1X12.0X12.0X34.0XBC01X12.1X12.1、X56.0、分別取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分別取最大值時，K4b就取最大精品文檔放心下載值，即當X12.1min12.5，X56.0min20，X34.1max20，X12.0max30，X34.0max30，感謝閱讀有K4b.max112.2120212072203048312040[30(130)(13048)12.5IIIKsen(2)Zset.4155.931.22.26ZBCK4b.maxZnext162.2124ZnextZAB24②相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)。此時IIIKsen(2)Zset.4155.932.791.2ZBCK4b.maxZnext161.9920ZnextX1.T5X1.T620精品文檔放心下載所以靈敏度校驗滿足要求。3）動作時限：與相鄰設(shè)備保護配合有t4IIIt2IIIt0.50.51s，它能同時滿足與相鄰精品文檔放心下載線路保護和相鄰變壓器保護的配合要求。（5）當AB線路中點處發(fā)生BC兩相短路接地時，哪些地方的哪些測量元件動作，請逐一感謝閱讀列出。保護、斷路器正常工作情況下，哪些保護的何段以什么時間跳開了哪些斷路器將短路謝謝閱讀切除？答：當AB線路中點處發(fā)生BC兩相短路接地時，接地距離保護中：B相、C相的接地感謝閱讀**距離保護的測量元件動作；相間距離保護中，B、C相間距離保護的測量元件動作：感謝閱讀保護、斷路器正常工作情況下，保護1的B,C相接地距離保護I段、BC相間距離精品文檔放心下載保護I段、保護2的B,C相的接地距離保護I段、BC相間距離保護I段，將在故謝謝閱讀障瞬間跳開保護1，2處的斷路器，從而將短路切除。精品文檔放心下載（6）短路條件同（5），若保護1的接地距離I段拒動、保護2處斷路器拒動，哪些保護以感謝閱讀何時跳開何斷路器將短路切除。答：保護1的相間距離I段將在故障瞬間跳開保護1處的斷路器，保護4的距離III段精品文檔放心下載延時1s跳開保護4處的斷路器。（7）假定各保護回路正確動作的概率為90℅，在（5）處的短路條件下，全系統(tǒng)中斷路器謝謝閱讀不被錯誤切除任意一個的概率是多少？體會保護動作可靠性應要求到多高。精品文檔放心下載答：假定保護1在發(fā)電廠側(cè)還有一套遠后備保護，則線路AB中點短路后應該有4謝謝閱讀個斷路器的跳閘回路被4套保護啟動，如果各保護回路正確動作的概率只有90謝謝閱讀℅，則全系統(tǒng)中不被錯誤切除任意一個斷路器的概率為0.90.90.90.90.6561.感謝閱讀附錄：分支系數(shù)的計算題3.18保護1、4接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計算。謝謝閱讀（1）保護1的接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計算。感謝閱讀1）考慮與保護3的距離I段配合。U11ZAB1I11ZBK1I31UK1謝謝閱讀由電力系統(tǒng)知識，不難看到U12ZAB2I12ZBK2I32UK2，式中，U11、U12、U10分感謝閱讀U10ZAB0I10ZBK0I30UK0精品文檔放心下載別為保護1處的正、負、零序電壓；Uk1、Uk2、Uk0分別為故障處的正、負、零序電壓；I11、I12、I10分別為保護1處的正、負、零序電流；I31、I32、I30分別為保護3處的正、謝謝閱讀**負、零序電流；ZAB1、ZAB2、ZAB0分別為線路A—B的正、負、零序阻抗；ZBK1、ZBK2、精品文檔放心下載ZBK0分別為母線B到故障處之間線路的正、負、零序阻抗。感謝閱讀所以保護1處的A相電壓U1A為UUUU（ZAB1ZAB2；ZBK1ZBK2）1A111210ZAB1(I11I12)ZAB0I10ZBK1(I31I32)ZBK0I30UKA謝謝閱讀ZAB1(I11I12I10)(ZAB0ZAB1)I10ZBK1(I31I32I30)(ZBK0ZBK1)I30UKA感謝閱讀ZAB1I1A3KZAB1I10ZBK1I3A3KZBK1I30UKA精品文檔放心下載式中，Kz0z1ZAB0ZAB1ZBK0ZBK12(ZAB01.2LAB;Z10.4LAB)（稱為零序3z13ZAB13ZBK13電流補償系數(shù)）。在金屬性短路情況下，UKA0。故保護1處的測量阻抗Z1m為謝謝閱讀ZU1AZAB1I1A3KZAB1I10ZBK1I3A3KZBK1I30ZAB1ZI3A3KI301mI3KII3KIBK1I3KI1A101A101A10故由分支系數(shù)定義變得保護1的分支系數(shù)表達式，即K1bI3A3KI30感謝閱讀I1A3KI10因為在正、負序網(wǎng)中I31I11，I32I12所以感謝閱讀K1bI3AI1AI3AI1A

