继电保护问答题、计算、分析题答案

三、问答题1、一线路带电防盗，一侧运行，另一侧备用，备用侧保护装置及收发信机带电，操作保险未投，线路两侧配置两套高频闭锁式保护，当本线路发生单相接地故障时，运行侧高频保护如何动作，为什么？（5分）答：运行侧高频保护拒动。

（2分）线路故障，运行侧高频保护启动元件动作先起信，后正方向元件动作停信，备用侧操作箱不带电，跳位TWJ开入量未进入保护装置，没有把远方起信往后推迟100ms，就立即远方起信发信10s，闭锁了运行侧高频闭锁保护。

（3分）2、说出至少五种需要闭锁重合闸的情况。

答：（1）停用重合闸时，直接闭锁重合闸。

（2）手动跳闸时，直接闭锁重合闸。

（3）母差失灵保护动作闭锁重合闸。

（4）在使用单相重合闸方式时，保护三跳闭锁重合闸。

（5）断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。

（6）重合于永久性故障时闭锁重合闸。

（7）远跳动作闭锁重合闸。

3、零序方向继电器、负序方向继电器、工频变化量方向继电器哪一种能适应两相运行？答：工频变化量方向继电器。

两相运行在负荷状态下就有负序和零序电流出现，计算负序和零序电压都需要三相电压，在两相运行时，一相已断开，电压互感器接在母线上还是线路上断开相电压差别很大，所以不能采用零序方向继电器、负序方向继电器。

工频变化量方向继电器在两相运行的负荷状态下电流和电压变化量为零，不会误动作，且能正确反映运行中两相的各种故障。

4、双母线接线的微机母差保护具有大差和小差，小差能区分故障母线，为什么还要设大差？答：双母线进行倒闸操作时，两段母线被隔离开关短接，此时如发生区外故障，小差会出现较大的差流，而大差没有，有大差闭锁就不会误动。

微机母差保护利用隔离开关辅助接点的位置识别母线的连接状态，若辅助接点接触不良，小差会出现较大的差流，有大差闭锁就不会误动。

四、计算题：1、某220kV线路电流互感器变比为1600/1A，线路零序电流保护各段的定值（二次值）分别为：Ⅰ段：1.5A，0秒，方向指向线路；Ⅱ段：1.0A，1.0秒，方向指向线路；Ⅲ段：0.4A，2.0秒，无方向；Ⅳ段：0.2A，4.0秒，无方向。

纵联零序（闭锁式）保护停信定值为0.4A（二次值），零序加速保护定值为0.4A（二次值）。

假设该线路投运后负荷电流将达到1000A，如果电流互感器B相极性接反，试画出向量图并分析该线路投入运行后上述各段保护的动作行为。

假定线路保护起动元件定值较动作定值灵敏，线路保护装置其它回路、逻辑等正常。

答：当负荷电流为1000A时，二次值为1000/1600=0.625A，由于电流互感器B 相极性接反，使得零序电流为2倍负荷电流，即零序电流保护感受到的电流为1.25A（含向量图1分）。

零序Ⅰ段保护达不到定值，不动作。

（1分）零序Ⅱ段保护则需视方向元件是否开放而定，如果线路保护经零序电压突变量闭锁，则一般不会误动；若不经突变量闭锁，且零序不平衡电压超过方向元件门槛，方向元件可能开放，保护将误动（2分）。

零序Ⅲ段保护将动作，Ⅳ段因时间长不会再动作（2分）。

纵联零序，本侧可能停信（视方向元件是否开放而定），但因对侧正常发闭锁信号（远方起信逻辑或手合发信逻辑）而不动作。

（2分）2、如某220kV线路保护用P类CT参数为：低漏磁特性，1250/1A，20V A，5P30，CT内阻Rct=6欧。

实测二次负荷Rb=10欧，最大短路电流按35KA计算，按规程规定，暂态系数Ks取2，请用二次极限电动势法验算该CT是否满足保护要求？如不满足要求该如何解决（至少2种不同类的方法）？如满足要求，二次负荷最大为多少？(提示:CT拐点电压要大于保护需要的电动势)答：因CT为低漏磁，可直接用极限电动势法验算。

保护感受的电流倍数Kpcf：35/1.25=28 （2分）CT额定极限电动势：Esl=Kalf（Rct＋Rbn/ In2）×In＝30（6+20/12）*1=780V （2分）保护要求的二次电动势：Es=Ks*Kpcf（Rct＋Rb）×In=2*28（6+10）*1=896V （2分）因Esl< Es，所用CT不满足保护误差要求。

（1分）解决：（3分）降低CT二次负担；如降为8欧以下更换CT,增大准确限值系数Kalf，如提高为5P40更换CT,增大额定二次负荷，如改为30 V A3、下图为一个单侧电源系统。

其中，变压器T1为Y0/△-11接线，中性点接地。

降压变压器T2为Y0/Y0/△-1接线，额定容量200MV A，额定电压为230/115/37kV（P为中压侧、Q为低压侧），高压侧中性点不接地，中压侧中性点接地，T2变压器空载运行。

k2k1NMGT1T2QP系统中各元件标幺参数如下：基准电压为230kV ，基准容量为1000MV A 。

设备 正序参数（负序参数） 零序参数 发电机G XG1=0.4 XG0=0.5 T1变压器 XT1=0.6 XT0=0.6 线路MNXL1=0.1XL0=0.3T2主变实测参数：阻抗电压高-中18% 零序实测参数70ΩZ 高+Z 励高-低 28% 6ΩZ 中+Z 励 (中压值) 中-低10%46ΩZ 高+Z 中//Z 励问题：请根据T2主变实测参数，求出T2变压器的正序和零序标幺参数。

