继电保护分析计算题

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差动电流ICD=5-1.6=3.4A>3.3A
因此本光纤纵差保护将动作。
5、如图,某电流互感器按不完全星形接线,从A、C和A、N处测得二次回路阻抗Z=3.46Ω,设变比为600/5,一次通过最大三相短路电流为5160A,如测得该电流互感器某点伏安特性I0=3A,U2=150V。试问此时其变比误差是否超过10%。
(1)分析该级联滤波器能够滤除那些次数的谐波。
(2)写出该级联滤波器的差分方程表达式。
2答:(1)直流分量、2、4、6。
(2) 。
3在图1所示网络中的AB、BC、BD、DE上均装设了三段式电流保护;保护均采用了三相完全星形接法;线路AB的最大负荷电流为200A,负荷自启动系数 , , , , , ;变压器采用了无时限差动保护;其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115 。试计算AB线路各段保护的启动电流和动作时限,并校验II、III段的灵敏度。
答:三相短路时TA二次负担为
1)ZFH=√3(ZL+ZJ)=√3*3.46/2=3欧姆
2)某点伏安特性I0=3A,U2=150V。故障电流折算到二次侧为5160/120=43A,按I0=3A计算,U2’=(43-3)*3=120小于150V,TA合格。
3)即使以I0=3A,U2=150V计算变比误差:(43-40)/43=6.98%,合格
答:在Y侧发生B相接地故障时,IB1=IB2=IB0=1/3IK,
IA=IC=0
在△侧Ib1= IB1ej30°
Ib2= IB2e-j30°
Ib0=0
Ib=Ib1+Ib2=√3 Ib1=√3/3 IK
Ic=a2Ib1+ a1Ib2 =0
Ia=a1Ib1+ a2Ib2 =—√3/3 IK
(6分)
电流互感器二次负担=U2/I2
分析计算题
1已知线路的阻抗角 ,通过线路的负荷功率因数为0.9。当线路上发生金属性短路故障时,继电保护的启动元件的灵敏系数采用方向阻抗继电器大,还是采用全阻抗继电器大?大多少?
1答:采用方向阻抗继电器时灵敏度更大。采用全阻抗继电器的灵敏度只有方向阻抗继电器灵敏度的0.78倍。
2现有一个三单元级联滤波器,各单元滤波器的滤波方程为: , , 。设每基频周期采样次数 ,试:
答:母线相电压U=50/3*(6000/1.732)/(100/3)=3000/1.732V
即这时母线相电压升至3000/1.732V.
六、计算题(每题10分,共20分):
1、如图所示系统,变压器接线为YN,d11,变比为1,在变压器Y形侧发生B相单相接地故障时,试分析变压器两侧的各序电流分量及相电流的幅值大小及相位关系(画出两侧电流向量图),当变压器△侧电流保护采用两相不完全星形接线方式时,计算此时△侧两相电流互感器的二次负担。
图1
3解:1保护1第I段: ; 。
2保护1第II段: ; 。
用图3所示网络计算 。
图3求分支系数所用网络
,则
,满足要求。
4在图2所示单侧电源线路MN上装有比较 相位的纵联电流相位差动保护。已知:线路的阻抗 , ;系统阻抗: , 。问:不考虑负荷电流的影响, 为何值时,在线路末端K点发生两相接地短路时,保护将拒绝动作?
A处零序保护定值为A01:6.5A 0S;A02:3.5A 1S;A03:1A 1.5S,
B处零序保护定值为A01:5A 0S;A02:3A 0.5S;A03:1.5A 1S,
解:
(1)由故障分析知,接地故障时零序电流分布的比例关系,只与零序等值网络状况有关,与正、负序等值网络的变化无关。因此,只要零序等值网络不变,不论是单相接地还是两相接地故障,零序电流分布的比例关系不变;(2分)
=6.5×10-3 ×100+7=17.4(dB)---1分
2、如图所示,在线路L1的A侧装有按UΦ/(IΦ+K3I0)接线的接地距离保护(K=0.8),阻抗元件的动作特性为最大灵敏度等于80°的方向圆,一次整定阻抗为Zzd=40∠80°Ω。在K点发生A相经电阻接地短路故障:
(1)写出阻抗元件的测量阻抗表达式。
(3)
2、某110kV系统如图所示,已知C处发生单相接地故障时流过A、 B处零序电流的比值3I0(A)/3I0(B)为0.4,某天电源F2停一台125MVA机组,电源F2的正(负)序等值阻抗由原0.02变为0.04,C处发生两相接地故障,B处A02动作但开关拒动,试分析A处零序保护动作行为。
(其中基准值SJ=100MVA,UJ=110KV)
与保护3的II段相配合:保护3的II段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。

