电力系统继电保护复习考试题 

29.解释方向圆特性阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗和动作阻抗的含义。30.为什么阻抗继电器的动作特性必须是一个区域? 31.继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?

32.如图1-1所示,线路上装设两组电流互感器,线路保护和母线保护应各接哪组互感器?

母线线路TA1TA2

33.后备保护的作用是什么?阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。

34.说明电流速断、限时电流速断联合工作时,依靠什么环节保证保护动作的选择性?依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动性? 35.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的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题? 36.何谓保护的最大和最小运行方式?37.试说明电流保护整定计算时,所用各种系数Krel、Kre、Kcon、Kss的意义和作用? 38.过流保护和电流速断保护在什么情况下需要装设方向元件?

39.功率方向继电器内角α角有两个定值,一个是30,另一个是45。试分别画出最大灵敏角?m方向继电器的动作区和?r的变化范围的相量图。40.何谓绝缘监视,其作用如何,如何实现? 41.什么叫距离保护?它与电流保护主要区别是什么? 42.有一方向阻抗继电器,其整定阻抗Zset??30和?m??45时,功率

?8?60,若测量阻抗Zm?7.2?30,问该继电器能否动作?

解:作出方向阻抗继电器特性圆,根据几何关系得知

Zr'?82?42?48?6.92

因为Zr>Z’r,Zr落在保护范围外(圆内为保护范围,圆外为非动作区)所以该阻抗继电器不能动作。

43.何谓闭锁信号、允许信号和跳闸信号?44.相差高频保护和高频闭锁方向保护为何采用两个灵敏系数不同的启动元件? 45.自动重合闸动作时间如何整定?46.差动保护平衡电流是怎样产生的? 47.试述变压器瓦斯保护的基本工作原理,为什么差动保护不能代替瓦斯保护?

48.变压器后备保护可采取哪些方案,各有什么特点?49.利用发电机定子绕组三次谐波电压和零序电压构成的100%定子接地保护的原理是什么?

三、计算题(考1题计算,但与下面的题目不会完全相同,概念和知识点相同,16分)

1.图示网络中,MN线路装有不完全星形接线的三段式电流保护,线路末端三相短路时的最大短路电流为1500A,该点三相短路时的最小短路电流为1000A,限时电流速断保护的灵敏度为1.5,krelI?1.25,试计算保护1的瞬时电流速断和限时电流速断的定值。

NM1

2.如图所示,各线路均装设距离保护,试对保护1的三段式距离进行整定计算,保护采用方向阻抗继电器,已知Uloa.min线路单位长度阻抗Z1=0.4?/km,阻抗角?L上的例题)

?0.9UN,

III?70o;cos??3/2;Krel?0.8;Kre?1.15,Kss?1.5。(具体参考教材

M130kmIloa.max?200A2P3N40km64t4?1s110kVZSM.min?10?ZSM.max?15?ZSP.min?30?ZSP.max??SN?31.5MVAVS%?10.5t6?0.5s

3.如图所示网络,在位置1、2和3处装有电流保护,系统参数为:

L3?40km,L1?L2?60km,LB?C?50km,E??115/3kV,XG1?15? 、XG2?10?,XG3?10?,LC?D?30km,

LD?E?20m,线路阻抗0.4?/km,Krel=1.2 、Krel=Krel=1.15 ,IB?C.maxⅠⅡⅢ?300A,IC?D.max?200A, ID?E.max?150A,

Kss=1.5、Kre=0.85。试求:

(1)发电机元件最多三台运行,最少一台运行,线路最多三条运行,最少一条运行,请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。 (2)整定保护1、2、3的电流速断定值,并计算各自的最小保护范围。 (3)整定保护2、3的限时电流速断定值,并校验使其满足灵敏度要求(Ksen?1.2)

(4)整定保护1、2、3的过电流定值,假定流过母线E的过电流保护动作时限为0.5s,校验保护1作后备用,保护2和3作远备用的灵敏度。

G1A9L18BC7L2632D1EG2G35L34

解:由已知可得

XL1=XL2=0.4×60=24?,XL3=0.4×40=16?,XBC=0.4×50=20?,XCD=0.4×30?, XDE=0.4×20=8?

(1)经分析可知,最大运行方式及阻抗最小时,则有三台发电机运行,线路L1~L3全部运行,由题意G1,G2连接在同一母线上,则

Xs.min=(XG1||XG2+XL1||XL2)||(XG3+XL3)=(6+12)||(10+16)=10.6

同理,最小运行方式下即阻抗最大,分析可知只有在G1和L1运行,相应地有Xs.max=XG1+XL1=39

EBE?C320212D18Xs.min10.6

图 等值电路

(2)对于保护1,其等值电路图如上图所示,母线E最大运行方式下发生三相短路流过保护1 的最大短路电流为

Ik.E.max?EXs.min?XBC?XCDXDEⅠⅠ?115/3?1.312kA

10.6?20?12?8相应的速断定值为Iset.1=Krel×Ik.E.max=1.2×1.312=1.57kA 最小保护范围计算公式为Iset=

Ⅰ3E2Zs.max?Z1Lmin

?3?E??12Lmin=?Ⅰ?Zs.max??= -85.9km

0.4I?set?????即1处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。

对于保护2:母线D在最大运行方式下发生三相短路流过保护2 的最大电流

ⅠI1.558=1.87kA IⅠset.2=Krel×k.D.max=1.2×

Ik.D.max=

Xs.minE?XBC?XCD=1.558kA

相应的速断定值为

最小保护范围为

?3?E??12Lmin=?Ⅱ?Zs.max??= -70.6km

0.4?Iset.2?????EXs.min?XBC即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。

