電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課后習(xí)題解析第二版張保會(huì)尹項(xiàng)根主編實(shí)用版精編版

1、最新資料推薦電力系統(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(méi)有配備完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)，想象一下會(huì)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(guò)很大的短路電流，若沒(méi)有完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)將故障快速切除，則會(huì)引起故障元件和流過(guò)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(méi)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(hào)通知值班人員進(jìn)行合

2、理的處 理。1.2繼電保護(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(dòng)作于斷路器 跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置它的作用包括:1.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作；2電力系統(tǒng)部 正常運(yùn)行時(shí)發(fā)報(bào)警信號(hào)，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(guò)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(guò)測(cè)量比較、邏輯判斷和執(zhí)行輸出三個(gè)部分完成預(yù)定的保護(hù)功能。測(cè)量比

3、較環(huán)節(jié)是冊(cè)來(lái)那個(gè)被保護(hù)電器元件的物理參量，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(hào)，從而判別保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動(dòng)。 邏輯判斷環(huán)節(jié)是根據(jù)測(cè)量環(huán)節(jié)輸出的邏輯信號(hào)，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(lái)的指令，發(fā) 出跳開斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動(dòng)作信息、發(fā)出警報(bào)或不動(dòng)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(guò)被保護(hù)元件電流幅值的增大，構(gòu)成了過(guò)電流保護(hù)；利用

4、短路時(shí)電壓幅值的降低，構(gòu)成了低電壓保護(hù)；利用電壓幅值的異常升高，構(gòu)成了過(guò)電壓保護(hù)；利用測(cè)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(jí)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(jí)線路短路時(shí)不動(dòng)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(dòng)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(dòng)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

5、較式保護(hù)； 利用兩側(cè)測(cè)量阻抗的大小和方向的差別，可以構(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)。母線pQpQ線路TA1TA2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(shí)，說(shuō)明加快繼電保護(hù)的動(dòng)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(shí)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(dòng)作時(shí)間越快，發(fā)電機(jī)加速時(shí)間越短，功 率角擺開

6、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(dòng)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(dòng)、保護(hù)回路中的其他環(huán)節(jié)損壞、斷路器拒動(dòng) 等原因不能快速切除故障的情況下，迅速啟動(dòng)來(lái)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(jí)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(wèn)題。遠(yuǎn)后備保護(hù)的缺點(diǎn)是：（1）當(dāng)多個(gè)電源向該電力元件供電時(shí)，需要在所

7、有的電源側(cè)的上級(jí)元件處配置遠(yuǎn)后備保護(hù)；（2 ）動(dòng)作將切除所有上級(jí)電源測(cè)的斷路器，造成事故擴(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(dòng)時(shí)近后備保護(hù)動(dòng)作；（2）動(dòng)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(wú)法起到“后 備”的作用；斷路器失靈時(shí)無(wú)法切除故障，不能起到保護(hù)作用。1.9從對(duì)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(dòng)性和靈敏性

8、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(guò)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(lái)“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(wàn)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

9、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(duì)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(wèn)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(guò)量（欠量）繼電器中，為什么要求其動(dòng)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(dòng)作值附近時(shí)將可能出現(xiàn)什么情況？答：過(guò)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(dòng)作電量

10、（圖中的IQ大于其設(shè)定的動(dòng)作值（圖中的 ）時(shí)，繼電器能夠突然動(dòng)作； 繼電器一旦動(dòng)作以后，即是輸入的電氣量減小至稍小于其動(dòng)作值，繼電器也不會(huì)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 I® ）以后它才突然返回。無(wú)論啟動(dòng)還 是返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個(gè)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(dòng)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(dòng)作值附近波動(dòng)時(shí)，繼電器將不停地在動(dòng)作和返回兩個(gè)狀態(tài)之間切換， 出現(xiàn)“抖動(dòng)“現(xiàn)象， 后續(xù)的電路將無(wú)法正常工作。12.2請(qǐng)列舉說(shuō)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

11、常分別采用那些 技術(shù)？答：在過(guò)量動(dòng)作的電磁型繼電器中，繼電器的動(dòng)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(dòng)作條件時(shí)，繼電器的可動(dòng)銜鐵開始轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)動(dòng)作過(guò)程中總的剩余力矩為正值，銜鐵加速轉(zhuǎn)動(dòng)， 直至銜鐵完全吸合，所以動(dòng)作過(guò)程干脆利落。繼電器的返回過(guò)程與之相反，返回的條件變?yōu)?在閉合位置時(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(dòng)返回 時(shí)，由于這時(shí)摩擦力矩反向，返回的過(guò)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

