1、2.7 如圖2-2所示網絡，在位置1、2和3處裝有電流保護，系統參數為： ， 、，線路阻抗，=1.2 、=1.15 ， ，=1.5、=0.85。試求：（1）發電機元件最多三臺運行，最少一臺運行，線路最多三條運行，最少一條運行，請確定保護3在系統最大、最小運行方式下的等值阻抗。（2）整定保護1、2、3的電流速斷定值，并計算各自的最小保護范圍。（3）整定保護2、3的限時電流速斷定值，并校驗使其滿足靈敏度要求（1.2）（4）整定保護1、2、3的過電流定值，假定流過母線E的過電流保護動作時限為0.5s，校驗保護1作后備用，保護2和3作遠備用的靈敏度。 圖2-2 簡單電網示意圖解：由已知可得=0.4&#

2、215;60=24，=0.4×40=16，=0.4×50=20，=0.4×30， =0.4×20=8（1）經分析可知，最大運行方式及阻抗最小時，則有三臺發電機運行，線路L1L3全部運行，由題意G1，G2連接在同一母線上，則=（|+|）|(+)=(6+12)|(10+16)=10.6同理，最小運行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1運行，相應地有=+=39圖2-3 等值電路（2）對于保護1，其等值電路圖如圖2-3所示，母線E最大運行方式下發生三相短路流過保護1 的最大短路電流為相應的速斷定值為=×=1.2×1.312=1.57kA

3、最小保護范圍計算公式為= =-85.9km即1處的電流速斷保護在最小運行方式下沒有保護區。對于保護2等值電路如圖2-3所示，母線D在最大運行方式下發生三相短路流過保護2 的最大電流 =1.558kA相應的速斷定值為 =×=1.2×1.558=1.87kA最小保護范圍為 =-70.6km即2處的電流速斷保護在最小運行方式下也沒有保護區。對于保護3等值電路如圖2-3所示，母線C在最大運行方式下發生三相短路流過保護3 的最大電流 =2.17kA相應的速斷定值為 =×=1.2×2.17=2.603kA最小保護范圍為 =-42.3km即3處的電流速斷保護在最小運行

4、方式下也沒有保護區。上述計算表明，在運行方式變化很大的情況下，電流速斷保護在較小運行發生下可能沒有保護區。（3）整定保護2的限時電流速斷定值為 =1.15×1.57=1.806kA線路末段（即D處）最小運行發生下發生兩相短路時的電流為=0.8098kA 所以保護2處的靈敏系數 =0.4484 即不滿足1.2的要求。同理，保護3的限時電流速斷定值為 =1.15×1.87=2.151kA線路末段（即C處）最小運行發生下發生兩相短路時的電流為=0.9764kA所以保護3處的靈敏系數 =0.4531 即不滿足1.2的要求。可見，由于運行方式變化太大，2、3處的限時電流速斷保護的靈敏

5、度都遠不能滿足要求。（4）過電流整定值計算公式為 =所以有 =304.5A同理得 =406A =609A在最小運行方式下流過保護元件的最小短路電流的計算公式為 =所以有 =727.8A =809.8A =974.51A所以由靈敏度公式 =可知，保護1作為近后備的靈敏度為=2.391.5 滿足近后備保護靈敏度的要求；保護2作為遠后備的靈敏度為 =1.791.2滿足最為遠后備保護靈敏度的要求；保護3作為遠后備的靈敏度為 =1.331.2滿足最為遠后備保護靈敏度的要求。保護的動作時間為 =0.5+0.5=1s =+0.5=1.5s =+0.5=2s2.9 如圖2-4所示網絡，流過保護1、2、3的最大

6、負荷電流分別為400A、500A、550A,=1.3、=0.85，=1.15， =0.5s，=1.0s ，試計算： （1） 保護4 的過電流定值；（2） 保護4的過電流定值不變，保護1所在元件故障被切除，當返回系數低于何值時會造成保護4誤動？（3） =0.85時，保護4的靈敏系數=3.2，當=0.7時保護4 的靈敏系數降低到多少？圖2-4 系統示意圖解：過電流保護4 的最大負荷電流為 =400+500+550=1450A保護4的過電流定值為 =2.55A時限為 =max（，）+=1.5s（2）保護21 切除故障后，流過保護4 的最大負荷電流 =500+550=1050A=1.05kA，在考慮電