对于保护3:母线C在最大运行方式下发生三相短路流过保护3 的最大电流

ⅠI2.17=2.603kA IⅠset.3=Krel×k.C.max=1.2×

Ik.C.max=

=2.17kA

相应的速断定值为

最小保护范围为

?3?E??12Lmin=?Ⅱ?Zs.max??= - 42.3km ?Iset.3?0.4????即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。

上述计算表明,在运行方式变化很大的情况下,电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区。 (3)整定保护2的限时电流速断定值为

ⅡⅠ=KsetIset.1=1.15×1.57=1.806kA IⅡset线路末段(即D处)最小运行发生下发生两相短路时的电流为

Ik.D.max=3E2Xs.max?XBC?XCD=0.8098kA

所以保护2处的灵敏系数

=KⅡsetIk.D.minIⅡset=0.4484 即不满足Ksen?1.2的要求。

同理,保护3的限时电流速断定值为

ⅡⅠ1.87=2.151kA IⅡset.3=KrelIset.2=1.15×

线路末段(即C处)最小运行发生下发生两相短路时的电流为

Ik.C.max=

3E2Xs.max?XBC=0.9764kA

所以保护3处的灵敏系数

KⅡset.3=

Ik.C.minIⅡset.3'IreKre=0.4531 即不满足Ksen?1.2的要求。

可见,由于运行方式变化太大,2、3处的限时电流速断保护的灵敏度都远不能满足要求。 (4)过电流整定值计算公式为

IⅢset=

ⅢKrelKssIL.max=

Kre

所以有

IⅢset.1=

ⅢKrelKssID?E.maxKre=304.5A

同理得

ⅢⅢIset.2=406A Iset.3=609A

在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的计算公式为

Ik.min=

3E2Zs.max?ZL

所以有

IE.min=727.8A ID.min=809.8A IC.min=974.51A

Ksen=

所以由灵敏度公式

ⅢKset.1=

Ik.minⅢIset可知,保护1作为近后备的灵敏度为

IE.minⅢIset.1=2.39?1.5 满足近后备保护灵敏度的要求;

ⅢKset.2=

保护2作为远后备的灵敏度为

IE.minⅢIset.2=1.79?1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求; =1.33?1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求。

保护3作为远后备的灵敏度为

ⅢKset.3=

IE.minⅢIset.3 保护的动作时间为

ⅢⅢⅢⅢ=t1+0.5=1.5s t3=t2+0.5=2s t1Ⅲ=0.5+0.5=1s t2 4.如图所示为无限大容量系统供电的35kV辐射式线路,线路WL1上最大负荷电流IL.max=220A,电流互感器变比选为300/5,且采用两相星形接线,线路WL2上动作时限tp2=1.8s,k1、k2、k3各点的三相短路电流分别为在最大运行方式下Ik1.max在最小运行方式下Ik1.min(3)(3)?3.5kA,Ik(3)2.min?1250A,Ik3.min?500A。

(3)(3)?4kA,Ik(3)2.max?1400A,Ik3.max?540A,

拟在线路WL1上装设三段式电流保护,试完成: (1)计算出定时限过流保护的动作电流与动作时限(Krel验;

(2)计算出瞬时与限时电流速断保护的动作电流,并作灵敏系数校验(Krel解:(1)线路WL1电流Ⅰ段保护整定计算。

ⅠⅢ?1.2,Kre?0.85,?t?0.5s,KSS?2)并进行灵敏系数校

?1.3,KⅡ; re?1.15)

1) 保护装置的一次侧动作电流为

(3)IⅠop.1?KrelIk2.max?1.3?1400?1820(A)

2) 保护装置的二次侧(继电器中)动作电流为

IⅠop.r.1?3) 动作时限t1I=0s。 4) 灵敏系数校验。

KconⅠ1?1820Iop.1??30.5(A) KTA300/5KⅠsm?II(2)k.minⅠop.13?35002??1.67?1.5 合格 1820'Ik1.min?Ioplp.min.1Ik2.min?100%??100%'lIk1.min?Ik2.minIop.1或

3500?18201250??100500?12501820?51.3%?15%?

(2)线路WL1第Ⅱ段电流保护整定。

1)保护1的第Ⅱ段动作电流要和保护2的第Ⅰ段动作电流相配合,故先求保护2的第一段动作电流,即

Ⅰ(3)IⅠop.2?KrelIk.max?1.3?540?702(A)I2)继电器动作电流为

Ⅱop.1?KIⅡⅠrelop.2?1.15?702?807.3(A)

IⅡop.r.1?KconIⅡop.1KTA?1?807.3?13.46(A)

603)动作时限为

ⅡⅠtⅠ2?0s,t1?t2??t?0?0.5?0.5s

4)灵敏系数校验。

(2)k2.minⅠop.1KⅡs.m?II3?12501082.52 ???1.34?1.3(合格)807.3807.3(3)线路WL1第Ⅲ段过电流保护整定计算。 1)保护装置一次侧动作电流为

ⅢIop.1?KrelKSS1.2?2IL.max??220?621.2(A) Kre0.852)继电器动作电流为

IⅢop.r.1?ⅢIop.1KconKTA?621.2?1?10.35(A)

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