新教材答案修正版

1、4-18图4.1所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。其参数为:图4.1系统示意图Eq、尸 115/、3kVX1.G1 - X2.gi = X1.G2 - X2.G2 = 15 'Xg3 = X2.G3 = Xg4 = X2.G4 =10Q , X1.T1 X1.T4 =10Q , X0.T1 X0.T4 = 3QQ ,X1T5 = X1T6 =20C , X0T5 = X0T6 =40Q ； LA=60km, LBJC = 40km ；线路阻抗.Z1=Z2=0.始/km ,Z&#

2、176;=1.2Q/km , 线 路阻抗 角均为 750 ,I A -B.Lmax = I C _B.L max = 300A ,负荷功率因数角为 30°； Kss = 1.2, Kre =1.2, K、=0.85,K=0.75,变压器均装有快速差动保护。试解答：(1)为了快速切除线路上的各种短路，线路 A-B、B-C应在何处配备三段式距离保护，各选 用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应该在1, 2, 3, 4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保 护接线方式；它们的I, II段选择具有方向特性的距离保护， III选用具有偏移特性的距离保护。(2)整定保护1

3、4的距离I段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。答：线路AB的正序阻抗 ZAB =Z1LA_B =0.4父60 = 242=0.4 40=16线路BC的正序阻抗 ZBC =Z1LBqBC 1 B C保护 1, 2 的距离 I 段 zS锐.1,2 = KrIelZAB =0.85父24 = 20.包保护 3, 4 的距离 I 段 zSet.3,4 =K1Zbc =0.85父16=13.60保护14距离I段在阻抗复平面上的动作区域如图4.1.1所示，圆周1、2、3、4分别 对应彳护1、2、3、4距离I段的动作特性:jx图4.1.1保护14距离I段的动作特性(3)分别求

4、出保护1、4接地距离II段的最大、最小分支系数;答：对保护1 :(I)当与相邻下级线路距离保护I段相配合时K1bmax=2.88, K1bmin=1.59(II)当与相邻变压器的快速保护相配合时K1bmax=2.88, K1bmin=2.01对保护4:(I)当与相邻下级线路距离保护I段相配合时K4bmax=2.26, K4bmin=1.41(II)当与相邻变压器的快速保护相配合时K4bmax=1.99, K4bmin=1.53(4)分别求出保护1、4接地距离II、III段的定值及时限，并校验灵敏度。答：保护1距离II段的整定：(1)整定阻抗：按下面两个条件选择1)当与相邻下级线路距离保护I段相

5、配合时ZSIet.1 =K；i(Zab +Kib mNet.3)= 0.75(24+1.59/13.6) =34.2192)当与相邻变压器的快速保护相配合时zSIet.1 =K：(Zab K1bminZt) =0.75(24 2.01 20) = 48.15所以取 ZSet.1 =34.218Q Z 34 218(2)灵敏度校验：Ksen =上！ =1.43>1.25,满足灵敏度要求。Z24ZAB24(3)动作时限：与相邻保护3的II段配合t： =t；+At =0.5+0.5 =1s,它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：(1)整定阻抗：按躲过正常运

6、行时的最小负荷阻抗整定ZlminU L.minI L.max0.9 1103 0.3= 190.53 11Z：et.1Kre1KssKreCOs( ：set 一 QZL.min取 Krel=1.2, Kss=1.2, Kre =1.2 和平set =75° , Q=30°,于 ssi eseIII190.53set11.2* 1.2*1.2* cos(75 -30 )-155.93 11(2)灵敏度校验:1)本线路末端短路时灵敏系数:KsenZ：t1155.93= =6.50 1.5Zab 242)相邻设备末端短路时灵敏系数:Ksen(2)Zset.1Zab - K1b m

