国网考试电力系统继电保护题库

继电保护题目- 1 -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 dzJ、Idz、I dzJ、I dz、I dzJ） 、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 Klm、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 0.4/km ，可靠系数取 Kk=1.3，K k=1.1，K k=1.2，电动机自启动系数 Kzq=1.5，返回系数 Kh0.85，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 图继电保护题目- 2 -表 1 三种方案变 压 器方 案 系统电抗Xs()线路长度l (km) SeB(MVA) Ud%额定负荷Sefh(MVA)10kV 线路保护最长动作时间 ti (s)1 0.3 10 210 7.5 15 2.52 0.8 8 27.5 7.5 10 23 2 15 25.6 7.5 8 1.5解 参见图 2-1。已知 Xs=0.3，l =10km， SB=210 MVA， Ud%=7.5， Sfh=15MVA，t102.5s。1 求电流 I 段定值（1） 动作电流 IdzIdzK k dBmax1.34.976.46（kA）其中 dBmax ES/（X sX AB）（37/ ）/（0.3100.4）34.97（kA）(2) 灵敏性校验，即求 l minl min = 1/Zb (（ /2)Ex/ Idz Xs,max) = 1/0.4 ( (37/2) / 6.46 0.3)=6.4 3(km)l min % = 6.4/10 100% = 64% 15%2 求电流 II 段定值(1) 求动作电流 Idz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 dCmaxE S/（X sX ABX B2）（37/ ）/（0.3 49.2/2 ）32.4（kA）IdzK k dCmax 1.12.42.64（kA）式中 X B Ud%（U 2B / SB） 0.075（35 210）9.2（）（2） 灵敏性校验Klm= dBmin / Idz / 24.972.64 1.63 1.5 满足要求3（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 dzI =(K /K )K I =(1.2/ 0.85)1.5247=523(A)dzkhzqmaxfh式中 I =S /（ U ）=15/（ 35）=247（A ）maxfhf3ing3（2） 灵敏性校验本线路末端短路时继电保护题目- 3 -Klm (1) =( /2) 4.97)/0.523=8.221.5 满足要求3相邻变压器出口母线 C（变压器为单台运行）三相短路时 （3） dCmax E S/（X sX ABX B）（37/ ）/ (0.3+4+9.2) = 1.58（kA ）3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 （2） dmin (1/2) （3） dCmin 故 Klm (2) = 0.51580523 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 gmax 2S B U 1.05 （210 35）1.05346（）33取 n1=400/5（2） 继电器动作电流I 段 IdzJK jxIdz/ n1=6.46103/80 = 80.75（）II 段 IdzJ =2.64103/80 = 33（）III 段 IdzJ = 523 / 80 = 6.54（）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 l min%XAB式中 I d （X l min%XAB） 故 Ucy = l min%XAB（X l min%XAB）按残余电压定义，即可得出计算 Ucy%的公式Ucy% U cy l min%XAB（X l min%XAB）本题已计算出 l min%64 ，而 XAB0.410 4, X s = 0.3 故Ucy% （0.644）（0.3+40.64）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 Ifhmax100，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）继电保护题目- 4 -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 A B C最大运行方式 5.34 1.525 0.562最小运行方式 4.27 1.424 0.548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IdzK k dBmax显然，此处应取 dBmax 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 Kk1.3，于是保护的一次动作电流为I dz1 = 1.31.525 = 1.983 (KA)由于采用两相星形接线，K jx=1 , 故保护的二次动作电流，即继电器的动作电流为IdzJ K jxIdzn11.98310 3（300/5 ）33（A）选用 DL11/50 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 12.550A2） 灵敏性校验：此处为求最小保护范围，根据前述公式l min = 1/Zb( / 2)Ex/ Idz Zs,max)3式中 Z s,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 Z s,min （37/ ）5.344（）3最小运行方式时 Z s,max （37/ ）4.275（）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继电保护题目- 5 -l minmax（1/0.4）（ / 2 （37/ ）1.983 4）13.3（km）33此处取线路阻抗 Zb = 0.4/km最小运行方式下的最小保护范围为l minmim（1/0.4）（37 / 21.983 5）10.8（km）l minmax%l minmax / lAB 100% = 13.3/25100%=53.2% 15%l minmin% = l minmin/ lAB 100% = 10.8/25100%=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Idz1K k Idz2 / Kfz显然，此处 Kfz1（无分支） ，而 Idz2 应按线路 BC 末端 C 点最大短路电流来整定，即:Idz2 K k dCmax1.30.562=0.73(kA)于是 Idz11.10.73=0.8(kA)此处取 Kk =1.1,因为主要目的在于配合.