继电保护习题2728216例题31答案

2.7如图2-2所示网络，在位置1、2和3处装有电流保护，系统参数为：115/3EkV，115GX、210GX，310GX，1260LLkm，340Lkm，50BCLkm，30CDLkm，20DELm，线路阻抗0.4/km，relKⅠ=1.2、relKⅡ=relKⅢ=1.15，.max300BCIA，.max200CDIA，.max150DEIA，ssK=1.5、reK=0.85。试求：（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行，请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。（2）整定保护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。（3）整定保护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（senK1.2）（4）整定保护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E的过电流保护动作时限为0.5s，校验保护1作后备用，保护2和3作远备用的灵敏度。G1G2G3ABCDE987654321L1L2L3图2-2简单电网示意图解：由已知可得1LX=2LX=0.4×60=24，3LX=0.4×40=16，BCX=0.4×50=20，CDX=0.4×30，DEX=0.4×20=8（1）经分析可知，最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路L1~L3全部运行，由题意G1，G2连接在同一母线上，则.minsX=（1GX||2GX+1LX||2LX）||(3GX+3LX)=(6+12)||(10+16)=10.6同理，最小运行方式下即阻抗最大，分析可知只有在G1和L1运行，相应地有.maxsX=1GX+1LX=39BCDE321E.minsX10.620128图2-3等值电路（2）对于保护1，其等值电路图如图2-3所示，母线E最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流为..max.min115/31.31210.620128kEsBCCDDEEIkAXXXX相应的速断定值为.1setIⅠ=relKⅠ×..maxkEI=1.2×1.312=1.57kA最小保护范围计算公式为setIⅠ=32.max1minsEZZLminL=.max3120.4ssetEZIⅠ=-85.9km即1处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。对于保护2等值电路如图2-3所示，母线D在最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大电流..maxkDI=.minsBCCDEXXX=1.558kA相应的速断定值为.2setIⅠ=relKⅠ×..maxkDI=1.2×1.558=1.87kA最小保护范围为minL=.max.23120.4ssetEZIⅡ=-70.6km即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。对于保护3等值电路如图2-3所示，母线C在最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大电流..maxkCI=.minsBCEXX=2.17kA相应的速断定值为.3setIⅠ=relKⅠ×..maxkCI=1.2×2.17=2.603kA最小保护范围为minL=.max.33120.4ssetEZIⅡ=-42.3km即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。上述计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区。（3）整定保护2的限时电流速断定值为setIⅡ=setKⅡ.1setIⅠ=1.15×1.57=1.806kA线路末段（即D处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为..maxkDI=.max32sBCCDEXXX=0.8098kA所以保护2处的灵敏系数setKⅡ=..minkDsetIIⅡ=0.4484即不满足senK1.2的要求。同理，保护3的限时电流速断定值为.3setIⅡ=relKⅡ.2setIⅠ=1.15×1.87=2.151kA线路末段（即C处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为..maxkCI=.max32sBCEXX=0.9764kA所以保护3处的灵敏系数.3setKⅡ=..min.3kCsetIIⅡ=0.4531即不满足senK1.2的要求。可见，由于运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断保护的灵敏度都远不能满足要求。（4）过电流整定值计算公式为setIⅢ='rereIK=.maxrelssLreKKIKⅢ所以有.1setIⅢ=.maxrelssDEreKKIKⅢ=304.5A同理得.2setIⅢ=406A.3setIⅢ=609A在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的计算公式为.minkI=.max32sLEZZ所以有.minEI=727.8A.minDI=809.8A.minCI=974.51A所以由灵敏度公式senK=.minksetIIⅢ可知，保护1作为近后备的灵敏度为.1setKⅢ=.min.1EsetIIⅢ=2.391.5满足近后备保护灵敏度的要求；保护2作为远后备的灵敏度为.2setKⅢ=.min.2EsetIIⅢ=1.791.2满足最为远后备保护灵敏度的要求；保护3作为远后备的灵敏度为.3setKⅢ=.min.3EsetIIⅢ=1.331.2满足最为远后备保护灵敏度的要求。