电力系统继电保护第二章课后习题答案

1、如图所示网络，流过保护1、2、3的最大负荷电流分别为400A、500A、550A,KSS 1.3, Kre 0.85, KI21.15, t111TI110.5s , t'111.0s。试计算：I eii 23(1)保护4的过电流定值；(2)保护4的过电流定值不变，保护1所在元件故障被切除，当返回系数 Kre低于何值时会造成保护4误动？(3) Kre 0.85时，保护4的灵敏系数Ksen 3.2,当Kre 0.7时，保护4的灵敏系数降低到多少？ 解：(1)流过保护4的最大负荷电流为lI.max 400 500 550 1450(a)保护 4 的过电流定值为1slet4KSSKrel 1

2、14max 1.3 1.15 1450 2.55(kA)re3时限为 t4max4111 J3贝11 ) Vt 1 0.5 1.5(s)(2)保护1切除故障后，流过保护4的最大负荷电流114m/500 550 1050a 1.05kAI .4.1 max考虑到电动机的自启动出现的最大自启动电流Issmax Kss114max 31.05 1.365kA,这个电流Issmax必须小于保护4的返回电流 * ,否则以后保护4将误切除。相应的要 ssti maxi e求 Issmax Ire KrelSet4 2.55Kre ,从而有 2.55Kre 1.365, Kre 1365 0.535。set

3、.42.55所以当返回系数低于时，会造成保护误动。(3)保护4的灵敏系数Ksen.4 3.2k那 产吐仙Kre皿血0.85 ,O Krel KSSI L.4.max Krel KSSI L.4.max从而有1KBmin 3.2 0.85KrelKSSIL.4.max则当 Kre =时，Ksen41KBmin 0.7 3.2/0.85 0.7 2.635 即灵敏度下降到 2.635。KrelKSSIL.4.max在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量什么特征解决了仅利 用电流幅值特征不能解决的什么问题？答：在双侧电源供电的网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。 方向

4、性电流保护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障 点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。反之，不允许保护动作。 用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线 路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都动作，需要确定接线方式及内角，请给出90o接线方式正方向短路时内角的范围。答：(1)正方向发生短路时，有0o<a<90o。(2)正方向发生两相短路，当短路点位于保护安装处附近，短路阻抗Zd<<Zs时,0o<a<90o;当短路点远离保护安

5、装处，且系统容量很大Zd>>乙时，-30 o<a<60o。综合三相和各种两相短路的分析得出，当0o< d <90o时，使方向继电器在一切故障情况下都能动作的条件应为30o<a<60o。.系统示意图如图所示，发电机以发电机一变压器组方式接入系统，最大开机方式为4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。参数为：E115/V3KV，X1,G1 X2G1 X1,G2 X2G2 5 , X1.G3 X2G3 X1,G4 X2,G4 8 ,X1,T1X1.T45,X0.T1X0.T4 15,X1.T5 X1.T6 1

6、5,X0.T5 X0.T6 20,LA B60 km ,LB C 40 km,线路阻抗Z1 Z2 0.4 /km,Z01.2 /km、K1, 1.2、rei喝 1.15。(1)请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数；(2) 所有元件全运行时，计算B母线发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电流分布；(3) 分别求出保护1、4零序II段的最大、最小分支系数；(4) 分别求出保护1、4零序I、II段的定值，并校验灵敏度；(5) 保护1、4零序I、II段是否需要安装方向元件；(6) 保护1处装有单相重合闸，所有元件全运行时发生系统振荡，整定保护1不灵敏I段定值。解：(1)先求出线路参数，即

7、LAB60(km), Xi.abX2.AB600.4 24( ) , X0.AB6072()LBC40(km), Xi.bcX2.bc4016( ) , Xo.bc4048()所有元件全运行时三序电压等值网络图如图1(a)、(b)、(c)所示。X1G1X1T1rXi Ab , ,工X1G2X1T 2O-if Ld一飞飞EEX2G1X2T1X2G2X2T2八户广S1(b)X0BCX0T1XoabX0T50T 2X0T6X0T41(c)(2)先求出所有元件全运行时，B母线分别发生单相接地和两相接地短路时的复合序网等值图。1)单相接地短路时，故障端口正序阻抗为Z 1 (X1.ABX1.G1 X1.T

