安徽农业大学电力系统继电保护习题及其解答

电力系统继电保护习题及其解答1.如图所示的WL1、WL2均装设了三段式电流保护。

（1）当K1和K2点发生短路时，应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？请分别说明之。

答：K1：应由1动作，跳开QF1。

K2：应由2动作，跳开QF1。

（2）当K3点发生短路时，问 ：①如保护5 因故拒动，这时应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？答：应由保护3动作，跳开QF1开关。

这个保护对WL2所起的保护作用称为近后备保护。

②如WL1的保护3正确跳开QF1，试分析原因？该保护对WL2所起的保护作用称为什么？ 答：原因是保护5、6拒动或QF2拒动。

保护对WL2所起的保护作用称为远后备。

2.以变压器复合电压起动的过电流保护为例，回答下列问题。

a 、复合电压包括哪几个电压？b 、负序电压滤过器什么情况有电压输出？ 输出的是什么电压？。

c 、发生不对称短路时，写出动作过程答：a 、低电压和负序电压。

b 、当发生不对称短路事故时有电压输出，输出的电压是负序电压。

c 、当发生不对称短路事故时，FY 有负序电压输出，FYJ 中的低电压继电器常闭触点断开，YJ 断电，其常闭触点闭合，YZJ 通电，接通SJ ，经延时后，接通断路器的跳闸回路。

4. 计算题： 如图所示电网中线路AB 及BC 均装有三段式距离保护（第Ⅲ段采用全YZJSJ tU <U > FYL FYJabc YJ +++--由电流继电器由电压互感器来 电压回路断线信号跳闸阻抗继电器），试整定计算保护1各段的动作阻抗Z DZ ，并进行灵敏度校验（若灵敏度不满足要求，不要求采取措施）。

第Ⅲ段灵敏度校验按近后备进行校验。

设线路AB 长l=60km,线路阻抗按0.4Ω/km 计算，K K I =0.85, II 段K K II =0.8, III 段 K K III = 1.25, K h = 1.15, K zq = 2.5,相邻线路BC 考虑分支影响后的动作阻抗K fz Z I DZ.3=12.6Ω,Z fh.min =220Ω解：（一）距离I 段整定计算（1）整定阻抗 Z zd.1I =K k I Z AB =0.85⨯0.4⨯60=20.4(Ω) （2）动作时间 t 1I=0秒（3）保护范围 为线路全长的85%。

（二）距离II 段整定计算（1）整定阻抗 Z zd.1II =K k II （Z AB +K fz.min Z zd.3I ）=0.85⨯(24+12.6)=29.28(Ω) （2）灵敏度校验 K lmII =ABzd Z Z 1.=604.028.29⨯=1.22<1.5 灵敏度不满足要求。

（三）距离III 段整定计算 Ｚzd.1III =zgfh k K K K 1Z fh.min =5.215.125.11⨯⨯220⨯=61.22(Ω)灵敏度 ＫLM =2422.61=2.55>1.5 满足要求。

5.请计算变压 器 额定运行时差动保护臂中的不平衡电流。

变压器 Y,d11接线，容量为20MVA, 变比为35/11。

（ 请将计算式子及结果填入表格中。

）变压器额定电压35 （KV ）Y 侧11 （KV ）∆侧变压器一次额定电流 35310203⨯⨯=329.6A 11310203⨯⨯=1050A电流互感器接线方式 ∆Y电流互感器计算变比 56.3293⨯=557051050电流互感器实际变比5600=120 51100=220不平衡电流1206.3293⨯—2201050=4.75—4.77=—0.02（A ）6.简答题：1、在什么情况下电流保护采用两相三继电器式的接线方式？试画出它的原理接线图。

2、作图说明变压器纵联差动保护的基本原理。

3 、在大接地电流系统中，采用完全星形接线方式的相间电流保护也能反应所有接地故障，为何还要采用专用的零序电流保护。

解1、答：接于Y ，d11接线变压器电源侧的过流保护。

2、原理：流进差动继电器的电流为：I K =I 1-I 2变压器正常运行和外部短路时：I K =I 1-I 2=0，差动继电器KD 不动作变 压 器 内 部 短 路时 ：IK=I1（单侧电源时）或I K =2I 1（双侧电源时），差动继电器KD 动作3、答：因为零序电流保护与相间电流保护相比，具有接线简单、可靠；动作电流小，灵敏度高；动作时间短的优点7、计算题：1、 某 一 线 路AB 采 用 三 段 式 距 离 保 护, 已 知I 段 的 整 定 阻 抗 为Z ZD =10 ∠600 Ω, 若 测 量 阻 抗 为Z j =9∠300 Ω , 试 问 当 采 用 方 向 阻 抗 继 电 器 时 能 否 动 作？ 如 分 别 改 用 全 阻 抗 继 电 器 或 者-α = 20% 的 偏 移 型 阻 抗 继 电 器 时 能 否 动 作？ 请 作 图 分 析。

解：以10 ∠600为直径作方向阻抗继电器动作特性圆； 以10 ∠600为半径作全阻抗继电器动作特性圆；以1２ ∠600为直径作偏移型阻抗继电器动作特性圆； I 1I 2I K KD可见，测 量 阻 抗 为Zj =9∠300 Ω位于全阻抗继电器动作特性圆内，而落在方向阻抗继电器动作特性圆和偏移型阻抗继电器动作特性圆外。