画出k1点发生两相接地短路时的复合序网图，并标注序网参数。

（要求复合序网图中必须包含各元件的等值）线路MN 配置有复用光纤通道纵联电流差动保护，保护同步方法为“采样时刻调整法”。

线路分相纵联差动保护动作方程为：C B A I I I K I QD CD R CD ,,=Φ⎩⎨⎧>⨯>ΦΦΦ差动电流ΦΦΦ+=N M CD I I I 即为两侧电流矢量和制动电流ΦΦΦ-=N M R I I I 即为两侧电流矢量差动作门槛QDI ＝600A （一次值），制动系数K ＝0.5由于某种原因保护通道出现收发路由不一致，收发通道延时分别为0.4ms 和6.6ms ，当系统k2点发生BC 两相短路时，请计算线路MN 上的故障电流大小，并结合动作方程分析纵差保护的动作行为。

（忽略负荷电流和电容电流，系统频率始终为50Hz ）答：主变正序：高( 0.18+0.28-0.10)/2=0.18,0.18*1000/200=0.9；中( 0.18-0.28+0.10)/2=0；低（0.28+0.1-0.18）/2=0.1,0.1*1000/200=0.5；（1分）主变零序：A=70,B=6(折算至高压侧6*2302/1152=24),C=46励磁支路为√（24*（70-46））=24，高压46，中压0，折算为标幺值：基准阻抗2302/1000=52.9折算后为高压0.87，中压0，励磁支路0.45（2分）序网略（2分）k2点发生BC两相短路，短路电流计算：变压器高压侧B相标幺值：1/(0.4+0.6+0.1+0.9+0.5)=0.4，AC相标幺值：0.2，折算为实际值：基准电流2510A，高压侧A、C相502A，B相1004A（2分）通道延时（0.4+6.6）/2=3.5毫秒，采样偏差3.1毫秒，折合3.1*18度=55.8度（2分）差动电流2*sin(55.8/2) Id =0.9359Id，制动电流2*sin(180-55.8/2) Id =1.7675 Id。

（2分）A、C相差动电流470A，小于600A，不动作；（2分）B相差动电流940A，大于600A；制动电流1775A，1775*0.5=888A，940＞888。

满足动作方程，保护跳B相。

（2分）五、综合分析题1、综合分析题：1、图5-1所示为一220KV系统：图5-1 220kV系统图1、乙站I母发生A相接地故障，母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器。

此时，甲乙I回线甲侧的高频保护动作，A相跳闸，重合成功，试分析甲乙I线高频保护动作的行为。

（电流互感器安装在开关线路侧）2、若甲乙I线两套高频保护因故停运，乙站I母发生A相永久接地故障，保护及断路器动作情况如下：母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器，甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作，试分析故障点的位置（电流互感器安装在开关的线路侧）。

3、当该系统中某处发生A相永久接地故障，甲乙I线高频保护正确动作，甲侧重合成功，乙侧开关未重合（两侧重合闸均投单重方式，乙侧重合闸装置及回路正确、开关正常），母差保护未动（正确）,试分析故障点的位置及乙侧开关未重合的原因，故障最后靠什么保护切除。

（电流互感器安装在开关的母线侧）4、该系统发生如图5-2所示故障，甲乙I线两侧高频保护正确动作，跳开两侧三相开关，甲乙I线两侧重合闸均不重合（两侧重合闸均投三相重合闸方式，重合闸时间整定为1秒，乙侧重合闸装置为检无压，甲侧为检同期），在大约180ms录波图显示又出现故障电流，持续时间大约330ms消失，母差保护未动（正确）,失灵保护动作时间整定值为250ms。

试分析故障录波图中显示的第二次故障的原因？故障靠什么保护来切除的？乙侧开关未重合的原因。

（电流互感器安装在开关的线路侧）答1、母差保护跳闸停信，使对侧高频保护快速动作，因为故障点在母线上，所以母差动作跳开线、母联开关后，故障消失，所以甲侧重合成功。

2、故障点在开关和电流互感器之间，母差动作跳开线、母联开关后，甲侧保护仍然感受到故障，甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作，切除故障。

3、故障点在开关和电流互感器之间，由于电流互感器安装在开关的母线侧，所以在此位置发生故障时，是母线保护区外，母差不动作，线路保护动作跳开两侧开关，但故障并未切除，乙站侧线路保护仍然感受故障电流，再单相重合闸周期内保护不返回，跳三相闭锁重合闸。

最后经失灵保护跳开母联切除故障。

4、录波图显示故障发生60ms后甲乙I线三相确已断开，在重合闸合闸周期1秒内，又显示A相感受到故障电流，此时乙侧保护再次动作不返回，所以乙侧重合闸被放电闭锁重合，甲侧检同期合闸无法重合。

故障靠失灵保护切除，再次显示故障电流的原因是甲乙I线乙侧A相开关断口击穿所致。

2、220kV甲站与乙站间有I、II、III回线路并列运行。

甲站还有110kV和35kV 两个电压等级，与事故有关的一次系统图如下图1。

图1 系统主接线图在甲站110kV某线上发生单相接地故障时，三条220kV输电线有两条零序纵联保护误动。

事后对保护装置进行了认真检测，保护装置均正确无误，想到可能是公用电压回路的问题。

在不停电的情况下，用图2试验接线进行了测试。

提示：该接线检测电压互感器是否有两点接地可行。

实测数据如下：U(mv) 560 570 570 570I(ma) 64 58 48 42R总(Ω) 8.75 9.827 11.875 13.57R滑(Ω) 0 1 2.9 4.7计算电流表内阻8.75 8.827 8.975 8.87R总(Ω)为电流表内阻与滑线电阻之和。