电力系统继电保护 习题复习资料 绪论.docx

电力系统继电爱护课后习题答案 绪论1.1电力系统假如没有装备完善的继电爱护系统，想象一下会出现什么情景？答：现代的电力系统分开完善的继电爱护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电爱护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。假如电力系统没有装备完善的继电爱护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能刚好地发出信号通知值班人员进展合理的处理。1.2继电爱护装置在电力系统中所起的作用是什么?答:继电爱护装置就是指能反响电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快复原正常运行;3.电力系统故障时,甄别动身生故障的电力设备,并向故障点及电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障局部及电网的其他局部隔离。1.3继电爱护装置通过哪些主要环节完成预定的爱护功能,各环节的作用是什么?答:继电爱护装置一般通过测量比拟、逻辑推断和执行输出三个局部完成预定的爱护功能。测量比拟环节是册来那个被爱护电器元件的物理参量，并及给定的值进展比拟，根据比拟的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别爱护装置是否应当启动。逻辑推断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使爱护装置按确定的逻辑关系断定故障的类型和范围，最终确定是否应当使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑局部传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。1.4 根据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的爱护，这些爱护单靠爱护整定值能求出爱护范围内随意点的故障吗？答：利用流过被爱护元件电流幅值的增大，构成了过电流爱护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压爱护；利用电压幅值的异样上升，构成了过电压爱护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗爱护。单靠爱护增大值不能切除爱护范围内随意点的故障，因为当故障发生在本线路末端及下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差异不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得爱护只能爱护线路的一局部。1.5根据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的爱护？答：利用电力元件两端电流的差异，可以构成电流差动爱护；利用电力元件两端电流相位的差异可以构成电流相位差动爱护；利两侧功率方向的差异，可以构成纵联方向比拟式爱护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差异，可以构成纵联间隔 爱护。1.6 如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路爱护和母线爱护应各接哪组互感器？答：线路爱护应接TA1，母线爱护应接TA2。因为母线爱护和线路爱护的爱护区必需重叠，使得随意点的故障都处于爱护区内。 图1-1 电流互感器选用示意图1.7 结合电力系统分析课程的学问，说明加快继电爱护的动作时间，为什么可以进步电力系统的稳定性？答：由电力系统分析学问可知，故障发生时发电机输出的电磁功率减小二机械功率根本不变，从而使发电机产生加速的不平衡功率。继电爱护的动作时间越快，发电机加速时间越短，功率角摆开幅度就越小，月有利于系统的稳定。 由分析暂态稳定性的等面积理论可知，继电爱护的动作速度越快，故障持续的时间就越短，发电机的加速面积就约小，减速面积就越大，发电机失去稳定性的可能性就越小，即稳定性得到了进步。1.8后备爱护的作用是什么？阐述远后备爱护和近后备爱护的优缺点。答：后备爱护的作用是在主爱护因爱护装置拒动、爱护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等缘由不能快速切除故障的状况下，快速启动来切除故障。 远后备爱护的优点是：爱护范围覆盖全部下级电力元件的主爱护范围，它能解决远后备爱护范围内全部故障元件由任何缘由造成的不能切除问题。 远后备爱护的缺点是：（1）当多个电源向该电力元件供电时，须要在全部的电源侧的上级元件处配置远后备爱护；（2）动作将切除全部上级电源测的断路器，造成事故扩大；（3）在高压电网中难以满意灵敏度的要求。