3KI30（將K2/3代入）3KI102I30I31I323I30I11I123I3013(I30I10)2I10I11I123I10I11I123I10I11I123I103(I301)I301I10I1011I11I121I11I1231I103I10為表達方便，做如下符號規(guī)定：設(shè)母線A左方的G1、,G2、發(fā)變組等值阻抗為X12,母線C右方的G3、T3，G4、T1T2T4發(fā)變組的等值阻抗為X34,T5、T6變壓器組等值阻抗為X56，故障處記為k。在正、負序網(wǎng)中，不考慮T5、T6，有XCK1X34.1（分流公式）I11I12X12.1XAB1XBK1XCK1X34.1If1**在零序網(wǎng)中，考慮T5、T6，有I30XCK0X34.0If0（分流公式）(X12.0XAB0)//X56.0XBK0XCK0X34.0IX56.0I（分流公式）10X12.0XAB0X56.030因為在故障處發(fā)生的是單相接地故障，所以故障處正、負、零序電流相等，即精品文檔放心下載If1If2If0所以有I30X12.0XAB01I10X56.0I11I12XCK1X34.1X12.0XAB0X56.0(X12.0XAB0)//X56.0XBC0I10I10X12.1XAB1XBC1X34.1X56.0XCK0X34.0X12.0XAB0K1b1X56.02XCK1X34.1X12.0X56.0XAB0(X12.0XAB0)//X56.0X34.0XBC013X12.1X34.1XAC1X56.0XCK0X34.011X56.021X56.0(XBC0XCK0)X[(13X12.1(XAC1XCK1))(1X12.0XAB01X34.0XCK0XCK0X34.0X12.0CK1X34.1所以，當X34.1、X56.0分別取最小值，而X、X34.0、X分別取最大值時，K就12.112.01b取最大值；當X34.1、X56.0分別取最大值，而X、X34.0、X分別取最小值時，K12.112.01b就取最小值。即當X34.1min10，X56.0min20，X25，X34.0max30，12.1maxX12.0max30時，有K112.881b.max20212040.820307232537.6[307.2(1307.2)(13072)]1102.4X34.1max20，X56.0max40，X12.1min12.5，X34.0min15，X12.0min15精品文檔放心下載時，有

34.056.0)]XAB0K1b.min111.5940240.8401401572312.537.6[157.2(1157.2)(11572)]1202.4**2）考慮與變壓器的速斷保護配合。不妨假設(shè)變壓器T5的負荷側(cè)發(fā)生故障，因其位于變壓器△側(cè)，故發(fā)生單相接地故障時，謝謝閱讀整個系統(tǒng)中沒有零序電流。U11ZAB1I11ZT51(I11I41)在金屬性短路條件下，得到U12ZAB2I12ZT52(I12I42)謝謝閱讀U100所以保護1處的A相電壓U1A為U1AU11U12U10ZAB1(I11I12)ZT51(I11I12I41I42)精品文檔放心下載ZAB1I1AZT51(I1AI4A)感謝閱讀所以保護1處的測量阻抗Z為1mZU1AZAB1I1AZT51(I1AI4A)ZAB1Z(1I4A)1mI1AI1AT51I1A由分支系數(shù)定義便得保護1的分支系數(shù)表達式K1b1I4A，所以有I1AK1I4A1I41I42I401I411X12.1XAB1（I40I0，I41I42,II）1bI1AI11I12I10I11X34.1XBC1101112所以，當X取最大值，X34.1取最小值，K就取最大值；當X取最小值，X34.1取12.11b12.1最大值，K1b就取最小值。即當X12.1max25，X34.1min10，精品文檔放心下載有K125242.881b.max1016X12.1min12.5，X34.1max20時，有謝謝閱讀12.524K1b.min1 2016 2.01謝謝閱讀（2）保護4的接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計算。謝謝閱讀同保護I接地距離II段最大、最小分支系數(shù)計算一樣，所以可直接得到保護4的分支系謝謝閱讀數(shù)。1）考慮與保護2的距離I段配合。由前述分析可得精品文檔放心下載**K4b11X56.021[X56.0(1(XAB0XAK0)(1X56.0)]X34.0XBC03X34.1(XAC1XAK1)X12.0XAK0XAK0X12.0X34.0XBC01XAK1X12.1當X12.1、X56.0分別取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分別取最大值時，K4b就取最大值；當X12.1、X56.0分別取最大值，而X34.