相间电流部分

1、相间电流部分L1习题1：35kV20km在所示的35Kv电网中，已知，线路L1长度20公里，线路正序阻抗为0.4欧姆/公里，系统阻抗8欧姆，求线路L1出口，50%，末端三相金属性短路时，流经其保护安装处的短路电流值，并且绘制出随短路点由出口到末端变化时，短路电流的变化曲线。解： XL1:20公里*0.4/km=8;Xs=8 L1出口：Id1=；50%处Id1=;末端：Id1=CABD已知：如图110kV输电线路中，系统阻抗2.5欧姆，AB线路长度20公里，BC线路长度25公里。CD线路长度34公里。线路单位长度阻抗为0.4欧姆/公里。求取线路CD的I段电流保护，BC的II段电流保护的一次侧动作

2、电流值和动作时限。其中I段保护的可靠系数1.25,II段保护的可靠系数1.15，短路电流计算电压按照平均电压115Kv计算。解：Idz.CDI=kkIIdl.D(3)=1.25=2.43kA 动作时限0sIdz.BCII=KkIIIdz.CDI =1.15Idz.CDI =2.79kA 动作时限0.5s如图所示网络，各阻抗参数均为归算到110kV侧的有名值。试对保护1进行反应相间短路的电流段、段和段的一次侧动作电流和继电器动作电流，动作时限和灵敏度。线路阻抗取0.4W/km，电流段的可靠系数1.2，电流段的可靠系数，电流段的可靠系数，返回系数，自起动系数，电流互感器的变比是600/5。一：I段

3、动作电流I=Kk*Idmax(最大运方，三相短路时候电流最大）=4.553kA1 动作时限t=02 继电器动作电流I=I*Kjx / na=4553*1/120=37.94A3 灵敏度：最大运方，三相短路时候，令I=所以lmax%=75.7%>50%最小运方，两相短路lmin%=49.4% （15-20） %二：II段动作电流L2的I段的整定值：I=1.489kA1 动作电流 ：与L2的I段配合，=1.1*1489=1.638kA2>继电器电流 1638*1/120=13.65A3>灵敏度校验 Klm=3.075/1.638=1.881.254>动作时限：0.5秒三：I

4、II段1 动作电流 ：躲最大负荷电流整定2 继电器电流：565*1/120=4.71A3 灵敏度校验：近后备 3075/565=5.441.5L2的远后备 =1051/565=1.86>1.24>动作时限2秒在下图所示的电网中，已知线路L1的I段电流速断的动作电流为700A,III段的动作时限为1.6秒。变压器B装有差动保护，其III段的动作时限为1.1秒，线路L2的最大的输送功率Pmax=9MW，功率因数0.9，最低工作电压Umin=0.95Ue(Ue为电网的额定电压)。自启动系数Kzq=1.3，返回系数Kf=0.85,CT的变比300/5=60，电网的等值电路如图，试整定线路L

5、2的I ,II,III段电流保护。其中L2长度20km,正序阻抗8欧姆，线路L1正序阻抗12欧姆，变压器为30欧姆，故障计算电压按照平均电压计算，即37KV，最小系统阻抗7欧姆，最大9欧姆。可靠系数，I段取1.2，II段与相邻线路配合取1.1，与相邻变压器配合取1.3，III段取1.2。ABL1L235kV答：一：I段动作电流I=Kk*Idmax(最大运方，三相短路时候电流最大）=1.2*=1.712kA4 动作时限t=05 继电器动作电流I=I*Kjx / na=1712*1/60=28.5A6 灵敏度：最大运方，三相短路时候，令I=所以lmax%=68.75%>50%最小运方，两相短

6、路lmin%=22.75% （15-20） %二：II段2 动作电流 ：与L1的I段配合，=1.1*700=770A 与变压器配合 =618A取两者较大者 770A2>继电器电流 770*1/60=12.8A3>灵敏度校验 Klm=1092/770=1.421.254>动作时限：0.5秒三：III段4 动作电流 ：躲最大负荷电流整定Ifh.max=174A5 继电器电流：320*1/60=5.33A6 灵敏度校验：近后备 1092/320=3.421.5L1的远后备 =2>1.2T的远后备 =1.42>1.2注：此处为何采用三相短路：Yd11变压器，d侧BC 短路