12、小，產(chǎn)生一個(gè)返回方向的剩余力矩，因此能夠加速返回，即返回的過(guò)程也是干脆利落的。 所以返回值一定小于動(dòng)作值，繼電器有一個(gè)小于1的返回系數(shù)。這樣就獲得了 “繼電特性” 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(dòng)作值和返回值兩個(gè)不同的整定 值而實(shí)現(xiàn)的。2.3解釋“動(dòng)作電流”和“返回系數(shù)”，過(guò)電流繼電器的返回系數(shù)過(guò)低或高各有何缺點(diǎn)？ 答：在過(guò)電流繼電器中，為使繼電器啟動(dòng)并閉合其觸點(diǎn)，就必須增大通過(guò)繼電器線圈的電流 Ik，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器動(dòng)作的最小電流稱之為動(dòng)作電流lop 0在繼電器動(dòng)作

13、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 Ire o。過(guò)電流繼電器返回系數(shù)過(guò)小時(shí)，在相同的動(dòng)作電流下則返回值較小。一旦動(dòng)作以后要 使繼電器返回，過(guò)電流繼電器的電流就必須小于返回電流， 然而在外故障切除后負(fù)荷電流的 作用下繼電器可能不會(huì)返回，最終導(dǎo)致誤動(dòng)跳閘；而返回系數(shù)過(guò)高時(shí)，動(dòng)作電流和返回電流 很接近，不能保證可靠動(dòng)作，輸入電流正好在動(dòng)作值附近時(shí)，可能回出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象，使 后續(xù)電路無(wú)法正常工作繼電器的動(dòng)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

14、？答：弓I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(duì)瞬時(shí)動(dòng)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 )電流互感器存在誤差；(4)保護(hù)裝置中的短路繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流可能小于整定值?？紤]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(gè)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(dòng)作，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。2.5說(shuō)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(dòng)作的選擇性？依靠 什么環(huán)節(jié)保證保護(hù)動(dòng)作的靈敏度性和速動(dòng)性？答：電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須按照躲開本線路末端的最大短

15、路電流來(lái)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(zhǎng)，而只能保護(hù)線路全長(zhǎng)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(dòng)作短路，按躲開下級(jí)線路電流速斷保護(hù)的最大動(dòng)作范圍來(lái)整定，提高了保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，但是為了保證下級(jí)線路短路時(shí)不誤動(dòng)，增 加一個(gè)時(shí)限階段的延時(shí)，在下級(jí)線路故障時(shí)由下級(jí)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(zhǎng)，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(dòng)性好，但動(dòng)作值高、 靈敏性差；限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值低、靈敏度高但需要 0.30.6s的延時(shí)才能動(dòng)作。速

16、斷和限時(shí)速斷保護(hù)的配合，既保證了動(dòng)作的靈敏性，也能夠滿足速動(dòng)性的要求。2.6為什么定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的靈敏度、動(dòng)作時(shí)間需要同時(shí)逐級(jí)配合，而電流速斷的靈敏度 不需要逐級(jí)配合？答：定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定值按照大于本線路流過(guò)的最大負(fù)荷電流整定，不但保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，而且保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，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(guò)電流保護(hù)最先動(dòng)作，這就要求保護(hù)必須在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上逐級(jí)配合，最 末端的過(guò)電流保護(hù)靈敏度最高、動(dòng)作時(shí)間最短，每向上一級(jí)，動(dòng)作時(shí)間增加一個(gè)時(shí)間級(jí)差， 動(dòng)作電流也要逐級(jí)增加。否則，就有可能出現(xiàn)越級(jí)跳閘、非選擇性動(dòng)作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電 流速斷只保護(hù)本線路的一

17、部分，下一級(jí)線路故障時(shí)它根本不會(huì)動(dòng)作，因而靈敏度不需要逐級(jí)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：E 115 / .3kV， Xgi 15、XG2 10， XG3 10， L1 L260km， L3 40km，LB C 50 km，Lc D 30 km ，Ld e 20 m，線路阻抗 0.4 / km， K；i=1.2、Krei = Krei =1.15 ，1 B C. max 300 A， I C d . max 200 A ，I d E. max 150 A， Kss =1.5、Kre =0.85。試求：(1 )發(fā)電機(jī)元件最多三臺(tái)運(yùn)行，最少一臺(tái)運(yùn)行，線路

