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、I dz、I dz·J）、动作时间（t’、t’’、t）和I段的最小保护范围l min%，以及II段和III段的灵敏系数K’’lm、K lm(1)、K lm(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Ω/km，可靠系数取K’k=，K’’k=，K k=，电动机自启动系数K zq=，返回系数K h＝，时限阶段△t=，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 例题图
表1 三种方案
解参见图2-1。已知X s=Ω，l =10km，S B=2×10 MVA，U d%=，S fh=15MVA，
t10＝。
1 求电流I段定值
（1）动作电流I’dz
I’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝×＝（kA）
其中Ｉd·B·max＝E S/（X s＋X AB）＝（37/3）/（＋10×）＝（kA）
(2) 灵敏性校验，即求l min
l min = 1/Z b×(（3/2)·E x/ I’dz－X s,max) = 1/×( (37/2) / －= (km)
l min % = 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）/（＋4＋2）＝（kA ）
I ’’dz ＝K ’’k ·Ｉd ·C ·max ＝ ×＝（kA ）
式中 X B ＝ U d %×（U 2B / S B ） ＝ ×（352／10）＝（Ω）
（2） 灵敏性校验
K ’’lm =Ｉd ·B ·min / I ’’dz ＝3/ 2×／ ＝ > 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+ = (s)
3 求电流 III 段定值 （1） 求动作电流I dz I dz =(K k /K h )×K zq ×I m ax fh =
××247=523(A)
式中 I
m ax fh =S fh
/（3U m in g ）=15/（3×35）=247（A ）
（2） 灵敏性校验 本线路末端短路时
K lm (1) =((3/2) ×/=> 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
＝ E S /（X s ＋X AB ＋X B ）＝（37/3）/ +4+ = （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K lm (2) = ×1580／523 ＝ > 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 ＝2S B ／3 U Ｅ× ＝（2×10／3×35）×＝346（Ａ） 取n 1=400/5 （2） 继电器动作电流 I 段 I ’dz ·J ＝K jx ×I ’dz / n 1=×103/80 = （Ａ） II 段 I ’’dz ·J =×103/80 = 33（Ａ） III 段
I dz ·J = 523 / 80 = （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
U cy = I d · l min %·X AB
式中 I d ＝ Ｅ／（X Ｓ＋l min %·X AB ） 故U cy = Ｅ· l min %·X AB ／（X Ｓ＋l min %·X AB ）
按残余电压定义，即可得出计算U cy%的公式
U cy%＝U cy／Ｅ＝l min%·X AB／（XＳ＋l min%·X AB）
本题已计算出l min%＝64％，而X AB＝×10 ＝4Ω, X s = Ω故
U cy%＝（×4）／（+4×）×100％＝％
其他方案可类推
例题在图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I fh·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，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＝（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＝，于是保护的一次动作电流为
I’ dz·1 = ×= (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＝×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～50A
2）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）／＝4（Ω）
最小运行方式时Z s,max＝（37/3）／＝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/）×（3/ 2×（37/3）／－4）＝（km）
此处取线路阻抗Z b = Ω/km
最小运行方式下的最小保护范围为
l min·mim＝（1/）×（37 / 2／－5）＝（km）