灵敏度校验: ,满足要求。
(4)电流保护III段
灵敏度校验:作为本线路的后备保护 ,满足要求。
作为相邻下一线路的后备保护 ,满足要求。
4如图2所示系统,在线路MN上装设纵联电流相位差动保护。已知 , , ,线路长400km,电流互感器和保护装置的角误差分别为 和 ,裕度角 取 。问:当纵联电流相位差动保护的闭锁角 和 时,两侧保护是否都保证在线路K点三相短路时正确动作?为什么?
Ua= Ia(ZL+ZJ)+ Ia(ZL+ZJ)= 2Ia(ZL+ZJ)
A相Z = 2(ZL+ZJ)
C相Z=0(4分)
2、220kV系统如下图,变压器Tm和Tn均为三相五柱式结构,Tm变压器直接接地,Tn变压器间隙接地且低压侧无电源,Tm和Tn变压器中性点零序过压继电器分别接M母线和N母线PT(变比:220000/√3/100/√3/100)开口三角绕组(反应3U0),定值为180V,当M侧线路A相开关跳闸后,请画出序网图,判断变压器Tm和Tn的中性点零序过压保护能否动作?(10分)
(4)由A处零序保护定值分析知,A02=3.5A>3I0(A)>A03=1A(3分)
因此,A处零序保护A03将动作出口,A01、A02均未达到定值不会动作。(3分)
3、某光纤纵差保护的比例制动特性如下图所示,
其中:KBL1和 KBL2为差动保护比例制动系数,KBL1=0.5,KBL2=0..7;
IQD为差动启动电流定值,IQD=1A;
1、如图所示,零序功率方向继电器GJ0的最大灵敏角为-110º,方向需指向变压器,在TA与变压器之间发生单相接地故障时,请分析:
(1)、线路L零序电流与母线M零序电压的向量图(2分)
(2)、把TV开口三角电压与GJ0正确连接(4分)
(3)、以电流为基准,作GJ0的动作向量图(4分)
答:(1)
(2) 1-3连,2-4连
(2)该阻抗元件是否会动作?并用阻抗向量图说Baidu Nhomakorabea之。
注:(1)I1与I2同相
(2)ZL1为线路L1的线路正序阻抗,ZL3k为线路母线B到故障点K的线路正序阻抗,ZL1=ZL3k=5∠80°Ω
A B
I1=100A
L1 ZL1
K
C
I2=200A L3 ZL3k
Rg=10Ω
L2
答:(1)测量阻抗
Zca=ZL1+[(I1+I2)+K(I1+I2)ZL3k]/(I1+KI1)+(I1+I2)Rg/(I1+KI1)=ZL1+(I1+I2)ZL3k/I1+(I1+I2)Rg/(I1+0.8I1)
解:Idj=Kk×Kq×Ide/nl
=1.5×6×164/300/5
=32.5A
Idz=35A
KL=√3/2×10669/(35×300/5)=4.39>2 合格
4、已知6kVBZT装置的低电压元件的整定值为26V,检有压的电压元件的整定值为73V,试计算各电压元件的一次整定值。
答:低电压元件U1=1.732(26/1.732)* (6000/1.732)/(100/1.732)=1560V
IINT为4倍额定电流;
ICD为差电流
IZD为制动电流
(1)写出该纵差保护动作判据;(4分)
(2)某次发生A相故障,两侧(M、N侧)A相电流记录数据如下:本侧IAM=5A∠0°、对侧IAN=1.6∠180°,试判断该光纤纵差保护是否动作?(要求计算分析,并写出计算分析过程)(6分)
答:(1)差动保护的动作判据为:
图2
4答:只有在 时,保护才可能拒动。因此首先要求得 、 。在线路末端K点发生两相接地短路: , 。则