保护的动作时间为1tⅢ=0.5+0.5=1s2tⅢ=1tⅢ+0.5=1.5s3tⅢ=2tⅢ+0.5=2s2.8当图2.56中保护1的出口处在系统最小运行方式下发生两相短路，保护按照题2.7配置和整定时，试问（1）共有哪些保护元件启动？（2）所有保护工作正常，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？（3）若保护1的电流速断保护拒动，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？（4）若保护1的断路器拒动，故障由何处的那个保护元件动作、多长时间切除？答:（1）由题2.7的分析，保护1出口处（即母线D处）短路时的最小短路电流为0.8098kA，在量值上小于所有电流速断保护和限时电流速断保护的整定值，所以所有这些保护都不会启动；该量值大于1、2、3处过电流保护的定值，所以三处过电流保护均会启动。（2）所有保护均正常的情况下，应有1处的过电流以1s的延时切除故障。（3）分析表明，按照本题给定的参数，1处的速断保护肯定不会动作，2处的限时电流速断保护也不会动作，只能靠1处的过电流保护动作，延时1s跳闸；若断路器拒动，则应由2处的过电流保护以1.5s的延时跳开2处的断路器。2.16系统和参数见题2.7，试完成：（1）整定线路L3上不会4、5的电流速断定值，并尽可能在一端加装方向元件。（2）确定保护4、5、6、7、8、9处过电流的时间定值，并说明何处需要安装方向元件。（3）确定保护5、7、9限时电流速断的电流定值，并校验灵敏度。答：整定保护5的电流速断。保护4处的母线发生三相短路时，流过保护5的短路电流为433kGLEIXX=115/31016=2.554A按此电流来整定，动作定值.5setIⅢ=4relkKIⅠ=3.064kA在来看发电机1、2处于最大运行方式下保护5处母线三相短路时，有.minsX=（1GX||2GX+1LX||2LX）=18保护5处的电流为5.min3ksLEIXX=1.953kA远小于按躲过保护4处母线三相短路求得的整定电流，所以保护5不必安装方向元件，仅靠定值就能保证方向故障时不误动作。现在整定保护4，保护4按躲过保护5处母线短路最大电流整定时，定值为.4setIⅠ=5relkIIⅠ=2.34kA当保护4处背侧母线三相短路是，流过保护4的电流为2.554kA，大于其整定值，所以不会误动，必须加装方向元件。（2）过电流保护按躲过最大负荷电流整定，其量值较小，保护灵敏度很高，4~9任何一处保护正向及方向故障时，短路电流的量值都会超过其整定值，所以每一处都应安装方向元件。在均装方向元件的情况下，4、5、6处的过电流保护的动作时间分别与G3、G2和G1处的过电流保护时间相配合，在其动作延时的基础上增加一个时间级差；5、7、9处过电流保护的动作时间均与3处过电流时间相配合，由题2.7可知，三处过电流保护的动作时间为2s，所以5、7、9处过流保护的动作时间均应取2.5s。（3）5处限时电流速断保护定值应该与3、6、8处电流速断保护的定值相配合。与3处电流速断保护的定值配合：3处电流速断保护的定值为.3setIⅠ=relKⅠ×..maxkCI=2.603KA，L3支路对应的分支系数的倒数为1212121233||||10.409||||GGLbrGGLGLXXXXKXXXXXX与保护3配合时，5处限时电流速断保护的定值为.5.31setrelsetbrIKIKⅡⅡⅡ=1.224kA与6处和8处电流速断配合：若装设方向元件，则6处电流速断保护应该按躲过母线A处三相短路的最大短路电流来整定，而母线A三相短路时，发电机G1，G2所提供的短路电流不会流过保护6，只有发电机G3的电流才流过保护6，所以其Ⅰ段的整定值为.6setIⅠ=relKⅠ×7kI=1331212||LrelGLLLLLXEKXXXXXXⅠ=1.048kA同理，装设方向元件的情况下，8处保护的定值也为.8setIⅠ=1.048kA。按与它们配合时，5处限时电流速断保护的定值为.5.6.8setrelsetrelsetIKIKIⅡⅡⅠⅡⅠ=1.205kA取三种情况的最大者，即.5setIⅡ=1.224kA校验灵敏度：母线B两相短路时，流过5处的最小短路电流为..min3332kBGLEIXX=2.211kA所以灵敏度为..min.5.5kBsensetIKIⅡⅡ=1.834满足要求。在6、8处不装方向元件的情况下，它们速断保护的定值还应安躲过母线B三相短路时流过它们的最大短路电流来整定。母线B三相短路时流过6、8处的最大短路电流为6.maxkI=8.maxkI=121212||||GGLEXXXX=1.844kA这时其短路电流速断保护的整定值变为.6setIⅠ=.8setIⅠ=6.maxrelkKIⅠ=2.26kA所以5处限时电流保护的定值为.5.6setrelsetIKIⅡⅡⅠ=2.599kA灵敏度为..min.5.5kBsensetIKIⅡⅡ=0.85故不满足要求。整定计算:在图3.26所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。已知线路A-B的最大负荷电流AID350max.、功率因数9.0cosD，各线路每公里阻抗km/4.0z1、阻抗角70L，电动机的自启动系数5.1ssK，正常时母线最低工作电压min.LU取等于VUUNNk1109.0。解l.有关各元件阻抗值的计算线路1-2的正序阻抗12304.0z21121LZ线路3-4、5-6的正序阻抗24604.0z4316543LZZ变压器的等值阻抗1.445.311151005.10100%22kTTTSUUZ2.距离I段的整定(1)整定阻抗。按式(3.106)计算为2.101285.021IrelIsetZKZ(2)动作延时。s0tI(第I段实际动作时间为保护装置固有的动作延时）。3.距离Ⅱ段的整定(1)整定阻抗：按下列两个条件选择：1)与相邻下级最短线路3-4（或5-6）的保护3（或保护5）的I段配合，按式(3.108)计算为I3.setmin.brelZKZKZBAset式中，可取85.0IrelK，8.0relK，而4.202485.043IrelIset.3ZKZ。min.bK的计算如下：min.bK为保护3的I段末端发生短路时对保护l而言的最小分支系数（如图3.27所示），当保护3的I段末端kl点短路时，分支系数计算式为215.11215.012s211s43432s2s211s12b