7、时候，据前分析，Y侧三相电流不等，Ic=2Ia=2Ib=Id3考虑到可以采用两相三继电器，所以校验灵敏度可以考虑最大相电流所以不必再计算两相短路，直接用三相短路的电流即可4>动作时限 2.1秒1、如图所示网络，AB、BC、BD线路上均装设了三段式电流保护，变压器装设了差动保护。已知段可靠系数取1.25，段与相邻线路配合可靠系数取1.15，与相邻变压器配合可靠系数取1.3，III段可靠系数取1.15，自起动系数取1.5,返回系数取0.85，AB线路最大工作电流200A，时限级差取0.5s，系统等值阻抗最大值为18,最小值为13，AB线路阻抗24，BC线路阻抗16，变压器阻抗130，各阻抗值

8、均归算至115kV的有名值，求AB线路限时电流速断保护及定时限过电流的动作电流、灵敏度和动作时间。2416130ABCD2s解：（1）AB线路II段保护与相邻元件I段配合整定：C点短路的最大短路电流： BC线路段动作电流为： AAB线路段动作电流为： A（2）灵敏度校验：被保护线路末端最小短路电流为：灵敏度为：1不满足要求。（3）AB线路II段保护改与相邻线路段配合，计算段的整定值D点短路的最大短路电流：BC线路II段与相邻变压器差动保护配合：动作电流为： AAB线路段动作电流为：A，动作时限与BC线路II段配合，取1秒 （4）灵敏度校验满足要求。（5）定时限过电流保护A近后备灵敏度：满足要求

9、；远后备灵敏度：相邻线路末端短路的最小短路电流A 满足要求。动作时间：1 网络如所示，已知：线路AB(A侧)和BC均装有三段式电流保护, AB线路的最大负荷电流分别为120A, 负荷的自起动系数均为1.3；可靠系数,，返回系数；A电源的系统阻抗最大，最小分别为20欧，15欧，B电源的系统阻抗最大，最小分别为20欧，15欧，C处其它参数如图。试决定：线路AB(A侧)各段保护动作电流及灵敏度。其中I段电流保护只要求校验最小保护范围。解：1、求瞬时电流速断保护动作电流及灵敏度1） A电源在最大运行方式下, B母线最大三相短路电流 所以对于线路AB的A侧I段保护，其反方向出口，即A母线最大三相短路电流

10、 A 1513A，所以不会造成误动，不用装设方向元件灵敏度校验：lmin%=45%>15（2）求限时电流速断保护动作值和灵敏系数首先求相邻BC线路B处的I段电流定值；最小分支系数 =1.35 (3)求定时限过电流保护动作电流及灵敏度动作电流为： A 近后备灵敏度为：4.361.5满足要求。当作为远后备保护时，应采用C变电站母线两相短路时流经保护安装处的最小短路电流其中和分别表示A侧和B侧的系统阻抗，分析知道当取最大20，取最小15时，保护安装处的电流最小，远后备灵敏度为：1.2满足要求。2、如图所示35kV单侧电源放射状网络，确定线路AB的相间短路电流保护方案。定时限过电流保护采用两相三

11、继电器接线，线路AB相邻元件后备保护最大动作时间为2秒，变电所B、C中变压器连接组别为，d11，且在变压器上装设差动保护，线路A、B的最大传输功率为max9MW, 功率因数，所有阻抗均归算到35kV侧。可靠系数，I段取1.25，II段与相邻线路配合，取1.15，与相邻变压器配合，取1.3，III段取1.2。自起动系数取1.3。返回系数0.85。最低工作电压取0.95倍的额定电压。解：三段式电流保护作为AB线路的保护方案。（1）瞬时电流速断保护 B母线短路最大三相短路电流 灵敏度检验：最长保护区长度： 最小保护区长度： 动作时限0秒（2）限时电流速断保护，与相邻线路I段以及变压器差动配合1）&#

12、160; 按躲过接在B母线上的变压器低压侧母线短路整定 2）  与相邻线路瞬时电流速断保护配合 AIk755)12103.6(337000)3(max.=+= 选以上较大值作为动作电流, 则动作电流为1085A。  灵敏度检验 =0.88<1.25 不满足要求（3）限时电流速断保护，与相邻线路II段以及变压器差动配合相邻线路BC的II段与其相邻变压器差动保护配合：=476AAB的II段与相邻线路BC的II段配合，=547AAB的II段，比较547A和600A， 取较大者600A作为最终整定值 1.25 动作时间与相邻线路的II段配合，取1秒。(4)定时限过电流保护 灵