8、1)(X1.BCX1.G3 X1.T3)(24 5) (166.5)2951等 12.67( )故障端口负序阻抗为 Z 2 Z 1 12.67() 故障端口零序阻抗为z(X2T1 Xo.ab)X0.T52(X0.T32Xo.bc)79.5 10 55.5111179.5 10 55.57.657()则B母线分别发生单相接地时的复合序网等值图如图2所示。U&A 0因为电0 ,可以导出比012.67故障端口零序电流为I f012.67 12.67 7.6572.012(kA)在零序网中分流从而得到此时流过保护1、4的零序电流分别为X0T1 X0T20.01257910.1 I f 00/(

9、T) X0AB I f 00.194(kA)20.130597X0T3 X0T4O.01801810.2 If 00/() X0BC I f 0 07 0.278(kA)20.13059 7画出B母线发生单相接地时零序电流分布图如图3所示。Xqt1Xqab八一八Xqbc0.278XqT30.139XQT40.097XQT20.0194XqT50.77XQT6J-J2) B母线两相接地短路时，故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同，即Z 1 Z 2Z 7.657因为u&bUC柒：2&200是一个并联型复合序网。则复合序网图如图4所示。r )12.67 7.657Z 2 Z 020

10、12.67 7.6574.77故端口正序电流为I f11故障端口零序电流为同样的,流过保护If 0I0.1I0.2If 0从而得到如图1 Z 2|Z 01、4的零序电流分别12.673.807(kA)4.77I f112.671267 2.373(kA)7.6570/(X0T12X0T2) X0AB0/(X0T32X0T4)x0bcI f0I f00.0125790.13059700180180.1305970.229(kA)0.327(kA)5所示B母线两相接地短路时的零序电流分布图。图7 先求保护1的分支系数K1.b当BC段发生接地故障，变压器5、6有助增作用，如图6所示。Kl.b 丹 1

11、IABMI BMI ABM X2对X1,当只有一台发电机变压器组运行时Xlmax X0.T1 T0.AB 15 72 87(X1最大，有)当两台发电机变压器组运行时X1最小，有X1minX0.T12T0.AB 7.5 72 79.5()对X2 ,当丁5、丁6只有一台运行时X2最大, 小，X2min 10。因此，保护1的最大分支系数X2max 20;当T5、丁6两台全运行时 X2最图7X1maxK1.b.max 1X2min“ 871 9.710最小分支系数K1.b.min1 X1min 1 795 4.975X2max205、6有助增作用,同样地分析保护4的分支系数K4.bo当AB段发生接地故

12、障，变压器如图7所示。K1 b 1ABM 1 1c BM 1 X1ICBM ICBMX2对X1 ,当只有一台X1max X0.T3 X0.BC 15 48 63(当两台发电机变压器组运行时发电机变压器 )X1最小，有组运行时Xi最大，有X ' oX1min-0釜 X0.BC 7.5 48 55.5()对X2 ,当丁5、T6只有一台运行时X2最大,X2max20;当T5、T6两台全运行时X2最小，X2min 10。因此，保护X1max 1K4.b.max 1 -31X2min的最大分支系数取小分支系数K4.b.min63107.3X1minX2max55.53.77520B故障流过保护1

13、的最大零序电流为(4)保护1整定计算零序I段：根据前面分析的结果，母线I0.1.max 0.229(A)故I段定值iSet K；el 3l0.1.max 1.2 3 0.229 0.8244(kA)为求保护1的零序II段定值，应先求出保护3的零序一段定值，设在母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3的最大零序电流。此时有Z 1 Z 2 (X1.G19X1T1 X1.AB X1.BC) (X1G3 X1.T3) 65 5.68()2251.5Z 0 (X02T1 X0.AB)X02r5 X0.BCX0T3 (79.5 10 48) 7.5 56.88 7.5 6.63()母线c

