2010级继电保护知识题目解析

习题1参考答案

一、简答题

1继电保护的基本任务和基本要求是什么，分别简述其内容。

答：继电保护的基本任务：

(1)当电力系统出现故障时，继电保护装置应快速、有选择地将故障元件从系统中切除，使故障元件免受损坏，保证系统其他部分继续运行；

(2)当系统出现不正常工作状态时，继电保护应及时反应，一般发出信号，通知值班人员处理。在无值班人员情况下，保护装置可作用于减负荷或跳闸。

继电保护的基本要求：

可靠性：可靠性包括可靠度和安全度。要求继电保护在需要其动作时能够可靠动作，即具有可靠度（不拒动）；在不需要其动作时能够可靠不动作，即具有安全度（不误动）。

选择性：在继电保护装置动作时，能够尽量在最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保留系统中无故障部分能够继续安全运行。

灵敏性：指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

速动性：指尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。

2后备保护的作用是什么，何谓近后备保护和远后备保护。

答：后备保护的作用是电力系统发生故障时，当主保护或断路器拒动，由后备保护以较长的时间切除故障，从而保证非故障部分继续运行。

近后备保护是在保护范围内故障主保护拒动时，首先动作的后备保护。

远后备保护是保护或断路器拒动时，靠近电源侧的相邻线路保护实现后备作用的保护。

3说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证动作的选择性，环依靠什么节保证保护动作的灵敏性和速动性。

答：电流速断保护的动作电流必须按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定，即通过电流整定值保证选择。这样，它将不能保护线路全长，而只能保护线路全长的一部分，灵敏度不够。限时电流速断的整定值低于电流速断保护的动作电流，按躲开下级线路电流速断保护的最大动作范围来整定，提高了保护动作的灵敏性，但是为了保证下级线路短路时不误动，增加了一个时限阶段的延时，在下级线路故障时由下级的电流速断保护切除故障，保证它的选择性。

电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长，速断范围内的故障由速断保护快速切除，速断范围外的故障则必须由限时电流速断保护切除，速断保护的速动性好，但动作值高，灵敏性差；限时电流速断保护的动作值低、灵敏度高但需要0.3~0.6s的延时才能动作。速断和限时速断保护的配合，既保证了动作的灵敏性，也能满足速动性的要求。

4功率方向继电器90度接线方式的主要优点。

5中性点不接地电网发生单相接地时有哪些特征。

答：(1)发生单相接地时，全系统都将出现零序电压

(2)在非故障线路上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为母线流向线路

(3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为线路流向母线。

6简述零序电流方向保护在接地保护中的作用

答：零序电流方向保护是反应线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向

的多段式电流方向保护装置，在我国大短路电流接地系统不同电压等级电力网的线路上，根据部颁规程规定，都装设了这种接地保护装置作为基本保护。 电力系统事故统计材料表明，大电流接地系统电力网中线路接地故障占线路全部故障的80％一90％，零序电流方向接地保护的正确动作率约97％，是高压线路保护中正确动作率最高的一种。零序电流方向保护具有原理简单、动作可靠、设备投资小、运行维护方便、正确动作率高等一系列优点。

二、计算题

1.如下图所示35kV 电网，图中阻抗是按37kV 归算的有名值，AB 线最大负荷9MW ，cos 0.9?=，自启动系数 1.3ss K =。各段保护可靠系数均取1.2（与变压器配合时取1.3），电流继电器返回系数为0.9，变压器负荷各自保护的动作时间为1s 。计算AB 线三段电流保护的整定值，并校验灵敏系数。

~

S

A

B

6.39.4Ω

Ω

C

10Ω

30Ω

30Ω

12Ω

1

T 2

T D

E

解： 一、

Ⅰ段

. 1.21572A op A I ==Ⅰ

校验灵敏度：计算AB 线15%处短路时最小短路电流：

.min .16972k op A I A I =

=>Ⅰ，灵敏度合格。 .0.2op A t s =Ⅰ。 二、Ⅱ段

首先计算BC 线的Ⅰ段，

. 1.2439A op B I ==Ⅰ。

校验灵敏度：计算BC 线15%处短路时最小短路电流

：

.min .873k op B I A I =

=>Ⅰ，灵敏度合格。 .0.2op B t s =Ⅰ。

（一）与变压器T1

的差动保护配合：.600A 1.3op A I ==Ⅱ

（二）与BC 线Ⅰ段配合：. 1.2439526A op A I =?=Ⅱ 选取其中较大者为整定值.600A op A I =Ⅱ 校验灵敏度：计算

AB 线末端短路时最小短路电流

：

.min 953k I A =

=。 灵敏系数954

1.6600sen

K ==Ⅱ，合格。 （一）与变压器T1的差动保护配合：.00.5op A t t s =+?=Ⅱ

（二）与BC 线Ⅰ段配合：..0.7op A op B t t t s =+?=ⅡⅠ

选取其中较大者为整定值.0.7op A t s =Ⅱ 三、Ⅲ段

计算AB

线最大负荷电流6

.max

174L I A ==，

. 1.2

1.3

174302A 0.9

op A I ?=

?=Ⅲ 校验灵敏度：近后备954 3.2302

sen K ==Ⅲ

，合格。

计算BC 线末端短路时最小短路电流：3

.min 371033589k I A ?=

?