13、敏度校验1）按本线路末端最小二相短路电流校验 1.52）按相邻线路末端最小两相短路电流校验 1.2 3）按相邻元件变压器低压侧母线短路校验（电流保护接线按两相三继电器方式） 保护时限按阶梯原则，取2.5秒。接地短路部分4123d在下图所示的网络中， 变压器都是yd11型接线。为保护1进行零序II段电流保护的整定，可靠系数取1.1。已知保护3的零序I段的动作电流为1.2KA，动作时限为0秒，d点为保护3的零序I段的实际保护范围末端，该点发生接地短路时，所有断路器全部投入时的数值，流经1，4，3号保护的零序电流分别为0.5kA，0.7kA，1.2kA， 4DL断开时的数值，流经1，4，3号保护的零

14、序电流分别为1.2kA，0kA，1.2kA。保护1所在线路的末端发生接地短路时流过保护1的最小零序电流为2.5kA。解：Idz.1II=KK=1.1×=1.32kA;0.5s(其中Kofz.min=1,短路点为d2，运方为4DL断开时)：Klm=1.9如图所示网络中，已知：110kV系统，电源等值电抗，；线路AB、BC的电抗，其它参数如图所示。试决定线路AB的零序电流保护的第段、第段、第III段的动作电流、灵敏度和动作时限。第段、第段、第III段的可靠系数分别取1.25，1.15，1.25，线路AB末端相间短路时的最大不平衡零序电流为384A。BC线路零序III段电流保护的动作时限为

15、1秒。B母线两相接地短路流经保护安装处的3I0为2343A，B母线单相接地短路时的3I0为3213A，C母线两相接地短路流经保护安装处的3I0为813A，C母线单相接地短路时的3I0为1158A。线路AB上任一点距离A母线L%的地方发生单相接地短路时，零序电流计算公式为3I0发生两相接地短路时，3I0。20km50km解： (1) 零序段保护：按照躲下条线路出口可能最大的3 I0整定，因为B母线单相接地短路时，3 I0大，所以=1.25×32134016 A最大保护范围计算：按照单相接地短路情况计算：4016=72% 最小保护范围计算：按照两相接地短路情况计算：4016=45%动作时

16、限0秒（2）零序段保护：与相邻线路I段配合=1.15*1.25*1158=1665A 动作时限：（3）零序III段保护：按照躲开末端相间短路时的最大不平衡零序电流近后备： 满足要求。远后备： 满足要求。动作时限：1.5秒下图为中性点不接地电网的单线接线图。1，2，3号线路分别长10公里，20公里，10公里。图中所接电容为各相对地的分布电容，线路每相对地电容为0.025*10-6F/km，频率为50HZ，发电机定子绕组每相对地电容0.25×10-6F，电源相电压10/kV，以A相电源电压为参考向量。当3号线路发生d点单相接地时，计算：1故障点各相对地电压和零序电压3 接地点的电流33号

17、线路的零序电流保护的整定值（取可靠系数1.5）L1L2L3解：L1每相对地电容：0.025*10-6F/km*10km=0.25*10-6F；L2每相对地电容：0.025*10-6F/km*20km=0.5*10-6F：L3每相对地电容：0.025*10-6F/km*10km=0.25*10-6F:发电机每相对地电容：0.25*10-6；在故障点各相对地电压：=0； 接地点电流=3=6.8AL3的整定值：=2.04A灵敏度：距离保护部分如图所示，110kV输电线路中，线路AB长度25公里，BC长度36公里，CD长度18公里。单位长度线路阻抗为0.4欧姆/公里。线路AB装设相间短路距离保护，其接

18、线方式为零度接线。阻抗继电器采用方向阻抗继电器。距离保护I段的可靠系数0.85。其最大动作灵敏角为75度。CT变比1200/5，PT变比110KV / 100V。计算： 该距离保护I段的一次侧整定阻抗，动作时限，阻抗继电器的测量阻抗并且画出其动作特性，指明动作区域。CABD解：一次侧整定阻抗：；，t=0s;二次侧继电器阻抗值=1.85欧如图所示，110kV输电线路中，线路AB的最低母线电压按照90%额定电压计算，最大负荷电流为335安，负荷电流功率因数为cos=0.8，线路AB装设距离保护，其接线方式为零度接线。自启动系数Kzq=1.5，返回系数Kfh=1.15，距离保护距离III段的可靠系数