由 ,则 。
1.已知某线路工作电压220KV,长度100km,高频保护采用相地通道(无差分网络),工作频率f0=256kHz,试估算线路传输衰耗bc。(本题3分)
解:bc=BeoL(N)=6.5×10-3 L+7(dB)---2分
(2)由题知, C处发生两相接地故障时,电源F2的正(负)序等值网络虽发生变化,但零序等值网络未变。因此,流过A、 B处零序电流的比值3I0(A)/3I0(B),与C处发生单相接地故障时相同也为0.4;(2分)
(3)B处A02动作,由B处零序保护定值分析知,5A>3I0(B)≥3A
所以,A处零序电流3I0(A):5*0.4=2A>3I0(A)≥3*0.4=1.2A
=20∠80°+17 (5分)
(2)该阻抗元件会动作,在K点短路时阻抗元件的允许接地电阻为20Ω,现测量的K点接地电阻为17Ω,所以能动作。(3分)
+jx Zzd=40∠80°
(图2分)
3、已知一异步电动机额定容量为6KV,额定电流164A,接至6.3KV母线上,经一变压器供电,试计算该电动机的速断保护定值,并校核灵敏度。得知在系统最小运行方式下,电动机本体入口引线三相短路电流有名值10669A,电流互感器比300/5,保护采用不完全星形接线。
∣IM+IN∣>IQD
∣IM+IN∣>4IC (注:也可不写)
∣IM+IN∣>KBL1∣IM-IN∣;当∣IM+IN∣≤IINT时
∣IM+IN∣>KBL2(∣IM-IN∣-Ib) ; 当∣IM+IN∣>IINT时
其中:Ib=IINT×(KBL1- KBL2)/ KBL1,为常数;
(2)这次故障中:
制动电流IZD=5+1.6=6.6A<40A,对应的动作电流为3.3A
1答:在 时的动作阻抗为 ;因为 ,所以该继电器动作。
2设 ,设计一加法滤波器,要求滤掉1、3、5等奇次谐波,写出其差分方程表达式。
2答:因为 ,所以 。又已知加法滤波器能够滤除的谐波次数 (I为正整数或0),则 。
3在图1所示网络中装设了反应相间短路的距离保护。已知:线路的正序阻抗 ;系统阻抗: , , ; 。试对距离保护1的第I、II段进行整定计算,并校验II段灵敏度。
图1系统接线图
3答:(1)短路电流计算。选取图3中的 、 、 点作为计算点。
图3
三相短路计算结果如表1所示。
表1三相短路计算结果
短路点
最大运行方式( )
1.795
1.253
0.499
最小运行方式( )
1.660
1.186
0.488
(2)电流保护I段

(3)电流保护II段

灵敏度校验: , ,不满足要求。
图2系统接线图
4答:根据已知可绘制图4。由图4可见, 与 之间的夹角为70°。
图4
当线路K点三相短路时,线路两侧收信机收到高频信号的相位差分别为:
M侧: ;高频信号间断最大可能为
N侧: ;高频信号间断最大可能为
当 ,M、N侧保护都能动作。
当 ,N侧保护首先动作,M侧保护相继动作。
二、
1某方向阻抗继电器 , ,当继电器的测量阻抗为 时,该继电器是否动作?
有电压元件U2=1.732(73/1.732)* (6000/1.732)/(100/1.732)=4380V
6、有一小电流接地系统,母线额定电压为6KV,电压互感器变比为(6000/1.732)/(100/1.732)/(100/3),当发生单相直接接地时,若母线绝缘监测继电器输入侧测得的电压为50V,求这时母线相电压升至多少?(假定母线电压是从零开始升压的)
答案:序网图如下:(4分)
当线路MN M侧断路器A相断开后,M母线零序电压U0=0,N母线零序电压U0=EA/2。(4分)
M母线的U0=0V,M母线PT开口三角感受到的电压3U0=0V,M母线变压器Tm的中性点零序过电压保护不会动作。(1分)
PT变比为220000/√3/100/√3/100,N母线PT开口三角感受到的电压3U0=150V,所以N母线变压器Tn的中性点零序过电压保护不会动作。(1分)
有电压元件U2=1.732(73/1.732)* (220000/1.732)/(100/1.732)=160.kV
5、已知380VBZT装置的低电压元件的整定值为26V,检有压的电压元件的整定值为73V,试计算各电压元件的一次整定值。
答:低电压元件U1=1.732(26/1.732)* (380/1.732)/(100/1.732)=98.8V
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