国网考试电力系统继电保护题库.docx
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国网考试电力系统继电保护题库
实用文案
第一章绪论
习题
1-1在图1-1所示的网络中,设在d点发生短路,试就以下几种情况评述保护1和保护2
对四项基本要求的满足情况:
(1)
保护1
按整定时间先动作跳开
1DL,保护2起动并在故障切除后返回;
(2)
保护1
和保护2
同时按保护
1
整定时间动作并跳开
1DL
和2DL;
(3)
保护1
和保护2
同时按保护
2
整定时间动作并跳开
1DL
和2DL;
(4)
保护1
起动但未跳闸,保护
2动作跳开2DL;
(5)保护1未动,保护2动作并跳开2DL;
(6)保护1和保护2均未动作
图1-1习题1-1图
第二章电网的电流保护和方向性电流保护
一、三段式相间电流保护
例题
例题2.1
欲在图
2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所
A母线引出的线路
AB上,
装设三段式电流保护,保护拟采用两相星形接线。
试选择电流互感器的变比并进行
I段、II
段、III段电流保护的整定计算,即求
I、II、III段的一次和二次动作电流(
I’dz、I’dz·J、I’’
dz
、I’’
、I
dz
、I
)、动作时间(t’、t’’、t)和I段的最小保护范围
l
min
%,以及II段
dz·J
dz·J
和III段的灵敏系数
K’’lm、Klm
(1)
、Klm
(2)。
对非快速切除的故障要计算变电所母线
A的残
余电压。
已知在变压器上装有瞬动保护,被保护线路的电抗为
0.4Ω/km,可靠系数取K’
标准文档
实用文案
k=1.3,K’’k=1.1,Kk=1.2,电动机自启动系数Kzq=1.5,返回系数Kh=0.85,时限阶段
△t=0.5s,计算短路电流时可以忽略有效电阻。
其他有关数据按3种方案列于表1中。
图2-1例题2.1图
表1
三种方案
系统电抗
线路长度
方
案
l(km)
Xs(Ω)
1
0.3
10
2
0.8
8
3
2
15
变
压
器
额定负荷
10kV线路保护最
Se·B(MVA)
Ud%
Se·fh(MVA)
长动作时间tiθ(s)
2×10
7.5
15
2.5
2×7.5
7.5
10
2
2×5.6
7.5
8
1.5
解参见图2-1。
已知Xs=0.3Ω,l=10km,SB=2×10MVA,Ud%=7.5,Sfh=15MVA,
t10=2.5s。
1求电流I段定值
(1)动作电流I’dz
I’dz=K’k×Id·B·max=1.3×4.97=6.46(kA)
其中Id·B·max=ES/(Xs+XAB)=(37/3)/(0.3+10×0.4)=4.97(kA)
(2)灵敏性校验,即求lmin
lmin=1/Zb×((3/2)·Ex/I’dz-Xs,max)=1/0.4×((37/2)/6.46-
标准文档
实用文案
0.3)=6.4(km)
lmin%=6.4/10×100%=64%>15%
2求电流II段定值
(1)求动作电流I’’dz
为与相邻变压器的瞬动保护相配合,按躲过母线
C最大运行方式时流过被整定保护
的最大短路电流来整定(取变压器为并列运行)于是
I
d·C·max
=E/(X
+X
AB
+X/2)=(37/
3)/(0.3+4+9.2/2
)=2.4(kA)
S
s
B
I’’dz=K’’k·Id·C·max=
1.1×2.4=2.64(kA)
式中
X
B
=
Ud%
U2B/SB)=0.075
×(35
2
/10)=9.2
(
Ω
)
×(
(2)
灵敏性校验
K’’lm=Id·B·min/I’’dz=3/2
×4.97/2.64
=1.63>1.5
满足要求
(3)求动作时间t(设相邻瞬动保护动作时间为
0s)
t’’=0+0.5=0.5(s)
3求电流III段定值
(1)求动作电流Idz
Idz=(Kk/Kh)×Kzq×Ifhmax=(1.2/0.85)×1.5×247=523(A)