19、取1.25。其最大动作灵敏角为75度。CT变比1200/5，PT变比110kV / 100V。计算：阻抗继电器分别采用全阻抗继电器和方向阻抗继电器，该距离保护第III段的一次侧整定阻抗，阻抗继电器的测量阻抗并且画出其动作特性，指明动作区域。CABD解：采用全阻抗圆：；采用方向阻抗圆：；其中=75°；fn=arccos0.8=37°；1 网络参数如图所示，已知：110kV系统等值阻抗A侧，B侧、最大阻抗为无穷大；AB线路30公里，BC线路38公里。线路的正序阻抗10.45km，系统阻抗和线路阻抗阻抗角均为；线路上采用三段式距离保护，阻抗元件均采用方向阻继电器，继电器最灵敏角；

20、保护的段时限为2s；线路AB、BC的最大负荷电流,负荷自起动系数为2，负荷的功率因数；变压器采用差动保护，变压器阻抗42.35欧姆（归算到110kV侧），试求保护1的各段动作阻抗，灵敏度及时限。其中I段可靠系数：0.85；II段可靠系数：0.85（与线路配合），0.7（与 变压器配合）；III段可靠系数：1.25，返回系数1.15。远后备只要求校验相邻线路的远后备。解：1、保护A第段动作阻抗 动作时限0秒2、保护A第段动作阻抗(1) 与保护B第段配合 分之系数最小值的情况是时，即B电源断开，1。注：应考虑分支的影响。 0.85(0.45×3014.54)23.83 （2）与变电所B降

21、压变压器的速动保护配合 取二者较小值为动作阻抗, 即灵敏度：1.5 满足要求。保护动作时间为：。3、保护A第段动作阻抗 63.96其中：灵敏度：(1)近后备 (2)远后备 63.96(13.51.78×17.1) 1.311.2 满足要求。动作时限：20.52.5 s2网络参数如图所示，已知，线路正序阻抗，平行线路、MN线路为，距离段保护可靠系数取0.85。M侧电源最大、最小等值阻抗分别为、；N侧电源最大、最小等值阻抗分别为、，试求MN线路M侧距离保护的最大、最小分支系数。解：最大分支系数：（1）最大助增系数 （2）最大汲出系数 显然，当平行线路只有一回路在运行时，汲出系数为1。总的

22、最大分支系数为最小分支系数为：（1）最小助增系数 由助增系数公式可得 （2）最小汲出系数 由式最小汲出系数公式可知，平行线路的阻抗可化为长度进行计算，则得 注：平行线路速断保护区可根据可靠系数决定。 总的最小分支系数为 注：在既有助增，也有汲出时，可分别求出各自的分支系数，它们的乘积为总分支系数。3 如图所示双电源系统中，L5075°，M3075°；N2075°，母线M侧距离保护接线方式为线电压两相电流差，特性为方向阻抗继电器，其第段的整定阻抗，灵敏角，MN。问：（1）当系统发生振荡时, 两电势相角差为157.4°时，阻抗继电器会不会误动? （2）系统振

23、荡时，若两电势相角差为136.4°时，继电器会不会误动作? （3）若系统振荡周期为1.5s，继电器误动作的时间是多少?解：(1)157.4°时： 阻抗继电器角度为48.4°时动作值为：op40cos(75°48.4°)35.822.36注：由于测量阻抗角与灵敏角不同，因此要判断保护是否误动，应求出动作阻抗。 方向阻抗继电器会误动作。（2)当136.4°时 °´-=75100)2136.45.02.0(jmectgjZ 阻抗继电器角度为30°时动作值为： 方向阻抗继电器处临界动作状态。（3).继电器误动时间

24、： (180°136.4°)×287.2°注：距离保护临界动作状态即为圆特性边界，误动区中点在处，乘2即为误动区间。 4 网络如图所示，已知：网络的正序阻抗，线路阻抗角，A、B变电站装有反应相间短路的二段式距离保护，它的、段测量元件均系采用方向阻抗继电器。试求变电站距离保护动作值（I、段可靠系数取0.8）。并分析：（1）当在线路AB距A侧和处发生相间金属性短路时, A变电站各段保护的动作情况。（2）当在距A变电站处发生的相间弧光短路时, 测量阻抗的计算公式为， 其中Z1L表示保护安装处到故障点的正序阻抗，R为过渡电阻。求A变电站各段保护动作情况。（3）若