18、最多三條運(yùn)行，最少一條運(yùn)行，請(qǐng)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(Ksen 1.2)(4) 整定保護(hù)1、2、3的過(guò)電流定值，假定流過(guò)母線 E的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)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。-44 -圖2-2簡(jiǎn)單電網(wǎng)示意圖解：由已知可得Xl1=Xl2=0.4 X60=24，XL3 =0.4 X40=16，Xbc =0.4 X50=20，Xcd =0.4 X30， X de =0.4 X20=8(1) 經(jīng)分析可知，最大

19、運(yùn)行方式及阻抗最小時(shí)，則有三臺(tái)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Xs.min =( Xg1| Xg2 + X L1 | Xl2 )|(XG3+ X l3 ) = (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Xs.max= XG1+ X L1=39EBCDE圖2-3等值電路(2) 對(duì)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(guò)保護(hù)1的最大短路電流為lk.E.maxXs.minXbc XcdX de115/.310.6 20 12 81.312kA相應(yīng)的速斷定

20、值為 I set.1 = K；el XIk.E.max=1.2 X1.312=1.57kA逅E最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為I；et=3 E Lmin =2 Z s.max Z1 LminI setZs.max10.4=-85.9km即1處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒(méi)有保護(hù)區(qū)。對(duì)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)生三相短路流過(guò)保護(hù)2的最大電流I k.D.max = yXX =1.558kAX s.minXBCXCD相應(yīng)的速斷定值為I Set.2 = K；i X|k.D.max=1.2 Xl.558=1.87kA104=-70.6km迴E最小保護(hù)范圍為L(zhǎng)min =2 Zs.ma

21、x1 set.2即2處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒(méi)有保護(hù)區(qū)對(duì)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(guò)保護(hù)最大電流I k.C.maxEXs.min X bc=2.17kA相應(yīng)的速斷定值為I ；et.3= K ；el Xlk.c.max=1.2 X2.17=2.603kA10.4=-42.3km週E最小保護(hù)范圍為L(zhǎng)min = 乙.maxI set.3即3處的電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下也沒(méi)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(méi)有保 護(hù)區(qū)。(3) 整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為I set= K?氏爲(wèi)1=1.15 X1

22、.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I k.D.max=0.8098kA2 X s.max XBC XCD所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù) K=丄罟亠=0.4484即不滿足Ksen 1.2的要求。 I set同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為Iit.3= Krel I ；et.2=1.15 X1.87=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43eI k.C.max =0.9764kA2 X s.max X BC所以保護(hù)3處的靈敏系數(shù) K島=垸皿=0.4531即不滿足Ksen 1.2的要求。I set.3可見，由于運(yùn)行方式變化太大，2、3

23、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。' 皿(4)過(guò)電流整定值計(jì)算公式為1=仏=KrelKssIL.maxKkrereK皿k I所以有 I 加二 KrelKssID E.max =304.5A Kre同理得 l：t.2=406AIset.3=609A在最小運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)元件的最小短路電流的計(jì)算公式為I k.min = £ E -2 Z Zs.maxL所以有 I E. min =727.8A I D.min =809.8A I c.min =974.51AL .所以由靈敏度公式 Ksen= ?？芍?，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為I setKset1 =上罟=2.39 1

24、.5滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求；I set.1保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為Kh=上賓=1.79 1.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求；I set.2保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為K：t.a = 畢 =1.33 1.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。I set.3保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 tT =0.5+0.5=1st； =+0.5=1.5stf = t； +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(wèn)(1) 共有哪些保護(hù)元件啟動(dòng)？(2) 所有保護(hù)工作正常，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)作、多長(zhǎng)時(shí)間切除？(3) 若保護(hù)1的電流速斷保護(hù)拒動(dòng)，故障

25、由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)作、多長(zhǎng)時(shí)間切除？(4) 若保護(hù)1的斷路器拒動(dòng)，故障由何處的那個(gè)保護(hù)元件動(dòng)作、多長(zhǎng)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(huì)啟動(dòng)；該量值大于1、2、3處過(guò)電流保護(hù)的定值，所以三處過(guò)電流保護(hù)均會(huì)啟動(dòng)。(2) 所有保護(hù)均正常的情況下，應(yīng)有 1處的過(guò)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(huì)動(dòng)作，2處的限時(shí)電流速 斷保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作，只能靠1處的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，延時(shí)1s跳閘；若斷路器拒動(dòng)，則應(yīng)由

