继电保护题库Part-2：计算+绘图

一、计算题1、如以下图所示系统，XG =0.14，GG=0.094，X0T

=0.08，线路L的* ﹡ ﹡X1=0.126(上述参数均已统一归算至100MVA)，且线路的X0=3X1。k点发生三相短路时，线路L和发电机G的短路电流；kL短路电流，并画出序网图。1〕LG的短路电流BI3IBk XX X X X G1 T1 L1220kV基准电流S

1001000 I B B1 3UB

262.4A13.8kV基准电流BI SBB2 3UB

4.18kA313.8线路短路电流I I B1L X

262.4729A0.36发电机短路电流I 4.18 I B2G X

11.61kA0.36〔2〕k电发生单相短路时，复合序网如以下图所示.接地故障电流标么值为I 3I 3 3 3 2.547k 0 X

X X X1 2

0.360.360.458则线路短路电流为I I IkA k

I 0A I 0AkB kC2、如以下图所示。

=0.2〞T1YN/Yn/△-11,Se=200MVA,Ue=230kV/115kV/10.5kVUk高-中

%=10%〔均为全容量下〕T1Y/△-11,Se=100MVA,Ue=115kV/10.5kV,Uk%=10%设：①发电机、变压器X1 X0;②不计发电机、变压器电阻值。问题：计算出图中各元件的标么阻抗值；(3)计算出短路点的全电流(知名值)；)。答：(1)计算各元件标么阻抗。F1、F2的标么值X X“SjF“ dSe

0.21000.1200T1的标么值X UkⅠ00100

0.025Ⅰ 100 200 2 200X UkⅡ00100

0.05Ⅱ 100 200 2 200U 0 100X kⅢ0

1 0ⅢT2的标么值

100 200 2 200X Uk

00Sj

10 100

0.1T 100 Se

100 100〔2〕220kVA相接地短路包括两侧的复合序网见以下图.〔3〕220kVA相接地故障，故障点总的故障电流X1

125//1//051020544X X1 2X 0.05//0.0250.06170220kV 电流基准值10.5kV电流基准值

IB1

SB 10010003 3 230UBU

IB2

SB 10010003 3 10.5UBU

5499A故障点总的故障电流I 3IB1

3251

6002Ak X 20.0540.0167F1的负序电流故障点总的故障电流1Ik23Ik

6002 3

折算到10.5kV侧负序电流II I B22 k2IB1

2023.75499251

F1的负序电流I I

0.10.10.05F2 2 0.10.1250.025

0.10.10.05

0.10.10.10.05438310.40317673A

0.10.10.10.053、在单侧电源线路上发生A相接地短路，假设系统如以下图所示。T变压器YN/Y-12接线，YN侧中性点接地。T’变压器YN/△-11 T’变压器空载。请画出复合序网图。求出短路点的零序电流。(4)M、N侧线路上的各相电流值。=j10,X0=3X1。答：(1)依据题目给定的条件在绘制复合序网络图时应留意：由于是单侧电源系统且k点右侧开路。进而kT绕接线，尽管中性点直接接地运行，但无法构成零序通路。变压T’绕组接线为YN/△-11，且中性点接地运行，可以构成零序通路。因此零序综合阻抗k点右侧的局部。以A相为特别相，依据单相接地故障边界条件，绘出复合序网图如以下图所示。〔2〕短路点的零序电流：综合正序阻抗 X =j10+j10+j20=j4022综合负序阻抗 X j10j10j2020综合零序阻抗 X j10j300短路点的零序电流为：

1

j0.00833k1

k0 X1

X2

X0

j40j40j40 j120〔3〕M母线处的零序电压∵流过MK线路的零序电流为零，所以在XMK0上的零序电压降为零。所以M母线处的零序电压UM0与短路点的零序电压相等。 ．∴M母线处的零序电压为 M0

