相应得速断定值为 =×=1、2×2、17=2、603kA 最小保护范围为 ==42、3km
即3处得电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
上述计算表明,在运行方式变化很大得情况下,电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区。
(3)整定保护2得限时电流速断定值为 ==1、15×1、57=1、806kA 线路末段(即D处)最小运行发生下发生两相短路时得电流为 ==0、8098kA
所以保护2处得灵敏系数 ==0、4484 即不满足1、2得要求。 同理,保护3得限时电流速断定值为 ==1、15×1、87=2、151kA 线路末段(即C处)最小运行发生下发生两相短路时得电流为 ==0、9764kA
所以保护3处得灵敏系数 ==0、4531 即不满足1、2得要求。
可见,由于运行方式变化太大,2、3处得限时电流速断保护得灵敏度都远不能满足要求。 (4)过电流整定值计算公式为 == 所以有 ==304、5A 同理得 =406A =609A
在最小运行方式下流过保护元件得最小短路电流得计算公式为 = 所以有 =727、8A =809、8A =974、51A
所以由灵敏度公式 =可知,保护1作为近后备得灵敏度为 ==2、391、5 满足近后备保护灵敏度得要求;
保护2作为远后备得灵敏度为 ==1、791、2满足最为远后备保护灵敏度得要求; 保护3作为远后备得灵敏度为 ==1、331、2满足最为远后备保护灵敏度得要求。 保护得动作时间为 =0、5+0、5=1s =+0、5=1、5s =+0、5=2s
2、8 当图2、56中保护1 得出口处在系统最小运行方式下发生两相短路,保护按照题2、7配置与整定时,试问 (1)共有哪些保护元件启动？
(2)所有保护工作正常,故障由何处得那个保护元件动作、多长时间切除？
(3)若保护1 得电流速断保护拒动,故障由何处得那个保护元件动作、多长时间切除？ (4)若保护1 得断路器拒动,故障由何处得那个保护元件动作、多长时间切除？ 答: (1) 由题2、7得分析,保护1出口处(即母线D处)短路时得最小短路电流为0、8098kA,在量值上小于所有电流速断保护与限时电流速断保护得整定值,所以所有这些保
护都不会启动;该量值大于1、2、3处过电流保护得定值,所以三处过电流保护均会启动。 (2)所有保护均正常得情况下,应有1处得过电流以1s得延时切除故障。
(3)分析表明,按照本题给定得参数,1处得速断保护肯定不会动作,2处得限时电流速断保护也不会动作,只能靠1处得过电流保护动作,延时1s跳闸;若断路器拒动,则应由2处得过电流保护以1、5s得延时跳开2处得断路器。
2、9 如图24所示网络,流过保护1、2、3得最大负荷电流分别为400A、500A、550A, =1、3、=0、85,=1、15, ==0、5s,=1、0s ,试计算: （1） 保护4 得过电流定值;
（2） 保护4得过电流定值不变,保护1所在元件故障被切除,当返回系数低于何值时会
造成保护4误动？ （3） =0、85时,保护4得灵敏系数=3、2,当=0、7时保护4 得灵敏系数降低到多少？
BA5423M1MC
图24 系统示意图
解:过电流保护4 得最大负荷电流为 =400+500+550=1450A 保护4得过电流定值为 =2、55A 时限为 =max(,,)+=1、5s
(2)保护21 切除故障后,流过保护4 得最大负荷电流 =500+550=1050A=1、05kA ,在考虑电动机得自启动出现得最大保护电流 ==1、3×1、05=1、365kA,这个电流必须小于保护4 得返回电流,否则1、5s以后保护4 将误切除。相应得要求≤==2、55,从而2、55＞1、365,＞=0、535。当返回系数低于0、535时,会造成保护误动。 (3)保护4得灵敏系数=,与成正比,当下降时灵敏系数下降,==2、635。
2、10 在中性点非直接接地系统中,当两条上下、级线路安装相间短路得电流保护时,上级线路装在A、C相商,二下级线路装在A、B 相上,有何优缺点？当两条线路并列时,这种安装方式有何优缺点？以上串、并两种线路,若采用三相星形接线,有何不足？ 答:在中性点非直接接地系统中,允许单相接地时继续短时运行,在不同线路不同相别得两点接地形成两相短路时,可以只切除一条故障线路,另一条线路继续运行。不考虑同相得故障,两线路故障组合共有以下六种方式:(1A、2B) 、(1A、2C)、(1B、2A)、(1B、2C)、(1C、2A)、(1C、2B)。