近后备爱护的优点是：（1）及主爱护安装在同一断路器处，在主爱护拒动时近后备爱护动作；（2）动作时只能切除主爱护要跳开的断路器，不造成事故的扩大；（3）在高压电网中能满意灵敏度的要求。 近后备爱护的缺点是：变电所直流系统故障时可能及主爱护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障，不能起到爱护作用。1.9 从对继电器的“四性“要求及其间的冲突，阐述继电爱护工作即是理论性很强，又是工程理论性很强的工作。答：继电爱护的牢靠性、选择性、速动性和灵敏性四项要求之间即冲突又统一。继电爱护的科学探讨、设计、制造和运行的大局部工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进展的。 电力系统继电爱护即是一门理论性很强，又是工程理论性很强的学科。首先继电爱护工作者要驾驭电力系统、电气设备的根本原理、运行特性和分析方法，特殊要驾驭电力系统故障时的电气量改变的规律和分析方法，通过寻求电力系统的不同运行状态下电气量改变的特点和差异来“甄别“故障或不正常状态的原理和方法，应用不同的原理和判据实现继电爱护的根本方法，所以须要很强的理论性。 由于被爱护的电力系统及其相关的电气设备千差万别，故障时电气量的改变受多种因素的影响和制约，因此任何一种继电爱护原理或装置都不行能不加调整地应用于不同的电气设备或系统，而应根据实际工程中设备、系统的现状及参数，对其继电爱护做出必要的调整。一样原理的爱护装置在应用于电力系统不同位置的元件上时，可能有不同的配置和协作；一样的电力元件在电力系统不同位置安装时，可能配置不同的继电爱护，这些均须要根据电力系统的工程实际，详细问题详细分析，所以继电爱护又具有很强的工程理论性。2电流的电网爱护2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满意“继电特性”？若不满意，当参加继电器的电量在动作值旁边时将可能出现什么状况？答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。当参加继电器的动作电量（图中的）大于其设定的动作值（图中的）时，继电器可以突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当参加继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的）以后它才突然返回。无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不行能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性”。 为了保证继电器牢靠工作，其动作特性必需满意继电特性，否则当参加继电器的电气量在动作值旁边波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。2.2 请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采纳那些技术？答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩及摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚到达动作条件时，继电器的可动衔铁开场转动，磁路气隙减小，在外加电流（或电压）不变的状况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。继电器的返回过程及之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩及摩擦力矩之和。当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此可以加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。所以返回值确定小于动作值，继电器有一个小于1 的返回系数。这样就获得了“继电特性”。在集成电路型继电器中，“继电特性”的获得是靠施密特触发器实现的，施密特触发器的特性，就是继电特性。在数字型继电器中，“继电特性”的获得是靠分别设定动作值和返回值两个不同的整定值而实现的。2.3 说明“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点？答：在过电流继电器中，为使继电器启动并闭合其触点，就必需增大通过继电器线圈的电流，以增大电磁转矩，能使继电器动作的最小电流称之为动作电流。在继电器动作之后，为使它重新返回原位，就必需减小电流以减小电磁力矩，能使继电器返回原位的最大电流称之为继电器的返回电流。过电流继电器返回系数过小时，在一样的动作电流下起返回值较小。一旦动作以后要使继电器返回，过电流继电器的电流就必需小于返回电流，真阳在外故障切除后负荷电流的作用下继电器可能不会返回，最终导致误动跳闸；而返回系数过高时，动作电流恶和返回电流很接近，不能保证牢靠动作，输入电流正好在动作值旁边时，可能回出现“抖动”现象，使后续电路无法正常工作。