1、繼電彳呆護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根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(kāi)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)行合理的處理。1

2、.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)量比較環(huán)節(jié)是冊(cè)來(lái)那個(gè)被保護(hù)電器

3、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(kāi)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);利用短路時(shí)電壓幅值的降低,構(gòu)成了低電壓保護(hù)

4、；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)方向比較式保護(hù)；利用兩側(cè)測(cè)量阻抗的大小和方向的差別，

5、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，-1-/55繼電保護(hù)課后習(xí)題答案第二版張保會(huì)尹項(xiàng)根-3-/55使得任意點(diǎn)的故障都處于保護(hù)區(qū)內(nèi)。號(hào)線線路圖1-1電流互感器選用示意圖1.7繼電彳呆護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根結(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)

6、電機(jī)加速時(shí)間越短，功率角擺開(kāi)幅度就越小，月有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。山分析暫態(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

7、力元件供電時(shí)，需要在所有的電源側(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(kāi)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)，乂是工程實(shí)踐性很強(qiáng)的工作。答：繼電保護(hù)的可靠性、選擇性

8、、速動(dòng)性和靈敏性四項(xiàng)要求之間即矛盾乂統(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(mén)理論性很強(qiáng)，乂是工程實(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

9、或裝置都不可能不加調(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-3-/55繼電彳呆護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根系統(tǒng)的工程實(shí)際，具體問(wèn)題具體分析，所以繼電保護(hù)乂具有很強(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

10、密特特性“，如圖2-1所示。當(dāng)加入繼電器的動(dòng)作電量（圖中的/J）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/IT-#-/55繼電保護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根）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

11、常工作。2.2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(kāi)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)樵陂]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

12、，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4，以增大電磁轉(zhuǎn)矩，能使繼電器動(dòng)

13、作的最小電流稱之為動(dòng)作電流在繼電器動(dòng)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乙。過(guò)電流繼電器返回系數(shù)過(guò)小時(shí)，在相同的動(dòng)作電流下起返回值較小。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，真陽(yáng)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)作電流惡和返回電流很接近，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)，

14、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(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；-3-/55繼電保護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根（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。考慮必要的裕度，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

15、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(kāi)本線路末端的最大短路電流來(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(kāi)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)

16、作值低、靈敏度高但需要0.30.6s的延時(shí)才能動(dòng)作。速斷和限時(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

17、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：Eg=115/OkV,=15Q>XG1=10Q,XG3=10Q,L,=J=60km,4=40？，Lby=5Gkm,=2O,，線路阻抗。.4。/%?，K/=L2、K*=K曹=1.15,h-c.ma=300A,/c_D.max=200A，/）_£2=150A,（,=1.5、（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

18、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（Kw“L2）（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。CDE回rn-5-/55繼電保護(hù)課后習(xí)題答案第二版張保會(huì)尹項(xiàng)根圖2-2簡(jiǎn)單電網(wǎng)示意圖解：由已知可得二X八二。4X60=24。，X/.3=0.4X40=16c,x.=0.4X50=20。,X=0.4X30Q,X/%=0.4X20=8。(1)經(jīng)分析可知，最大運(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L1'

19、;L3全部運(yùn)行，由題意GLG2連接在同一母線上，則X,"二(xjXg+x”|x“)|(Xg+xQ=(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=Xg+Xh=39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zE_115/6_11kFmax1312kAXs.mm+Xd10.6+20+12+8相應(yīng)的速斷定值為心尸X/6max=L2X1.312=1.57kA曲E彼七L最小保護(hù)范圍計(jì)算公式為一與廠4n二x-L=-85.9kmZ4s.max+jLminhet

20、"4/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F大電流4am”二klv-v=1-558kA相應(yīng)的速斷定值為七，二X40gLi.2XL558=1.87kA最小保護(hù)范圍為41n二齊-Z,ax=0.6kmsei.2k7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)3的最F大電流4cm”=工一二2.17kAA5.min+ABC相應(yīng)的速斷定值為=XI.c=l.2X2.17=2.603kA最小保護(hù)范圍為人二興-Z,aX=-42.