式中Ifhmax=Sfh/(3Ugmin)=15/(3×35)=247(A)
(2)灵敏性校验本线路末端短路时
Klm
(1)=((3/2)×4.97)/0.523=8.22>1.5满足要求
相邻变压器出口母线C(变压器为单台运行)三相短路时
标准文档
实用文案
I(3)d·C·max=
ES/(Xs+XAB+XB)=(37/
3)/(0.3+4+9.2)=1.58
(kA)
考虑C点短路为y,d11
接线变压器后短路,当该点为两相短路时,
对所研究的保护动作最
不利,又因保护接线采用两继电器式两相星形接线,故有
I
(2)d·min
=(1/2)I(3)d·C·min
故Klm
(2)=
0.5×1580/523=1.5>1.2
满足要求
如采用三继电器式两相星形接线,灵敏系数还可提高
1倍。
4.求电流互感器变比及继电器动作电流
(1)求电流互感器变比:
按两台变压器在运行时为最大工作电流的计算条件,故
Ig·max=2SB/3UE×1.05=(2×10/3×35)×1.05=346(A)
取n1=400/5
(2)继电器动作电流
I段
I’
dz
=K
×I’
dz
/n
1
=6.46
×10
3
/80=80.75
(A)
·Jjx
II段
I’’dz·J=2.64
×103/80=33
(A)
III段
Idz·J
=523/80=6.54(A)
5求当非快速切除故障时母线A的最小残压
非快速保护的动作区最靠近母线A的一点为电流I段最小保护范围的末端,该点短路时母线
A的残余电压为
Ucy=Id·lmin%·XAB
式中Id=E/(XS+lmin%·XAB)
故Ucy=E·lmin%·XAB/(XS+lmin%·XAB)
按残余电压定义,即可得出计算Ucy%的公式
Ucy%=Ucy/E=lmin%·XAB/(XS+lmin%·XAB)
标准文档
实用文案
本题已计算出lmin%=64%,而XAB=0.4×10=4Ω,Xs=0.3Ω故
Ucy%=(0.64×4)/(0.3+4×0.64)×100%=87.5%
其他方案可类推
例题2.2在图2-2所示网络中,试对线路AB进行三段式电流保护的整定(包括选择接线
方式,计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间,
选出主要继电器型号规范)。
已知线路的最大负荷电流Ifh·max=100A,电流互感器变比为
300/5,保护2的过电流保护动作时间为2.2s,母线A、B、C等处短路时流经线路AB的
短路电流计算值如表2,有关短路电流计算值为(kA)
图2-2例题2.2图
表2短路电流计算值
短路点
短路电流
A
B
C
运行方式
最大运行方式
5.34
1.525
0.562
最小运行方式
4.27
1.424
0.548
解:
1.接线方式的选择
标准文档
实用文案
由于35KV为中性点非直接接地电网,而所给定的线路AB的相邻元件也是线路(不含变压
器),故三段保护均初步选择为两相星形接线。
2.整定计算
(1)I段
1)动作电流的整定:
根据前述整定计算公式
I’dz=K’k·Id·B·max
显然,此处应取Id·B·max=1.525KA(线路AB末端,即线路BC首端的最大三相短路电流),
取可靠系数K’k=1.3,于是保护的一次动作电流为
I’dz·1=1.3×1.525=1.983(KA)
由于采用两相星形接线,Kjx=1,故保护的二次动作电流,即继电器的动作电流为
I’dz·J=Kjx·I’dz/n1=1.983×103/(300/5)=33(A)
选用DL-11/50型电流继电器,或电流DL-21c、DL-31等新型继电器,其
动作电流的整定范围为12.5~50A
2)灵敏性校验:
此处为求最小保护范围,根据前述公式
lmin=1/Zb×((3/2)·Ex/I’dz-Zs,max)
式中Zs,max为系统阻抗,尚为未知数,根据题设A点短路电流数据,可以求出A点背后
等值电源(即系统)的等值阻抗:
最大运行方式时
Zs,min