继电器的动作电流、返回电流和返回系数都可能根据要求进展设定。2.4 在电流爱护的整定计算中，为什么要引入牢靠系数，其值考虑哪些因素后确定？答：引入牢靠系数的缘由是必需考虑实际存在的各种误差的影响，例如：（1）实际的短路电流可能大于计算值；（2）对瞬时动作的爱护还应考虑短路电流中非周期重量使总电流增大的影响；（3）电流互感器存在误差；（4）爱护装置中的短路继电器的实际启动电流可能小于整定值。考虑必要的裕度，从最不利的状况动身，即使同时存在着以上几个因素的影响，也能保证在预定的爱护范围以外故障时，爱护装置不误动作，因此必需乘以大于1的牢靠系数。2.5 说明电流速断、限时电流速断结合工作时，依靠什么环节保证爱护动作的选择性？依靠什么环节保证爱护动作的灵敏度性和速动性？答：电流速断爱护的动作电流必需根据躲开本线路末端的最大短路电流来整定，即考电流整定值保证选择性。这样，它将不能爱护线路全长，而只能爱护线路全长的一局部，灵敏度不够。限时电流速断的整定值低于电流速断爱护的动作短路，按躲开下级线路电流速断爱护的最大动作范围来整定，进步了爱护动作的灵敏性，但是为了保证下级线路短路时不误动，增加一个时限阶段的延时，在下级线路故障时由下级的电流速断爱护切除故障，保证它的选择性。 电流速断和限时电流速断相协作爱护线路全长，速断范围内的故障由速断爱护快速切除，速断范围外的故障则必需由限时电流速断爱护切除。速断爱护的速动性好，但动作值高、灵敏性差；限时电流速断爱护的动作值低、灵敏度高但须要0.30.6s的延时才能动作。速断和限时速断爱护的协作，既保证了动作的灵敏性，也可以满意速动性的要求。2.6为什么定时限过电流爱护的灵敏度、动作时间须要同时逐级协作，而电流速断的灵敏度不须要逐级协作？答：定时限过电流爱护的整定值根据大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但爱护本线路的全长，而且爱护相邻线路的全长，可以起远后备爱护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流爱护最先动作，这就要求爱护必需在灵敏度和动作时间上逐级协作，最末端的过电流爱护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。由于电流速断只爱护本线路的一局部，下一级线路故障时它根本不会动作，因此灵敏度不须要逐级协作。2.7 如图2-2所示网络，在位置1、2和3处装有电流爱护，系统参数为： ， 、，线路阻抗，=1.2 、=1.15 ，=1.5、=0.85。试求：（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，请确定爱护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。（2）整定爱护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小爱护范围。（3）整定爱护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满意灵敏度要求（1.2）（4）整定爱护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E的过电流爱护动作时限为0.5s，校验爱护1作后备用，爱护2和3作远备用的灵敏度。图2-2 简洁电网示意图解：由已知可得=0.4×60=24，=0.4×40=16，=0.4×50=20，=0.4×30，=0.4×20=8（1）经分析可知，最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路L1L3全部运行，由题意G1，G2连接在同一母线上，则=（|+|）|(+)=(6+12)|(10+16)=10.6同理，最小运行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1运行，相应地有=+=39图2-3 等值电路（2）对于爱护1，其等值电路图如图2-3所示，母线E最大运行方式下发生三相短路流过爱护1 的最大短路电流为相应的速断定值为=×=1.2×1.312=1.57kA最小爱护范围计算公式为=-85.9km即1处的电流速断爱护在最小运行方式下没有爱护区。对于爱护2等值电路如图2-3所示，母线D在最大运行方式下发生三相短路流过爱护2 的最大电流 =1.558kA相应的速断定值为 =×=1.2×1.558=1.87kA最小爱护范围为 =-70.6km即2处的电流速断爱护在最小运行方式下也没有爱护区。对于爱护3等值电路如图2-3所示，母线C在最大运行方式下发生三相短路流过爱护3 的最大电流 =2.17kA相应的速断定值为 =×=1.2×2.17=2.603kA最小爱护范围为 =-42.3km即3处的电流速断爱护在最小运行方式下也没有爱护区。上述计算说明，在运行方式改变很大的状况下，电流速断爱护在较小运行发生下可能没有爱护区。（3）整定爱护2的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的电流为=0.8098kA 所以爱护2处的灵敏系数 =0.4484 即不满意1.2的要求。