21、3km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=K=1.15XL57=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=0. 8098kA,一小Ek.D.maxY乙A5,max+ABC+ACD所以保護(hù)2處的靈敏系數(shù)K二4則=0.4484即不滿足Kw21.2的要求。1sa同理，保護(hù)3的限時(shí)電流速斷定值為43=15X1.87=2.151kAk.C. maxy/3 E2 乂心.+ Xbc=0. 9764kA線路末段（即C處）最小運(yùn)行發(fā)生下發(fā)生兩相短路

22、時(shí)的電流為所以保護(hù)3處的靈敏系數(shù)K：3二結(jié)見(jiàn)二0.4531即不滿足K、,21.2的要求。卻.3可見(jiàn)，由于運(yùn)行方式變化太大，2、3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。（4）過(guò)電流整定值計(jì)算公式為/曹二主二KreKre/zHIkI所以有尸仆/jwx=304.5A同理得廣406Ae；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-2Z,a+。所以有/£m/727.8Ak=809.8AZc,min=974.51A所以由靈敏度公式K曲二緋可知，保護(hù)1作為近后備的靈敏度為K1產(chǎn)庫(kù)=2.3921.5滿足近后備保護(hù)靈敏度的要求；I3Cl.保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為=維=

23、1.79之1.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求；1set2保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備的靈敏度為耳?3二土罌=1.3321.2滿足最為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。rill1set.3保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為5+0.5=lsrJl,=/1l"+0.5=1.5sr"=/；H+0.5=2s2.8當(dāng)圖2.56中保護(hù)1的出口處在親統(tǒng)最小運(yùn)行方式下屬生兩相短路，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)

24、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2處的過(guò)電流保護(hù)以1.5s的延時(shí)跳開(kāi)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

25、大負(fù)荷電流分別為400A、500A、550A,Kjl.3、Kn=Q.85,15,y二d=0.5s,r；"=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)Kr，低于何值時(shí)會(huì)造成保護(hù)4誤動(dòng)？£,0.85H寸，保護(hù)4的靈敏系數(shù)Km=3.2,當(dāng)K,0.7時(shí)保護(hù)4的靈敏系數(shù)降低到多少?圖2-4系統(tǒng)示意圖解：過(guò)電流保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為九.二400+500+5501450A保護(hù)4的過(guò)電流定值為/曹4衛(wèi)55AKre時(shí)限為"二max（/，/，/，）+4=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/=

26、500+550=1050A=l.05kA4.nux,在考慮電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)出現(xiàn)的最大保護(hù)電流卻maKa3X1.05=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將誤而除。相應(yīng)的要求/WAS/»K,lE4=2.55K,從而2.55Kr1.365,公五二0,535。當(dāng)返回系數(shù)低于0.5354JJ時(shí)，會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)。保護(hù)4的靈敏系數(shù)K“4=）帑也=/制皿,，與K，,成正比，當(dāng)K&下降時(shí)靈敏,setAo7系數(shù)下降，=-x3.2=2.635o0.852.10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

27、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)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、20.（IB、2A）、（IB、2C）、（1C、2A）、（IC、2B）o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）、（IB、2A）、（IC、2A）和（IC、2B）四種情況下由下級(jí)線路保護(hù)切除故障

28、，即下級(jí)線路切除故障的幾率為2/3;當(dāng)故障為（1A、20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,20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),若兩條線路保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)一樣，則在（1A、2B）、（IC.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,20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

29、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

30、器的電壓和電流之間的相位并且根據(jù)一定關(guān)系cos（仍+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(jiàn)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(huà)出=qsin（100m）,=/,sin（100加+30。）和勺=U,.sin（lOOR）,i,=/,sin（100加一60。）時(shí)，各輸出電壓隨時(shí)間變化的波形；如果用

31、數(shù)字式（微機(jī)）實(shí)現(xiàn)，寫(xiě)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。二30。為例，畫(huà)出各點(diǎn)輸出電壓波形如圖2-5所示。2030 t(ms)2030 t(ms)20t(ms)20t(ms)15 nu10UeiaUeja動(dòng)作最靈敏條件arg=0°臨界動(dòng)作條件arg一一=90°圖2-5各點(diǎn)電壓輸出波形圖可以看出，在內(nèi)角a二30。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-90。4arg匕490。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

32、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)生三相短路時(shí)，有0°<a<90°o（2）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Z«VZ、.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>4時(shí)-，-30°<a<60°o綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當(dāng)0。疚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°o

33、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。山二-30°,則動(dòng)作范圍為-120W%W-600。由正常負(fù)荷電流的功率因數(shù)0.85可以得到二arctanO.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

