全国电力系统继电保护专业试题3
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1 综合分析题
1. 线路保护
1) 单电源线路及参数如图1-1所示。在线路上K点发生BC两相短路接地故障，变压器T绕组为Y0/△-11接线，中性点直接接地运行，N侧距离继电器的整定阻抗为j24Ω,回答下列各问题：
（1） 求K点的故障电压和故障电流，并画出故障电流、电压的向量图；
（2） 求出流经N侧保护的各相电流和零序电流；
（3） 问N侧的BC相间距离继电器能否正确动作；
（4） 问N侧的B相和C相的接地距离继电器能否正确动作；
Zs Zm ZN ZT
j10 j20 j10 j30 正序阻抗
j20 j60 j30 j30 零序阻抗
图1-1 题1系统接线及参数图
答案:
（1） 根据题目随给定的条件在绘制复合序网络图时应注意：由于是单侧电源系统，因此可以近似认为故障的正负序网络图中K点右侧开路。进而故障点正序综合阻抗和负序综合阻抗只计及K点左侧的阻抗。而由于变压器T绕组接线为Y0/△-11接线，且中性点直接接地运行，则在零序序网络中K点两侧均存在零序通路。因此故障点零序综合阻抗为K点两侧零序阻抗的并联值。根据相间接地故障边界条件，作复合序网图如图1-2所示：
图1-2 复合序网图 K.N M
～ J T E=j1
j30Ω
j30Ω
j60Ω
j80Ω 正序综合阻抗
负序综合阻抗
零序综合阻抗 EUka1＝Uka2＝Uka0 Ika1
Ika2
Ika0 2 正序综合阻抗Z1=j30Ω
负序综合阻抗Z2=j30Ω
零序综合阻抗Z0=j60//j80＝j34.3Ω
.Uka1=.Uka2=.Uka0=（Z2 Z0/（Z2+Z0））.Ika1
=（3034.3/(30+34.3)）(1j/(30+30//34.3)) =j0.35
.Ika1=.Uka1/(Z2//ZO)=j0.35/（33.4×30/(33.4+30）)＝0.022
.Ika2=－.Uka2/Z2=-j0.35/j30＝－0.012
.Ika0=－.Uka0/ZO=-j0.35/j34.3=-0.01
故障点: .UKa＝.UKa1＋.Uka2＋.Uka0＝3×.Uka1＝j1.05
.Ukb=0
.Ukc=0
.Ika=.IKa1＋.Ika2＋.Ika0＝0
.Ikb=а2.Ika1＋а.Ika2＋.Ika0＝0.033/－1170
.Ikc=а.Ika1＋а2.Ika2＋.Ika0＝0.033/1170
故障点电流电压相量图如图1-3所示。
（a）电流相量图 （b）电压相量图
图1－3 故障点电流电压相量图 .Ikc
.Ika2
.Ikb .Uka1、2、0 .Ika1 .Ik0 .Ikc2
.Ikb2 .Ikb1 .Ikc1
.Ukc2
.Ukb1 .Ukb2 .Ukc1 .Uka
.Ika=0
.Ukb=.Ukc=0 3 （2） 流经N侧保护的各相电流和零序电流:
因正序和负序网在N侧均断开,故只有零序电流流过,则:
.IAN=.IBN=.ICN=.I0N
=－0.0180/(80+60)=-0.0057
（3） N侧BC相阻抗继电器动作行为:
N侧M母线电压
.UAN=.Uka+Z0N .I0N=j1.05+(-0.0057×j30)＝j0.879
（ZON为故障点到N母线的零序阻抗）
.UBN=.UCN=.Ukc＋j Z0N .I0N=0＋（-0.0057×j30）=-j0.171
ZBC=.UBC/.IBC=(.UBN-.UCN)/( .IBN-.ICN)=0/0
可见阻抗继电器处于临界动作状态，动作行为不确定。
（4） N侧B相和C相接地距离继电器动作行为：
B相，ZB=.UBN/（.IBN+K 3.I0N）=.UBN/(.ION+(2/3)*3.I0N)= .UBN/3.ION
=-j0.171/-(3j0.0057)
=j10
ZC=ZB=j10
（式中K值可以通过系统零序、正序阻抗值计算得出K=(ZO-Z1)/3Z1＝2/3）
B相和C相接地距离继电器测量阻抗均小于整定值j24，所以均能正确动作。
2) 一条两侧均有电源的220KV线路如图2-1所示，K点发生A相单相接地短路。两侧电源及线路阻抗的标么值均已标注在图中，设正负序电抗相等，基准电压为230KV，基准容量为100MVA。
（1） 计算出短路点的全电流（有名值）。
（2） 计算流经M、N侧零序电流（有名值）。
（3） 已知M侧电压互感器二次线圈，在开关场经氧化锌阀片接地，其击穿电压下降为40V。根据录波图（图2-2）分析.Ua出现电压的原因。
（4） 根据WXB-11微机保护打印报告（见表2-1）分析高频保护动作行为。
图2-1 题2系统接线及参数图 K 4
图2-2 故障录波图
TIME IA IB IC 3I0 UA UB UC