同理，爱护3的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的电流为=0.9764kA所以爱护3处的灵敏系数 =0.4531即不满意1.2的要求。可见，由于运行方式改变太大，2、3处的限时电流速断爱护的灵敏度都远不能满意要求。（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爱护元件的最小短路电流的计算公式为 =所以有 =727.8A =809.8A =974.51A所以由灵敏度公式 =可知，爱护1作为近后备的灵敏度为=2.391.5 满意近后备爱护灵敏度的要求；爱护2作为远后备的灵敏度为 =1.791.2满意最为远后备爱护灵敏度的要求；爱护3作为远后备的灵敏度为 =1.331.2满意最为远后备爱护灵敏度的要求。爱护的动作时间为 =0.5+0.5=1s =+0.5=1.5s =+0.5=2s2.8 当图2.56中爱护1 的出口处在系统最小运行方式下发生两相短路，爱护根据题2.7配置和整定时，试问（1）共有哪些爱护元件启动？（2）全部爱护工作正常，故障由何处的那个爱护元件动作、多长时间切除？（3）若爱护1 的电流速断爱护拒动，故障由何处的那个爱护元件动作、多长时间切除？（4）若爱护1 的断路器拒动，故障由何处的那个爱护元件动作、多长时间切除？答: （1） 由题2.7的分析，爱护1出口处（即母线D处）短路时的最小短路电流为0.8098kA，在量值上小于全部电流速断爱护和限时电流速断爱护的整定值，所以全部这些爱护都不会启动；该量值大于1、2、3处过电流爱护的定值，所以三处过电流爱护均会启动。（2）全部爱护均正常的状况下，应有1处的过电流以1s的延时切除故障。（3）分析说明，根据本题给定的参数，1处的速断爱护确定不会动作，2处的限时电流速断爱护也不会动作，只能靠1处的过电流爱护动作，延时1s跳闸；若断路器拒动，则应由2处的过电流爱护以1.5s的延时跳开2处的断路器。2.9 如图2-4所示网络，流过爱护1、2、3的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） 爱护4 的过电流定值；（2） 爱护4的过电流定值不变，爱护1所在元件故障被切除，当返回系数低于何值时会造成爱护4误动？（3） =0.85时，爱护4的灵敏系数=3.2，当=0.7时爱护4 的灵敏系数降低到多少？图2-4 系统示意图解：过电流爱护4 的最大负荷电流为 =400+500+550=1450A爱护4的过电流定值为 =2.55A时限为 =max（，）+=1.5s（2）爱护21 切除故障后，流过爱护4 的最大负荷电流 =500+550=1050A=1.05kA，在考虑电动机的自启动出现的最大爱护电流 =1.3×1.05=1.365kA，这个电流必需小于爱护4 的返回电流，否则1.5s以后爱护4 将误切除。相应的要求=2.55，从而2.551.365，=0.535。当返回系数低于0.535时，会造成爱护误动。（3）爱护4的灵敏系数=，及成正比，当下降时灵敏系数下降，=2.635。2.10 在中性点非干脆接地系统中，当两条上下、级线路安装相间短路的电流爱护时，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，若采纳三相星形接线，有何缺乏？答：在中性点非干脆接地系统中，允许单相接地时接着短时运行，在不同线路不同相别的两点接地形成两相短路时，可以只切除一条故障线路，另一条线路接着运行。不考虑同相的故障，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爱护时，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）和 （1C、2B）四种状况下由下级线路爱护切除故障，即下级线路切除故障的几率为2/3;当故障为（1A、2C）时，将会由上级线路爱护切除故障；而当故障为（1B、2C）时，两条线路均不会切除故障，出现爱护拒动的严峻状况。两条线路并列时，若两条线路爱护动作的延时一样，则在（1A、2B） 、（1C、2A）和 （1C、2B）三种状况下，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，即爱护拒动。若爱护采纳三相星形接线时，须要三个电流互感器和四根二次电缆，相对来讲是困难不经济的。两条线路并列时，若发生不同相别的接地短路时，两套爱护均启动，不必要切除两条线路的时机就比拟多。2.11在双侧电源供电的网络中，方向性电流爱护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？答：在双侧电源供电网络中，利用电流幅值特征不能保证爱护动作的选择性。方向性电流爱护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时说明故障点在线路方向上，是爱护应当动作的方向，允许爱护动作。反之，不允许爱护动作。