国网考试电力系统继电保护 题库
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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’’dz·J、Idz、Idz·J)、动作时间(t’、t’’、t)和I段的最小保护范围lmin%,以及II段和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’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 三种方案解 参见图2-1。
已知X s =0.3Ω,l =10km , S B =2×10 MVA , U d %=7.5, S fh =15MVA , t 10=2.5s 。
1 求电流I 段定值 (1) 动作电流I ’dzI ’dz =K ’k × Id ·B ·max =1.3×4.97=6.46(kA )其中 Id ·B ·max =E S /(X s +X AB )=(37/3)/(0.3+10×0.4)=4.97(kA )(2) 灵敏性校验,即求l minl min = 1/Z b × ((3/2)·E x / I ’dz - X s,max ) = 1/0.4× ( (37/2) / 6.46 - 0.3)=6.4(km)l min % = 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Id ·C ·max =E S /(X s +X AB +X B /2)=(37/3)/(0.3+4+9.2/2)=2.4(kA )I ’’dz =K ’’k ·Id ·C ·max = 1.1×2.4=2.64(kA )式中 X B = U d%×(U2B/ S B ) = 0.075×(352/10)=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IdzIdz =(Kk/Kh)×Kzq×Im axfh=(1.2/ 0.85)×1.5×247=523(A)式中 Im axfh =Sfh/(3Um ing)=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/3 UE×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·J =Kjx×I’dz/ n1=6.46×103/80 = 80.75(A)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)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 短路电流计算值解:1.接线方式的选择由于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,K jx =1 , 故保护的二次动作电流,即继电器的动作电流为I ’dz ·J = K jx ·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12.5~50A2) 灵敏性校验:此处为求最小保护范围,根据前述公式 l min = 1/Z b ×((3/ 2)·E x / I ’dz - Z s,max )式中 Z s,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 Z s,min =(37/3)/5.34=4(Ω) 最小运行方式时 Z s,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l min ·max =(1/0.4)×(3 / 2 ×(37/3)/1.983 - 4)=13.3(km ) 此处取线路阻抗Z b = 0.4Ω/km 最小运行方式下的最小保护范围为l min ·mim =(1/0.4)×(37 / 2/1.983 - 5)=10.8(km ) l min ·max %=l min ·max / l AB ×100% = 13.3/25×100%=53.2% > 15% l min ·min % = l min ·min / l AB ×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 ’’k I ’dz ·2 / K fz显然,此处K fz =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 ’k Id ·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 = K jx ·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5~20 A 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Z 1 =Z 2时),故K lm = I d ·min(B)/ I ’’dz ·1= 3 / 2 × 1.424 / 0.8 =1.54 > 1.5 满足要求。