14、单相接地短路时，有1If0 3.69(kA)Z 1 Z Z 5.68 5.68 6.63从而求得母线C单相接地短路时流过保护3的电流I0.3 3.6975-0.43(kA)56.88 7.5母线C处两相接地短路时，有5.68 6.635.686.633.06()正序电流21Z 015.867.6(kA)3.06零序电流1f0 I f17.65.68I0.3 3.57 5750.408(kA)56.88 7.5这样,I0.3.max母线C处两相接地短路时流过保护3的最大零序电流0.43(kA)保护3的零序I段定值为Qet3Krel 3I0.3.max 1.2 3 0.43 1.548(kA)这样

15、，保护1的零序II段定值为IIKIIiIIIrelset1人一K1.b.min115ISet3 4975 1.548 0.358(kA)(整定时，分支系数取最小值)的最小零序电流校验灵敏度：母线B接地故障流过保护Io.min 0.194(kA)灵敏系数 Krere3IOmin0.194 3 1.6260.358保护4整定计算B故障流过保护4的最大零序电流为零序I段：根据前面分析的结果，母线I0.4.max 0.327A,故I段定值CetjKrel 3I0.4.max 1.2 3 0.327 1.18(kA)为求保护4的零序II段定值，应先求出保护2的零序一段定值，设在母线A处分别发生单相接地短

16、路和两相接地短路，求出流过保护2的最大零序电流。此时有(X1.G3 X1.T3X1.AB X1.BC) (X1G1 /丁1)- 4.52()51.5Z 0 (第X0.BC)X0T5 X0.abX0T1(55.5 10 72) 7.5 80.47 7.5 6.86()A处单相接地时,If0 Z 1 Z 2 Z 34.52 4.52 6.864.179(kA)从而求得流过保护2的电流0.356(kA)7.5I02 4.179 0.280.47 7.5A处两相接地时，有4.52 6.864.526.862.723()正序电流If1 Z 1 Z 2lZ 0二 9.17(kA)4.52 2.7234.5

17、29.17 3.64(kA)4.52 6.862的电流零序电流Z 2I f 0 I f 1 2-Z Z 0从而求得流过保护I02 3.64 0.280.47 7.50.31(kA)这样，流过保护2的最大零序电流I0.2.max 0.356(kA)保护2的零序I段定值为lSet2del 3l0.2.max 1.2 3 0.256 1.286(kA)这样，保护4的零序II段定值为I''t4KrelI ' t215 1.286 0.39(kA)颉4K4.b.min 遍2 3.775校验灵敏度：母线I0.min 0.278(kA)灵敏系数B接地故障流过保护 4的最小零序电流3I

18、0.minKre ISDt.10.2780.393一 2.14(5)是否加装方向元件分析：计算母线A发生接地短路时(最大运行方式、 单相及两相接地)流过保护1的最大零序电流，然后将该零序电流值与保护1的I、II段定值相比较，如果零序电流小于定值，则A母线接地短路时保护1的零序电流继电器不会启动，所以不必加方向元件；如果零序电流大于定值，则必须加装方向元件。对保护1而言：由第(4)问分析知道：当母线 A在最大运行方式下单相接地时流过保 护1的零序电流最大，为：3101max 3102max 3 0.356 1.068(kA),大于保护1的I、II段.1.M.整定值，故需要加装方向元件。对保护4而言：当母线 C在最大运行方式下单相接地时流过保护4的零序电流最大，为：3I0.4.max 3I0.3.max 3 0.43 1.29(kA),大于保护4的I、II段整定值，故需要加装方向(6)不灵敏I段按躲过非全相振荡整定，即按在 1处断路器单相断开、两侧电势角为180°时流过保护1的零序电流整定。此时有ZlX1G1 Xi.X1.AB xi.bcX1.G3 X1.T35 24 16 6.5 51.5()°2T1 X0.AB (X0.BC72 55.5 10 87.9