继电保护习题

2.22图2-17所示系统的变压器中性点可以接地，也可以不接地。比较中性点直接接地系统与中性点非直接接地系统中发生单相接地后，在下述方面的不同：图2-17系统接线图（1）零序等值网络及零序参数的组成；（2）零序电压分布规律；（3）零序电流的大小及流动规律；（4）故障线路与非故障线路零序功率方向；（5）故障电流的大小及流动规律；（6）故障后电压的变化及对称性变化；（7）故障对电力系统运行的危害；（8）对保护切除故障速度的要求。答：（1）零序等值网络及零序参数的组成：以线路AB末端发生单相接地为例，中性点直接接地系统零序等值图如图2-18所示。图2-18线路AB末端故障时中性点直接接地系统零序等值图由图2-18可见，从故障点看进去的零序阻抗为母线B引出的三个分支的并联，等值阻抗值较小，出现单相接地后系统中会有较大的零序电流。中性点非直接接地系统，零序网络由同级电压网络中元件对地的等值电容构成通路，其零序等值图如图2-19所示。图2-19中性点非直接接接地系统的零序等值图由图2-19可见，故障点的等值阻抗为三个对地容抗的并联，由于分布电容的容值较小、阻抗较大，因此故障点的零序等值阻抗也较大，接地后不会产生较大的零序电流。（2）零序电压分布规律：在中性点直接接地系统中，故障点零序电压较高，距离故障点越远下降得越多，在变压器中性点处将为0。在中性点非直接接地系统中，若不计微小的零序电容电流在线路阻抗上产生的微小压降，则同一电压等级的整个系统的零序电压都一样（即三台变压器之间的一部分系统）。（3）零序电流的大小及流动规律：中性点直接接地系统中，零序电流的大小同系统的运行方式和系统各部分的零序阻抗的大小都有关系，零序电流在故障点与变压器中线点之间形成回路。非直接接地系统中，零序电流的大小依赖于系统的相电动势和线路的对地电容。零序电流从故障点流出通过各线路的对地电容流回大地。非故障元件的零序电流就是该线路本身的对地电容电流，故障元件中流过的零序电流，数值为全系统所有非故障元件对地电容电流值之和，在有消弧线圈的情况下，则是全系统所有非故障元件对地电容电流值与消弧线圈中的电感电流向量之和。（4）故障线路与非故障线路零序功率方向：中性点直接接地系统中，在故障线路上零序功率方向表现为线路流向母线；在非故障线路上，靠近故障点的一侧，零序功率方向由母线流向线路，而原理故障点的一侧，零序功率方向由线路流向母线。中性点非直接接地系统中，在故障线路上电容性无功功率方向为线路流向母线；在费故障线路上，电容性无功功率方向为母线流向线路。（5）故障电流的大小及流动规律：中性点直接接地系统中，由于故障点和网络中变压器中性点形成回路，因此故障点电流较大。故障电流由故障点流向中性点。中性点非直接接地系统中，由于不构成短路回路而只经过对地电容形成回路，因此接地相电流较小。由于接地电流相对于负荷电流较小，基本上不影响负荷电流的分布。（6）故障后电压的变化及对称性变化：中性点直接接地系统中，故障后三相的相电压和线电压都不在对称。中性点非直接接地系统中，故障后接地相电压降为0，非接地相对地电压升高至原电压的3倍，但三相之间线电压依然保持对称。（7）故障对电力系统运行的危害：中性点直接接地系统中，故障相电流很大，对系统危害很大。中性点非直接接地系统中，故障相电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，一般情况下，对系统危害不大。（8）对保护切除故障速度的要求：中性点直接接地系统中，由于接地相电流很大，为了防止损坏设备，应迅速切除接地相甚至三相。中性点非直接接地系统中，由于故障点电流很小，且三相之间的线电压仍对称，可以允许再运行1~2h，同时发出信号。2.23图2-17所示系统中变压器中性点全部不接地，如果发生单相接地，试回答：（1）比较故障线路与非故障线路中零序电流、零序电压、零序功率方向的差异。（2）如果在接地点流过的电容电流超过10A（35KV系统）、20A（10KV系统）、30A（3~6KV系统）时，将装设消弧线圈，减小接地点电流，叙述用零序电流实现选线的困难。（3）叙述用零序功率方向实现选线的困难。（4）叙述拉路停电选线存在的问题。答：（1）零序电流、零序电压、零序功率方向：零序电流：在非故障线路中流过的电流其数值等于本身的电容电流，在故障线路中流过的零序电流数值为全系统所有非故障元件对地电容电流之和。零序电压：全系统都会出现量值等于相电压的零序电压，各点零序电压基本一样。零序功率方向：在故障线路上，电容性无功功率方向为线路流向母线；在非故障线路上，电容性无功功率方向为母线流向线路。（2）装设消弧线圈后，上述零序电流的分布规律将发生变化，接地线路中的零序电流为消弧线圈补偿后的残余电流，其量值较小，零序过电流元件将无法整定；零序电流的量值有可能小于非故障线路的零序电流，所以零序电流群体比幅原理也将无法应用。（3）用零序功率方向选线困难：由于一般采用的是过补偿，流经故障线路的零序电流是流过消弧线圈的零序电流与非故障元件零序电流之差，而电容性无功功率方向是由母线流向线路（实际上是电感性无功功率由线路流向母线），零序功率方向与非故障线路一致，因此无法利用功率方向来判别故障线路。（4）拉路停电选线存在的问题：1）需要人工操作，费时、费力，自动化程度低；2）需要依次断开每一条线路，影响供电可靠性，若重合闸拒动，可能造成较长时间停电。