7、動機的自啟動出現的最大保護電流 =1.3×1.05=1.365kA，這個電流必須小于保護4 的返回電流，否則1.5s以后保護4 將誤切除。相應的要求=2.55，從而2.551.365，=0.535。當返回系數低于0.535時，會造成保護誤動。（3） 保護4的靈敏系數=，與成正比，當下降時靈敏系數下降，=2.635。2.19 系統示意圖如圖2-6所示，發電機以發電機-變壓器方式接入系統，最大開機方式為4臺全開，最小開機方式為兩側各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數為：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=

8、1.2/km，=1.2，=1.15。 圖2-6 系統示意圖（1）畫出所有元件全運行時的三序等值網絡，并標注參數；（2）所有元件全保護時，計算母線B發生單相接地短路和兩相接地短路時的零序電流分布；（3）分別求出保護1、4零序段的最大、最小分支系數；（4）分別求出保護1、4零序、段的定值，并校驗靈敏度；（5）保護1、4零序、段是否需要安裝方向元件；（6）保護1處裝有單相重合閘，所有元件全運行時發生系統振蕩，整定保護1不靈敏段定值。解：先求出線路的參數，即 =60km，=24，=72，=40km，=16,=48，所有元件全運行是三序電壓等值網絡圖如圖2-7所示。 (a) 正序等值圖 (b) 負序等值

9、圖 (c)零序等值圖圖2-7 所有元件全運行時三序電壓等值網絡圖（2）下求出所有元件全運行時，B 母線分別發生單相接地短路和兩相接地短路時的負荷序網等值圖。1）單相接地短路時，故障端口正序阻抗為=(24+5)|(16+6.5)=12.67故障端口負序阻抗為 =12.67故障端口零序阻抗為=79.5|10|55.5=7.657則復合序網等值圖如圖2-8所示。故障端口零序電流為 =2.012kA在零序網中按照零序導納進行分配零序電流從而得到此時流過保護1、4處的零序電流分別為 =0.194kA =0.278kA畫出零序電流分布圖如圖2-9所示. 圖2-8 單相接地短路復合序網等值圖 圖2-9 單相

10、接地短路零序電流分布圖2) 兩相接地短路時，故障端口各序阻抗和單相接地短路時相同，即 =12.67=7.657，則復合序網如圖2-10所示。|=4.77 故障端口正序電流為 =3.808kA故障端口零序電流為 =2.373kA同樣地，流過保護1、4的零序電流分別為 =0.299kA， =0.327kA。從而得到如圖2-11所示的零序電流分布圖。 圖2-10 兩相接地短路復合序網等值圖 圖2-11 兩相接地短路零序電流分布圖（3）先求出保護1的分支系數 當BC段發生接地故障，變壓器5、6有助增作用，如圖2-12所示。=,對于，當只有一臺發電機變壓器組運行是最大，有=87當兩臺發電機變壓器組運行時

11、最小，有 =79.5對于，當T5,T6只有一臺運行時最大，=20；當T5,T6兩臺全運行時最小，=10. 因此保護1的最大分支系數 =9.7，最小分支系數為=4.975同樣的分析保護4的分支系數。當AB段發生接地故障時，T5,T6YOU 助增的作用，如圖2-13所示。=對于，當只有一臺發電機變壓器組運行是最大，有=63當兩臺發電機變壓器組運行時最小，有 =55.5對于，當T5,T6只有一臺運行時最大，=20；當T5,T6兩臺全運行時最小，=10. 因此保護4的最大分支系數 =7.3，最小分支系數為=3.775 圖2-12 BC段故障時變壓器的助增作用 圖2-13 AB段故障時變壓器的助增作用（

12、4）保護1整定計算零序段： 根據前面的分析結果，母線B故障流過保護1的最大零序電流為 =0.229kA 故段定值 =1.2×3×0.229=0.8244kA為求保護1的零序段定值，應先求出保護3零序段定值，設在母線C處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護3 的最大零序電流，因此有=（）|()=5.68=6.63單相接地短路時，有 =3.69kA從而求得流過保護3的電流為 =0.43kA連相接地短路時，有 =3.06正序電流 =7.6kA 零序電流 =3.5kA從而求得流過保護3 的電流 =0.408kA這樣，流過保護3的最大零序電流 =0.43kA保護3的零序段