7、axZnext-1.2a、相邻线路末端短路时灵敏系数利用问题(3)中求灵敏系数的结论，只要令 XBK =XBC,XCK =0即可Kib =1 -X BC0 X34.0'1+X0 i'1 人X12.0 * Xab0 )1X56 021：X56 01560 + - gg560 + 1 +X12.0 *Xab0 3 1 十 X12.1 'Xac1 , X34.0X34.1当 X34.1、X56.0 分别取最小值，而 X12.1、X34.0、X12.0分别取最大值时，Kb就取最大值 即当 X34.1min =10，X56.0min =2，X12.1max =25dX34.0ma

8、x = 30，X12.0max =30 时,1K1bmax = 1 '= 2.88202120/48/20+ 1 CL ,gl+ I1+ 1 + 30 72 3 1. 25 40 303030 7210Znext =ZBC =16-Ksen(2)Zset.1ZabK1b maxZnext155.93 =2.23 1.224 2.88 16b、相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，K1b.max =2.88, Znext =Zt=20CZIIIKsen"Z K Z乙 AB 1 b max 乙 next155.93= 1.91 1.224 2.88 20所以灵敏度校验满足要求。(3)

9、动作时限：与相邻设备保护配合t； =t3II +At =0.5+0.5 =1s,它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。保护4距离II段的整定：(1)整定阻抗：按下面两个条件选择1)当与相邻下级线路距离保护I段相配合时ZSIet.4 = K： (Zbc +K4b minZSet.2) =0.75(16+1.4俨20.4) =33.5782)当与相邻变压器的快速保护相配合时ZSIet.4 =Krel(ZBc K-mZ)= 0.75(16 1.53 20)=34.95所以取 zS；t.4 =33.579z II(2)灵敏度校验：Ksen= jZbc33.573 =2.1 1.2516

10、(3)动作时限：与相邻保护 2的I段配合t： =t2 +At =0.5 S,它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：(1)整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定r gmin 0.9 110Zl min =-© : : 190.53 '?I L.max . 3 0.3ZSet.4KrelKssKreCOS(，一 l)ZL.min取 Krel =1.2, Kss=1.2, K,e =1.2 和平set =75° , Q = 30o ,于 ssI esezset4 =19053 =155.93 111.2*1.2*1.2*cos(

11、75-30 )(2)灵敏度校验:1)本线路末端短路时灵敏系数:Ksen_ zseIt.4Zbc155.9316= 9.74 1.52)相邻设备末端短路时灵敏系数:Ksen(2)-1.2Zbc . K4b maxZnextzset.4a、相邻线路末端短路时灵敏系数K 4b =11X56.0.211X56.0 , Xab0 1, X56.011v +v +X +X 用 v + 1+v 1+v +vX34.0 +XbC0 3 1 + X34.1 X AC1 -X12.01 X12.0 人 X34.0 +XbC0X12.1当X12.1、X56.0分别取最小值，而 X34.1、X12.0、X34.0分别

12、取最大值时，K4b就取最大值即当 X12.1min =12.5Q,X56.°min = 20G ,X34.1max = 20Q ,X12.°max = 3g，Xs,Qmax = 3四时，K4bmax =1 ' TT-20230 48120721120 40 |( 303030 4820= 2.2112.5Znext =ZAB =24，】ZIIIset.4"=z -z乙 BC 4 b max 乙 next155.93 =2.26 1.216 2.21 24b、相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，(b.max =1.99, Znext =Zt=20QKsen(2

13、)zS；t.4Zbc . K4b maxZnext155.9316 1.99 20= 2.79 1.2所以灵敏度校验满足要求。(3)动作时限：与相邻设备保护配合t4II =t2II +At =0.5+0.5 =1s,它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。(5)当AB线路中点处发生 BC两相短路接地时，哪些地方的哪些测量元件动作，请逐一列出。保护、断路器正常工作情况下，哪些保护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路切除？答：当AB线路中点处发生 BC两相短路接地时，接地距离保护中：B相，C相的接地距离保护的测量元件动作；相间距离保护中：BC相间距离保护的测量元件动作；保护、断路器