26、2處的過(guò)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(guò)保護(hù)1、2、3的最大負(fù)荷電流分別為400A、500A、550A,Kss=1.3、Kre =0.85， Krl =1.15， tf = t =0.5s， tj =1.0s，試計(jì)算:(1)保護(hù)4的過(guò)電流定值；(2 )保護(hù)4的過(guò)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) Kre低于何值時(shí) 會(huì)造成保護(hù)4誤動(dòng)？(3) Kre =0.85時(shí)，保護(hù)4的靈敏系數(shù)Ksen=3.2，當(dāng)Kre =0.7時(shí)保護(hù)4的靈敏系數(shù)降低到多少？解：過(guò)電流保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為l4.max=400+500+550=1450AK k皿保護(hù)4的過(guò)

27、電流定值為I h 亠一I 4.max =2.55AKre時(shí)限為 t； =max （tim , t； , t3“ ） + t =1.5s（2） 保護(hù)21切除故障后，流過(guò)保護(hù)4的最大負(fù)荷電流14.max =500+550=1050A=1.05kA，在考慮電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)出現(xiàn)的最大保護(hù)電流I ss.max = Kss l' =1.3 xl.05=1.365kA，這個(gè)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lss.max <Ire= KreIset4=2.55 Kre，從而 2.55 Kre > 1.365，Kre > 1365 =0.535 。

28、當(dāng)返回系數(shù)低于 0.5352.55時(shí)，會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)。I Ik（3） 保護(hù)4的靈敏系數(shù)Ksen.4丄晉=；.吶 & ，Ksen.4與Kre成正比，當(dāng)Kre下降時(shí)靈I set.4Krel KssI 4.max敏系數(shù)下降，Ksen=-° 3.2=2.635 。0.852.10在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)兩條上下、級(jí)線路安裝相間短路的電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線路裝在A、C相商，二下級(jí)線路裝在 A、B相上，有何優(yōu)缺點(diǎn)？當(dāng)兩條線路并列時(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)

29、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(jí)線路安裝相間短路電流保護(hù)時(shí)，上級(jí)線路裝在A、C相商，而下級(jí)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(jí)線路保護(hù)切除故障，即下級(jí)線路切除故障的幾率為2/3;當(dāng)故障為（1A、2C）時(shí)，將會(huì)由上級(jí)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(huì)切除故障，出現(xiàn)保護(hù) 拒動(dòng)的嚴(yán)重情況。兩條線路并列時(shí)，若兩條線路

30、保護(hù)動(dòng)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(huì)切除，即 保護(hù)拒動(dòng)。若保護(hù)采用三相星形接線時(shí)，需要三個(gè)電流互感器和四根二次電纜， 相對(duì)來(lái)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(dòng)，不必要切除兩 條線路的機(jī)會(huì)就比較多。2.11在雙側(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(wèn)題？答：在雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征

31、不能保證保護(hù)動(dòng)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(dòng)作的方向，允許保護(hù)動(dòng)作。反之，不允許保護(hù)動(dòng)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(wèn)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(huì)存在“死區(qū)”？什么時(shí)候要求它動(dòng) 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的相位也，并且根據(jù)一定關(guān)系cos（ P +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(hào)有一定的幅

32、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(dòng)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(dòng)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(dòng)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 Ur Ur si n（100 t）， ir IrSin (100 t 30 )和 Ur Ur si n(100 t)，Ir si n(100 t 60 )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(dòng)作情況。答：以內(nèi)角 =30 

33、6;為例，畫出各點(diǎn)輸出電壓波形如圖2-5所示uuuut(ms)uuu 9t(ms)動(dòng)作最靈敏條件臨界動(dòng)作條件 arg匕學(xué) 90arg 0IrIr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(dòng)作最靈敏，第二種情況元件處于臨界動(dòng)作狀態(tài)。數(shù)字式實(shí)現(xiàn)時(shí)，動(dòng)作的判據(jù)可以表示為Urej90 arg 刁 90。Ir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(dòng)作最靈敏,而情況2處于臨界動(dòng)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(dòng)作，需要確定接線方式及內(nèi)角, 請(qǐng)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

