電力系統(tǒng)繼電保護第二章習題和答案

1、WORD格式2電流的電網(wǎng)保護2.1在過量（欠量）繼電器中，為什么要求其動作特性滿足“繼電特性”？若不滿足，當加入繼電器的 電量在動作值附近時將可能岀現(xiàn)什么情況？答：過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。當加入繼電器的動作電量（圖中的IQ大于其設定的動作值（圖中的1。卩）時，繼電器能夠突然動作；繼電器一旦動作 以后，即是輸入的電氣量減小至稍小于其動作值，繼電器也不會返回，只有當加入繼電器的電氣量小于其設定的返回值（圖中的J）以后它才突然返回。無論啟動還是返回，繼電器的 動作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置，這種特性稱為“繼電特性”。為了保證繼電器可靠工

2、作，其動作特性必須滿足繼電特性，否則當加入繼電器的電氣量在動作值附近波動時，繼電器將不停地在動作和返回兩個狀態(tài)之間切換，出現(xiàn)“抖動“現(xiàn)象，后續(xù)的電路將無法正常工作。/ 1 Eo6 2T-丄t1 53 14、E1IrelOPIk22請列舉說明為實現(xiàn)“繼電特性”，電磁型、集成電路性、數(shù)字型繼電器常分別采用那些技術？答：在過量動作的電磁型繼電器中，繼電器的動作條件是電磁力矩大于彈簧的反拉力矩與摩擦力矩之和，當電磁力矩剛剛達到動作條件時，繼電器的可動銜鐵開始轉動，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系增加，彈簧的反拉力矩隨氣隙的減小而線性增加，在整個動作過程

3、中總的剩余力矩為正值，銜鐵加速轉動，直至銜鐵完 全吸合，所以動作過程干脆利落。繼電器的返回過程與之相反，返回的條件變?yōu)樵陂]合位置時彈簧的反 拉力矩大于電磁力矩與摩擦力矩之和。當電磁力矩減小到啟動返回時，由于這時摩擦力矩反向，返回的 過程中，電磁力矩按平方關系減小，彈簧力矩按線性關系減小，產(chǎn)生一個返回方向的剩余力矩，因此能夠加速返回，即返回的過程也是干脆利落的。所以返回值一定 小于動作值，繼電器有一個小于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”的獲得是靠分別設定動作

4、值和返回值兩個不同的整定 值而實現(xiàn)的。23解釋“動作電流”和“返回系數(shù)”，過電流繼電器的返回系數(shù)過低或高各有何缺點？答：在過電流繼電器中，為使繼電器啟動并閉合其觸點，就必須增大通過繼電器線圈的電流L,以增大電磁轉矩，能使繼電器動作的最小電流稱之為動作電流1?！霸诶^電器動作之后，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過電流繼電器返回系數(shù)過小時，在相同的動作電流下起返回值較小。一旦動作以后要使繼電器返回， 過電流繼電器的電流就必須小于返回電流，真陽在外故障切除后負荷電流的作用下繼電器可能不會返回，最 終導致誤動跳閘；而返回系數(shù)過高時，

5、動作電流惡和返回電流很接近，不能保證可靠動作，輸入電流正好在 動作值附近時，可能回出現(xiàn)“抖動”現(xiàn)彖，使后續(xù)電路無法正常工作。繼電器的動作電流、返回電流和返回系數(shù)都可能根據(jù)要求進行設定。2. 4在電流保護的整定計算中，為什么要引入可靠系數(shù)，其值考慮哪些因素后確定？答：引入可靠系數(shù)的原因是必須考慮實際存在的各種誤差的影響，例如：(1) 實際的短路電流可能大于計算值；(2) 對瞬時動作的保護還應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) 保護裝置中的短路繼電器的實際啟動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)，即使同時存在著以上幾個因素的影響，也能保

6、證在預定的保護范圍以外故障時，保護裝置不誤動作,因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)。25說明電流速斷、限時電流速斷聯(lián)合工作時，依靠什么環(huán)節(jié)保證保護動作的選擇性？依靠什么環(huán)節(jié)保 證保護動作的靈敏度性和速動性？答：電流速斷保護的動作電流必須按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定，即考電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護線路全長，而只能保護線路全長的一部分，靈敏度不夠。限時電流速斷的整定值低于電流速斷保護的動作短路，按躲開下級線路電流速斷保護的最大動作范圍來整定，提高了保護動作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時不誤動，增加一個時限階段的延時，在下級線路故障時由下級的電流速斷保護切除故障，保證它的選擇