继电器的动作电流IdzJ = KjxIdz1n1=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520 A 2） 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 1.424 A，考虑两相短路电流一般为三相短路电流的 / 2 倍（当 Z1 Z 2 时） ，故3Klm= Idmin(B)/ Idz1= / 2 1.424 / 0.8 =1.54 1.5 满足要求。33） 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 t0.5s (t1 = t2 + 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 0.11.3S。（3）III 段1） 动作电流的整定：根据有关整定计算公式I dz = K KKzq /Kh fhmaxI dz = (1.22 / 0.85)100=282（A ）I dzJ = KjxI dz / 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 2.510A2） 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K lm（1） = I(2)dBmin / I dz = ( / 2) 1.424103 / 282=4.37 1.53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K lm（2） = I(2)dcmin / I dz = ( / 2) 0.548103 / 282=1.68 1.2继电保护题目- 6 -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t 1 = t2 + t=2.20.52.7（s）选用 DS-112 型时间继电器，其动作时间整定范围为 0.253.5s 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 ，电流互感器变比AIfh10max为 300/5，保护 2 的过电流保护动作时间为 2.5 S，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 0.4，取 ， ，3.kK2.1“k， ， 。试对线路 AB 进行三段式电流保护的整定（包括：一次、二次2.1kK85.0h2zqK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， ， 。试问：如按 求出保护 1 的过电流保护2.1kK1zq85.0hK的整定值，而实际电流继电器 时，分析在什么情况下保护 1 会出现误动作。6.0h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 和时间继电器的动作时限 。IpurA put(2)求出无时限电流速断的保护范围和校验、段的灵敏度。为发电(.2 ,1.)IrelrelrlKK 10,3/80 BsXVEE机相电压， 为发电机电抗， 为变压器电抗。sXBX继电保护题目- 7 -|I | 0.5“t2 I|t25/15O2DL5/23O2.3A ABC图 2-5 习题 2-3 图2-4 在图 2-6 所示网络中，线路 AB、BC、BD 上均装设了三段式定时限电流保护，变压器采用了保护整个变压器的无时限差动保护，并已知：（1） 保护采用完全星形接线方法；（2） ； KI（3） 线路 AB 的最大负荷电流为 200A，负荷自起动系数Kzq=1.5;（4） 其他参数如图示，图上设备电抗值均为归算到 115KV 的欧姆数；（5） 1.25, 1.5rel relrl（6）发电机电势和电抗为 13,18,3/ minmax ssXKVEA124OB220OC185OE1.5秒60km5km316O40kmD138.OF2秒图 2-6 习题 2-4 图试计算：线路 AB 各段保护的 ().IpusenpuIKlt、 或 和2-5 在图 2-7 所示网络上，各断路器采用了定时限电流保护，并已知：继电保护题目- 8 -A 54O4150/8OC2秒20/5B32秒4150/8O19.8OD1秒.maxin37/1.46sEKVX图 2-7 习题 2-5 图（1） 保护 1 和 4 均采用不完全星形三继电器接线方式，保护 5 采用不完全星形两继电器的接线方式；（2） 线路 AB 和 BC 的最大负荷电流分别为 190A 和 120A，负荷自启动系数分别为 2.5 和2.3；（3） ； KI（4） 其他参数均如图示，图上各电抗均为归算到 35KV 下的欧姆数；（5） 1.5rel试计算：（1）保护 4 和 5 过电流保护的 ；pusenpuIKt、 和（2）如 不满足要求时，可采取什么措施？senK2-6 在图 2-8 所示网络中，已知：（1） 线路 AB 的 A 侧和 BC 均装设三段式定时限电流保护，其最大负荷电流分别为 120A和 100A，负荷的自起动系数均为 1.8；（2） 线路 AB 的 A 侧段保护的延时允许大于 1 秒；（3） 其他参数如图示；（4） 取 .1.3 2relrelrlKK40O 24OBC.max.in15/320sEKVX .max.in15/320sEKVX继电保护题目- 9 -图 2-8 习题 2-6 图试计算:线路 AB 的 A 侧各段保护的 。 ()pusenIKl和 或2-7 如图 2-9 为线路变压器组网络，网络参数如图示。在线路 AB 装有二相三继电器式无时限电流速断保护，试计算能否保护线路 AB 的全长？已知1