34、時(shí)，有0°a<90 °。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Zd v Zs時(shí)，0°a<90 ° ;當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離保護(hù)安裝處，且系統(tǒng)容量很大乙> Zs時(shí)，-30 °a<60 °。綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當(dāng)0。廠<90。時(shí)，使方向繼電器在一切故障情況 下都能動(dòng)作的條件應(yīng)為30°<a<60 °。2.15對(duì)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(dòng)作情

35、況。假定A相的功率方向元件出口與 B相過(guò)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(huì)出現(xiàn)什么情 況？答：內(nèi)角為30。的功率方向元件，最大靈敏角sen=-30。，貝U動(dòng)作范圍為-120 < d <-60。由 正常負(fù)荷電流的功率因數(shù)0.85可以得到d=arctan0.85=31.79。在動(dòng)作范圍內(nèi)，根據(jù)功率元件出口與B相流過(guò)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(guò)電流元件動(dòng)作，由于該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會(huì)啟動(dòng)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

36、上不會(huì)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(guò)電流的時(shí)間定值，并說(shuō)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。5的短路電流為答：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(guò)保護(hù)k42.554AE = 115/73Xg3 XL3 =10 16按此電流來(lái)整定，動(dòng)作定值1.5= K；Jk4=3.064kA在來(lái)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Xs.min =( XG1| Xg2 + X L1 | Xl2 )=18保護(hù)5處的電流為Ik5E =1.953kAX s.min X

37、 L3遠(yuǎn)小于按躲過(guò)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(dòng)作。現(xiàn)在整定保護(hù)4，保護(hù)4按躲過(guò)保護(hù)5處母線短路最大電流整定時(shí)，定值為I Set.4 = l；ellk5=2.34kA 當(dāng)保護(hù)4處背側(cè)母線三相短路是，流過(guò)保護(hù)4的電流為2.554kA，大 于其整定值，所以不會(huì)誤動(dòng)，必須加裝方向元件。(2) 過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)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(huì)超過(guò)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(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別與 G3、G2和G1處的

38、過(guò)電流保護(hù)時(shí)間相配合，在其動(dòng)作延時(shí)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)時(shí)間級(jí)差；5、7、9處過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間均與3處過(guò)電流時(shí)間相配合，由題2.7可知，三處過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 2s， 所以5、7、9處過(guò)流保護(hù)的動(dòng)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l；et.3=K；el XIk.o.max=2.603KA，L3支路對(duì)應(yīng)的分支系數(shù)的倒數(shù)為1_Kbr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I set.51K；ilSLt.3=1.224kAKbr0.409Xgi|Xg2Xli|X2Xgi|X

39、g2 X-IIX2 Xg3 Xl3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(guò)母線 A處 三相短路的最大短路電流來(lái)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(huì)流過(guò)保護(hù)6，只有發(fā)電機(jī)G3的電流才流過(guò)保護(hù)6，所以其I段的整定值為Set.6 = K；elX I k7 = KrelXliXg3 Xl3 Xl1 II X L2 Xl1 X L2=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lSet.8=1.048kA。按與它們配合時(shí), 處限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值為I set.5 K rel I set.6 K rel I set.8 =1

40、.205kA取三種情況的最大者，即l；t5=1.224kA 校驗(yàn)靈敏度：母線B兩相短路時(shí)，流過(guò)5處的最小短路電流為3 eIIk.B.min =2.211kA 所以靈敏度為 K二5 丄嚴(yán)=1.834滿足要求。2 XG3 XL3I set.5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(guò)母線B三相短路時(shí)流過(guò)它們的最大短路電流來(lái)整定。母線B三相短路時(shí)流過(guò)6、8處的最大短路電流為k6.maxI k8.max1 E2Xg1 |Xg2Xl1 |X2=1.844kAI k6.max =2.26kA這時(shí)其短路電流速斷保護(hù)的整定值變?yōu)镮 set.6 = I set.8= Qel所以5處限時(shí)電流保護(hù)

41、的定值為1=5K；l l；et.6=2.599kA靈敏度為K sen.5丄瞥=0.85故不滿足要求。I set.52.17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）零序電壓一一故障點(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。零序電流一一由零序電壓產(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(wú) 關(guān)。（2）負(fù)序電壓一一故障點(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