7、性。電流速斷和限時電流速斷相配合保護線路全長，速斷范圍內的故障由速斷保護快速切除，速斷范圍外的故障則必須由限時電流速斷保護切除。速斷保護的速動性好，但動作值高、靈敏性差；限時電流速斷保護的動作值低、靈敏度高但需要0306s的延時才能動作。速斷和限時速斷保護的配合，既保證了動作的靈敏性，也能夠滿足速動性的要求。26為什么定時限過電流保護的靈敏度、動作時間需要同時逐級配合，而電流速斷的靈敏度不需要逐級配合？答：定時限過電流保護的整定值按照大于本線路流過的最大負荷電流整定，不但保護本線路的全長，而且保護相鄰線路的全長，可以起遠后備保護的作用。當遠處短路時，應當保證離故障點最近的過電流保護最先動作，這

8、就要求保護必須在靈敏度和動作時間上逐級配合，最末端的過電流保護靈敏度最高、動作時間最短，每向上一級，動作時間增加一個時間級差，動作電流也要逐級增加。否則，就有可能出現(xiàn)越級跳閘、非選擇性動作現(xiàn)象的發(fā)生。由于電流速斷只保護本線路的一部分，下一級線路故障時它根本不會動作，因而靈敏度不需要逐級配合。2.7如圖2-2所示網(wǎng)絡，在位置1、2和3處裝有電流保護，系統(tǒng)參數(shù)為:E(p= 115/31(V, XG115= G、XG2=, XgsIO = O ,丸340km,Lb c50feib LcoSOkm，LdE = 20m > 線路阻抗 0.4 Q /km, K寫二 1. 2、Kli二K J二 1.1

9、5,I3 X. max= 300A, Icd. _= 200A,Ide=：150A Kl 5、Kre=0. 85o 試求:專業(yè)資料整理(1) 發(fā)電機元件最多三臺運行，最少一臺運行，線路最多三條運行，最少一條運行，請確定保護3 在系統(tǒng)最大、最小運行方式下的等值阻抗。(2) 整定保護1、2、3的電流速斷定值，并計算各自的最小保護范圍。(3) 整定保護2、3的限時電流速斷定值，并校驗使其滿足靈敏度要求(K3en >1.2)(4)整定保護1、2、3的過電流定值，假定流過母線E的過電流保護動作時限為0.5s,校驗保護1作后備 用，保護2和3作遠備用的靈敏度。L3OQQQC圖2-簡單電網(wǎng)示意圖2解：

10、由已知可得 XL1= X =0.4 X 60=24, XL3二0. 4X 40=16, XBC=O. 4 X 50=20JL/2XCD=O. 4X30, XDE=O. 4X20=8(1)經(jīng)分析可知，最大運行方式及阻抗最小時，則有三臺發(fā)電機運行，線路L1'L3全部運行，由題意G1,G2連接在同一母線上，則(XG1| |XG2+XL1| |XL2) II (Xgs+XlJ 二(6+12) | | (10+16)=10. 6同理，最小運行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1運行，相應地有X 二 XG1+ XL1=39 s. max(2)對于保護1,其等值電路圖如圖2-3所示，母線E最大

11、運行方式下發(fā)生三相短於流過保護1的最大短路電流為IkE®115/v3+1.312kA相應的速斷定值為fset.FK1 rei XIk E.扌1.13最小保護范圍計算公式為 】set=s. mi20平8s. max221=-85. 9km0.4即1處的電流速斷保護在最小運行方式下沒有保護區(qū)。對于保護2等值電路如圖2-3 =E席示，母線D在最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護最大電沁kD.max、二 1. 558kAXCD相應的速斷定值為I1 set.=K rel X Jk. D. aax= 1 21. 558=1. 87kA最小保護范圍為 =T nminLet. 2s. max0. 4

12、=-70. 6km即2處的電流速斷保護程最才罕行方式下也沒有保護區(qū)。對于保護3等值電路如圖2-3所示，母線C在最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護3的最大電流Ik. C. max二相應的速斷定值為=2.17kA】-XX 丿 zk. C. max3e=1.2X2. 17=2. 603kA最小保護范圍為Lmins. max1o.4=42, 3km即3處的電流速斷保護在最小運行方式下也沒有保護區(qū)。上述計算表明，在運行方式變化很大的情況下，電流速斷保護在較小運行發(fā)生下可能沒有保護區(qū)。(3)整定保護 2的限時電流速斷定值為I"：聖I丨匕1二X1.57二1.806kAset 1. 15線路末段（即

