全國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)試題

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 全國(guó)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)試題 - - 綜合分析題 1. 線路保護(hù) 1) 單電源線路及參數(shù)如圖1-1所示。在線路上K 點(diǎn)發(fā)生BC 兩相短路接地故障，變壓器T 繞組為Y 0/-11接線，中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，N 側(cè)距離繼電器的整定阻抗為j24,回復(fù)以下各問(wèn)題： （1） 求K 點(diǎn)的故障電壓和故障電流，并畫(huà)出故障電流、電壓的向量圖； （2） 求出流經(jīng)N 側(cè)保護(hù)的各相電流和零序電流； （3） 問(wèn)N 側(cè)的BC 相間距離繼電器能否正確動(dòng)作； （4） 問(wèn)N 側(cè)的B 相和C 相的接地距離繼電器能否正確動(dòng)作； Z s Z m Z N Z T j10 j20 j10 j30 正序

2、阻抗 j20 j60 j30 j30 零序阻抗 圖1-1 題1系統(tǒng)接線及參數(shù)圖 答案: （1） 根據(jù)題目隨給定的條件在繪制復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖時(shí)應(yīng)注意：由于是單側(cè)電源系統(tǒng)，因此 可以近似認(rèn)為故障的正負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖中K 點(diǎn)右側(cè)開(kāi)路。進(jìn)而故障點(diǎn)正序綜合阻抗和負(fù)序綜合阻抗只計(jì)及K 點(diǎn)左側(cè)的阻抗。而由于變壓器T 繞組接線為Y 0/-11接線，且中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，則在零序序網(wǎng)絡(luò)中K 點(diǎn)兩側(cè)均存在零序通路。因此故障點(diǎn)零序綜合阻抗為K 點(diǎn)兩側(cè)零序阻抗的并聯(lián)值。根據(jù)相間接地故障邊界條件，作復(fù)合序網(wǎng)圖如圖1-2所示： 圖1-2 復(fù)合序網(wǎng)圖 正序綜合阻抗 負(fù)序綜合阻抗 零序綜合阻抗 E Uka1Uka2Uka0 - - 正

3、序綜合阻抗Z1=j30 負(fù)序綜合阻抗Z2=j30 零序綜合阻抗Z0=j60/j80j34.3 .U ka1=.U ka2=.U ka0=（Z2 Z0/（Z2+Z0） ）.I ka1 =（30 34.3/(30+34.3)）(1j/(30+30/34.3) =j0.35 .I ka1=.U ka1/(Z2/ZO)=j0.35/（33.430/(33.4+30）)0.022 .I ka2=.U ka2/Z2=-j0.35/j300.012 .I ka0=. U ka0/ZO=-j0.35/j34.3=-0.01 故障點(diǎn): .U Ka .U Ka1.U ka2.U ka03.U ka1j1.05 .

4、 U kb=0 .U kc=0 .I ka=.I Ka1.I ka2.I ka00 .I kb=2.I ka1.I ka2.I ka00.033/1170 .I kc=.I ka12.I ka2. I ka00.033/1170 故障點(diǎn)電流電壓相量圖如圖1-3所示。 （a ）電流相量圖 （b ）電壓相量圖 圖13 故障點(diǎn)電流電壓相量圖 .I kc . I ka2 . I kb .U ka1、2、0 .I ka1 .I k0 .I kc2 .I kb2 .I kb1 .I kc1 .U kc2 .U kb1 .U kb2 .U kc1 .U ka . I ka =0 .U kb =. U kc

5、=0 - - （2） 流經(jīng)N 側(cè)保護(hù)的各相電流和零序電流: 因正序和負(fù)序網(wǎng)在N 側(cè)均斷開(kāi),故只有零序電流流過(guò),則: .I AN=.I BN=.I CN=. I 0N =0.0180/(80+60)=-0.0057 （3） N 側(cè)BC 相阻抗繼電器動(dòng)作行為: N 側(cè)M 母線電壓 .U AN=.U ka+Z0N .I 0N=j1.05+(-0.0057j30)j0.879 （ZON 為故障點(diǎn)到N 母線的零序阻抗） .U BN=.U CN=.U kc j Z0N .I 0N=0（-0.0057j30）=-j0.171 ZBC=.U BC/.I BC=(.U BN-.U CN)/(.I BN-.I C

