国网考试之电力系统继电保护：继保习题--45页---佚名

第一章绪论习题1-1在图1-1所示的网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：（1）保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL；（4）保护1起动但未跳闸，保护2动作跳开2DL；（5）保护1未动，保护2动作并跳开2DL；（6）保护1和保护2均未动作图1-1习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2.1欲在图2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。试选择电流互感器的变比并进行I段、II段、III段电流保护的整定计算，即求I、II、III段的一次和二次动作电流（I’dz、I’dz·J、I’’dz、I’’dz·J、Idz、Idz·J）、动作时间（t’、t’’、t）和I段的最小保护范围lmin%，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、Klm(1)、Klm(2)。对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压。已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为0.4Ω/km，可靠系数取K’k=1.3，K’’k=1.1，Kk=1.2，电动机自启动系数Kzq=1.5，返回系数Kh＝0.85，时限阶段△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。其他有关数据按3种方案列于表1中。图2-1例题2.1图表1三种方案方案系统电抗Xs(Ω)线路长度l(km)变压器额定负荷Se·fh(MVA)10kV线路保护最长动作时间tiθ(s)Se·B(MVA)Ud%10.3102×107.5152.520.882×7.57.510232152×5.67.581.5解参见图2-1。已知Xs=0.3Ω，l=10km，SB=2×10MVA，Ud%=7.5，Sfh=15MVA，t10＝2.5s。1求电流I段定值（1）动作电流I’dzI’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）其中Ｉd·B·max＝ES/（Xs＋XAB）＝（37/3）/（0.3＋10×0.4）＝4.97（kA）(2)灵敏性校验，即求lminlmin=1/Zb×(（3/2)·Ex/I’dz－Xs,max)=1/0.4×((37/2)/6.46－0.3)=6.4(km)lmin%=6.4/10×100%=64%15%2求电流II段定值(1)求动作电流I’’dz为与相邻变压器的瞬动保护相配合，按躲过母线C最大运行方式时流过被整定保护的最大短路电流来整定（取变压器为并列运行）于是Ｉd·C·max＝ES/（Xs＋XAB＋XB／2）＝（37/3）/（0.3＋4＋9.2/2）＝2.4（kA）I’’dz＝K’’k·Ｉd·C·max＝1.1×2.4＝2.64（kA）式中XB＝Ud%×（U2B/SB）＝0.075×（352／10）＝9.2（Ω）（2）灵敏性校验K’’lm=Ｉd·B·min/I’’dz＝3/2×4.97／2.64＝1.631.5满足要求（3）求动作时间t（设相邻瞬动保护动作时间为0s）t’’=0+0.5=0.5(s)3求电流III段定值（1）求动作电流IdzIdz=(Kk/Kh)×Kzq×Imaxfh=(1.2/0.85)×1.5×247=523(A)式中Imaxfh=Sfh/（3Uming）=15/（3×35）=247（A）（2）灵敏性校验本线路末端短路时Klm(1)=((3/2)×4.97)/0.523=8.221.5满足要求相邻变压器出口母线C（变压器为单台运行）三相短路时Ｉ（3）d·C·max＝ES/（Xs＋XAB＋XB）＝（37/3）/(0.3+4+9.2)=1.58（kA）考虑C点短路为y，d11接线变压器后短路，当该点为两相短路时，对所研究的保护动作最不利，又因保护接线采用两继电器式两相星形接线，故有Ｉ（2）d·min＝(1/2)Ｉ（3）d·C·min故Klm(2)=0.5×1580／523＝1.51.2满足要求如采用三继电器式两相星形接线，灵敏系数还可提高1倍。4.求电流互感器变比及继电器动作电流(1)求电流互感器变比：按两台变压器在运行时为最大工作电流的计算条件，故Ｉg·max＝2SB／3UＥ×1.05＝（2×10／3×35）×1.05＝346（Ａ）取n1=400/5（2）继电器动作电流I段I’dz·J＝Kjx×I’dz/n1=6.46×103/80=80.75（Ａ）II段I’’dz·J=2.64×103/80=33（Ａ）III段Idz·J=523/80=6.54（Ａ）5求当非快速切除故障时母线A的最小残压非快速保护的动作区最靠近母线A的一点为电流I段最小保护范围的末端，该点短路时母线A的残余电压为Ucy=Id·lmin%·XAB式中Id＝Ｅ／（XＳ＋lmin%·XAB）故Ucy=Ｅ·lmin%·XAB／（XＳ＋lmin%·XAB）按残余电压定义，即可得出计算Ucy%的公式Ucy%＝Ucy／Ｅ＝lmin%·XAB／（XＳ＋lmin%·XAB）本题已计算出lmin%＝64％，而XAB＝0.4×10＝4Ω,Xs=0.3Ω故Ucy%＝（0.64×4）／（0.3+4×0.64）×100％＝87.5％其他方案可类推例题2.2在图2-2所示网络中，试对线路AB进行三段式电流保护的整定（包括选择接线方式，计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间，选出主要继电器型号规范）。已知线路的最大负荷电流Ifh·max＝100Ａ，电流互感器变比为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.2s，母线A、B、C等处短路时流经线路AB的短路电流计算值如表2，有关短路电流计算值为（kA）图2-2例题2.2图表2短路电流计算值短路点短路电流运行方式ABC最大运行方式5.341.5250.562最小运行方式4.271.4240.548解：1.