13、定值為 =1.548kA這樣，保護1的零序段定值為 =0.358kA校驗靈敏度：母線B接地短路故障流過保護1 的最小零序電流 =0.194kA靈敏系數 =1.626保護4 整定計算：零序段 根據前面的分析結果，母線B故障流過保護4的最大零序電流為 =0.327kA 故段定值 =1.2×3×0.327=1.18kA為求保護4的零序段定值，應先求出保護2零序段定值，設在母線A處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護2 的最大零序電流，因此有=（）|()=4.52=6.86單相接地短路時，有 =4.179kA從而求得流過保護2的電流為 =0.356kA兩相接地短路時，有

14、 =2.723正序電流 =9.17kA 零序電流 =3.64kA從而求得流過保護2的電流 =0.31kA這樣，流過保護2的最大零序電流 =0.356kA保護2的零序段定值為 =1.286kA這樣，保護4的零序段定值為 =0.39kA校驗靈敏度：母線B接地短路故障流過保護4 的最小零序電流 =0.278kA靈敏系數 =2.143.19什么是助增電流和外汲電流？它們對阻抗繼電器的工作有什么影響？答：圖3-9（a）中母線B上未接分支的情況下，,此時k點短路時，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為 在母線B接上分支后，k點短路時，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將

15、使A處感受到的測量阻抗變大，這種使測量阻抗變大的分支就成為助增分支，對應的電流稱為助增電流。類似地圖3-9（a）中，在母線B上未接分支的情況下，此時k點短路時，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為 在母線B接上分支后，k點短路時，A處阻抗繼電器KZ1測量到的阻抗為即在相位與相差不大的情況下，分支的存在將使A處感受到的測量阻抗變小，這種使測量阻抗變大的分支就成為外汲分支，對應的電流稱為外汲電流。3.18 圖3-7所示系統中，發電機以發電機-變壓器方式接入系統，最大開機方式為4臺全開，最小開機方式為兩側各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數為：kV，= =15，=10，=10，=30

16、,=20,=40，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，線路阻抗角均為75°，=300A，負荷功率因數角為30°；=1.2，=0.85，=0.75。變壓器均裝有快速差動保護。試回答：圖 3-7 系統示意圖（1）為了快速切除線路上的各種短路，線路A-B、B-C應在何處配備三段式距離保護，各選用何種接線方式？各選用何種動作特性？答：應在1、2、3、4處配備三段式距離保護；選用接地距離保護接線方式和相間距離保護接線方式；它們的、段選擇具有方向特性的距離保護，段具有偏移特性的距離保護。（2）整定保護14的距離段，并按照你選定的動作特性，在一個阻抗復平面上畫

17、出各保護的的動作區域。答：線路AB正序阻抗 =0.4×60=24 線路BC的正序阻抗 =0.4×40=16保護1、2的距離保護段 =0.85×24=20.4保護3、4的距離保護段 =0.85×16=13.6保護14距離段在復阻抗平面上的動作區域如圖3-8所示，圓周1、2、3、4分別對應保護1、2、3、4距離段的動作特性。圖3-8 保護14距離段的動作特性（3）分別求出保護1、4接地距離保護的最大、最小分支系數。答：對保護11）當與相鄰下級線路距離保護段相配合時，有 =2.88，=1.592）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有 =2.88，=2.01對保

18、護41）當與相鄰下級線路距離保護段相配合時，有 =2.26，=1.412）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有 =1.99，=1.53（4）分別求出保護1、4 接地距離、段的定值即時限，并校驗靈敏度。答：保護1距離段的整定：1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。（a）當與相鄰下級線路距離保護段相配合時，有=0.75×（24+1.59×13.6）=34.218（b）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有=0.75×（24+2.01×20）=48.15所以取=34.2182）靈敏度校驗：=1.431.25，滿足靈敏度要求。3）動作時限：與相鄰保護3 的段配合，有=