=(37/
3
)/5.34=4(Ω)
最小运行方式时
Zs,max
=(37/
3
)/4.27=5(Ω)
式中37为35KV电网的平均额定线电压,于是可求最大运行方式下的最小保护范围为
lmin·max=(1/0.4
)×(3/2×(37/
3)/1.983
-4)=13.3(km)
此处取线路阻抗
Zb=0.4Ω/km
标准文档
实用文案
最小运行方式下的最小保护范围为
lmin·mim=(1/0.4)×(37/2/1.983-5)=10.8(km)
lmin·max%=lmin·max/lAB×100%=13.3/25×100%=53.2%>15%
lmin·min%=lmin·min/lAB×100%=10.8/25×100%=43.3%>15%
均满足要求
3)动作时间的整定
t=0s
但为躲管型避雷器放电,应选取DZS-117型中间继电器做为出口继电器,该继电器具有4
个常开触点,固有动作时间为0.06s,并假定操作电源为220V直流。
(2)II段
1)动作电流整定:
线路AB的保护II段应与相邻线路的保护I段配合,故
I’’dz·1=K’’kI’dz·2/Kfz
显然,此处Kfz=1(无分支),而I’dz·2应按线路BC末端C点最大短路电流来整定,即:
I’dz·2=K’kId·C·max=1.3×0.562=0.73(kA)
于是I’’dz·1=1.1×0.73=0.8(kA)
此处取K’’k=1.1,因为主要目的在于配合.
继电器的动作电流
I’’dz·J=Kjx·I’’dz1/n1=0.8×103
/(300/5)=13.4
(A)
选用DL-11/20型电流继电器,或其他类似的新型电流继电器,
其动作电流的整定范围为
5~
20A
2)
灵敏性校验:
已知本线路末端最小运行方式下三相短路时流过本保护的电流为
1.424
A,考虑两相短路电流一般为三相短路电流的
3/2倍(当Z1=Z2时),故
标准文档
实用文案
Klm=Id·min(B)/
I’’dz·1=
3
/2×1.424/0.8=1.54>1.5
满足要求。
3)
动作时间的整定:
根据前述,本保护为与相邻元件电流
I
段――无时限(t=0s)电流
速断保护相配合,故可取
t’’=0.5s(t’’1=t’2+△t=0.5s)
。
选取DS-111型时间继电
器,假定操作电源为直流
220V。
其时限整定范围为
0.1~1.3S。
(3)III段
1)动作电流的整定:
根据有关整定计算公式
I
dz
=
K·K
zq
/K
·I
·max
K
hfh
Idz
=
(1.2×2/0.85)
×100=282(A)
Idz·J
=
Kjx×Idz
/n1
=282/60=4.7
(A)
选用DL-11/10
型电流继电器或其他类似的继电器,其整定范围为
2.5~10A
2)灵敏性校验:
取本线路末端
B点短路时流过本保护的最小两相短路电流做为计算电流,故
Klm
(1)=I
(2)d·B·min
/
Idz=(
3/2)×1.424×103/282=4.37>1.5
保护相邻线路时的灵敏性,
取相邻线路
BC末端C点短路时流过本保护1的最小两相短路电
流作为计算电流,故
Klm
(2)=I
(2)d·c·min/Idz=(3/2)×0.548×103/282=1.68>1.2
均满足要求。
3)动作时间整定:
根据阶梯原则,在此,过电流保护的动作时间应与相邻线路BC的保护2配
合,即
t1=t2+△t=2.2+0.5=2.7(s)
选用DS-112型时间继电器,其动作时间整定范围为0.25~3.5s取操作电源为直流220V
习题
2-1图2-3示网络中,已知线路AB的最大负荷电流Ifhmax100A,电流互感器变比
标准文档
实用文案
为300/5,保护2的过电流保护动作时间为2.5S,母线A处短路时,最大和最小三相短路
电流分别为5.34kA和4.27kA。
每公里线路正序阻抗为0.4Ω,取Kk'1.3,Kk"1.2,
Kk1.2,Kh0.85,Kzq2。
试对线路AB进行三段式电流保护的整定(包括:
一次、二次
动作电流,最小保护范围,灵敏系数和动作时间)。
图2-3习题2-1图
2-2如图2-4所示网络中,Kk1.2,Kzq1。
试问:
如按Kh0.85求出保护1的过电流保护
的整定值,而实际电流继电器Kh0.6时,分析在什么情况下保护1会出现误动作。
图2-4习题2-2图
2-3如图2-5所示网络中,线路AB电源端装有三段式电流保护,线路BC装有二段式电流
保护,均采用不完全星形接线方式,系统参数如图示,线路AB和BC的最大负荷电流分别
为2.3A和2A,线路BC的过电流保护动作时限为3秒,负荷自起动系数均为1。
试计算:
(1)线路AB和BC各段电流继电器的动作电流Ipugr和时间继电器的动作时限tpu。
(2)求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。
(KrelI
1.2,
KrelKrel1.1)
E''
380/3V,X
机相电压,
Xs''为发电机电抗,
XB为变压器电抗。
''
10,XB
10
''
s
E为发电
标准文档
实用文案
|I|
I
I
|I|0.5"
t2
|I|
t2
2.3A
B
2AC
15O
23O
5/5
2DL
5/5
图2-5
习题2-3
图
2-4在图2-6所示网络中,线路AB、BC、BD上均装设了三段式定时限电流保护,变压器
采用了保护整个变压器的无时限差动保护,并已知:
(1)保护采用完全星形接线方法;
(2)
IKI;
(3)
线路AB的最大负荷电流为
200A,负荷自起动系数
Kzq=1.5;
(4
)其他参数如图示,图上设备电抗值均为归算到
115KV的欧姆数;
(5
)Krel1.25,Krel
Krel
1.15.
(6
)发电机电势和电抗为
E''
115/3KV,Xs''max
18,Xs''min13
A
B
C
1
2
185O
24O
20O
60km
50km
3D138.8O
16O
E
1.5秒
F
2秒
40km
标准文档
实用文案
图2-6习题2-4图
试计算:
线路AB各段保护的Ipu、Ksen(或lI)和tpu.
2-5在图2-7所示网络上,各断路器采用了定时限电流保护,并已知:
B
2秒
A
3
C
4O
8O
5
2秒
4
150/5
2
D
200/5
E
37/
3KV
8O
9.8O
1秒
Xs.max10.4
Xs.min
6
4
150/5
1
图2-7
习题2-5
图
(1)
保护1
和4
均采用不完全星形三继电器接线方式,
保护5采用不完全星形两继电器
的接线方式;
(2)线路AB和BC的最大负荷电流分别为190A和120A,负荷自启动系数分别为2.5
和2.3;
(3)
IK
I;
(4)
其他参数均如图示,图上各电抗均为归算到35KV
下的欧姆数;
(5)
Krel
1.15.
试计算:
(1
)保护4和5过电流保护的
Ipu、Ksen和tpu;
(2
)如Ksen不满足要求时,可采取什么措施?
2-6在图2-8
所示网络中,已知:
(1)
线路AB的A侧和BC均装设三段式定时限电流保护,
其最大负荷电流分别为120A
和100A,负荷的自起动系数均为
1.8;
标准文档
实用文案
(2)
线路AB的A侧Ⅱ段保护的延时允许大于
1秒;
(3)
其他参数如图示;
(4)
取Krel1.3KrelKrel1.2.
ABC
40O24O
E115/3KV
E115/3KV
Xs.max
20
Xs.max
25
Xs.min
15
Xs.min
20
图2-8习题2-6图
试计算:
线路AB的A侧各段保护的Ipu和Ksen(或l)。
2-7
如图2-9
为线路—变压器组网络,网络参数如图示。
在线路
AB装有二相三继电器式
无时限电流速断保护,试计算能否保护线路AB的全长?
已知
x1
0.4/km
(取Krel1.25)
AB
8km
7500KVA
C
E
37
KV
UK
3
X
s.m
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