13、D處）最小運行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時的電流為Ik. D. m J3Eax=+ + 二（).8098kA2Xs. max XBCXCDIk. D. m>IIin所以保護2處的靈敏系數(shù)Kset=II =0.4484即不滿足Ksenl. 2的要求。zset同理，保護3的限時電流速斷定值為Tn1 se:. 3-A relI tt.2二 1. 15X1.87=2. 151kA線路末段也Zc卜）畐小運行發(fā)生下發(fā)生兩相短路時的電流為rk. C. m3E +ax=0. 9764kA's. max ABC>2Tk. C. mIIin所以保護3處的靈敏系數(shù)Kset. 3=I寫=0. 4531即不

14、滿足Ksenl. 2的要求?？梢?，由于運行方式變化太大,（4）過電流整定值II算公式為2、3處的限時電流速斷保護的靈敏度都遠不能滿足要求。rn» K -1 IIlK ItT 山二 t = rel ss L. maxlaet丄 reKKrere所以有isetlll i= rel" 'ssID同理得I J.2二406AE ma =304. 5AK relJ/609A3 E 在最小運行方式下流過保護元件的最小短路電流的計算公式為zk. min=2s. max Zl 所以有二727. 8AIds二809 8AIc®二974. 51A所以由靈敏度公式en Jk.mi

15、nni可知，保護1作為近后備的靈敏度為【setJE. mi >III n £set1 In二2. 391. 5滿足近后備保護靈敏度的要求；28當圖256中保護1置和整定時，試問的岀口處在系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路，保護按照題2.7配【set1E. m>IIII in保護2作為遠后備的靈敏度為Kset.2=II二1 791.2滿足最為遠后備保護靈敏度的要求;-set2E. mIIII in保護3作為遠后備的靈敏度為二 II二1. 331.2滿足最為遠后備保護靈敏度的要求。丄set3保護的動作時間為tF二05+0. 5=ls二 t!ni+0. 5=1. 5stH川+0.

16、5=2s(1) 共有哪些保護元件啟動？(2) 所有保護工作正常，故障由何處的那個保護元件動作、多長時間切除？(3) 若保護1的電流速斷保護拒動，故障由何處的那個保護元件動作、多長時間切除?(4) 若保護1的斷路器拒動，故障由何處的那個保護元件動作、多長時間切除？ 答：(1)由題2. 7的分析，保護1出口處(即母線D處)短路時的最小短路電流為0. 8098RA,在量值上小于所 有電流速斷保護和限時電流速斷保護的整定值，所以所有這些保護都不會啟動；該量值大于1、2、3處過電流保護的定值，所以三處過電流保護均會啟動。(2) 所有保護均正常的情況下，應有1處的過電流以Is的延時切除故障。(3) 分析表

17、明，按照本題給定的參數(shù)，1處的速斷保護肯定不會動作，2處的限時電流速 斷保護也不會動作，只能靠1處的過電流保護動作，延時Is跳閘；若斷路器拒動，則應由2處的過電流保 護以15s的延時跳開2處的斷路器。1、2、3的最大負荷電流分別為400A、500A、550A,tlIII=t2lII=0. 5s, t3lll=l. Os ，試計算：2. 9如圖2-4所示網(wǎng)絡，流過保護Kss二1. 3、Kre=0. 85, KrelIII=l. 15,(1) 保護4的過電流定值；(2) 保護4的過電流定值不變，保護1所在元件故障被切除，當返回系數(shù)Kre低于何值時會造成保護4誤動？(3) Kre二0.85時，保護4

18、的靈敏系數(shù)Ksen二3.2,當Kre=0. 7時保護4的靈敏系數(shù)降低到多少？解：過電流保護4的最大負荷電流程 L=：二400+500+550二1450A保護4的過電流定值為IJ嚴宀二®二255AKAre時限為 tj'-max (tiIH, tj, t3ln) +t =1. 5s(2) 保護21切除故障后，流過保護4的最大負荷電流II®二500+550二1050A二1. 05kA,在考慮電動機的自啟動出現(xiàn)的最大保護電流1心二込二1.3X1.05二1.365kA,這個電流必須小于保護4的返回電流，否則 1. 5s以后保護4將課切除。相應的要求JzW.4=2. 55Kre

19、 ,從而 2. 55Kre >1.365,心>皿二0.535。當返回系數(shù)低于 0. 5352. 55 時，會造成保護誤動。zk. B. min zk. B. minre(3) 保護4的靈敏系數(shù)Ij',TU憶Igg與心成正比，當心下降時靈0. 7敏系數(shù)下降，K窗二3. 2=2. 635 o0. 852. 10在中性點非直接接地系統(tǒng)中，當兩條上下、級線路安裝相間短路的電流保護時，上級線路裝在A、C相商，二下級線路裝在A、B相上，有何優(yōu)缺點？當兩條線路并列時，這種安裝方式有何優(yōu) 缺點？以上串、并兩種線路，若采用三相星形接線，有何不足？答：在中性點非直接接地系統(tǒng)中，允許單相接地時繼