42、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）正序電壓一一越靠近電源點(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(gè)繞組， 一個(gè)一次繞組，兩個(gè)二次繞組。在三相系統(tǒng)中,三個(gè)單相式電壓互感器的一次繞組接成星形并將中性點(diǎn)接地，其兩個(gè)二次繞組一個(gè)按星形方式接線，另一個(gè)按開口三角形接線，星形接線的繞組用來(lái)測(cè)量各相對(duì)地電壓及相間電壓，開 口三角形用來(lái)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(jiǎn)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

43、三角側(cè)正常無(wú)電壓，不便于對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視，該 側(cè)出現(xiàn)斷線短路等故障無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)， 輸出零序電壓的極性容易標(biāo)錯(cuò)，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(jí)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(jiǎn)單，不容易出現(xiàn)接線及極性的錯(cuò)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)

44、字式保護(hù) 中，傾向于采用方式（4）;在一些特殊的場(chǎng)合，也可以采用方式（3） o2.19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(tái)全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開 1臺(tái)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：E115/巧kV，X1.G1X2.G1X1.G2X2.G2 =5， X1.G3 X 2.G 3 = X1.G4 X2.G4 =8，圖2-6系統(tǒng)示意圖(4) 分別求出保護(hù)1、4零序I、U段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；(5) 保護(hù)1、4零序I、U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I段 定值。

45、解：先求出線路的參數(shù)，即Lab =60km , X1.AB X2.AB =24, X0.ab =72, Lbc =40km ,X1.BCX2.BC =16,Xo.bc =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。X1G2X1.T2(a)正序等值圖X2.G3X2T6(b)負(fù)序等值圖(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 故障端口負(fù)序阻抗為 Z 2 Z 1=12.67(X1.ABX1.G1X1.T1)|(X1.BCX1.G3X1.T3

46、)=(24+5)|(16+6.5)=12.67YVV故障端口零序阻抗為 Z0(于 X0.AB)N-0r|(-02T3 X0.bc)=795155.5=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Up115/ 3=2.012kA12.67 12.67 7.657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(guò)保護(hù)1、4處的零序電流分別斗0.125790.018018為 l01 lf0 =0.194kA I02 lf0 =0.278kA0.130597.0.130597畫出零序電流分布圖如圖2-9所示.12.670.097A 0.194圖2-9單相接地短路零序電流分布圖2）兩相

47、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Z 1 Z 2=12.67Z 0 =7.657，則復(fù)合序網(wǎng)如圖2-10所示Z 2|Z12.67 7.6570= 12.677.675 =4.77故障端口正序電流為If1U f|0|Z 2|Z 0=3.808kA故障端口零序電流為I f0 = I f012.6712.677.675=2.373kA同樣地，流過(guò)保護(hù)1、4的零序電流分別為l°.1=0.299kA， I0.2 =0.327kA從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖U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) Ki

48、.b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1 A'BMI ABMI ABMX2對(duì)于X1，當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有X1max=X°.T1 X°.ab=87x當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí) X1最小，有X1minXo.ab =79.52對(duì)于X2，當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X2最大，X2max =20 ;當(dāng)T5,T6兩臺(tái)全運(yùn)行時(shí)X?最小,X2min =10.因此保護(hù)1的最大分支系數(shù) K1.b.max=1 ：X =9.7，X2 min最小分支系數(shù)為K1.b.min = 1 込=4.975X2 max同樣的分析保護(hù)4的分支系數(shù)K4.b。當(dāng)AB

49、段發(fā)生接地故障時(shí)，T5,T6YOU助增的作用，如圖2-13所示K1.b丨BCMI ABM丨 A'BMI ABMXX2對(duì)于X1，當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有X 1max = X0.T3 X 0.BC =63X當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí) X1最小，有X1min= X°.bc=55.5對(duì)于X2，當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X2最大，X2max=20 ;當(dāng)T5,T6兩臺(tái)全運(yùn)行時(shí)X?最小,X2min =10.因此保護(hù)4的最大分支系數(shù)K4.b.max= 1 咤=7.3，X2 min最小分支系數(shù)為K4.b.min = 1=3.775X2 max圖2-12 BC段故障時(shí)變壓器的助增作