14、正常工作情况下保护，保护1的B, C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护I段、保护2的B, C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护的I段，将在故障 瞬间跳开保护1 , 2处的断路器，从而将短路切除。(6)短路条件同(5),若保护1的接地距离I段拒动、保护2处断路器拒动，哪些保护以何 时间跳开何断路器将短路切除。答：彳护1的相间距离I段将在故障瞬间跳开保护 1处的断路器，保护 4的距离III段延时 1s跳开保护4处的断路器。(7)假定各保护回路正确动作的概率为90%,在(5)的短路条件下，全系统中断路器不被错误切除任意一个的概率是多少？体会保护动作可靠性应要求到多高。答：假定彳护1在发电厂侧

15、还有1套远后备保护，则线路AB中点短路后应该有 4个断路器的跳闸回路被 4套保护起动，如果各保护回路正确动作的概率只有90%,则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率P为：P = 0.9 m 0.9 m 0.9 m 0.9 = 0.6561422系统如图4.2,母线C、D、E均为单侧电源。全系统阻抗角均匀为800,Z1G1 = Z1G2 = 15Q,Z1 ab = 30Q,Z、=24建，Z 二 32Q,.se.set6I =0.4s,系统最短振荡周期T =0.9 s。试解答:(1) G1、G2两机电势幅值相同，找出系统的振荡中心在何处。1 八答：在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的

16、位置就位于阻抗中心Z1处：1 1，Zy= -(15 +15 +30) =30建，即在AB线路的中点。2 - 2(2) 分析发生振荡期间母线 A、B、C、D电压的变化规律及线路 BC电流的变化。答：母线A, B:J Eg1-Eg2 £ EG1(1-ej) IZ三 Z三 Z三Ua =EgI Z1G1Ub =Eg2 I Z1 G2由于母线C, D都是单端电源，其电压和母线 B电压的变化规律一样，线路BC电流的变化跟随B母线电压的变化规律。(3) 线路BC、CD、DE的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？答：不需要，线路 BC、CD、DE都是单端电源，在保护处所得出来的测量阻抗不受振荡 的影响

17、。(已修改)(4) 保护6的II段采用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁。答：彳护6的II段方向阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如图4.2.1所示:G1G1图4.2.1振荡对距离保护的影响Zv= 15+15+30=60C系统振荡时测量阻抗变化轨迹线oo是G1G2的垂直平分线，Z6)Set =320 ,所以动作特性圆的半径为16 ,这样使测量阻抗进入动作圆的角度为一30 一a=2arctan ,电124 , 使测量阻抗离开动作圆的角度为162 -122 =360 -2arctan_3023622. 162 -12故停留在动作区内的角度为A3 =6 -初=112、若振荡为匀速振荡，在最短振荡周0 9期的

18、情况下，停留在动作区域内的时间为At = 09x112 = 0.28s,小于II段的整定时间3600.4s,所以在最短振荡周期振荡的情况下，距离 II段不会误动，可以不加振荡闭锁。但是，如果振荡周期加长，测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将加长，II段将有可能误动，在整定时间为0.4s的情况下，允许最长的振荡周期为：T =-04oM360o定1.16s ,124即振荡周期不超过 1.16s时II段不会误动，超过时可能误动。为了保证可靠性，最好还是经过振荡闭锁。427系统及保护配置如题 4.2,保护6的I、II段都采用方向阻抗特性， 在距离A母线20c处发生经15c的过渡电阻短路,Egi超前Eg2相位角00、300两种条件下，问保护 6的I、II段动作情况。(已修改)答：题目已知:Z6.1 = 24c ,Z6)!et =32Q ,又:riIk rZm = (Zk , Rg)- - RgIkIkEgi -U15 20ej80IkF G2 -U ( U为故障点电压)15 10ej 80= (Ik lK)Rg(1)Egi超前Eg2相位角00时.''=1.39ej16.