用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的爱护只需根据单电源的协作方式整定协作即可满意选择性。2.12功率方向判别元件本质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件本质是判别参加继电器的电压和电流之间的相位，并且根据确定关系cos(+a)是否大于0判别初短路功率的方向。为了进展相位比拟，须要参加继电器的电压、电流信号有确定的幅值（在数字式爱护中进展相量计算、在模拟式爱护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。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。在爱护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应当动作最灵敏。2.13 当教材中途2.29的功率方向判别元件用集成电路实现，分别画出，和，时，各输出电压随时间改变的波形；假如用数字式（微机）实现，写出你的算法，并校验上述两种状况下方向元件的动作状况。答：以内角=30°为例，画出各点输出电压波形如图2-5所示。 动作最灵敏条件 临界动作条件 图2-5 各点电压输出波形图可以看出，在内角=30°时第一种状况下动作最灵敏，第二种状况元件处于临界动作状态。数字式实现时，动作的判据可以表示为 。将第一种状况和第二种状况下的电压、电流带入该判据可以得到状况1 为动作最灵敏，而状况2 处于临界动作状态的结论。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，须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的范围。答：(1)正方向发生三相短路时，有0°<a<90°。(2)正方向发生两相短路，当短路点位于爱护安装处旁边，短路阻抗时，0°<a<90°；当短路点远离爱护安装处，且系统容量很大时，-30°<a<60°。综合三相和各种两相短路的分析得出，当0°<<90°时，使方向继电器在一切故障状况下都能动作的条件应为30°<a<60°。2.15 对于90°接线方式、内角为30°的功率方向判别元件，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的动作状况。假定A相的功率方向元件出口及B相过电流元件出口串接，而不是“按相连接”，当反方向B、C两相短路时，会出现什么状况？答：内角为30°的功率方向元件，最大灵敏角=-30°，则动作范围为-120-60°。由正常负荷电流的功率因数0.85可以得到=arctan0.85=31.79°，在动作范围内，根据功率元件出口及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，由于该元件出口和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。因此电流元件和功率元件必需“按相连接”。2.16 系统和参数见题2.7，试完成：（1）整定线路L3上不会4、5的电流速断定值，并尽可能在一端加装方向元件。（2）确定爱护4、5、6、7、8、9处过电流的时间定值，并说明何处须要安装方向元件。（3）确定爱护5、7、9限时电流速断的电流定值，并校验灵敏度。答：整定爱护5的电流速断。爱护4处的母线发生三相短路时，流过爱护5的短路电流为= = 2.554A 按此电流来整定，动作定值=3.064kA在来看发电机1、2处于最大运行方式下爱护5处母线三相短路时，有=（|+|）=18爱护5处的电流为 =1.953kA远小于按躲过爱护4 处母线三相短路求得的整定电流，所以爱护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。如今整定爱护4，爱护4按躲过爱护5 处母线短路最大电流整定时，定值为=2.34kA 当爱护4处背侧母线三相短路是，流过爱护4 的电流为2.554kA，大于其整定值，所以不会误动，必需加装方向元件。（2）过电流爱护按躲过最大负荷电流整定，其量值较小，爱护灵敏度很高，49任何一处爱护正向及方向故障时，短路电流的量值都会超过其整定值，所以每一处都应安装方向元件。在均装方向元件的状况下，4、5、6处的过电流爱护的动作时间分别及G3、G2和G1处的过电流爱护时间相协作，在其动作延时的根底上增加一个时间级差；5、7、9处过电流爱护的动作时间均及3处过电流时间相协作，由题2.7可知，三处过电流爱护的动作时间为2s，所以5、7、9处过流爱护的动作时间均应取2.5s。（3）5处限时电流速断爱护定值应当及3、6、8处电流速断爱护的定值相协作。及3 处电流速断爱护的定值协作：3处电流速断爱护的定值为=×=2.603KA，L3支路对应的分支系数的倒数为 及爱护3协作时，5处限时电流速断爱护的定值为 =1.224kA及6处和8处电流速断协作： 若装设方向元件，则6处电流速断爱护应当按躲过母线A处三相短路的最大短路电流来整定，而母线A三相短路时，发电机G1，G2所供应的短路电流不会流过爱护6 ，只有发电机G3的电流才流过爱护6，所以其段的整定值为=×=1.048kA同理，装设方向元件的状况下，8处爱护的定值也为 =1.048kA。