20、續(xù)短時運行，在不同線路不同相別的兩點接地形成 兩相短路時，可以只切除一條故障線路，另一條線路繼續(xù)運行。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、20、（IB、2A）、（IB、20、（1C、2A）、（1C、2B） o當兩條上、下級線路安裝相間短路電流保護時，上級線路裝在A、C相商，而下級裝在A、B相上時，將在（1A、2B）、（IB、2A）、（1C、2A）和（1C、2B）四種情況下由下級線路保護切除故障，即下級線路切除故障的幾率為2/3;當故障為（1A、20時，將會由上級線路保護切除故障；而當故障為（1B、20時，兩條線路均不會切除故障，岀現(xiàn)保護拒動的嚴重情況。兩條

21、線路并列時，若兩條線路保護動作的延時一樣，則在（1A、2B）、（1C、2A）和（1C、2B）三種情況下，兩條線路被同時切除；而在（1A、2C）故障下，只能切除線路1；在（IB、2A）故障 下，只能切除線路2；在（1B、20故障下，兩條線路均不會切除，即保護拒動。若保護采用三相星形接線時，需要三個電流互感器和四根二次電纜，相對來講是復雜不經(jīng)濟的。兩條 線路并列時，若發(fā)生不同相別的接地短路時，兩套保護均啟動，不必要切除兩條線路的機會就比較多。2. 11在雙側電源供電的網(wǎng)絡中，方向性電流保護利用了短路時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題？答：在雙側電源供電網(wǎng)絡中，利用電流幅值特征

22、不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短路時功率方向的特征，當短路功率由母線流向線路時表明故障點在線路方向上，是保護應該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短路時功率方向的特征解決了僅用電流 幅值特征不能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側的保護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質上是在判別什么？為什么會存在“死區(qū)” ？什么時候要求它動作最靈敏？答：功率方向判別元件實質是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相位，并且根據(jù)一定關系cos（+R是否大 于0判別初短路功率的方向。為了進行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流彳滬有一定的幅值（在數(shù)

23、字式保護中進行相量計算、在模擬式保護中形成方波），且有最小的動 作電壓和電流要求。當短路點越靠近母線時電壓越小，在電壓小雨最小動作電壓時，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保 護正方向發(fā)生最常見故障時，功率方向判別元件應該動作最靈敏。2. 13當教材中途2. 29的功率方向判別元件用集成電路實現(xiàn)，分別畫出ur =Ursin(100 Tit),ir =Irsin(100 U t+30)和 =Ursin(100 兀 t), ir =Irsin(100 5C t 60)時,各輸出電壓隨時間變化的波形；如果用數(shù)字式(微機)實現(xiàn)，寫出你的算法，并校驗上述兩種情況下方向元件的動作情況。0 t(ms)1020u.u510

24、2030 t(ms)U6102030ts)u751()t (ms)u9t (ms)a10151015t (ms)動作最靈敏條件argL圖2-5Uiu5u710202090t (m s)迎s)s)Cttlrn10帖 202030 t (ms)臨界動作條件argI,各點電壓輸出波形WORD格式可以看出，在內角圖二30。時第一種情況下動作最靈敏，第二種情況元件處于臨界動作專業(yè)資料整理°U 卅 a o狀態(tài)。數(shù)字式實現(xiàn)時，動作的判據(jù)可以表示為90arg ° -90o°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為動作最靈敏，而情況2處于臨界動作狀態(tài)的結

25、論。2. 14為了保證在正方向發(fā)生各種短路時功率判別元件都能動作，需要確定接線方式及內角，請給岀90。接線方式正方向短路時內角的范圍。答：(1)正方向發(fā)生三相短路時，有 0° <a<90° o(2)正方向發(fā)生兩相短路，當短路點位于保護安裝處附近，短路阻抗Zd<Z3時，0° <a<90° :當短路點遠離保護安裝處，且系統(tǒng)容量很大Zd>Zs時，-30° <a<60° o綜合三相和各種兩相短路的分析得岀，當0。< <90°時，使方向繼電器在一切故障情況下都能動作的條件應為

