新教材第四章答案修正版

1、新教材第四章答案修正版 418 图所示系统中，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4.1 系统示意图 E?115/；X1.G1?X2.G1?X1.G2?X2.G2?15?；X1.G3?X2.G3?X1.G4?X2.G4?10?，X1.T1X1.T4?10?，X0.T1X0.T4?30?，X1.T5?X1.T6?20?，X0.T5?X0.T6?40?；LA?B?60km，LB?C?40km；线路阻抗Z1?Z2?0.4?/km，Z0?1.2?/km，线路阻抗角均为750， 0?负荷功率因数

2、角为30；，KrelIA?B.Lmax?IC?B.Lmax?300A，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 ZAB?Z1LA?B?0.4?60?24? 线路BC的正序阻抗 ZBC?

3、Z1LB?C?0.4?40?16? II保护1，2的距离I段 Zset.1,2?KrelZAB?0.85?24?20.4? II保护3，4的距离I段 Zset.3,4?KrelZBC?0.85?16?13.6? 保护14距离I段在阻抗复平面上的动作区域如图所示，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4.1.1 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 K1bmax?2.88， 对保护4： （I）当与相邻下级线路距

4、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， (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 IIIIIZset.1?Krel(ZAB?K1b?minZset.3)?0.75(24?1.59?13.6)?34.218? 2）当与相邻变压器的快速保护相配合时 IIIIZset.1?Krel(ZAB?K1b?minZt)?0.75(24?2.01?20)?48.15? II所以取Zset.1?34.218?，满足灵敏度要求。 ZAB24（2）

5、灵敏度校验：Ksen （3）动作时限：与相邻保护3的II段配合 IIt1II?t3?t?0.5?0.5?1s，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 ZL.min KrelKssKrecos(?set?L)IIIZset.1? 取，和?set?75o，?L?30o，于是 IIIZset?1?190.53?155.93? 1.2*1.2*1.2*cos(75?30?) （2）灵敏度校验： 1）本线路末端短路时灵敏系数： Ksen(1)IIIZset155.93.1?6.50?1.5 ZAB24 2）相邻设

6、备末端短路时灵敏系数： Ksen(2)IIIZset.1?1.2 ZAB?K1b?maxZnext 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XBK?XBC,XCK?0即可 K1b?1? 1 当、分别取最小值，而、分别取最大值时，K1b就取最大值 即当X34.1min?10?,X56.0min?20?,X12.1max?25?,X34.0max?30?,X12.0max?30?时， K1bmax?1?1?2.88 2021?20?48?20?1?1?30?7231?303030?72?10 Znext?ZBC?16? Ksen(2)IIIZset155.93.1

7、?2.23?1.2 ZAB?K1b?maxZnext24?2.88?16 b、 相邻变压器末端短路时灵敏系数 此时，Znext?Zt?20? Ksen(2)IIIZset155.93.1?1.91?1.2 ZAB?K1b?maxZnext24?2.88?20 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 IIIt1III?t3?t?0.5?0.5?1s，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 IIIIIZset.4?Krel(ZBC?K4b?minZset.2

8、)?0.75(16?1.41?20.4)?33.573? 2）当与相邻变压器的快速保护相配合时 IIIIZset.4?Krel(ZBC?K4b?minZt)?0.75(16?1.53?20)?34.95? II所以取Zset.4?33.573? IIZset33.573.4?2.1?1.25 ZBC16（2）灵敏度校验：Ksen （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 ZL?min?U?L.min?190.53? IL.maxZL.min KrelKssKreco

9、s(?set?L)IIIZset.4? 取，和?set?75o，?L?30o，于是 IIIZset.4?190.53?155.93? ?1.2*1.2*1.2*cos(75?30) （2）灵敏度校验： 1）本线路末端短路时灵敏系数： Ksen(1)IIIZset155.93.4?9.74?1.5 ZBC16 2）相邻设备末端短路时灵敏系数： Ksen(2)?ZBCIIIZset.4?1.2 ?K4b?maxZnext a、 相邻线路末端短路时灵敏系数 K4b?1? 1 当、分别取最小值，而、分别取最大值时，K4b就取最大值 即当X12.1min?12.5?,X56.0min?20?,X34.1

10、max?20?,X12.0max?30?,X34.0max?30?时， Znext?ZAB?24? Ksen(2)IIIZset155.93.4?2.26?1.2 ZBC?K4b?maxZnext16?2.21?24 b、 相邻变压器末端短路时灵敏系数 此时，Znext?Zt?20? Ksen(2)IIIZset155.93.4?2.79?1.2 ZBC?K4b?maxZnext16?1.99?20 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 IIIIIIt4?t2?t?0.5?0.5?1s，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

11、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

12、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： 422系统如图，母线C、D、E均为单侧电源。 图4.2 简单电力系统示意图 ?全系统阻抗角均匀为80，Z1.G1?Z1.G2?15?，

13、Z1.AB?30?，Z6.Z6.set?24?，set?32?，系统最短振荡周期。试解答： 0 （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Z?处： 1 2 11Z?(15?15?30)?30?，即在AB线路的中点。 22 （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： ?E?(1?e?j?)?EE?EG1G2? I?G1 Z?Z?Z? ?E?I?Z UAG11?G1 ?E?I?ZUBG21?G2 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

14、，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。（已修改） 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所示： 图4.2.1 振荡对距离保护的影响 Z?15?15?30?60? ?系统振荡时测量阻抗变化轨迹线oo?是G1G2的垂直平分线，Z6.set?32?，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?1?230 ?122?124?，使测量阻抗离开动作

15、圆的角度为 30?2?360?2?122?236? 故停留在动作区内的角度为?2?1?112?。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360，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 T?可能误动，在整定时间为的情况下，允许最长的振荡周期为： 即振荡周期不超过时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。，o124 427 系统及保护配置如题，保护6的I、II段都采用方向阻抗特性，在距离A母线20? 处发生经1

16、5?的过渡电阻短路，EG1超前EG2相位角0、30两种条件下，问保护6的I、II段动作情况。（已修改） ?答：题目已知：Z6.set?24?，Z6.set?32?，又： 00 ?IZm?(Zk?Rg)?kRg ?Ik I? ?'' k?'kEG1?U 15?20ej80?I?EG2?U?为故障点电压） （Uj80?15?10e? ?(I?I?)R UKKg （1）EG1超前EG2相位角0时 0 I I?''k?' k?1.39ej16.3?；所以： Z m?20ej80?15?1.39ej16.3?

17、15?38.485?j25.548?46.19ej33.58? ? 图4.3(a) 动作特性与测量阻抗 如图4.3(a)所示，在相角方向上，II段的边界值 1Zd?2?Z6II.setcos(80?33.58?)?22.06?46.19?，测量阻抗Zm将落在保护62 的I、II段动作特性圆的圆外，所以保护6的I、II段都不动作。 （2）EG1超前EG2相位角30时 0 I I?''k?' k?EG2?UEG1?U ?1.39ej16.3?EG1e?j30?U?1.39ej16.3?(EG1/U)e?j30?1EG1/U?1?1.39ej16.3? EG1?U?'' k?j30?1?EG1/U?1(EG1/U)e而认为U?I?I?Rg?15?20ej80?