=，远后备589

1.95302

sen K =

=Ⅲ，合格。 （一）从变压器T1的负荷保护开始计算：.13 2.5op A t t s =+?=Ⅲ

（二）从变压器T2的负荷保护开始计算：.122op A t t s =+?=Ⅲ 选取其中较大者为整定值. 2.5op A t s =Ⅲ

2. 如图所示35kV 单侧电源放射状网络，确定线路AB 的保护方案。变电所B 、C 中变压器连接组别为Ｙ，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MW P 9max =，功率因数为9.0cos =?，系统中的发电机都装设了自动励磁调节器。自起动系数取1.3。

4.如图220kV 网络，对开关1处配置的三段式零序电流保护（不考虑非全相运行状态时系统发生振荡的情况）进行整定计算定值、动作时间并校验灵敏度。（2.1===I I I I I I rel rel rel K K K ，零序最大不平衡电流的计算系数设为0.1，C 母线三段零序电流保护动作时间为1s ）。

解：

（1）B 处零序Ⅰ段。 对于C 母线处短路：

1(154030)258525

19.32(154030)258525

X ∑

++??=

==Ω

++++，

0(12115110)1722717

15.82(12115110)1722717

X ∑

++??=

==Ω++++。

两相短路接地（最大方式）

，故障处：0.max 337447I A ==，

.217

1.27447625.117227

op

I A '=??=+。

对于BC 线路15%处短路：

1(1540300.15)(25300.85)59.550.5

27.32(1540300.15)(25300.85)59.550.5

X ∑

++??+??=

==Ω

++?++?+，

0(121151000.15)(171000.85)142102

59.36(121151000.15)(171000.85)142102

X ∑

++??+??=

==Ω++?++?+。

两相短路接地（最小方式）

，故障处：0.min 332609I A ==，

在B 处0.min .2102

326091*********

op

I A I '=?

=>+，灵敏度合格。 .20.2op

t s '=。 B 处零序Ⅲ段。

C 母线处三相短路，B

处最大不平衡电流.max 0.1149.4unb I A ==，

X 1=15Ω X 0=12Ω

X 0=115Ω

X 0=100Ω

X 1=25Ω X 0=17Ω

220kV

.1 1.2149.4179.3op

I A '''=?=。 近后备：

单相短路接地（最小方式）

，故障处：0.max 336997I A ==，

.117

699717227 2.7179.3

sen

K ?

+'''==，灵敏度合格。 .1.10.5 1.5op

op c t t t s ''''''=+?=+=。 （2）A 处零序Ⅰ段。 对于B 母线处短路：

1(1540)(2530)5555

27.5(1540)(2530)5555

X ∑

+?+?=

==Ω

++++，

0(12115)(17110)127117

60.90(12115)(17110)127117

X ∑

+?+?=

==Ω++++。

单相短路接地（最大方式）

，故障处：0.max 333288I A ==，

.1117

1.232881892117127

op

I A '=??=+。

对于AB 线路15%处短路：

1(15400.15)(400.853025)2189

16.99(15400.15)(400.853025)2189

X ∑

+???++?=

==Ω

+?+?+++，

0(121150.15)(1150.8510017)29.25214.75

25.74(121150.15)(1150.8510017)29.25214.75

X ∑

+???++?=

==Ω+?+?+++。

两相短路接地（最小方式）

，故障处：0.min 335565I A ==，

在A 处0.min .1214.75

355654898214.7529.25

op

I A I '=?

=>+，灵敏度合格。 .10.2op

t s '=。

（3）A 处零序Ⅱ段。

.1.21.2 1.2625.1750.1op

op I I A '''=?=?=。 对于B 母线处短路（前面已计算）：

127.5X ∑

=Ω， 060.90X ∑

=Ω。

两相短路接地（最小方式）

，故障处：0.min 332552I A ==，

.1117

2552117127 1.6750.1

sen

K ?

+''==，灵敏度合格。 .1.20.20.50.7op

op t t t s '''=+?=+=。 （4）A 处零序Ⅲ段。 （一）B

母线处三相短路，A

处最大不平衡电

流

.max 0.1230.9unb I A ==，

.1 1.2230.9277.1op

I A '''=?=。 （二）与BC 线零序Ⅲ段相配合

.1 1.2

179.3215.21

op

I A '''=?= 取较大者为整定值.1277.1op

I A '''= 近后备：

.1117

2552117127 4.416277.1

sen

K ?

+'''==，灵敏度合格。 .1.2120.52op

op c t t t s ''''''=+?=+?=。 远后备：

对于C 母线处短路（前面已计算）：

119.32X ∑

=Ω， 015.82X ∑

=Ω。

单相短路接地（最小方式），故障处：3

0.min 220103336997I A ?=?

=，

.117

699717227 1.8277.1

op K ?+'''==，灵敏度合格。

5. 如图所示网络中，已知：电源等值电抗Ω==521X X ，Ω=80X ；线路AB 、BC 的电抗km X /4.01Ω=, km X /4.10Ω=;变压器T1额定参数为31.5MVA ，110／

6.6kV ，Ｕk ＝10.5％，其它参数如图所示。试决定线路AB 的零序电流保护的第Ⅰ段、第Ⅱ段、第Ⅲ段的动作电流、灵敏度和动作时限。

习题2参考答案

1、 图3-7所示系统中，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1

台运行。参数为：

115/E ?=kV ， 1.1 2.1G G X X == 1.2 2.2G G X X ==15Ω， 1.3 2.3G G X X == 1.4 2.4G G X X ==10Ω，

1.1 1.4~T T X X =10Ω，0.10.4~T T X X =30Ω, 1.5 1.6T T X X ==20Ω,0.50.6T T X X ==40Ω，

A B L -=60km ，B C L -=40km ，线路阻抗1Z =2Z =0.4Ω/km ，0Z =1.2Ω/km ，线路阻抗角均为75°，.max .max A B L C B L L L --==300A ，负荷功率因数角为30°；ss K =1.2，rel K Ⅰ=0.85，rel K Ⅱ=0.75。

变压器均装有快速差动保护。试回答：

图1 系统示意图