26、30° <a<60° o2.15對于90°接線方式、內角為30°的功率方向判別元件，在電力系統(tǒng)正常負荷電流(功率因數(shù)在0. 85)下，分析功率方向判別元件的動作情況。假定A相的功率方向元件出口與B相過電流元件岀口串接，而不是“按相連接”，當反方向B、C兩相短路時，會出現(xiàn)什么情 況？答：內角為30。的功率方向元件，最大靈敏角9。,則動作范圍為 W單 W 。由Q sen-30120 d -60正常負荷電流的功率因數(shù)085可以得到d=arctan0. 85=31.79° ,在動作范圍內，根據(jù)功率元件出口與B相流過電流元件出口串接，當反方向

27、發(fā)生B、C兩相短路時，B相過電流元件動作，由于該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會啟動時間繼電器，出現(xiàn)延時跳閘。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L3JL不會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4、5、6、7、& 9處過電流的時間定值，并說明何處需要安裝方向元件。(3) 確定保護5、7、9限時電流速斷的電流定值，并校驗靈敏度。答：整定保護 5的電流速斷產(chǎn)保護4處的母線發(fā)生三相短路時，流過保護5的短路電流為= E115/ 心rk4+ 二 + 二 2.554AXG3XL31016按此電流來整

28、定，動作定值I二心血尸3064kA在來看發(fā)電機 1、2處于最大運行方式下保護5處母線三相短路時，有Xs. min= (XG1 IXG2+XL1 |XL2) =18t保護5處的電流為*k5 x .=1.953kAs. minXL3遠小于按躲過保護4處母線三相短路求得的整定電流，所以保護5不必安裝方向元件，僅靠定值就能保證方向故障時不誤動作?，F(xiàn)在整定保護4,保護4按躲過保護5處母線短路最大電流整定時，定值為I'set.4=1'1,5=2. 34kA當保護4處背側母線三相短路是，流過保護4的電流為2. 554RA,大于其整定值，所以 不會誤動，必須加裝方向元件。(2) 過電流保護按躲

29、過最大負荷電流整定，其量值較小，保護靈敏度很高，4、9任何一處保護正向及方向故 障時，短路電流的量值都會超過其整定值，所以每一處都應安裝方向元件。在均裝方向元件的情況下，4、5、6處的過電流保護的動作時間分別與G3、G2和G1處的過電流保護時間相配 合，在其動作延時的基礎上增加一個時間級差；5、7、9處過電流保護的動作時間均與3處過電流時間相配合, 由題2. 7可知，三處過電流保護的動作時間為2s,所以5、7、9處過流保護的動作時間均應取2.5so(3) 5處限時電流速斷保護定值應該與3、6、8處電流速斷保護的定值相配合。與3處電流速斷保護的定值配合：3處電流速斷保護的定值為XG1| I Xg

30、sXlx I | X2I仁3二KLxik.cz二2. 603KA, L3支路對應的分支系數(shù)的倒數(shù)為0. 409與保護3配合時，5處限時電流速斷保護的定值為II II 1 II"se. t5 K rel I“二 1 224kAt Kbr所以其I段的整定值為EXL1與6處和8處電流速斷配合：若裝設方向元件，則6處電流速斷保護應該按躲過母線A處三相短路的最大短 路電流來整定，而母線A三相短路時，發(fā)電機Gl, G2所提供的短路電流不會流過保護6,只有發(fā)電機G3的電 流才流過保護6,set.v AG3AL36 二 K® XI滬同理，裝設方向元件的情況下,XL1 XL2XL1XL2處限

31、時電流速斷保護的定值為 取三種情況的最大者，即1%=1. 048kA8處保護的定值生為l'set.8=1.048kAo按與它們配合時，5II II III IKrellsetIset. 56Kreil set. s=l. 205kA5=1. 224kA校驗靈嬪度?母線3k. B. min2Xg3匚血相短路時，流過 5處的最小短路電流EI *k. B. min二2. 2URA 所以靈敏度為Ksen.5II 二1834滿足要求。XL3【set. 5B三相短路時流過在6、8處不裝方向元件的情況下，它們速斷保護的定值還應安躲過母線 它們的最大短路電流來整定。母線B三相短路時流過6、8塊的最大短

32、路電流為E2XG11 | XG2XL11 | X2這時其短路電流速斷保護的整定值變?yōu)镮k6. tax IkS=1. 844kAI，3et.6=Il3et.8=K，rel1愿.運二2. 26kAWORD格式專業(yè)資料整理所以5處限時電流保護的定值為J KJllt*2599kAIk. B. miII =靈敏度為Ksen. 5 II =0. 85故不滿足要求。Tset. 52. 17在中性點直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地短路后，試分析、總結：（1）零序電壓、電流分量的分布規(guī)律；（2）負療;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處零序電壓最高，距故障點越遠零