6、N)=0/0 可見(jiàn)阻抗繼電器處于臨界動(dòng)作狀態(tài)，動(dòng)作行為不確定。 （4） N 側(cè)B 相和C 相接地距離繼電器動(dòng)作行為： B 相，ZB=.U BN/（.I BN+K 3.I 0N ）=.U BN/(.I ON+(2/3)*3.I 0N)= .U BN/3. I ON =-j0.171/-(3j0.0057) =j10 ZC=ZB=j10 （式中K 值可以通過(guò)系統(tǒng)零序、正序阻抗值計(jì)算得出K=(ZO-Z1)/3Z12/3） B 相和 C 相接地距離繼電器測(cè)量阻抗均小于整定值j24，所以均能正確動(dòng)作。 2) 一條兩側(cè)均有電源的220KV 線路如圖2-1所示，K 點(diǎn)發(fā)生A 相單相接地短路。兩側(cè)電源 及線路

7、阻抗的標(biāo)么值均已標(biāo)注在圖中，設(shè)正負(fù)序電抗相等，基準(zhǔn)電壓為230KV ，基準(zhǔn)容量為100MVA 。 （1） 計(jì)算出短路點(diǎn)的全電流（著名值）。 （2） 計(jì)算流經(jīng)M 、N 側(cè)零序電流（著名值）。 （3） 已知M 側(cè)電壓互感器二次線圈，在開(kāi)關(guān)場(chǎng)經(jīng)氧化鋅閥片接地，其擊穿電壓下降為 40V 。根據(jù)錄波圖（圖2-2）分析.U a 出現(xiàn)電壓的理由。 （4） 根據(jù)WXB-11微機(jī)保護(hù)打印報(bào)告（見(jiàn)表2-1）分析高頻保護(hù)動(dòng)作行為。 圖2-1 題2系統(tǒng)接線及參數(shù)圖 K - 圖2-2 故障錄波圖 表2-1 WXB-11微機(jī)保護(hù)報(bào)告 答案： （1）根據(jù)單相接地故障的邊界條件畫(huà)出復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，正序、負(fù)序、零序綜合阻抗串聯(lián)。

8、 （圖略） M側(cè)正序、負(fù)序阻抗為 X1M=X2M=X1M+X1MK=0.04 N側(cè)正序、負(fù)序阻抗為 X1N=X2N=X1N+X1NK=0.06 M側(cè)零序阻抗為 X0M=X0M+X0MK=0.08 N側(cè)零序阻抗為 X0N=X0N+X0NK=0.12 - - - 故障點(diǎn)正序、負(fù)序綜合阻抗X1= X2=X 1M/X 1N=0.024 故障點(diǎn)零序綜合阻抗 X0= X 0M/X 0N=0.048 基準(zhǔn)電流IB=SB/（1.732UB ）=100/(1.732*230)=0.251KA 故障電流IA =3I 0IB=3IB E/（2 X1+X0）=7.84KA 其中等效電勢(shì)E=1j （2） 各側(cè)零序電流

9、故障點(diǎn)總的零序電流 I0= 1/3IA=2.61KA M 側(cè)： I0M=I0X 0N/ (X 0M+X 0N)=1.57KA N 側(cè)： I0N=I0X 0M/ (X 0M+X 0N)=1.00KA （3） 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)，每KA 接地電流可產(chǎn)生10V （有效值）的橫向電壓降， 也就是說(shuō)M 側(cè)氧化鋅閥片可能承受的電壓為30Ikmax （峰值） 等于 3*30*1.57=141V 而其實(shí)際擊穿電壓為40V ，因此M 側(cè)氧化鋅閥片將被擊穿 因此氧化鋅閥片被擊穿，從而在PT 二次回路出現(xiàn)二點(diǎn)接地。故障電流在PT 的中性線上 流過(guò)，產(chǎn)生壓降并疊加到A 相電壓上，于是出現(xiàn)錄波圖所示. U a 值。

10、 （4） 根據(jù)故障報(bào)告提供的數(shù)據(jù) 計(jì)算3. U 0=. U A+. U B+. U C,并把3.I 0、3. U 0顯示在一起如表2-2： 表2-2 3. I 0、3. U 0對(duì)照表 從上表中我們可以得知：3.U 0超前3. I 0 4個(gè)采樣點(diǎn)過(guò)零，考慮到WXB-11微機(jī)保護(hù)每個(gè)采 樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)于向量角度30度，所以可知3. U 0超前3. I 0 120度，向量落在保護(hù)裝置的不動(dòng)作區(qū)，屬區(qū)外故障，因此WXB-11微機(jī)保護(hù)拒動(dòng)。 3) 220kV 甲乙一線遭雷擊，C 相接地短路。甲乙二線甲站側(cè)高頻閉鎖式保護(hù)正向區(qū)外故障 誤動(dòng)作。甲站側(cè)錄到高頻信號(hào)(收信輸出空觸點(diǎn))，從圖中看到收發(fā)信機(jī)在故障后啟信，