X j0.00833j40-0.3332k0 k0 (4)M、N侧线路上的各相电流值∵流过M侧线路电流只有正序，负序电流MA k1 ∴ 2-j0.00833MA k1 IMB2Ik1Ik2j0.00833 IMCIk12Ik2j0.00833∵流过N侧线路中的电流只有零序电流，没有正负序电流NA NB NC j0.00833NA NB NCTVl处和TV2处的电压互感器时工频变化量方向继电器的动作行为(不考虑串补电容的保护不对称击穿)。答：工频变化量方向继电器的动作方程是Φ+=180°时，方向继电器动作；当时，方向继电器不动作。k点发生故障时，假设保护电压取自母线电压互感TVl方向继电器能正确动作。k点发生故障时，假设保护电压取自线路电压互感器TV2方向继电器仍能正确动作。这说明，假设串补电容器容抗ZC<本侧系统等效阻抗Zs，且串补电容器容抗Zc<对侧系统等效阻抗Zˊs 时，工频变化量方向继电器将不受串补电容器的影响，能够正确反响故障方向。容抗Zc<系统等效阻抗Zs或Zˊs 时，则需要对工频变化量方向继电器的电压进展肯定的补偿 。元件包括电源点的零序电抗值与正序的比值成一个常数。求保护A对保护B及保护CD的距离保护最小助增系数及零序电流保护最大分支系数?答：(1)AB1；保护C对保护D的距离保护考虑正常方式下，最小助增系数为1000／2023=0.5；1；2023／1000=2。6、在图所示系统中，整定线路MN的N侧阻抗继电器1I段定值时要计算分支系数(分支系数托的定义为流过故障线路的电流与流过保护的电流之比)。请说?请选择运行方式并计算出分支系数的数值。答：计算分支系数应取母线P短路。运行方式：N-P之间双回线运行、电源ΣS大方式运行(Xsmin=j3)、电源EP小方式运行 。母线P处发生短路时，由N-P双回线供给的短路电流为NPI流过的短路电流为保护所在的MN线流过的短路电流为MI、II、III段保护定值。2XL3XL(最条件：发电机以100MA230kV1XL的线路阻抗为NII0.08，t2=0.5s；P1XL182XL、3XL的故障电流各20；定时间)。答：(1)1XL相间距离I段保护定值t=0slXLII段保护定值：II2停运，取得最小助增系数1.5×0.04=0.06，0.04160.06灵敏度不符合要求。2XLII段协作动作时间灵敏度符合要求。1XLIII段保护定值：按最大负荷电流整定换算成标么值8、如以下图所示，断路器A、断路器B均配置时限速断，定时限过流保护，路器B的定值(二次值请计算断路器A的定值(要求供给二次值)时限速断：12AO2S 定时限过流：4A1．5S则一次值定时限过流：则一次值A定值时限速断：与断路器B的时限速断协作( )取值：10．5A 0．7s定时限过流：与断路器B的过流协作( )3.5A。AII本线末灵敏度。110kV知名值)M母线相间故障时：I1=1000A，I2=500AKk=0.8～0.85对于变压器取Kk=0.7协作系数：取KPH=0.8I段协作0s0．5s按躲变压器低压侧故障整定0．5s 1、2，取(一次值)0．5s灵敏度校验符合规程要求。AB100km因通信故障使AB、BC的两套快速保护均退出运行。在距离B母线80km的k点发生三相AB处相间距离的动作状况。0.4Ω／kmA处距离保护定值分别为(二次值)电流互感器：1200/5；ZⅠ=3.5Ω ZⅡ=13Ω;t=0.5sB处距离保护定值分别为(二次值)电流互感器：600/5；ZⅠ=1.2Ω；ZⅡ=4.8Ω；t=0.5s线路电压互感器变比：220／0.1kV答：BI段一次值：1.2×BII段一次值：4.8×AII段一次值：13×计算B保护测量到的k点电抗一次值：0.4×80=32ΩA保护与B保护之间的助增系数：(6)Ak点电抗一次值：0.4×100+3×32=136Ω>120Ω(7)kBIII段以内，同时也在AII段的范围之外，所以B1I0.5s出口跳闸。A保护不动作。10、对侧C两相短路时，试分析两侧电流的关系〔〔Y侧〕B、C两相短路电流相量如图〔a〕所示。〔〕〔b〕低压侧对于Y/△-1130°，负序电流应向滞前方30°即可得到低压侧〔即△侧〕电流相量如图〔b〕所示。两侧电流数量关系可由图求得，设变比n=1，高压侧正序电流标么值为1，则有： 高压侧 I I 3 B C A 低压侧 I I 1 I a c b11、某一主变压器额定容量为750MVA，额定电压为550kV/23kV，一次接线YN/△-11，550kV3000:1，23kV23000:1，高压的平衡系数应分别整定为多少？答：高压侧二次额定电流为低压侧二次额定电流为高压侧平衡系数为低压侧平衡系数为12220kVBP-2B=2A，K=0.7，比率低值K=0.5。某日两段母线并列运行时，站内IK点发H LA相接地故障，故障电流〔二次值、TA变比方下图，试计算Ⅰ母小差差动电流值、大差差动电流值，并校验Ⅰ母差动是否能动作？电流，方向由Ⅱ母流向Ⅰ母。Ⅰ母小差差动电流为Ⅰ母小差制动电流为Ir1＝5/2＋20/4＋2.5/2＋1.25＝2.5＋5＋1.25＋1.25＝10〔A〕Id1＝7.5＞2A(启动值〕Id1＝7.5A＞KH×(Ir1－Id1)＝0.7×(10－7.5)＝1.75〔A〕Ⅰ母小差满足动作条件。大差差动电流为大差制动电流为Ir＝5/2＋20/4＋20/4＋1.25＋5/4＋2.5/2＝2.5＋5＋5＋2.5＋1.25＋1.25＝17.5〔A〕Id＝7.5A＞2A(启动值)Id＝7.5A＞KH×(Ir－Id)＝0.7×(17.5-7.5)＝7〔A〕大差元件满足动作条件。结论：Ⅰ母差动动作。13、在某相间距离保护的Ⅰ段保护范围末端发生三相金属性短路时，一8000A1200/5，电流互感器的二次漏抗为0.2其伏安特性如表所示实测电流互感器的二次负载如下I =5，U =20V；I