33、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接地變壓器的零序阻抗，與電源點的數(shù)目和位置無關。（2）負序電壓一一故障點處負序電壓最高，距故障點越遠負序電壓越低，在發(fā)電機中性點上負序電壓為零。負序電流的分布取決于系統(tǒng)的負序阻抗。（3）正序電壓一一越靠近電源點正序電壓數(shù)值越高，越靠近短路點正序電壓數(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。答：（1）電磁式電壓互感器一般有三個繞組，一個一次繞組，兩個二次繞組。在三相系統(tǒng)中，三個單相式電 壓互感器的一次繞組接成星

34、形并將中性點接地，其兩個二次繞組一個按星形方式接線，另一個按開口三角形接 線，星形接線的繞組用來測量各相對地電壓及相間電壓，開口三角形用來直接獲取系統(tǒng)的零序電壓。這種方式獲取零序電壓的有地啊是簡單方便，精度較高，不需要額 外的裝置或系統(tǒng);其缺點是開口三角側正常無電壓，不便于對其進行監(jiān)視，該側出現(xiàn)斷線短路等故障無法及時 發(fā)現(xiàn)，輸岀零序電壓的極性容易標錯，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構比較復雜，主要應用于35kV及以下電壓等級的中低壓配電系統(tǒng)，其 優(yōu)缺點與（1）的情況類似。（3）接于發(fā)電機中性點的電壓互感器，用一只電壓互感器即可取得三相系統(tǒng)的零序電壓，較

35、為經(jīng)濟，但適用范圍小，同時不平衡電壓較大，不夠靈敏。（4）保護內部合成零序電壓的方式接線較為簡單，不容易出現(xiàn)接線及極性的錯誤，其缺點是裝置內 部必須設置專門的模塊。傳統(tǒng)的機電式保護中通常采用（1）、（2）、（3）三種方式獲取零序電壓；在數(shù)字式保護中，傾向 于采用方式（4）;在一些特殊的場合，也可以采用方式（3）。2.19系統(tǒng)示意圖如圖2-6所示，發(fā)電機以發(fā)電機-變壓器方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4臺全開，最小開機 方式為兩側各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數(shù)為：El 15/mX1.G2x2. G2=5nq i.t =xl. Tf;:l. T4=5 x0. TfxO. T4=

36、15,X 5 X】T6=15_CLAB=50km, Lsc二40km,線路阻抗 Zi二Z2二0. 4二1 15o1G3 x2. G3=xl. G4 一 X2.gf8,QQ，x0. T5X。圧20,/km, Zo =1. 2 /km, K'rei=l. 2,(1) 畫岀所有元件全運行時的三序等值網(wǎng)絡，并標注參數(shù)；(2) 所有元件全保護時，計算母線B發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路時的零序電流分布;(3) 分別求岀保護1、4零序II段的最大、最小分支系數(shù)；(4) 分別求出保護1、4零序I、II段的定值，并校驗靈敏度；(5) 保護1、4零序I、II段是否需要安裝方向元件；(6) 保護1處裝有單

37、相重合閘，所有元件全運行時發(fā)生系統(tǒng)振蕩，整定保護1不靈敏I段定值。解：先求出線路的參數(shù)，即LBc=40km,Xo.ab=721. BCX2. BC=161X0. BCC1.G44ET5Lab二60km, Xlab = X2.ab=24°,所有元件全運行是三序電壓等值網(wǎng)絡圖如圖XI. T1. ABXI. G21.T2八)上序等值圖x2. G3-x2. G1x2. T1x2. ABx2. T4x2. G4X2.T5x2. G2x2. T22-7所示。X2.T6(b)負序等值圖(c)零序等值圖圖2-7所有元件全運行時三序電壓等值網(wǎng)絡圖(2)下求出所有元件全運行時，B母線分別發(fā)生單相接地短路

38、和兩相接地短路時的負荷序網(wǎng)等值圖。1)單相接地短路時，故障端口正序阻抗為T'i.abX1.G1X1.T1)(Xl. BC1.G3 x1T3) = (24+5) I | (16+6.5)=12.67Z2+Zr=12. 67故障端口零序阻抗為Z。則復合序網(wǎng)等值圖如圖Z X0.Il Xo.ab) T52遍-8所示。<X0- T3Xo.bc)二79. 52115/ 3£狂=12. 6713 677. 657y+ y + y+在零序網(wǎng)中按照零序導納進行分配零序電療從而獰到此時流過保護故障端口零序電流為IfO1055. 5=7. 657=2. 012kA1、4處的零序電流分別10.