34、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(jiàn)題2.7,試完成：（1）整定線路L3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。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)5的短路電流為rE115/仁匚一，/人4=二=2.554AXg+Xl310+16按此電流來(lái)整定，動(dòng)作定值/柒=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

35、路時(shí)，有X/（XG1IIXG2+XL1IIX£2）=180保護(hù)5處的電流為九二L 953kAXy.min + 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/Z"/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，4、9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

36、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/，=XIkCma=2.603KA,L3支路對(duì)應(yīng)的分支系數(shù)的倒數(shù)為=&X°.2+X”IIX?=0409IIXG2+XL1IIX2+X6.3+X

37、63;31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=Kw=1.224kADC/CIY廠JKhr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)Gl,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段的整定值為一=1.048kAXq+Xr同理，裝設(shè)方向元件的情況下，8處保護(hù)的定值也為4Ll.048kAQ按與它們配合時(shí)，5處限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值為=K1/）6=K/：8=L205kA取三種情況的最大者,即/，=L224kA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=2

38、.211kA所以靈敏度為（工=針二1.834滿足要求。乙AG3+AL31set.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。=1. 844kA母線B三相短路時(shí)流過(guò)6、8處的最大短路電流為人6皿2XIIx+X|X,OlL2這時(shí)其短路電流速斷保護(hù)的整定值變?yōu)橐?二乙8二心、晨2二2.26kA所以5處限時(shí)電流保護(hù)的定值為/柒=K*鼠=2.599kA靈敏度為K*s=4泮=0.85故不滿足要求。/叼,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）

39、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)

40、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(kāi)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(kāi)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(kāi)口三角側(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）

41、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(mén)的模塊。-11-/55繼電保護(hù)課后習(xí)題答案第二版 張保會(huì) 尹項(xiàng)根傳統(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)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(kāi)機(jī)方式為4臺(tái)全開(kāi)，最小開(kāi)機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi)1臺(tái)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)

42、行。參數(shù)為:旦=115/4kV,XG1=X®二XG2=X?G2=5Q,XG3=2.G3=l.G4=X2,G40»X7 x（）74 二 1。Q，x1.T5=X76=15。，Xot5 = Xor6=20Q，L j=60km,-25-/55Lj.FOkm,線路阻抗ZI=ZL0,4Q/kni,Z0=1.2Q/km,K：產(chǎn)1.2,K,尸L15。圖2-6系統(tǒng)示意（1）畫(huà)出所有元件全運(yùn)行時(shí)的三序等值網(wǎng)絡(luò)，并標(biāo)注參數(shù)；（2）所有元件全保護(hù)時(shí)，計(jì)算母線B發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路時(shí)的零序電流分布;(3)(4)(5)(6) 定值。分別求出保護(hù)1、4零序H段的最大、最小分支系數(shù)；分別求出保護(hù)

43、1、4零序I、II段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；保護(hù)1、4零序I、II段是否需要安裝方向元件；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段解：先求出線路的參數(shù)，即4/60km,XlA/f=X2A/i=24Q9XaAS=72Q,Lfic=40km,X|k=X2m=16Q,X0.=48Q，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。c X,T,X (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Zzl=(Xl&qu

44、ot;+ll(XL«c+4色；.江)二(24+5)|(16+6.5)=12.67Q22故障端口負(fù)序阻抗為Z2=Z=12.67。故障端口零序阻抗為Zzo=(券+Xo/8)IIII(符1+Xobc)=79.51055.5=7.657Q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0=-=11?/<3=2.012kAZyi+ZTJ+ZT012.67+12.67+7.657乙1乙一乙u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0.0180180.130597=0. 278kA寸，0.12579八一r為/(H=I,。x=0.194kA/07=I,

45、00.130597o-1畫(huà)出零序電流分布圖如圖2-9所示.相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖圖2-9單相接地短路零序電流分布圖2）兩相接地短路時(shí)，故障端口各序阻抗和單相接地短路時(shí)相同，即工加二工二二二高？。 工）".657Q,則復(fù)合序網(wǎng)如圖2-10所示。ZZ2I z2.67x 7.657 , “故障端口正序電流為/ 乙012.67 + 7.675U/ia=3. 808kA故障端口零序電流為=。X"2：；675二2.373kA同樣地，流過(guò)保護(hù)1、4的零序電流分別為/。尸0.299kA,/o2=0.327kAo從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖。圖2-10兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖

