继电保护分析计算题讲解.doc
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1、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:(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
2、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。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()1.7951.2530.499最小运行方式()1.6601.1860.488(2)电流保护I段,(3)电流保护II段,灵敏度校验:,不满足要求。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
3、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?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
4、器的测量阻抗为时,该继电器是否动作?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 13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
5、: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?图 24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)=6.510-3 L+7(dB)-2分 =6.510-3 100+7=17.4(dB)-1分2、如图所示,在线路L1的A侧装有按U/(I+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
6、定阻抗为Zzd=4080。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。(2) 该阻抗元件是否会动作?并用阻抗向量图说明之。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=580Z0 A B I1=100A L1 ZL1 K C I2=200A L3 ZL3k Rg=10 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)=20
7、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20,现测量的K点接地电阻为17,所以能动作。(3分)172080 +jx Zzd=4080 (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。解:Idj=KkKqIde/nl 1.56164/300/5 32.5AIdz=35AKL=3/210669/(35300/5)=4.392 合格4、已知
8、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U11.732(26/1.732)* (60001.732)/(100/1.732)1560V 有电压元件U21.732(73/1.732)* (2200001.732)/(100/1.732)160.kV5、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U11.732(26/1.732)* (3801.732)/(100/1.732)98.8V 有电压元件U21.732(73/1.732
9、)* (60001.732)/(100/1.732)4380V6、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: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
10、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。 答:在Y侧发生B相接地故障时,IB1=IB2=IB0=1/3IK , IA=IC=0 在侧Ib1= IB1 ej30 Ib2= IB2 e-j30 Ib0=0 Ib=Ib1+Ib2=3 Ib1 =3/3 IK Ic=a2 Ib1+ a1 Ib2 =0 Ia=a1 Ib1+ a2 Ib2 = 3/3 IK(6分) 电流互感器二次负担=U2/I2 Ua= Ia(ZL+ZJ)+ Ia(ZL+ZJ)= 2Ia(ZL+ZJ) A相 Z = 2(ZL+ZJ)C
11、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)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
12、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)、如图所示,零序功率方向继电器的最大灵敏角为-110,方向需指向变压器,在与变压器之间发生单相接地故障时,请分析:()、线路零序电流与母线零序电压的向量图(分)()、把开口三角电压与正确连接(分)()、以电流为基准,作的动作向量图(分)Y*34Y*答:()()连,连()动作区制动区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F
13、2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。B 600/5CA 600/5F1F2F3(其中基准值SJ=100MVA,UJ=110KV)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
14、序电流分布的比例关系不变;(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,5A3I0(B)3A 所以,A处零序电流3I0(A):5*0.4=2A3I0(A)3*0.4=1.2A(4)由A处零序保护定值分析知,A02=3.5A3I0(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)KBL1KBL2IQDIINTICD=IM+
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