电力系统距离继电保护例子.doc

第四章 习题与思考题答案318 图3-7所示系统中，发电机以发电机变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。其参数为：图3-7 系统示意图；，；，；线路阻抗，线路阻抗角均为，负荷功率因数角为；，变压器均装有快速差动保护。试解答：(1) 为了快速切除线路上的各种短路，线路A-B、B-C应在何处配备三段式距离保护，各选用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应该在1，2，3，4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式；它们的I，II段选择具有方向特性的距离保护，III选用具有偏移特性的距离保护。(2) 整定保护14的距离I段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。答：线路AB的正序阻抗 线路BC的正序阻抗 保护1，2的距离I段 保护3，4的距离I段 保护14距离I段在阻抗复平面上的动作区域如图3-8所示，圆周1、2、3、4分别对应保护1、2、3、4距离I段的动作特性：图3-8 保护14距离I段的动作特性(3) 分别求出保护1、4接地距离II段的最大、最小分支系数；答：对保护1：（I）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，（II）当与相邻变压器的快速保护相配合时，对保护4：（I）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，（II）当与相邻变压器的快速保护相配合时，详细计算步骤见本章最后面的附录。(4) 分别求出保护1、4接地距离II、III段的定值及时限，并校验灵敏度。答：保护1距离II段的整定：（1）整定阻抗：按下面两个条件选择1）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时2）当与相邻变压器的快速保护相配合时所以取（2）灵敏度校验：，满足灵敏度要求。（3）动作时限：与相邻保护3的II段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：（1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定取，和，于是（2）灵敏度校验：1）本线路末端短路时灵敏系数：2）相邻设备末端短路时灵敏系数：a、 相邻线路末端短路时灵敏系数利用问题(3)中求灵敏系数的结论，只要令即可当X34.1、X56.0分别取最小值，而X12.1、X34.0、X12.0分别取最大值时，K1b就取最大值即当时，b、 相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，所以灵敏度校验满足要求。（3）动作时限：与相邻设备保护配合，它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。保护4：距离II段的整定：（1）整定阻抗：按下面两个条件选择1）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时2）当与相邻变压器的快速保护相配合时所以取（2）灵敏度校验：（3）动作时限：与相邻保护2的I段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：（1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定取，和，于是（2）灵敏度校验：1）本线路末端短路时灵敏系数：2）相邻设备末端短路时灵敏系数：a、 相邻线路末端短路时灵敏系数当X12.1、X56.0分别取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分别取最大值时，K4b就取最大值即当时，b、 相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，所以灵敏度校验满足要求。（3）动作时限：与相邻设备保护配合，它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。(5) 当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，哪些地方的哪些测量元件动作，请逐一列出。保护、断路器正常工作情况下，哪些保护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路切除？答：当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，接地距离保护中：B相，C相的接地距离保护的测量元件动作；相间距离保护中：BC相间距离保护的测量元件动作；保护、断路器正常工作情况下保护，保护1的B，C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护I段、保护2的B，C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护的I段，将在故障瞬间跳开保护1，2处的断路器，从而将短路切除。(6) 短路条件同（5），若保护1的接地距离I段拒动、保护2处断路器拒动，哪些保护以何时间跳开何断路器将短路切除。答：保护1的相间距离I段将在故障瞬间跳开保护1处的断路器，保护4的距离III段延时1s跳开保护4处的断路器。(7) 假定各保护回路正确动作的概率为90，在（5）的短路条件下，全系统中断路器不被错误切除任意一个的概率是多少？体会保护动作可靠性应要求到多高。答：假定保护1在发电厂侧还有1套远后备保护，则线路AB中点短路后应该有4个断路器的跳闸回路被4套保护起动，如果各保护回路正确动作的概率只有90，则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率P为：323 系统如图3-12，母线C、D、E均为单侧电源。图3-12 简单电力系统示意图全系统阻抗角均匀为，s，系统最短振荡周期s。试解答：（1） G1、G2两机电势幅值相同，找出系统的振荡中心在何处。答：在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就位于阻抗中心处：，即在AB线路的中点。（2） 分析发生振荡期间母线A、B、C、D电压的变化规律及线路BC电流的变化。答：母线A，B：由于母线C，D都是单端电源，其电压和母线B电压的变化规律一样，线路BC电流的变化跟随B母线电压的变化规律。（3） 线路BC、CD、DE的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？ 答：不需要，线路BC、CD、DE都是单端电源，在保护处所得出来的测量阻抗不受振荡的影响。（4） 保护6的II段采用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁。答：保护6的II段方向阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如图3-13所示：图3-13 振荡对距离保护的影响系统振荡时测量阻抗变化轨迹线是G1G2的垂直平分线，所以动作特性圆的半径为16，这样使测量阻抗进入动作圆的角度为，使测量阻抗离开动作圆的角度为故停留在动作区内的角度为。若振荡为匀速振荡，在最短振荡周期的情况下，停留在动作区域内的时间为，小于II段的整定时间0.4s，所以在最短振荡周期振荡的情况下，距离II段不会误动，可以不加振荡闭锁。但是，如果振荡周期加长，测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将加长，II段将有可能误动，在整定时间为0.4s的情况下，允许最长的振荡周期为： ，即振荡周期不超过1.29s时II段不会误动，超过时可能误动。为了保证可靠性，最好还是经过振荡闭锁。【例 4-1】 在图4.21所示网络中,各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护、III段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流=350A，功率因数0.9，各线路每公里阻抗=0.4/km，阻抗角=70，电动机的自起动系数=1.5，正常时母线最低工作电压取等于（=110kV）。图4.21 例4-1的网络连接图(哪里的公式？)解 1.有关各元件阻抗值的计算线路12的正序阻抗 0.43012线路34及56的正序阻抗 0.46024变压器的等值阻抗 2距离I段的整定（1）整定阻抗：按式（4.57）计算(2) 动作时间：=0秒(第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)。3距离II段（1）整定阻抗：按下列两个条件选择。 1）与相邻下级最短线路34（或56）的保护3（或保护5）的I段配合，按式（4.59）计算 式中可取0.85, 0.8,而的计算如下：为保护3的I段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数，如图4.22所示，当保护3的I段末端k1点短路时，分支系数计算式为图4.22 整定距离II段时求的等值电路可以看出，为了得出最小的分支系数，上式中应取可能最小值，即应取电源1的最大运行方式下的等值阻抗，而应取最大可能值，即取电源2的最小运行方式下的最大等值阻抗，相邻双回路线路应投入，因而于是0.85120.81.1920.429.62）按躲开相邻变压器低压侧出口k2点短路整定（变压器装有差动保护），按式（4.60）计算此处分支系数为在相邻变压器出口k2点短路时对保护1的最小分支系数，由图4.27可见于是0.85120.72.0744.174.1，此处取0.7。取以上两个计算值中较小者为段定值，即取29.6。（2）灵敏性校验：按本线路末端短路求灵敏系数，满足要求。（3）动作时间，与相邻保护3的段配合，则它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。4距离III段（1）整定阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定。因为继电器取为相间接线方式的方向阻抗继电器，所以按式（4.66）计算取1.2，1.15，1.5和70，于是。 （2）灵敏性校验：1）本线路末端短路时的灵敏系数：，满足要求。2）相邻元件末端短路时的灵敏系数：相邻线路末端短路时（如图4.22所示）的灵敏系数，