习题与思考题

习题与思考题5、 电流保护的接线方式有几种？它们各自适合于什么情况？ 答：三种。

分别为：(1)三相星形接线。

广泛应用于发电机、变压器等大型贵重电气设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性。

(2)两相星形接线。

由于两相星形接线较为简单经济，因此，在中性点非直接接地系统中，被广泛应用作为相间短路的保护。

(3)两相三继电器接线。

在Y ，d 接线的变压器后面发生两相短路时，若采用两相星形接线方式，在某种情况下，保护灵敏系数会降低，此时可以采用三继电器的接线方式，保证保护装置的灵敏系数。

6、在图3-41所示电网中，线路L1、L2均装有三段式电流保护，当在线路L2的首端k 点短路时有哪些保护启动？应由哪个保护多长时间动作跳开哪个断路器？若该保护或断路器拒动，故障如何切除？图3-41 题6图答：当在线路L2的首端k 点短路时，线路L 2的三段保护均启动，L 1的二段三段启动；L2的二段、三段保护分别0.5S 、1S 后断开QF2；若该保护的或断路器拒动，由L1段的二段保护启动断路器QF1切除故障。

8、如图3-43所示的网络接线，线路均装设三段式电流保护，已知线路正序阻抗10.4/X km =Ω，线路E-F 的最大负荷电流.max 170L I A =，可靠系数分别为 1.3rel K I=， 1.1relK =Ⅱ，1.2rel K =Ⅲ，负荷自启动系数 1.5Ms K =,返回系数0.85reK =，时间阶段0.5t ∆=s ，线路保护6的过电流动作时限为1.0s ，计算线路保护1电流三段的整定值和动作时限，并校验灵敏度。

G.s X .s X mins ⋅'max 20s X ⋅=Ω图3-43 题8图解： （1）求：分别计算E 、F 母线短路时流过保护E 的最大短路电流 E 母线短路时：kAXXE IEFF S FE k 9.24.0*20153/115min...)3(max..=+=+=φF 母线短路时：kA X XE IEFE S EF k 6.64.0*2023/115min...)3(max..=+=+=φkA IK I F k r elEact 0.206.63.1)3(max...=⨯='='动作时限：S t E 0'=Ω-==+⨯1.17,0.20)20(23/1153min.min.l l XX不符合要求。

（2）求：Es e n Eac t K I ..,''''kA X XX XE IFGF S EFE S G k 02.32/4.0*8015//103/115//)(min..min..)3(max..=+=++=φkA IK I G k r elFact 93.302.33.1)3(max...=⨯='='由于FG 线路存在电源F 的助增电流，因此为真实反映保护F 的保护范围，应将 折合到EF 线路。

分支系数FS EF ES FS FS EFES EFFGfzXX X XX X X I I K .....2)(5.02)(++=++==75.025.0max..min..min.=++=F S EFE S fz XXXKII 段定值kA I K K I Fact r elfz Eact 76.593.31.175.011.min..=⨯⨯='''=''KAX X E IEFE SF k 23.5)4.0*203(2115)(23max.)2(min..=+=+=φ82.188.223.5.)2(min...==''=''Eact F k Es en I IK灵敏度大于1.3，满足要求。

动作时限：S t t t E E 5.0'''=∆+=（3）求：Es en Eact K I ..,''''''kAIKKK I L r eMsr elEact 36.017.085.05.12.1max..=⨯⨯='''='''kA X X E IEFE SF K 23.5)83(2115)(23max..)2(min..=+=+=φ近后备：53.1436.023.5.)2(min...=='''='''Eac t F k Es e n I IK远后备：kA X XX XE IFGF S EFE S G k 23.1)1620//11(411521*//)(2/3min..max..)2(min..=+=++=φ78.02*15835.025.0min..max..max.=++=++=F S EFE S fz XXXK2.14.436.078.023.1.max.)2(min...>=⨯='''='''Eact fz G k Es en I KI K 动作时限：S t t t t EE 215.05.0''''''=++=+∆+∆=9、何谓功率方向元件的90°接线？采用90°接线的功率方向元件在正方向三相和两相短路时正确动作的条件是什么？采用90°接线的功率方向元件在相间短路时会不会有死区？为什么？答：（1）所谓90°接线方式是指在三相对称情况下，若1cos =ϕ，加入的电压BCU ∙和电流A I ∙相位相差90°。