19、0.5+0.5=1s，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。保護1距離段的整定：1）整定阻抗：按躲過正常運行時 的最小負荷阻抗整定，有=190.53，=155.932）靈敏度校驗：（a）本線路末端短路時靈敏度系數為 =6.501.5（b）相鄰設備末端短路時靈敏度系數為 1.2 相鄰線路末端短路時靈敏系數。利用（3）中求靈敏系數的結論，只要令,即可，所以有當、分別取最小值，而、分別取最大值時，就取最大值，即當=10，=20，=25，=30，=30時，有=2.88，=16，=2.33>1.2相鄰變壓器靈敏系數校驗，此時 =2.88，=20=1.91>1.2 所以靈敏度

20、校驗要求。3）動作時限：與相鄰設備保護配合，有=1s，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。保護4距離段的整定：1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。（a）當與相鄰下級線路距離保護段相配合時，有=0.75×（16+1.41×20.4）=33.573（b）當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，有=0.75×（16+1.53×20）=34.95所以取=33.5732）靈敏度校驗：=2.11.25，滿足靈敏度要求。3）動作時限：與相鄰保護2 的段配合，有=0.5+0.5=1s，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。保護4距離段的整定

21、：1）整定阻抗：按躲過正常運行時 的最小負荷阻抗整定，有=190.53，=155.932）靈敏度校驗：（a）本線路末端短路時靈敏度系數為 =9.741.5（b）相鄰設備末端短路時靈敏度系數為 1.2 相鄰線路末端短路時靈敏系數。利用（3）中求靈敏系數的結論，只要令,即可，所以有當、分別取最小值，而、分別取最大值時，就取最大值，即當=12.5，=20，=20，=30，=30時，有=2.21，=24，=2.26>1.2相鄰變壓器靈敏系數校驗，此時 =1.99，=20=2.79>1.2 所以靈敏度校驗要求。3）動作時限：與相鄰設備保護配合，有=1s，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓

22、器保護配合的要求。（5）當AB線路中點處發生BC兩相短路接地時，那個地方哪些測量元件動作，請逐一列出。保護、斷路器正常工作條件下，哪些保護的何段以什么時間跳開了哪些斷路器將短路切除。答：當 AB線路中點處發生B、C兩相短路接地時，接地保護中：B相、C相的接地距離保護的測量元件動作；相間距離保護中，B、C相間距離保護的測量元件動作。保護、斷路器正常工作條件下，保護1的B,C相的接地距離保護段、BC相間距離保護段、保護2的B，C相的接地距離保護段、BC相間距離保護的段，將在故障瞬間跳開保護1,2處的斷路器，從而將短路故障切除。（6）短路條件同（5），若保護1的接地距離段拒動、保護2處斷路器拒動，哪

23、些保護以時間跳開何斷路器將短路切除。答：保護1的相間距離保護段將在故障瞬間跳開保護1處的斷路器，保護4的距離段延時1s跳開保護4的斷路器。（7）假定各保護回路正確動作的概率為90%，在（5）的短路條件下，全系統中斷路器不被錯誤切除任意一個的概率是多少？體會保護動作可靠性應要求到多高？答：假定保護1在發電廠側還有1套遠后備保護，則線路AB中點短路后應該有4個斷路器的跳閘回路被4套保護啟動，如果各保護回路正確動作的概率只有90%，則全系統中不被錯誤切除任意一個斷路器的概率是P=0.9×0.9×0.9×0.9=0.6561。3.21什么是電力系統的振蕩？振蕩時電壓、電流

24、有什么特點？阻抗繼電器的測量阻抗如何變化？答：電力系統中發電機失去同步的現象，稱為電力系統的振蕩；電力系統振蕩時，系統兩側等效電動勢間的夾角在0°360°范圍內作周期性變化，從而使系統中各點的電壓、線路電流、距離保護的測量阻抗也都呈現周期性變化。在系統兩端電動勢相等的條件下，測量阻抗按下式的規律變化，對應的軌跡如圖3.10所示。3.23 系統如圖3-12所示，母線C、D、E均為單側電源。全系統阻抗角均為80°，=15，=30，=24， =32，=0.4s，系統最短振蕩周期T=0.9s。試解答：圖3-12 簡單電力系統示意圖（1） G1、G2兩機電動勢幅值相同，找出系統的振蕩中心在何處？（2）分析發生在振蕩期間母線A、B、C、D電壓的變化規律及線路A-B電流的變化。（3）線路B-C、C-D、D-E的保護是否