25、A变电站的电压为110kV，通过变电站的负荷功率因数为0.9，问送多少负荷电流时，A变电站距离保护段才会误动作?解：1、保护第段整定值 保护第段整定值 1)在处短路测量阻抗为；保护A的I段动作跳闸。 2)在处短路测量阻抗为。保护A的I段不动作，段会动作跳闸。 2、在经过渡电阻的弧光短路的测量阻抗为 = 阻抗继电器在44.6度方向上的动作值为 15.55注：取整定阻抗角 15.55 保护A的I段动作跳闸。3、求使段误动的负荷电流 负荷阻抗角度 方向阻抗继电器在负荷阻抗角方向上的动作值：kA要达到该临界负荷阻抗，误动时的负荷电流为：IL2.23.5.283/110=高频保护部分在方向高频保护中，采

26、用灵敏和不灵敏的两套电流启动元件，由于比较灵敏的用作启动发信的启动元件，在正常负荷状态下不应动作，可靠系数可以取1.2，返回系数0.85，比较不灵敏的启动元件用来启动跳闸回路，他的灵敏性比灵敏的启动元件低1.5倍，如果已知被保护线路的最大负荷电流是200A，试选择较灵敏和不灵敏启动元件的一次动作电流。灵敏元件：不灵敏元件：在图示网络中，在线路AB上装设相差动保护，以Em为参考相量，En滞后Em为60度， Zm阻抗角70度，Zn阻抗角90度。电流互感器和保护装置本身的角误差分别为7度和15度。线路全长400公里。试求：1 闭锁角的整定值，保护的闭锁区和动作区2 当d点发生三相短路时，两侧保护能否

27、同时动作？（计算时不考虑线路长度变化时引起的两侧电流相位的变化，裕度角取15度）EmEndZMZNMN答：闭锁角保护的闭锁区即保护的动作区或者当d点发生三相短路时，M侧电流超前N侧电流80度。M侧相位差；位于闭锁区N侧相位差位于动作区所以当d点发生三相短路时，两侧保护不能同时动作，会相继动作变压器保护部分1 如图所示的降压变压器采用DCD-2（或BCH-2）型构成纵联差动保护，已知变压器的参数为15MVA，d11接线。低压侧最大负荷电流为1060A。低压母线三相短路时流经低压侧最大短路电流为9420A。试求动作电流、差动线圈匝数、平衡线圈匝数，整定计算中可靠系数取1.3。解：1、确定基本侧（1

28、）变压器一次额定电流1)35k侧：2)6.6k侧：注：求额定电流应用变压器实际额定电压。（2）电流互感器变比1）35k侧计算变比及选用变比52483´；选用5600=TAn注：是由于变压器高压侧采用三角形接线。 2) 6.6k侧：选用 (3)电流互感器二次电流1）35k侧：注：为接线系数。 2)6.6k侧： 选用变压器低压侧作为基本侧。注：二次电流大的一侧为基本侧。 2、基本侧动作电流计算值确定（1）按躲过外部短路条件 op1.3(1×0.10.050.05)×94202450 A（2）按躲过励磁涌流 op1.3×13151710 A（3）按CT二次断线

29、条件 op1.3×10601378 A 选一次计算动作电流 注：计算动作电流应取三条件的最大值。3、确定基本侧差动线圈匝数 二次侧动作电流 工作线圈计算匝数：匝注：为防止保护误动，工作线圈整定值应小于或等于计算值。最后选取整数7匝选用基本侧差动线圈整定值为6匝、平衡线圈整定值为1匝4、确定非基本侧35kV侧平衡线圈及工作线圈匝数 非基本侧差动线圈整定值也为为6匝，平衡线圈匝数7×(4.383.57)62.6 匝按四舍五原则取非基本侧的平衡线圈匝数为3 匝非基本侧工作线圈匝数=非基本侧差动线圈整定值+非基本侧的平衡线圈匝数=9匝5、校核所以不必重算动作电流。 在一个降压变电所内装有三台变压器，已知：变压器参数：356.6KV，,d11，；两侧的额定电流分别为124A和656A。最大工作