电力系统继电保护期末考试计算题.pdf

电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 例题详解例题详解 一、三段式电流保护整定计算举例一、三段式电流保护整定计算举例 如图所示网络中中如图所示网络中中，对保护对保护A进行三段式电流进行三段式电流 保护整定计算保护整定计算，并计算继电器的动作电流并计算继电器的动作电流。线线 路路 AB 的 负 荷 电 流 为的 负 荷 电 流 为 230A,Kk=1.25; Kk=1.1 ； Kk=1.2;Kzq=1.5; Kh=0.85 。 Z1=0.4(欧姆欧姆/公里公里） ，nCT=300/5。 1.线路线路AB的保护的保护A速断保护速断保护 求动作电流求动作电流 为保证选择性为保证选择性，按躲开线路按躲开线路AB末端的最大短末端的最大短 路电流路电流Id(3).B.max整定速断整定速断 不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作 电流电流 )(67. 2 )4 . 0154( 3/37 25. 1 )( min. )3( max . KA ZZ E KIKI ABs kBdk Adz )(5 .44 60 76. 2 . A N I I CT Adz AdzJ 动作时间动作时间 ( 固有动作时间固有动作时间 )：tA=0 s 灵敏度校验：灵敏度校验： 满足要求满足要求 %15%32%100 15 82.4 %100% )(82.4)5 67.2 3 37 2 3 ( 4.0 1 ) 2 3 ( 1 min min max. . 1 min l l l km Z I E Z l s Adz s 2.线路线路AB保护保护A的的II段保护段保护 求动作电流求动作电流 与下条线路电流速断动作值配合：与下条线路电流速断动作值配合： 不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作 电流电流 )(22. 1 )4 . 0354 . 0154( 3/37 25. 11 . 1 )( min. )3( max . KA ZZZ E KKIKKI BCABs cd kkkkAdz )( 3 .20 60 22. 1 . A N I I CT Adz AdzJ 动作时间动作时间 ： 灵敏度校验：灵敏度校验： 系统最小运行方式下，本线路末端发生两相短路系统最小运行方式下，本线路末端发生两相短路 (最不利情况下，动作最不灵敏最不利情况下，动作最不灵敏) 满足要求满足要求 )(5 . 0 sttt BA 3 . 138. 1 22. 1 ) 154 . 05 3 37 2 3 ( ) 2 3 ( . max. . min Adz ABs s Adz Bd lm I ZZ E I I K 3.线路线路AB的保护的保护A的的III段保护段保护 求动作电流求动作电流 躲过本线路最大负荷电：躲过本线路最大负荷电： 不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作不完全星形接线两继电器方式时继电器的动作 电流电流 )( 1 . 8 60 487. 0 . A N I I CT Adz AdzJ )(487. 0230 85. 0 5 . 12 . 1 )( max kAI K KK I f h zqK Adz 动作时间动作时间 （阶梯时限特性）（阶梯时限特性）： 灵敏度校验（灵敏度校验（1）：）： 近后备：系统最小运行方式下，本线路末端发生近后备：系统最小运行方式下，本线路末端发生 两相短路两相短路 (最不利情况下，动作最不灵敏最不利情况下，动作最不灵敏) 满足要求满足要求 5 . 145. 3 487. 0 ) 154 . 05 3 37 2 3 ( ) 2 3 ( . max. . min Adz ABs s Adz Bd lm I ZZ E I I K )(5 . 25 . 025 . 12sttttt CBA 灵敏度校验（灵敏度校验（2）：）： 远后备：系统最小运行方式下，相邻线路末端发远后备：系统最小运行方式下，相邻线路末端发 生两相短路生两相短路 (最不利情况下，动作最不灵敏最不利情况下，动作最不灵敏) 满足要求满足要求 2 . 152. 1 487. 0 ) 354 . 0154 . 05 3 37 2 3 ( ) 2 3 ( . max. . min Adz BCABs s Adz cd lm I ZZZ E I I K 二、在双电源系统中，负荷潮流方向、馈电线二、在双电源系统中，负荷潮流方向、馈电线 路过电流保护动作时限如图所示。