46、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)K小當(dāng)BC段發(fā)生接地故障，變壓器5、6有助增作用，如圖2T2所示。K=立=i+d=i+2L,力/YlABM1ABM八2對(duì)于乂，當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有Kmax=X（+X0.m=87Q當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)X1最小，有Xmn=*+Xo.=79.5Q對(duì)于X,當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X,最大，X,m”=20；當(dāng)T5,T6兩臺(tái)全運(yùn)行時(shí)X,最小,X2nun=10.因此保護(hù)1的最大分支系數(shù)Kax=1+/=9.7,2niinY最小分支系數(shù)為Klhnxin=1+q也=4.975*2max同樣的分析保護(hù)4的分支系數(shù)儲(chǔ)當(dāng)AB段發(fā)生

47、接地故障時(shí)，T5,T6Y0U助增的作用，如圖2-13所示。K=i+d=i+土IXlABM1ABM八2對(duì)于當(dāng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行是最大，有2=乂。門(mén)+乂0灰.二63。V當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行時(shí)乂最小，有X"in=亨+X°"=55.5Q對(duì)于X,當(dāng)T5,T6只有一臺(tái)運(yùn)行時(shí)X,最大，X)0m=20；當(dāng)T5,T6兩臺(tái)全運(yùn)行時(shí)X,最小，VX,皿二10.因此保護(hù)4的最大分支系數(shù)K=1+二7.3,A2niinY最小分支系數(shù)為K4bmm=1+丁=3.775圖2-12BC段故障時(shí)變壓器的初增作用圖2-13AB段故障時(shí)變京器的助增作用一(4)保護(hù)1整定計(jì)算零序I段：根據(jù)前面的分

48、析結(jié)果，母線B故障流過(guò)保護(hù)1的最大零序電流為3,g0.229kA故I段定值x3/0lnm=l.2X3X0.229=0.8244kA為求保護(hù)1的零序II段定值，應(yīng)先求出保護(hù)3零序1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Y.vV.vZzf=(*+Xw+X.Q二5.68cYYY4=（-+X。玷）II+X。BCII=6.63QU工、2”/1力，2U.nCJ2單相接地短路時(shí)，有°115/6 3. 69kAZjj +Z； +Z23 5.86 + 5.86 + 6.63從而求得流過(guò)保護(hù)3的電流為/。金0.43kA連相接地短路時(shí)，有沙由二黑煞二3

49、.。6。正序電流/“=-=7.6kA零序電流乙0=/門(mén)x-=3.5kAziizZ0/o"zZ2+zZ0從而求得流過(guò)保護(hù)3的電流，03二0.408kA這樣，流過(guò)保護(hù)3的最大零序電流/03.g0-43kA保護(hù)3的零序I段定值為/，3=C, x3I這樣，保護(hù)i的零序n段定值為03a，548kA K) “I 一K人，“3八 16. min-x 1.548=0. 358kA 4.975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/(1mm=0.194kA靈敏系數(shù)K，=4之=1.626rtrII1set.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3

50、27kA故I段定值乙二K,)x3Z04nm=l.2X3X0.327,18kA為求保護(hù)4的零序H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ZS1 =ZZ2=(1.G3+ XLT32)11-X + X,AB + X.BC) J1.G1匚5)=4. 52 Q 2V也l + x0屈|椀1=6.86Q2”82單相接地短路時(shí)，有/)U/ia“5/"=4. 179kAZzi + ZZ2 + Zz3 4.52 + 4.52 + 6.68從而求得流過(guò)保護(hù)2的電流為/。，=0.356kA兩相接地短路時(shí)，有Zz，1%。二丫丁宴:

51、2.723Q乙一 乙 4.52 + 6.86正序電流的=9. 17kA 零序電流= In x一旦一=3. 64kA 7' Z/Zzo從而求得流過(guò)保護(hù)2的電流/o)=0. 31kA這樣，流過(guò)保護(hù)2的最大零序電流/02g、=0-356kA保護(hù)2的零序I段定值為/，kx3Z0,nm=l. 286kA這樣，保護(hù)4的零序U段定值為4 =尹x匕產(chǎn)萼x 1.282=0. 39kAKarnin3.775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/。4心=0. 278kA靈敏系數(shù)K,=*理=2. 14 rt JII1 set.2. 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