-5 2.7 -2.5 0.7 0.2 81.5 -76.5 -7.1
-4 3.0 -1.6 -0.9 0.0 90.1 -40.1 -49.8
-3 2.7 -0.2 -2.1 0.2 75.5 5.6 -79.5
-2 1.9 1.2 -2.5 0.2 40.0 50.5 -88.3
-1 0.7 2.3 -2.3 0.2 -6.3 81.5 -73.2
0 -1.2 2.8 -1.4 -0.4 -30 78.2 -72.0
1 -10.1 2.1 -0.9 -9.6 -40 82.1 -68.2
2 -27.4 0.1 -0.7 -28.5 -50.1 86.3 -50.6
3 -42.3 -2.3 -0.2 -45.8 -65.2 90.5 -40.7
4 -49.8 -4.3 0.0 -54.8 -48.1 92.3 -37.2
5 -45.8 -5.5 0.0 -53.0 -65.2 85.5 12.8
6 -31.2 -4.3 0.0 -37.3 -65.3 55.3 57.8
7 -10.7 -1.8 0.0 -15.3 -56.4 5.6 84.5
8 9.8 0.9 -0.4 7.1 -32.3 -46.2 90.5
9 25.4 3.0 -0.5 25.1 -0.1 -85.1 71.5
10 33.4 4.4 -0.6 35.0 32.2 -102.1 32.1
11 28.1 0.7 0.0 29.3 54.1 -94.4 -15.2
表2-1 WXB-11微机保护报告
答案：
（1） 根据单相接地故障的边界条件画出复合序网络图，正序、负序、零序综合阻抗串联。（图略）
M侧正序、负序阻抗为 X´1M=X´2M=X1M+X1MK=0.04
N侧正序、负序阻抗为 X´1N=X´2N=X1N+X1NK=0.06
M侧零序阻抗为 X´0M=X0M+X0MK=0.08
N侧零序阻抗为 X´0N=X0N+X0NK=0.12 5 故障点正序、负序综合阻抗X1Σ= X2Σ=X´1M//X´1N=0.024
故障点零序综合阻抗 X0Σ= X´0M//X´0N=0.048
基准电流IB=SB/（1.732×UB）=100/(1.732*230)=0.251KA
故障电流IA =3×I0×IB=3×IB×E/（2 X1Σ+X0Σ）=7.84KA
其中等效电势E=1j
（2） 各侧零序电流
故障点总的零序电流 I0= 1/3×IA=2.61KA
M侧： I0M=I0× X´0N / (X´0M +X´0N)=1.57KA
N侧： I0N=I0× X´0M / (X´0M +X´0N)=1.00KA
（3） 根据有关文献提供的数据，每KA接地电流可产生10V（有效值）的横向电压降，也就是说M侧氧化锌阀片可能承受的电压为30Ikmax（峰值）
等于 3*30*1.57=141V
而其实际击穿电压为40V，因此M侧氧化锌阀片将被击穿
因此氧化锌阀片被击穿，从而在PT二次回路出现二点接地。故障电流在PT的中性线上流过，产生压降并叠加到A相电压上，于是出现录波图所示.Ua值。
（4） 根据故障报告提供的数据
计算3.U0=.UA+.UB+.UC,并把3.I0、3.U0显示在一起如表2-2：
采样点 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3i0 -0.4 -9.6 -28.5 -45.8 -54.8 -53.0 -37.3 -15.3 7.1 25.1 35.0 29.3
3u0 -30 -26 -10 -15 7 33 47 34 12 -14 -38 -14
表2-2 3.I0、3.U0对照表
从上表中我们可以得知：3.U0超前3.I0 4个采样点过零，考虑到WXB-11微机保护每个采样点对应于向量角度30度，所以可知3.U0超前3.I0 120度，向量落在保护装置的不动作区，属区外故障，因此WXB-11微机保护拒动。
3)
220kV甲乙一线遭雷击，C相接地短路。甲乙二线甲站侧高频闭锁式保护正向区外故障误动作。甲站侧录到高频信号(收信输出空触点)，从图中看到收发信机在故障后启信，以后连续出现四次约5ms收信间断，且都在3.I0电流正、负最大值附近出现，频率为100Hz。保护装置软件设计的抗干扰停信后延时时间为lms。设高频电缆屏蔽层两接地点间电阻RON＝0.1欧姆， 在故障时，流经两接地点间的电流I＝20A，结合滤波器的伏安特性接线见图3-1，试验结果见表3-1。
（1） 分析收信出现100HZ缺口的原因
（2） 试分析高频保护误动的原因
U1（V） 0．2 0．25 0.5 1.0 1.3 1.9 2.4
A（ma） 60 80 150 300 500 960 3500
U2（V） 0.45 0.64 1.3 2.8 4.5 4.8 5.0