问路过电流保护动作时限如图所示。问: (1)输电线路过电流保护动作时间输电线路过电流保护动作时间; (2)哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件? (3)在给定潮流方向的情况下在给定潮流方向的情况下,线路线路Lab,Lbc上上 功率方向元件的动作行为如何？功率方向元件的动作行为如何？ 解：解：(1)按阶梯时间特性计算保护按阶梯时间特性计算保护14的的 过电流保护动作时限过电流保护动作时限。 考虑电源考虑电源EM 单独作用单独作用: 保护保护8为其末端线路保护为其末端线路保护，以其为基准进以其为基准进 行计算：行计算： t3=t8+ t=1.5+0.5=2s t1=maxt3,t6,t7 + t= t3+ t=2.5 考虑电源考虑电源EN 单独作用时单独作用时 保护保护5为其末端线路保护为其末端线路保护，以其为基准进以其为基准进 行计算：行计算： t2=t5+ t=1+0.5=1.5s t4=maxt2,t6,t7 + t=t7+ t =2.5s (2)必须安装功率方向元件的过电流保护必须安装功率方向元件的过电流保护 a.母线母线A出线的保护：出线的保护： 保护保护5为负载线路保护为负载线路保护，则保护则保护1不需设不需设 置功率方向元件置功率方向元件。 b.母线母线C出线的保护：出线的保护： 保护保护8为负载线路保护为负载线路保护，则保护则保护4不需设不需设 置功率方向元件置功率方向元件。 c.母线母线B出线的保护：出线的保护： 保护保护3，7的动作时间相等的动作时间相等，均为最大动均为最大动 作时间作时间: tmax=t3=t7=2s 则保护则保护2，3均需设置功率方向元件均需设置功率方向元件 （方向标于图中方向标于图中，与保护正方向相同与保护正方向相同） 保护保护6，7为负载线路保护为负载线路保护，则保护则保护6，7 不需设置功率方向元件不需设置功率方向元件。 (3)给定潮流方向下功率方向元件动作行为给定潮流方向下功率方向元件动作行为 分析分析 a.线路线路Lab上潮流方向与保护上潮流方向与保护2动作正方向相动作正方向相 反：保护反：保护2功率方向元件不动作功率方向元件不动作。 b.线路线路Lbc上潮流方向与保护上潮流方向与保护3动作正方向相动作正方向相 同：保护同：保护3功率方向元件动作功率方向元件动作。 （但此时保护但此时保护3电流元件不动作电流元件不动作，因此方向因此方向 性电流保护不动作性电流保护不动作。） 三三、如图所示如图所示，在一百一十千伏输电线路中在一百一十千伏输电线路中， 线路线路AB的负荷电流为的负荷电流为335A, Kzq=1.5; Kfh=1.15,Kk=0.85;Kk=1.25 。 负荷电流功率因数为负荷电流功率因数为cos =0.8, 其余参数见附图其余参数见附图。 110KV 25KM 36KM 18KM 计算：计算： 线路线路AB零度接线相间方向阻抗距离保护一段零度接线相间方向阻抗距离保护一段、 三段动作值三段动作值。 其中：其中： 阻抗继电器最大动作灵敏角为阻抗继电器最大动作灵敏角为: 75度；短路度；短路 阻抗角为阻抗角为: 75度；系统阻抗为度；系统阻抗为:Xs=9.5欧姆；欧姆； 单位线路长度的阻抗为单位线路长度的阻抗为: X1=0.4(欧姆欧姆/公公 里里)；电流互感变比为；电流互感变比为NLH=1200/5。 解：（解：（1）距离保护一段动作值整定）距离保护一段动作值整定 Zdz.A = Kk ZAB = 0.85 0.4 25=8.5 Zdz.A.J = Zdz.A .NLH/NYH = 1.86 （2）距离保护三段动作值）距离保护三段动作值 ZfA.max=0.9UN/IfA.max =170.62 全阻抗动作值：全阻抗动作值： Zdz.A = ZfA.max /(KkKzqKh) = 79.13 方向阻抗动作值：方向阻抗动作值： f = arccos(0.8) = 36.870 Zdz.A* = Zdz.A /cos( d - f ) = 79.13/ cos(750 - 36.870) = 100.6 Zdz.A*J = Zdz.A* .NLH/NYH = 21.95 四、四、阻抗比相方程为阻抗比相方程为 900 arg(ZzdZJ)/ (Zzd+ZJ) 900 画出阻抗继电器动作特性、测量阻抗位于画出阻抗继电器动作特性、测量阻抗位于 动作边界时的比相相量及交流接线图。动作边界时的比相相量及交流接线图。 解解:(1)首先画出阻抗继电器动作特性、测量首先画出阻抗继电器动作特性、测量 阻抗位于动作边界时的比相相量