按及它们协作时，5处限时电流速断爱护的定值为 =1.205kA取三种状况的最大者，即=1.224kA校验灵敏度：母线B两相短路时，流过5处的最小短路电流为=2.211kA 所以灵敏度为 =1.834满意要求。在6、8处不装方向元件的状况下，它们速断爱护的定值还应安躲过母线B三相短路时流过它们的最大短路电流来整定。母线B三相短路时流过6、8处的最大短路电流为=1.844kA这时其短路电流速断爱护的整定值变为=2.26kA所以5处限时电流爱护的定值为 =2.599kA灵敏度为 =0.85 故不满意要求。2.17在中性点干脆接地系统中，发生接地短路后，试分析、总结：(1)零序电压、电流重量的分布规律；(2)负序电压、电流重量的分布规律；(3)正序电压、电流重量的分布规律。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的大小。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的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，及电源点的数目和位置无关。(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。负序电流的分布取决于系统的负序阻抗。(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。正序电流的分布取决于系统的正序阻抗。2.18 比拟不同的提取零序电压方式的优缺点。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的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，星形接线的绕组用来测量各相对地电压及相间电压，开口三角形用来干脆获得系统的零序电压。这种方式获得零序电压的有地啊是简洁便利，精度较高，不须要额外的装置或系统;其缺点是开口三角侧正常无电压，不便于对其进展监视，该侧出现断线短路等故障无法刚好发觉，输出零序电压的极性简洁标错，从而造成零序功率方向继电器不能正确工作。（2）采纳三相五柱式互感器本身构造比拟困难，主要应用于35kV及以下电压等级的中低压配电系统，其优缺点及（1）的状况类似。（3）接于发电机中性点的电压互感器，用一只电压互感器即可获得三相系统的零序电压，较为经济，但适用范围小，同时不平衡电压较大，不够灵敏。（4）爱护内部合成零序电压的方式接线较为简洁，不简洁出现接线及极性的错误，其缺点是装置内部必需设置特地的模块。传统的机电式爱护中通常采纳（1）、（2）、（3）三种方式获得零序电压；在数字式爱护中，倾向于采纳方式（4）;在一些特殊的场合，也可以采纳方式（3）。2.19 系统示意图如图2-6所示，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，线路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。 图2-6 系统示意图（1）画出全部元件全运行时的三序等值网络，并标注参数；（2）全部元件全爱护时，计算母线B发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电流分布；（3）分别求出爱护1、4零序段的最大、最小分支系数；（4）分别求出爱护1、4零序、段的定值，并校验灵敏度；（5）爱护1、4零序、段是否须要安装方向元件；（6）爱护1处装有单相重合闸，全部元件全运行时发生系统振荡，整定爱护1不灵敏段定值。解：先求出线路的参数，即 =60km，=24，=72，=40km，=16,=48，全部元件全运行是三序电压等值网络图如图2-7所示。 (a) 正序等值图(b) 负序等值图(c)零序等值图图2-7 全部元件全运行时三序电压等值网络图（2）下求出全部元件全运行时，B 母线分别发生单相接地短路和两相接地短路时的负荷序网等值图。1）单相接地短路时，故障端口正序阻抗为=(24+5)|(16+6.5)=12.67故障端口负序阻抗为 =12.67故障端口零序阻抗为=79.5|10|55.5=7.657则复合序网等值图如图2-8所示。故障端口零序电流为 =2.012kA在零序网中根据零序导纳进展安排零序电流从而得到此时流过爱护1、4处的零序电流分别为 =0.194kA =0.278kA画出零序电流分布图如图2-9所示.图2-8 单相接地短路复合序网等值图 图2-9 单相接地短路零序电流分布图2) 两相接地短路时，故障端口各序阻抗和单相接地短路时一样，即 =12.67=7.657，则复合序网如图2-10所示。|=4.77 故障端口正序电流为 =3.808kA故障端口零序电流为 =2.373kA同样地，流过爱护1、4的零序电流分别为 =0.299kA， =0.327kA。从而得到如图2-11所示的零序电流分布图。