11、 以后連續(xù)出現(xiàn)四次約5ms 收信休止，且都在3. I 0電流正、負(fù)最大值附近出現(xiàn)，頻率為100Hz 。保護(hù)裝置軟件設(shè)計(jì)的抗干擾停信后延時(shí)時(shí)間為lms 。設(shè)高頻電纜屏蔽層兩接地點(diǎn)間電阻R ON 0.1歐姆， 在故障時(shí)，流經(jīng)兩接地點(diǎn)間的電流I 20A ，結(jié)合濾波器的伏安特性接線見(jiàn)圖3-1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3-1。 （1） 分析收信出現(xiàn)100HZ 缺口的理由 表3-1 濾波器伏安特性試驗(yàn)結(jié)果 - - 圖3-1 濾波器伏安特性試驗(yàn)接線 答案： （1） 高頻電纜屏蔽層在開(kāi)關(guān)場(chǎng)和操縱室兩點(diǎn)接地，可以顯著地降低干擾電壓對(duì)收發(fā)訊機(jī)的影響，保證收發(fā)訊機(jī)的正常運(yùn)行。但屏蔽層兩點(diǎn)接地后，當(dāng)有接地故障的故障電流流過(guò)變電站

12、地網(wǎng)時(shí)，必然會(huì)在兩接地點(diǎn)間產(chǎn)生工頻電位差。由于高頻電纜的屏蔽層也是高頻信號(hào)的傳輸通道，則該電位差也將被引入包括結(jié)合濾波器在內(nèi)的高頻通道。由于結(jié)合濾波器的高頻變量器是針對(duì)高頻信號(hào)設(shè)計(jì)的，其在工頻信號(hào)作用下極易飽和，從而對(duì)高頻信號(hào)的傳輸產(chǎn)生影響，甚至造成高頻信號(hào)波形出現(xiàn)休止。本次事故中高頻電纜屏蔽層兩接地點(diǎn)間電阻R ON 0.1歐姆。 故障時(shí)，流經(jīng)兩接地點(diǎn)間的電流I 20A ，因此加在結(jié)合濾波器高頻變量器上的工頻電壓約為2V 。在結(jié)合濾波器伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中（見(jiàn)表3-1）我們可以發(fā)現(xiàn)，在U1=2V 時(shí)變量器己經(jīng)趨于飽和，足以引起高頻信號(hào)波形的休止?？紤]到3. I 0在正負(fù)半周都會(huì)出現(xiàn)峰值，因此高頻

13、信號(hào)波形也將會(huì)在50HZ 工頻量的作用下產(chǎn)生100HZ 的休止。根據(jù)以上分析，基本可以斷定收訊信號(hào)產(chǎn)生100HZ 缺口的理由就是工頻量竄入高頻通道引起的。為防止類(lèi)似事件再次發(fā)生，務(wù)必執(zhí)行相關(guān)反事故措施，即在變流器與高頻電纜芯線間串入1個(gè)小容量電容（常用0.05F ，耐壓水平為交流2000V 、50HZ 、1min ）。 （2） 由于甲乙一線故障時(shí)，甲乙二線甲站側(cè)保護(hù)判為正向故障因此在正方向元件動(dòng)作后將中止發(fā)訊。此時(shí)甲乙二線兩側(cè)保護(hù)應(yīng)由乙側(cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)閉鎖動(dòng)作。然而根據(jù)上面分析的理由，由于結(jié)合濾波器變量器的飽和，甲側(cè)保護(hù)收到的高頻閉鎖信號(hào)存在5ms 的休止。同時(shí)由于保護(hù)裝置軟件設(shè)計(jì)的抗干擾停信

14、后延時(shí)時(shí)間為lms ，不能消除5ms 休止帶來(lái)的影響。因此甲側(cè)保護(hù)正向元件動(dòng)作，收到過(guò)閉鎖信號(hào)，后閉鎖信號(hào)又消失（5ms 休止），以上條件滿足高頻閉鎖保護(hù)的動(dòng)作條件，因此保護(hù)動(dòng)作出口，造成誤動(dòng)。 4) 在單側(cè)電源線路上發(fā)生A 相接地短路，假設(shè)系統(tǒng)圖如圖4-1所示。T 變壓器Y 0/Y-12接 線，Y 0側(cè)中性點(diǎn)接地。T 變壓器Y 0/-11接線，Y 0側(cè)中性點(diǎn)接地。T 變壓器空載。 問(wèn)題： （1） 請(qǐng)畫(huà)出復(fù)合序網(wǎng)圖。 （2） 求出短路點(diǎn)的零序電流。 （3） 求出M 母線處的零序電壓。 （4） 分別求出流過(guò)M 、N 側(cè)線路上的各相電流值。 - - 圖4-1 題4的系統(tǒng)接線圖 設(shè)電源電勢(shì). E =1j ，各元件電抗為X S1=j10，X T1=j10， X MK1=j20，X NK1=j10，X T 1= X T 0=j10，輸電線路X 0