50、用圖2-13 AB段故障時(shí)變壓器的助增作用(4) 保護(hù)1整定計(jì)算零序I段：根據(jù)前面的分析結(jié)果，母線 B故障流過(guò)保護(hù)1的最大零序電流為lo.i.max =0.229kA 故 I 段定值 lSet.1=K；ei 引 °.1.max =1.2 X3 XQ.229=0.8244kA為求保護(hù)1的零序n段定值，應(yīng)先求出保護(hù)3零序I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(guò)保護(hù) 3的最大零序電流，因此有X1.AB X1.BC ) |( X1.G3 2 X1.T3 )=5.68X1.G1 X1.T1Z 1 Z 2=（ 2X0 T1X0 T5Z0 （嚴(yán) X0.ab）| 嚴(yán)2 2

51、單相接地短路時(shí)，有X。T3X°.bc|013 =6.632U f|0| = Z 1 Z 2 Z 35.86115/、35.86=3.69kA6.63從而求得流過(guò)保護(hù)3連相接地短路時(shí)，有的電流為l°.3=0.43kA5.86 6.63Z 2 |Z 0=3.065.866.63皿 =7.6kA 零序電流 Z 1 Z 2 |Z 0從而求得流過(guò)保護(hù)3的電流l0.3=0.408kA這樣，流過(guò)保護(hù)3的最大零序電流I 0.3.max =0.43kA 保護(hù) 3 的零序 I 段定值為 I Set.3 = K；el 3I0.3.max =1.548kAK ；lK1.b.min正序電流If1f1

52、J =3.5kAZ 2 Z 0這樣，保護(hù)1的零序n段定值為Inset.1l I = 1.15l set.3 =.4.9751.548=0.358kA校驗(yàn)靈敏度：母線B接地短路故障流過(guò)保護(hù)1的最小零序電流l°.1.min=0.194kA3I靈敏系數(shù)Kre3 =1.626l set.1保護(hù)4整定計(jì)算：零序I段 根據(jù)前面的分析結(jié)果，母線B故障流過(guò)保護(hù)4的最大零序電流為l0.4.max=O.327kA故 I 段定值 I Set.1 = K；ei3lo.4.max=1.2 X3 X0.327=1.18kA為求保護(hù)4的零序U段定值，應(yīng)先求出保護(hù)2零序I段定值，設(shè)在母線 A處分別發(fā)生單相接地短路和

53、兩相接地短路，求出流過(guò)保護(hù) 2的最大零序電流，因此有X1.AB X1.bc)|( X1.G1 2 X1T1 )=4.52X1.G3 X1.T3Z 1 Z 2 =（2Zo （與 Xo.bc）|H2 2單相接地短路時(shí)，有If0xX0.AB |=6.862Ufp =115/73_Z 2 Z 3 = 4.52 4.52從而求得流過(guò)保護(hù)2兩相接地短路時(shí)，有的電流為l°.2=0.356kAZ 2 |Z 0= 4.52 6.86 =2.7234.526.86占応=9.17kA零序電流1°從而求得流過(guò)保護(hù)2的電流l°.2=0.31kA正序電流If1flJ =3.64kAZ 2 Z

54、 0這樣，流過(guò)保護(hù)2的最大零序電流l°.2.max=0.356kA31。保護(hù) 2 的零序 I 段定值為 I Set.2= K ；ei 3l0.2.max =1.286kA這樣，保護(hù)4的零序U段定值為l：t.4Krell Set.2 =1.282 =0.39kAK4.b.min3.775校驗(yàn)靈敏度：母線B接地短路故障流過(guò)保護(hù)4的最小零序電流l°.4.min =0.278kA3l靈敏系數(shù)Kre 獸=2.14l set.12.20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(tái)全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺(tái)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行

55、。參數(shù)為：E 115/ 3 kV， X1.G1 X2.G1 = X1.G2X2.G2 =5， X1.G3X 2.G 3 = X1.G4 X2.G4 =8，X1.T1 X1.T4 =5，X0.T1X 0.T 4 =15, X1.T5X1.T6 =15, X0.T5X0.T6 =20，La B=60km ， LBc=40km，線路阻抗 乙= Z2=0.4/km， Z0=1.2 /km， K；ei=1.2，K書=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I、U定值，并校驗(yàn)靈敏度；(2) 保護(hù)1、4的I、U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(chǎng)工程師是如何保證接線極性正確的解：（1）保護(hù)1的I、U段整定。最大運(yùn)行方式為G1、G2全運(yùn)行，相應(yīng)的Xs min0=52 最小運(yùn)行方式為一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的Xs.maxXgi Xti=10母線B處三相短路流過(guò)保護(hù)1的最大電流I