这个定义仅仅是为了称呼的方便，没有什么物理意义。

（2）采用90°接线的功率方向元件在正方向三相和两相短路时正确动作的条件，当 900<ϕ<k 时，α位于 6030<<α。

（3）采用90°接线的功率方向元件在相间短路时不会有死区，因为方向元件加入的是非故障相的相间电压，其值很高。

12、整定图3-44中各断路器QF 上定时限过电流保护的动作时限，并指出（b ）图中哪些断路器需加装方向元件？图3-44 题12图答：（a ）图各断路器定时限过电流保护的动作时限：QF1(1.5S), QF8(1.5S), QF2(1.5S), QF7(1.5S), QF3(1S), QF6(1S),QF4（2S ）, QF5(2S)。

（b ）图各断路器定时限过电流保护的动作时限：QF1(2.5S)，QF3(2S)，QF5(1.5S)；QF6(2S)，QF4(1.5S)，QF2(1S)。

b 图中1～6断路器需加装方向元件。

13、中性点直接接地电网中，当发生单相接地时，其故障分量的特点是什么？如何获取零序电压和零序电流？组成零序电流滤过器的三个电流互感器为什么要求特性一致?答：一、接地短路时必有零序电流，而在正常运行或相间短路时，零序电流没有或很小，因此利用零序电流来构成接地短路的保护就具有显著的优点。

零序分量的参数具有如下特点：（1）零序电压。

零序电源在故障点，所以故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，零序电压的大小取决于测量点到大地间的阻抗。

（2）零序电流。

零序电流是由故障点零序电压0k U ∙产生的，由故障点经由线路流向大地；零序电流的分布，主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。

（3）零序功率。

对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率实际上都是由线路流向母线的。

（4）零序电压与电流的相位角也将有变压器的零序阻抗角决定，而与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关。

二、零序分量的获取 1.零序电压的获取由电力系统故障分析的原理可知，三相电压aU ∙、bU ∙、cU ∙与零序电压0U ∙的关系为03a b c U U U U ∙∙∙∙++=由此可以获得零序电压。

采用三个单相式电压互感器或三相五柱式电压互感器，其二次绕组接成开口三角形就能取得零序电压；在集成电路和微机保护中，由电压形成回路取得三个相电压后，利用加法器将三个相电压相加，也可以从内部合成零序电压。

2.零序电流的获取同理，利用三相电流a I ∙、b I ∙、c I ∙与零序电流0I ∙的关系可以获取零序电流，即 03a b c I I I I ∙∙∙∙++=获取零序电流，直接接入相间保护用的三相星形接线方式的电流互感器的中性线上就可以了。

三、在正常运行和电网相间短路时，三相星形接线的电流互感器中性线上会出现不平衡电流。

三相一次电流分别为A I 、B I 、C I ，二次电流分别a I 、b I 、c I ，励磁电流分别为EA I 、EB I 、EC I ，此时流入继电器KA 的电流为)(1)(1)]()()([1EC EB EA TAC B A TAEC C EB B EA A TA c b a I I I n I I I n I I I I I I n I I I I ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙++-++=-+-+-=++= （3-48）在正常运行和一切不伴随有接地的相间短路时，三个电流互感器一次侧电流的相量和为零，因此，流入继电器的电流即为ub EC EB EA TAI I I I n I ∙∙∙∙∙=++=)(1 （3-49）此ub I ∙即为不平衡电流。

它是由三个互感器励磁电流不相等而产生的。

而励磁电流的不相等，则是由于铁心的磁化曲线不完全相同以及制造过程中的某些差别而引起的。

为减小此不平衡电流，所以要求三个电流互感器特性一致。