=20V；I

AB=20V。请计算该电流互感器误差是否AB BC BC合格？

CA CA1234567123456780120150175180190210〔V〕10答：计算电流倍数m =1.5×8000/1200=10100I=5A00励磁电压 0

ZⅡ=180-〔5×0.2〕=179〔V〕励磁阻抗 Ze=E/I0=179/5=35.8〔Ω〕允许二次总负载ZLmax=Ze/9-ZⅡ=3.78〔Ω〕实测二次总负载ZL=0.5×UAB/IAB=0.5×20/5=2〔Ω〕由于实测二次总负载小于允许二次总负载，故该电流互感器误差是合格的。Q=50Mvar，电压互感器PT220kV/100V600/5。试计算出二次负荷电流。答：线路输送功率为S P2线路一次负荷电流为

902

502

103MVAI S1

1030003220

270.3A二次负荷电流为II I2 n

270.3600

2.25ACT 515K点A相接地电流为1.8kT1中性线电流为M侧、N侧的三相电流值。答：线路N侧无正序电流和负序电流，仅有零序电流，而每零序相零序电流为1(1.81.2)0.2kA〔2分〕MB相、C0.2k〔1分〕M3A1.8-0.2=1.6kA〔2分〕220V，出口中间继电号继电器，并计算其灵敏度和压降。信号继电器编号〔Ａ〕〔Ω〕1#0.01510002#0.0253203#0.05704#0.75305#0.118解：信号继电器额定电流选择：220V

0.17A〔1分〕10000//1500 1304.33＃继电器〔0.05A,70；2〔1分〕220V 1K 70//7010000//1500 2

0.0821A

1.641.4〔1分〕SKs满足要求；

0.05A 0.05A1〔1分〕70 100%5.09%10%〔1分〕7010000//1500信号继电器压降满足要求。17、一条线路正序阻抗Z1、负序阻抗Z2和零序阻抗Z0，其中Z1=Z2，请计算此线路的零序补偿系数〔K0。解：假设A相发生接地故障，则有I IA1 A2U I ZI ZI ZA A1 1 A2 2 A0 0

I 1IA0 3 KI ZI ZI ZI ZI ZA1 1 A2 2 A0 0 A1 1 A1 13IA1

ZI1

ZI Z0 A1 1

(4分)

ZZ0 1)A1 1 3Z1ZZ

0 1)I3Z 1

Z(1K)I Z1 0 K 10K ZZ01〔1分〕0 3Z1二、绘图题1、如以下图所示系统经一条220kV线路供一终端变电站，该变电站为一台的中性点均直接接地，中、低压侧均无电源且负荷不大。系统、线路、变压器的正序、零序标么阻抗分别为Xls／Xos、X1L／X0L、X1T／X0T，当在变电站出口发生220kV线路A相接地故障时，请画出复合序网图，并说明变电站侧各相电流如何变化?有何特征?〔1〕1-4。(2)变电站侧的各相电流及特征。A B 由A相接地短路的边界条件 0 A B 1 2

0

EjX X1

X0X X X1 1S 1LX X X X X2 2S 2L 1S

X X X //X0 0S 0L 0T变压器侧的各序电流I I1T 2T

0 I，0T，

IX0

X /X X0L 0S 0L

X 0T假设无视B、C相的负荷电流，则各相电流可近似为I I I IA B C 0T2kB、C两相接地短路时的复合序网图。并请M侧的非故障相电流是否为零?为什么?注：变电站P、M之间的双回线参数一样，正、负、零序电抗均为XL1、XL2、L0X ；两回线间零序互感电抗为X ，系统正序电抗等于负序电抗。L0OMNT不接地，所以该侧无零序序网。BC相接地故障，所以非故障相电流： KA KA1 KA2 KA0由于所给系统是一个双端电源系统，所以： KA1 MK1 NK1 KA2 MK2 NK2 KA0 MK0MK1

C1

KA1

MK2

C2

KA2

C1、C2为安排系数，于是： MK

MK1

MK2

MK0

C1

CKA1 2

KA2

KA0C1＝C2＜1，则：CMK 1

KA1

C2

KA2

KA0

1

0KA0所以流过保护的非故障相电流不为零。3、依据动作方程答：阻抗继电器的动作特性见图。

请画出阻抗继电器的动作特性图。作用。答：如下图。X边界：测量距离；R边界：躲负荷；D边界：推断方向。5、如下图，请画出变压器的接地隔离开关QSl合、QS2断时，其正序、零序阻抗图(变压器用星形等值电路表示)。发电机XXdXⅠ,中压