所以，采用全 阻 抗 继 电 器可以动作，采用方 向 阻 抗继 电 器和偏 移 型 阻 抗 继 电 器不能动作。

2、如图为35KV 中性点非直接接地系统绝缘监视接线图。

（1）正常运行时，电压表读数是多少？开口三角形输出电压是多少？（2）如A 相接地时，各电压表读数是多少？ 电压继电器动作吗？为什么？ （3）如发生了单相接地故障，用什么方法寻找接地故障线路？ 2（1）答：正常运行时，电压表读数是335kV; 开口三角形输出电压是0V（2）答：各电压表读数是V A =0, V B =35kV, V C =35kV电压继电器能动作。

因为A 相接地时，接地相电压为零，非接地相电压升高为线电压，同时电网出现了零序电压，TV 的开口三角形绕组输出电压为3U 0，所以电压继电器能动作。

（3）答：应逐条切断母线上的出线，同时观察电压表的变化。

如电压表无变化，则所切除的出线没有故障。

如电压表的读数恢复为相电压，则所切除的出线为故障线路。

8.简答题 （1）、输电线路三段式电流保护各段的保护范围是哪里？ 答.I 段是本线路的一部分，占本线路50%左右II 段是本线路的全长，可做相邻下一级线路I 段的后备 III 段是本线路的全长，和相邻下一级线路的全长（2）BCH —2型差动继电器中平衡线圈有何作用？答：用来补偿被保护元件两侧电流差产生的不平衡电流对差动保护的影响。

（3）发电机复合压起动的过流保护为何比过流保护的灵敏度高？答：因为低压起动的过流保护的动作值是按躲过发电机的额定电流来整定的，而过流保护是按躲过发电机的最大负荷电流来整定的，低压起动的过流保护的动作值，要小于过流保护的动作值，所以其灵敏度高。

（4）作出全阻抗继电器的特性圆，并指出其动作区和动作条件。

TV KV V V V信号解：动作区：圆内。

动作条件：Z K<Z set9.分析作图题：1、如图所示是发电机低压起动的过流保护展开图。

问：①电流互感器TA为何要装在发电机尾端的中性点处？②当发电机定子相间短路时，说出此保护装置的继电器的动作过程。

③时间继电器KT1和KT2相比，哪个的延时更长些？解：①这样能反映发电机定子绕组的短路情况。

②当发电机定子相间短路时，电流增大，KA动作，电压降低，KV动作，KML动作，因此KT1通电，经延时后，接通KOM出口跳闸。

③KT1的时间更长些。

因为发电机低压起动的过流保护应以较短的时间先跳开母联开关和主变，以提高供电可靠性。

10.如图为带断线监视的发电机纵差动保护的原理接线图，请完成图示元件未完成的接线并回答以下问题：①正常情况下流进差动继电器KD电流是多少?②假设互感器TA2二次侧的b相发生了断线, 差动继电器KD会动作吗,为什么?③试验盒EB有何作用?解：①是发电机两端的电流差，几乎等于零，只有很小的不平衡电流。

②不能动作。

因差动保护应按躲过电流互感器二次断线时的电流来整定。

③用于测量差动回路的电流。

11. 完成如图所示的功率方向过电流保护按相起动的接线图。

假设方向元件采用LG—11型功率方向继电器，内角为30°。

试作出继电器的灵敏线和动作区。

解：12、分析题（1）、下图所示电网中，无专门的母线保护，发电机组装有纵差保护，横差保护, 过流保护；变压器装有瓦斯保护、纵差保护、过流保护，当D1点短路时（套管处）由（）保护跳开（）断路器, 当此保护拒动时由（）保护跳开（）断路器。

当D2点短路时由（）保护跳开（）断路器, 当D3点短路时由（）保护跳开（）断路器, 当D4点短路时由（）保护跳开（）断路器。

解：（变压器纵差保护）、（3DL、2DL）、（变压器过流保护）、（3DL、2DL）、（变压器瓦斯保护、纵差保护）、（4DL、5DL）（发电机过流保护）（7DL、8DL）（发电机纵差保护）（8DL ）（2）有一台发电机采用纵联差动保护, 由于装于发电机出口的A 相电流互感器二次线圈端子坏了, 造成了断线。

互感器的变比为200/5, 此时一次侧电流为200A, 试求出图中各电流表的读数（设互感器特性相同）。

解：解：AI ：I &=C B I I &&+=52002002⨯⨯COS60º=5（A ）AII ：I &=5200200=5（A ）AIII ：I &==-550（A ）AV ：I &=C B A I I I &&&++=0（A ）AIV ：I &==-550（A ）13. 计算题：如图所示的线路AB、BC 的电源侧以及变压器B1和B2都装有相间短路的过电流保护和零序过电流保护, 已知各套过电流保护的动作时限t1 =1 秒, t2 =1.5 秒, t6 =0.7 秒, t7 =1.5 秒, t8 =2 秒, 取时限∆t =0.5 秒, 试整定计算AB、BC 线路及变压器各自的过流保护动作时间。

解：t3 = t2+∆t =1.5+0.5=2.0 秒t4= t3 +∆t =2.0+0.5=2.5 秒t B1 = t4+∆t =2.5+0.5=3.0 秒14、完成如图所示Y，d11接线的变压器纵差动保护的原理接线图，并说明变压器差动保护的基本工作原理。

KD1 KD2 KD3解：原理：流进差动继电器的电流为：I K=I1-I2；变压器正常运行和外部短路时：I K=I1-I2=0，差动继电器KD不动作。

变压器内部短路时：I K=I1（单侧电源时）或I K=2I1（双侧电源时），差动继电器KD动作。