国网考试电力系统继电保护-题库

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、I dz、I dz·J）、动作时间（t’、t’’、t）和I段的最小保护范围l min%，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、K lm(1)、K lm(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，K k=1.2，电动机自启动系数K zq=1.5，返回系数K h＝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

解参见图2-1。已知X s=0.3Ω，l =10km，S B=2×10 MV A，U d%=7.5，S fh=15MV A，t10＝2.5s。

1 求电流I段定值

（1）动作电流I’dz

I’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）

其中Ｉd·B·max＝E S/（X s＋X AB）＝（37/3）/（0.3＋10×0.4）＝4.97（kA）(2) 灵敏性校验，即求l min

l min = 1/Z b×(（3/2)·E x/ I’dz－X s,max) = 1/0.4×( (37/2) / 6.46 －0.3)=6.4 (km)

l min % = 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＝E S/（X s＋X AB＋X B／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X B＝U d%×（U2B / S B）＝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＝1.63 > 1.5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I

dz

I dz =(K

k

/K

h

)×K

zq

×I

m ax

fh

=(1.2/ 0.85)×1.5×247=523(A)

式中I

m ax

fh =S

fh

/（3U m in

g

）=15/（3×35）=247（A）

（2）灵敏性校验

本线路末端短路时

K lm (1) =((3/2) ×4.97)/0.523=8.22>1.5 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＝E S/（X s＋X AB＋X B）＝（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K lm (2) =0.5×1580／523＝1.5 > 1.2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＝2S B／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＝K jx×I’dz/ n1=6.46×103/80 = 80.75（Ａ）

II段I’’dz·J =2.64×103/80 = 33（Ａ）

III段I dz·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

U cy = I d·l min%·X AB

式中I d＝Ｅ／（XＳ＋l min%·X AB）

故U cy =Ｅ·l min%·X AB／（XＳ＋l min%·X AB）

按残余电压定义，即可得出计算U cy%的公式

U cy%＝U cy／Ｅ＝l min%·X AB／（XＳ＋l min%·X AB）

本题已计算出l min%＝64％，而X AB＝0.4×10 ＝4Ω, X s = 0.3Ω故

U cy%＝（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I fh·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