52、系統(tǒng)，最大開(kāi)機(jī)方式為4 臺(tái)全開(kāi)，最小開(kāi)機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi)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: 4 = 115/kV, X© = X2,GI = XLG2 = X2.G2=5Q , X© = X2.G3=Xg = X2.G4=8Q，X1.ti X T4=5C , Xori X0T4=15Q, Xir5 =Xi r6=15Q, X0TS = Xor6=2OQ , LA_B-60kmf=40km,線路阻抗Z1=Z2=0.4C/km, Z0=1.2Q/km, <,=1.2, K胃二 1. 15。其相間短路 的保護(hù)也采用電流保護(hù)，試完成：(1)(2)(3) 線；

53、分別求出保護(hù)1、4的段I、II定值，并校驗(yàn)靈敏度；保護(hù)晨4的I、n段是否安裝方向元件；分別畫(huà)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（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、II段整定。最大運(yùn)行方式為Gl、G2全運(yùn)行，相應(yīng)的人.訪二瓜戶二5。最小運(yùn)行方式為一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的Xy.a=XGI+X71=10Q£母線B處三相短路流過(guò)保護(hù)1的最大電流從網(wǎng)=-=2.289kAX.v.min+X

54、d保護(hù)1的I段定值為/=Kx/Jfinm=1.2X2.289=2.747kAE母線C三相短路流過(guò)保護(hù)3的最大電流=-一-一二1.475kAXj.mta+Xd保護(hù)3的I段定值為心3=SUL771kA保護(hù)1的II段定值為Cm=KW2.063kA母線B兩相短路流過(guò)保護(hù)1的最小電流/"心=立一-一=1.691kAa./S.max0V.VZA.gx+人d保護(hù)1電流II斷的靈敏度系數(shù)K2,=崢生二9二0.83靈敏度不滿足要求。此2.063保護(hù)4的I、II段整定。最大運(yùn)行方式為G3、G4全運(yùn)行，相應(yīng)的X、一號(hào)*6.50最小運(yùn)行方式為一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)的Xa=XG3+Xr3=13Q£母線B

55、處三相短路流過(guò)保護(hù)4的最大電流Id8由=2=2.951kAG.a.niaAy.y,A.v.min十八d保護(hù)1的I段定值為=K,X/5a=1.2X2.95k3.541kA£母線A三相短路流過(guò)保護(hù)2的最大電流八2=?一=L428kA-.min+Xd保護(hù)2的I段定值為/，=K）-1.713kA保護(hù)4的H段定值為I%=颼x/%，97kA母線B兩相短路流過(guò)保護(hù)4的最小電流/=避一-=1.983kA2Xe+X”J1QQQ保護(hù)4電流II斷的靈敏度系數(shù)K%=?L=上三口.01靈敏度不滿足要求。C.4L97（2）計(jì)算母線A背側(cè)三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)1的最大短路電流，即/d.A.maxEqAB + X&am

56、p; +ETUI 428kA2由于/dQ32.747kA二口并且，四2.036kA二e“，故保護(hù)1的1、H均不需要加裝方向元件。計(jì)算母線C背側(cè)三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)4的最大短路電流，即115/百13八d.C. max -X,i8 + Xrc +；=1.47okAX7+Xgi24+16+5由于cm”V3.54kA二心并且cxL97kA二七.4,故保護(hù)4的I、H均不需要加裝方向元件。（3）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元件的交流接線圖分別如圖2-14、2-15所示.&>1-abc圖2-14相間短路的電流保護(hù)的功率方向判別元件交流接線圖圖2-15零序功率方向元件的交流接

57、線圖（4）對(duì)相間短路電流保護(hù)功率方向判別元件而言，當(dāng)00<<90°,使相間短路電流保護(hù)功率方向判別元件在一切故障時(shí)都能動(dòng)作的條件為：內(nèi)角應(yīng)滿足30°VaV60°。對(duì)某一已經(jīng)確定了阻抗角的送電線路而言，應(yīng)采用=90°-外，以便短路時(shí)獲得最大靈敏角。而對(duì)零序功率方向判別元件而言，在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，最大靈敏角25=-95°110。，即內(nèi)角a一般為95°110°o（5）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定互感器極性的常用原理圖如圖2T6所示。一般采用直流電池組配合直流亳安表的簡(jiǎn)單工具，將電池正極接在互感器的一次同名端，直流電表的紅筆（正極）接在二次同名端，當(dāng)電路接通時(shí)一次電流由同名端流入，二次電流由同名端流出，指針向右擺動(dòng)，穩(wěn)定后電路斷