接线方式的选择由于35KV为中性点非直接接地电网，而所给定的线路AB的相邻元件也是线路（不含变压器），故三段保护均初步选择为两相星形接线。2.整定计算（1）I段1）动作电流的整定：根据前述整定计算公式I’dz＝K’k·Ｉd·B·max显然，此处应取Ｉd·B·max＝1.525KA（线路AB末端，即线路BC首端的最大三相短路电流），取可靠系数K’k＝1.3，于是保护的一次动作电流为I’dz·1=1.3×1.525=1.983(KA)由于采用两相星形接线，Kjx=1,故保护的二次动作电流，即继电器的动作电流为I’dz·J＝Kjx·I’dz／n1＝1.983×103／（300/5）＝33（A）选用DL－11/50型电流继电器，或电流DL-21c、DL-31等新型继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A2）灵敏性校验：此处为求最小保护范围，根据前述公式lmin=1/Zb×((3/2)·Ex/I’dz－Zs,max)式中Zs,max为系统阻抗，尚为未知数，根据题设A点短路电流数据，可以求出A点背后等值电源（即系统）的等值阻抗：最大运行方式时Zs,min＝（37/3）／5.34＝4（Ω）最小运行方式时Zs,max＝（37/3）／4.27＝5（Ω）式中37为35KV电网的平均额定线电压，于是可求最大运行方式下的最小保护范围为lmin·max＝（1/0.4）×（3/2×（37/3）／1.983－4）＝13.3（km）此处取线路阻抗Zb=0.4Ω/km最小运行方式下的最小保护范围为lmin·mim＝（1/0.4）×（37/2／1.983－5）＝10.8（km）lmin·max%＝lmin·max/lAB×100%=13.3/25×100%=53.2%15%lmin·min%=lmin·min/lAB×100%=10.8/25×100%=43.3%15%均满足要求3）动作时间的整定t=0s但为躲管型避雷器放电，应选取DZS-117型中间继电器做为出口继电器，该继电器具有4个常开触点，固有动作时间为0.06s，并假定操作电源为220V直流。（2）II段1）动作电流整定：线路AB的保护II段应与相邻线路的保护I段配合，故I’’dz·1＝K’’kI’dz·2/Kfz显然，此处Kfz＝1（无分支），而I’dz·2应按线路BC末端C点最大短路电流来整定，即:I’dz·2＝K’kＩd·C·max＝1.3×0.562=0.73(kA)于是I’’dz·1＝1.1×0.73=0.8(kA)此处取K’’k=1.1,因为主要目的在于配合.继电器的动作电流I’’dz·J=Kjx·I’’dz1／n1=0.8×103／（300/5）＝13.4（A）选用DL-11/20型电流继电器，或其他类似的新型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A2）灵敏性校验：已知本线路末端最小运行方式下三相短路时流过本保护的电流为1.424A，考虑两相短路电流一般为三相短路电流的3/2倍（当Z1＝Z2时），故Klm=Id·min(B)/I’’dz·1=3/2×1.424/0.8=1.541.5满足要求。3）动作时间的整定：根据前述，本保护为与相邻元件电流I段――无时限（t=0s）电流速断保护相配合，故可取t’’＝0.5s(t’’1=t’2+△t=0.5s)。选取DS-111型时间继电器，假定操作电源为直流220V。其时限整定范围为0.1～1.3S。（3）III段1）动作电流的整定：根据有关整定计算公式Idz=KK·Kzq/Kh·Ｉfh·maxIdz=(1.2×2/0.85)×100=282（A）Idz·J=Kjx×Idz/n1=282/60=4.7（A）选用DL-11/10型电流继电器或其他类似的继电器，其整定范围为2.5～10A2）灵敏性校验：取本线路末端B点短路时流过本保护的最小两相短路电流做为计算电流，故Klm（1）=I(2)d·B·min/Idz=(3/2)×1.424×103/282=4.371.5保护相邻线路时的灵敏性，取相邻线路BC末端C点短路时流过本保护1的最小两相短路电流作为计算电流，故Klm（2）=I(2)d·c·min/Idz=(3/2)×0.548×103/282=1.681.2均满足要求。3）动作时间整定：根据阶梯原则，在此，过电流保护的动作时间应与相邻线路BC的保护2配合，即t1=t2+△t=2.2＋0.5＝2.7（s）选用DS-112型时间继电器，其动作时间整定范围为0.25～3.5s取操作电源为直流220V习题2-1图2-3示网络中，已知线路AB的最大负荷电流AIfh100max，电流互感器变比为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.5S，母线A处短路时，最大和最小三相短路电流分别为5.34kA和4.27kA。每公里线路正序阻抗为0.4Ω，取3.1'kK，2.1kK，2.1kK，85.0hK，2zqK。试对线路AB进行三段式电流保护的整定（包括：一次、二次动作电流，最小保护范围，灵敏系数和动作时间）。图2-3习题2-1图2-2如图2-4所示网络中，2.1kK，1zqK。试问：如按85.0hK求出保护1的过电流保护的整定值，而实际电流继电器6.0hK时，分析在什么情况下保护1会出现误动作。图2-4习题2-2图2-3如图2-5所示网络中，线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系统参数如图示，线路AB和BC的最大负荷电流分别为2.3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3秒，负荷自起动系数均为1。试计算：（1）线路AB和BC各段电流继电器的动作电流Ipur和时间继电器的动作时限put。(2)求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。(1.2,1.1)IrelrelrelKKK10,10,3/380''''BsXXVE''E为发电机相电压，''sX为发电机电抗，BX为变压器电抗。|I|I|I|0.5t2I|I|t25/5