图2-10 两相接地短路复合序网等值图 图2-11 两相接地短路零序电流分布图（3）先求出爱护1的分支系数 当BC段发生接地故障，变压器5、6有助增作用，如图2-12所示。对于，当只有一台发电机变压器组运行是最大，有=87当两台发电机变压器组运行时最小，有 =79.5对于，当T5,T6只有一台运行时最大，=20；当T5,T6两台全运行时最小，=10. 因此爱护1的最大分支系数 =9.7，最小分支系数为=4.975同样的分析爱护4的分支系数。当AB段发生接地故障时，T5,T6YOU 助增的作用，如图2-13所示。对于，当只有一台发电机变压器组运行是最大，有=63当两台发电机变压器组运行时最小，有 =55.5对于，当T5,T6只有一台运行时最大，=20；当T5,T6两台全运行时最小，=10. 因此爱护4的最大分支系数 =7.3，最小分支系数为=3.775图2-12 BC段故障时变压器的助增作用 图2-13 AB段故障时变压器的助增作用（4）爱护1整定计算零序段： 根据前面的分析结果，母线B故障流过爱护1的最大零序电流为 =0.229kA 故段定值 =1.2×3×0.229=0.8244kA为求爱护1的零序段定值，应先求出爱护3零序段定值，设在母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过爱护3 的最大零序电流，因此有=（）|()=5.68=6.63单相接地短路时，有 =3.69kA从而求得流过爱护3的电流为 =0.43kA连相接地短路时，有 =3.06正序电流 =7.6kA 零序电流 =3.5kA从而求得流过爱护3 的电流 =0.408kA这样，流过爱护3的最大零序电流 =0.43kA爱护3的零序段定值为 =1.548kA这样，爱护1的零序段定值为 =0.358kA校验灵敏度：母线B接地短路故障流过爱护1 的最小零序电流 =0.194kA灵敏系数 =1.626爱护4 整定计算：零序段 根据前面的分析结果，母线B故障流过爱护4的最大零序电流为 =0.327kA 故段定值 =1.2×3×0.327=1.18kA为求爱护4的零序段定值，应先求出爱护2零序段定值，设在母线A处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过爱护2 的最大零序电流，因此有=（）|()=4.52=6.86单相接地短路时，有 =4.179kA从而求得流过爱护2的电流为 =0.356kA两相接地短路时，有 =2.723正序电流 =9.17kA 零序电流 =3.64kA从而求得流过爱护2的电流 =0.31kA这样，流过爱护2的最大零序电流 =0.356kA爱护2的零序段定值为 =1.286kA这样，爱护4的零序段定值为 =0.39kA校验灵敏度：母线B接地短路故障流过爱护4 的最小零序电流 =0.278kA灵敏系数 =2.142.20 系统示意图如图2-6所示，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，线路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。其相间短路的爱护也采纳电流爱护，试完成：（1）分别求出爱护1、4 的段、定值，并校验灵敏度；（2）爱护1、4 的、段是否安装方向元件；（3）分别画出相间短路的电流爱护的功率方向判别元件及零序功率方向判别元件的沟通接线;（4）相间短路的电流爱护的功率方向判别元件及零序功率方向判别元件的内角有何不同；（5）功率方向判别元件必需正确地根据电压、电流同名端接线后，才能正确工作，设想现场工程师是如何保证接线极性正确的。解：（1）爱护1的、段整定。最大运行方式为G1、G2全运行，相应的 =5最小运行方式为一台电机运行，相应的 =10母线B处三相短路流过爱护1的最大电流 =2.289kA爱护1 的段定值为 =1.2×2.289=2.747kA母线C三相短路流过爱护3的最大电流 =1.475kA爱护3 的段定值为 =1.771kA爱护1 的段定值为 =2.063kA母线B两相短路流过爱护1的最小电流 =1.691kA爱护1电流断的灵敏度系数 =0.83 灵敏度不满意要求。爱护4的、段整定。最大运行方式为G3、G4全运行，相应的 =6.5最小运行方式为一台电机运行，相应的 =13母线B处三相短路流过爱护4的最大电流 =2.951kA爱护1 的段定值为 =1.2×2.951=3.541kA母线A三相短路流过爱护2的最大电流 =1.428kA爱护2 的段定值为 =1.713kA爱护4 的段定值为 =1.97kA母线B两相短路流过爱护4的最小电流 =1.983kA爱护4电流断的灵敏度系数 =1.01 灵敏度不满意要求。（2）计算母线A背侧三相短路时流过爱护1 的最大短路电流，即=1.428kA由于2.747kA=，并且2.036kA=，故爱护1 的、均不须要加装方向元件。计算母线C背侧三相短路时流过爱护4的最大短路电流，即=1.475kA由于3.54kA=，并且1.97kA=，故爱护4的、均不须要加装方向元件。（3）相间短路的电流爱护的功率方向判别元件及零序功率方向元件的沟通接线图分别如图2-