39、 llfOo. 12579=0. 194kA= x 0.130597畫岀零序電流分布圖如圖2-9所示.10. 2 IfO 0 0180 18=0. 278UA= x 0rr30o97_Z 1 12. 670. 097A0. 1940. 1390. 77C0.278圖2-9單相接地短路零序電流分布圖2_10所不。2)兩相接地短路時，故障端口各序阻抗和單相接地短路時相同，即Z】Zf1267 ZoS-.657,則參介序網(wǎng)如圖Z2| |Zo=12-67x 7. 657=4.77E E ；12. 67 7.675故障端口正序電流為g=3.808kA故障端口零序電流為IfO=IfO1* 67=2. 373

40、kA12. 67 7. 675同樣地，流過保護1、4的零序電流分別為Io l=O. 299kA從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖。 Uf |0|E ZZ1Z2 ZoIo.2=0. 327kAo圖2-10兩相接地短路復合序網(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1的分支系數(shù)Kb如圖2-12所不。當BC段發(fā)生接地嵌障，變壓器+ 5、6有助增作用，Kl. b =ZBCM1 iA'BM 1X】，+Qxlmax=x0. Tlx0. AB=37XO.T1Xo.ab=79. 5+ 4ABMABMX2對于X】，當只有一臺發(fā)電機變壓器組運行是最大，有當兩臺發(fā)電機變壓器組運行時X

41、】最小，有Xt二對于心 當T5,T6只有一臺運行時X2最大，X沁二20；當T5,T6兩臺全運行時X?最小，X2min=10.因此保護1的蠱大分支系數(shù)1 bmax=1 訂maxgx2min最小分支系數(shù)為K】.b“二1=4. 975X2max同樣的仙保扭4期飴支系數(shù)蠟一 o當AB段發(fā)生接地故障時，T5, T6Y0U助增的作用，如I圖2-13所示。Kl. bBCMrABMA' BM1 II ABM對于&,當只有一臺發(fā)電機變壓器組運行是最大，有xlmax=x0. T3x0. Btf63 x0. T3Xo. bc=55 52當兩臺發(fā)電機變壓器組運行時人最小，有Xt二對于Xj ,當T5,T

42、6只有一臺運行時X2最大，X鼻尸20；當T5,T6兩臺全運行時X?最小,X沁二10.因此保護4的最大分支系數(shù)Kl b max二1+ Xlmax=- 3.x2min最小分支系數(shù)為=B-XlminIABM7XIX2BM圖2-12BC 段故障時變壓器的助增作用圖2-13AB段故障時變壓器的助增作用（4）保護1整定計算零序I段：根據(jù)前面的分析結果，母線Io.x.0. 229kA 故 I 段定值為求保護1的零序II段乍值，應先求出保護3零序I段定值,+設在母線 接孤兢路需兩相接地短路，求出境過保活xB故障流過保護1的最大零序電流為“0. 1. max-1. 2X3X0. 229-0. 8244kAC處分

43、別發(fā)生單相 O3的最大零序電流，因此有Zo(x0. T12Xo. AB)單相接地短路時，有從而求得流過保護3連相接地短路時，詡三正序電流In從而求得流過保護3X0.T5Tf0+X1. ABX1. BC 江 G3 Q ：1. T3 ) =5. 68 2£+Xo. BeII Ixo n =6. 63 + Z 2 z + uf |o115/Z的電流為ZV1 Z 2 勺 35.865蛭Io. 3=0. 43kA3=3. 69kA6. 63Uf 00=5. 865. 866 63=3. 066. 63=7. 6kAZ2|Zo的電流Io. 3二0.408k瓷零序電流If0Z2IflZ2Zo=3.

44、 5kA這樣，流過保護3的最大零序電流Io.保護3的零序I段定值為l'2e：.3=K310. 3. max=l. 548kAS I這樣，保護II1的零序II段定值為Iset. 1Kl b. min丄set. 3校驗靈敏度：母線B接地短路故障流過保護1的最小零序電流1. 154. 9751. 548 =0. 358kA=0.194kA310. lmin靈敏系數(shù)心n- =1. 626rset. 1Io.4.tnax=0. 32 / kA保護4整定計算： 零序I段根據(jù)前而的分析結果，母線B故障流過保護4的最大零序電流為故I段定值X 310.4.：=1. 2X3X0. 327=1. 18kA為