当两条上、下级线路安装相间短路电流保护时,上级线路装在A、C相商,而下级装在A、B相上时,将在(1A、2B) 、(1B、2A)、(1C、2A)与 (1C、2B)四种情况下由下级线路
保护切除故障,即下级线路切除故障得几率为2/3;当故障为(1A、2C)时,将会由上级线路保护切除故障;而当故障为(1B、2C)时,两条线路均不会切除故障,出现保护拒动得严重情况。
两条线路并列时,若两条线路保护动作得延时一样,则在(1A、2B) 、(1C、2A)与 (1C、2B)三种情况下,两条线路被同时切除;而在(1A、2C)故障下,只能切除线路1;在(1B、2A)故障下,只能切除线路2;在(1B、2C)故障下,两条线路均不会切除,即保护拒动。 若保护采用三相星形接线时,需要三个电流互感器与四根二次电缆,相对来讲就是复杂不经济得。两条线路并列时,若发生不同相别得接地短路时,两套保护均启动,不必要切除两条线路得机会就比较多。
2、11在双侧电源供电得网络中,方向性电流保护利用了短路时电气量得什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决得问题？
答:在双侧电源供电网络中,利用电流幅值特征不能保证保护动作得选择性。方向性电流保护利用短路时功率方向得特征,当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上,就是保护应该动作得方向,允许保护动作。反之,不允许保护动作。用短路时功率方向得特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置得问题,并且线路两侧得保护只需按照单电源得配合方式整定配合即可满足选择性。
2、12功率方向判别元件实质上就是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？
答:功率方向判别元件实质就是判别加入继电器得电压与电流之间得相位,并且根据一定关系[cos(+a)就是否大于0]判别初短路功率得方向。为了进行相位比较,需要加入继电器得电压、电流信号有一定得幅值(在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波),且有最小得动作电压与电流要求。当短路点越靠近母线时电压越小,在电压小雨最小动作电压时,就出现了电压死区。在保护正方向发生最常见故障时,功率方向判别元件应该动作最灵敏。
2、13 当教材中途2、29得功率方向判别元件用集成电路实现,分别画出,
与,时,各输出电压随时间变化得波形;如果用数字式(微机)实现,写出您得算法,并校验上述两种情况下方向元件得动作情况。
答:以内角=30°为例,画出各点输出电压波形如图25所示。
动作最灵敏条件 临界动作条件
图25 各点电压输出波形图
可以瞧出,在内角=30°时第一种情况下动作最灵敏,第二种情况元件处于临界动作状态。数字式实现时,动作得判据可以表示为 。
将第一种情况与第二种情况下得电压、电流带入该判据可以得到情况1 为动作最灵
敏,而情况2 处于临界动作状态得结论。
2、14为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作,需要确定接线方式及内角,请给出90°接线方式正方向短路时内角得范围。 答:(1)正方向发生三相短路时,有0° (2)正方向发生两相短路,当短路点位于保护安装处附近,短路阻抗＜时,0° 综合三相与各种两相短路得分析得出,当0°<<90°时,使方向继电器在一切故障情况下都能动作得条件应为30° 2、15 对于90°接线方式、内角为30°得功率方向判别元件,在电力系统正常负荷电流(功率因数在0、85)下,分析功率方向判别元件得动作情况。假定A相得功率方向元件出口与B相过电流元件出口串接,而不就是“按相连接”,当反方向B、C两相短路时,会出现什么情况？ 答:内角为30°得功率方向元件,最大灵敏角=30°,则动作范围为120≤≤60°。由正常负荷电流得功率因数0、85可以得到=arctan0、85=31、79°,在动作范围内,根据功率元件出口与B相流过电流元件出口串接,当 反方向发生B、C两相短路时,B相过电流元件动作,由于该元件出口与A相功率方向元件串接,这样就会启动时间继电器,出现延时跳闸。因而电流元件与功率元件必须“按相连接”。 2、16 系统与参数见题2、7,试完成: (1)整定线路L3上不会4、5得电流速断定值,并尽可能在一端加装方向元件。 (2)确定保护4、5、6、7、8、9处过电流得时间定值,并说明何处需要安装方向元件。 (3)确定保护5、7、9限时电流速断得电流定值,并校验灵敏度。 答:整定保护5得电流速断。保护4处得母线发生三相短路时,流过保护5得短路电流为 = = 2、554A 按此电流来整定,动作定值==3、064kA 在来瞧发电机1、2处于最大运行方式下保护5处母线三相短路时,有 =(||+||)=18 保护5处得电流为 =1、953kA 远小于按躲过保护4 处母线三相短路求得得整定电流,所以保护5不必安装方向元件,仅靠定值就能保证方向故障时不误动作。 现在整定保护4,保护4按躲过保护5 处母线短路最大电流整定时,定值为 ==2、34kA 当保护4处背侧母线三相短路就是,流过保护4 得电流为2、554kA,大于其整定值,所以不会误动,必须加装方向元件。 (2)过电流保护按躲过最大负荷电流整定,其量值较小,保护灵敏度很高,4~9任何一处保护正向及方向故障时,短路电流得量值都会超过其整定值,所以每一处都应安装方向元件。 在均装方向元件得情况下,4、5、6处得过电流保护得动作时间分别与G3、G2与G1处得 过电流保护时间相配合,在其动作延时得基础上增加一个时间级差;5、7、9处过电流保护得动作时间均与3处过电流时间相配合,由题2、7可知,三处过电流保护得动作时间为2s,所以5、7、9处过流保护得动作时间均应取2、5s。 (3)5处限时电流速断保护定值应该与3、6、8处电流速断保护得定值相配合。 与3 处电流速断保护得定值配合: 3处电流速断保护得定值为=×=2、603KA,L3支路对应得分支系数得倒数为 与保护3配合时,5处限时电流速断保护得定值为 =1、224kA 与6处与8处电流速断配合: 若装设方向元件,则6处电流速断保护应该按躲过母线A处三相短路得最大短路电流来整定,而母线A三相短路时,发电机G1,G2所提供得短路电流不会流过保护6 ,只有发电机G3得电流才流过保护6,所以其Ⅰ段得整定值为 =×==1、048kA 同理,装设方向元件得情况下,8处保护得定值也为 =1、048kA。按与它们配合时,5处限时电流速断保护得定值为 =1、205kA 取三种情况得最大者,即=1、224kA 校验灵敏度:母线B两相短路时,流过5处得最小短路电流为 =2、211kA 所以灵敏度为 =1、834满足要求。 在6、8处不装方向元件得情况下,它们速断保护得定值还应安躲过母线B三相短路时流过它们得最大短路电流来整定。 母线B三相短路时流过6、8处得最大短路电流为 ===1、844kA 这时其短路电流速断保护得整定值变为===2、26kA 所以5处限时电流保护得定值为 =2、599kA 灵敏度为 =0、85 故不满足要求。 2、17在中性点直接接地系统中,发生接地短路后,试分析、总结:(1)零序电压、电流分量得分布规律;(2)负序电压、电流分量得分布规律;(3)正序电压、电流分量得分布规律。 答:(1)零序电压——故障点处零序电压最高,距故障点越远零序电压越低,其分布取决于到大地间阻抗得大小。零序电流——由零序电压产生,由故障点经线路流向大地,其分布主要取决于送电线路得零序阻抗与中性点接地变压器得零序阻抗,与电源点得数目与位置无关。(2)负序电压——故障点处负序电压最高,距故障点越远负序电压越低,在发电机中性点上负序电压为零。负序电流得分布取决于系统得负序阻抗。(3)正序电压——越靠近电源点正序电压数值越高,越靠近短路点正序电压数值越低。正序电流得分布取决于系统得正序阻抗。 2、18 比较不同得提取零序电压方式得优缺点。 答:(1)电磁式电压互感器一般有三个绕组,一个一次绕组,两个二次绕组。在三相系统中,三个单相式电压互感器得一次绕组接成星形并将中性点接地,其两个二次绕组一个按星形方式接线,另一个按开口三角形接线,星形接线得绕组用来测量各相对地电压及相间电压,开口三角形用来直接获取系统得零序电压。这种方式获取零序电压得有地啊就是简单
电力系统继电保护课后习题解析答案(全)