45、求保護4的零序II段定值，應先求出保護2零序I段定值，設在母線A處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護21G3IT3 +uab+xbc)ZoX0. T3(Xo. BC)|22 +0.TX 5Xo. ab I22 zg K "吾的最大零序電流，因此有+(G1s1.T1,=152 °2叫6. 86°二 +4. 524. 5211/3+二4.179kA6. 68單相接地短路時, 從而求得流過保護兩相接地短路時,= IfOX 2的巒i為吃亍04. 52 + 6. 86Zo二=2. 723p 4. 52 6. 86Z2正序電流InZi二917kA零序電流Z2|

46、|ZoIfO I flZ2ZZ2=3. 64kAZo從而求得流過保護2的電流Io.2=0. 31kA x這樣，流過保護2的最大零序電流1。.心二0356kA=x保護2的零序I段定值為I 心二Kti3：0.2.max=i.286kA這樣，保護4的零序II段定值為Iset.4nK寫 I二1. 151. 282=0. 39kA 人4. b. min3.775校驗靈敏度：母線B接地短路故障流過保護4的最小零序電流Io.,ain=O. 278kA310. 4min靈敏系數(shù)Kre II =2. 14廠 Iset<p=V=Q=2. 20系統(tǒng)示意圖如腳2-6所示，發(fā)電制似發(fā)電機域壓器方式接入系統(tǒng)，舉大開

47、機方式換臺全開，最小開機方式為兩側各開1臺，變壓器T5和T6可能烷臺也可能1臺運行Q參數(shù)為：E115/3 " LGlS.GfX1.G2x2. G2=5'訂 G3 x2. G3=xl. G4 x2.xl.Tf xl.T4=51 x0. Tl'x0. T4=15,X1.T5X1T6=15,x0. T5 Xo.T6=2O,Lab二60km, Lbc=40km ,線路阻抗 Zi=Z2=0. 4/km, Z0=l. 2/km, K'rei=l. 2,KHrel=l. 15o其相間短路的保護也采用電流保護，試完成：(1) 分別求岀保護1、4的段I、II定值，并校驗靈敏度；

48、(2) 保護1、4的I、II段是否安裝方向元件；（3）分別畫出相間短路的電流保護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的功率方向判別元件與零序功率方向判別元件的內角有何不同;(5)功率方向判別元件必須正確地按照電壓、 是如何保證接線極性正確的。電流同名端接線后，才能正確工作，設想現(xiàn)場工程師解：(1)保護1的I、II段整定。最大運行方式為Gl、G2全運行，相應的As. min最小運行方式為一臺電機運行，相應的s- max母線B處三相短路流過保護1的最大電流Id.Bg+XG1XT1=5 Q2XG1+ XT1=10°E9+=2.289kAs. mi n

49、dI = I X Id. B.m 保護1 的I段定值為 Iset. 1 Krel ax母線C三相短路流過保護3的最大里流x=1.2X2. 289=2. 707kAzd. C. max二 l475kAXs. minXd保護的I段定值為？et3 K3保護i的I【段定值為i爲 kJlxrel1Iseta d. Cm 1 7 71 kg.3=2. 063kA母線B兩相短路流過保護1的最小電流s. max=1. 691kAXdIId. Bmin1691保護1電流II斷的靈敏度系數(shù) 保護4的I、II段整定。sen. 1In8et.i二2. 063_ =0. 83靈普丿芟不滿足要求。s. mi最大運行方式為

50、G3、G4全運行，期應的乂G3:<T3 二6. 52最小運行方式為一臺電機運行，相應的s- maxXtT3E母線B處三相短路流過保護F的最大電流Id B.maxXd B. ma=2. 951kAs. min d保護1 的I段定值為I爲K寫 x=1.2X2. 951=3. 541kA|.zd. A. maE母線A三相短路流過保護2的最大電流=1.428kAs. min'd保護 的I段定值為I.K；ell2_保護4 的IIW值為+7a.£,713kA 1：二二1 甘kA母線B兩相短路流過保護4的最小電流d B. max= 1.983kAd BmiII n1.983保護4電流

51、II斷的靈敏度系數(shù)Ksen. 4I，!1. 97 =1. 01靈敏度不滿足要求。(2)計算母線A背側三相短路時流過保護1zd. A. maE115/XABXBCXT3XG3 2416的最大短路電流，即3=1. 428kA6. 5的I、II均不需要加由于 Id.A.maX2, 747kA二rset.u 并且 I,<2. O36kA=I3et.1",故保護 1裝方向元件。計算母線C背側三相短路時流過保護4的最大短路電流，即Id. C max=+XAB:':BCXT1XG1曲 475kA辦16十5由于 Id.g：354kA二I set. 1， JT* I d. C. max<1.97kA= l"set.4,故保護4的I、II均不需要加裝方向元件。（3）相間短路的電流保護的功率方向判別元件與零序功率