新教材第四章答案修正版

4－18图4.1所示系统中，发电机以发电机－变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。其参数为：图4.1系统示意图115/3kVE；1.12.11.22.215GGGGXXXX；1.32.31.42.410GGGGXXXX，1.11.4~10TTXX，0.10.4~30TTXX，1.51.620TTXX，0.50.640TTXX；60kmABL，40kmBCL；线路阻抗120.4/kmZZ，01.2/kmZ，线路阻抗角均为075，.max.max300AABLCBLII，负荷功率因数角为030；1.2ssK，1.2reK，0.85relK，0.75relK，变压器均装有快速差动保护。试解答：(1)为了快速切除线路上的各种短路，线路A-B、B-C应在何处配备三段式距离保护，各选用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应该在1，2，3，4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式；它们的I，II段选择具有方向特性的距离保护，III选用具有偏移特性的距离保护。(2)整定保护1～4的距离I段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的动作区域。答：线路AB的正序阻抗10.46024ABABZZL线路BC的正序阻抗10.44016BCBCZZL保护1，2的距离I段.1,20.852420.4IIsetrelABZKZ保护3，4的距离I段.3,40.851613.6IIsetrelBCZKZ保护1～4距离I段在阻抗复平面上的动作区域如图4.1.1所示，圆周1、2、3、4分别对应保护1、2、3、4距离I段的动作特性：图4.1.1保护1~4距离I段的动作特性(3)分别求出保护1、4接地距离II段的最大、最小分支系数；答：对保护1：（I）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时1max2.88bK，1min1.59bK（II）当与相邻变压器的快速保护相配合时1max2.88bK，1min2.01bK对保护4：（I）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时4max2.26bK，4min1.41bK（II）当与相邻变压器的快速保护相配合时4max1.99bK，4min1.53bK(4)分别求出保护1、4接地距离II、III段的定值及时限，并校验灵敏度。答：保护1距离II段的整定：（1）整定阻抗：按下面两个条件选择1）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时.11min.3()0.75(241.5913.6)34.218IIIIIsetrelABbsetZKZKZ2）当与相邻变压器的快速保护相配合时.11min()0.75(242.0120)48.15IIIIsetrelABbtZKZKZ所以取.134.218IIsetZ（2）灵敏度校验：.134.2181.431.2524IIsetsenABZKZ，满足灵敏度要求。（3）动作时限：与相邻保护3的II段配合130.50.51IIIIttts，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：（1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定.minmin.max0.9110190.5330.3LLLUZI.min.1cos()IIILsetrelssresetLZZKKK取2.1relK，1.2ssK，1.2reK和75oset，30oL，于是93.155)3075cos(*2.1*2.1*2.153.1901IIIsetZ（2）灵敏度校验：1）本线路末端短路时灵敏系数：.1(1)155.936.501.524IIIsetsenABZKZ2）相邻设备末端短路时灵敏系数：.1(2)1max1.2IIIsetsenABbnextZKZKZa、相邻线路末端短路时灵敏系数利用问题(3)中求灵敏系数的结论，只要令,0BKBCCKXXX即可1b56.056.0056.012.1112.0034.034.012.0034.1K11211131BCACABABXXXXXXXXXXXXX当X34.1、X56.0分别取最小值，而X12.1、X34.0、X12.0分别取最大值时，K1b就取最大值即当34.1min56.0min12.1max34.0max12.0max10,20,25,30,30XXXXX时，1max112.8820212048201125403072330303072110bK16nextBCZZ.1(2)1max155.932.231.2242.8816IIIsetsenABbnextZKZKZb、相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，1.max2.88bK，20nexttZZ.1(2)1max155.931.911.2242.8820IIIsetsenABbnextZKZKZ所以灵敏度校验满足要求。（3）动作时限：与相邻设备保护配合130.50.51IIIIIIttts，它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。保护4距离II段的整定：（1）整定阻抗：按下面两个条件选择1）当与相邻下级线路距离保护I段相配合时.44min.2()0.75(161.4120.4)33.573IIIIIsetrelBCbsetZKZKZ2）当与相邻变压器的快速保护相配合时.44min()0.75(161.5320)34.95IIIIsetrelBCbtZKZKZ所以取.433.573IIsetZ（2）灵敏度校验：.433.5732.11.2516IIsetsenBCZKZ（3）动作时限：与相邻保护2的I段配合420.5IIIttts，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。距离III段的整定：（1）整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定.minmin.max0.9110190.5330.3LLLUZI.min.4cos()IIILsetrelssresetLZZKKK取2.1relK，1.2ssK，1.2reK和75oset，30oL，于是.4190.53155.931.2*1.2*1.2*cos(7530)IIIsetZ（2）灵敏度校验：1）本线路末端短路时灵敏系数：.4(1)155.939.741.516IIIsetsenBCZKZ2）相邻设备末端短路时灵敏系数：.4(2)4max1.2IIIsetsenBCbnextZKZKZa、相邻线路末端短路时灵敏系数4b56.056.0056.034.1134.0012.012.034.0012.1K11211131ABACBCBCXXXXXXXXXXXXX当X12.1、X56.0分别取最小值，而X34.1、X12.0、X34.0分别取最大值时，K4b就取最大值即当12.1min56.0min34.1max12.0max34.0max12.5,20,20,30,30XXXXX时，4max112.2120212072201120403048330303048112.5bK24nextABZZ.4(2)4max155.932.261.2162.2124IIIsetsenBCbnextZKZKZb、相邻变压器末端短路时灵敏系数此时，4.max1.99bK，20nexttZZ.4(2)4max155.932.791.2161.9920IIIsetsenBCbnextZKZKZ所以灵敏度校验满足要求。（3）动作时限：与相邻设备保护配合420.50.51IIIIIIttts，它能同时满足与相邻线路保护和相邻变压器保护的配合要求。(5)当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，哪些地方的哪些测量元件动作，请逐一列出。保护、断路器正常工作情况下，哪些保护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路切除？答：当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，接地距离保护中：B相，C相的接地距离保护的测量元件动作；相间距离保护中：BC相间距离保护的测量元件动作；保护、断路器正常工作情况下保护，保护1的B，C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护I段、保护2的B，C相的接地距离保护I段、BC相间距离保护的I段，将在故障瞬间跳开保护1，2处的断路器，从而将短路切除。(6)短路条件同（5），若保护1的接地距离I段拒动、保护2处断路器拒动，哪些保护以何时间跳开何断路器将短路切除。答：保护1的相间距离I段将在故障瞬间跳开保护1处的断路器，保护4的距离III段延时1s跳开保护4处的断路器。(7)假定各保护回路正确动作的概率为90％，在（5）的短路条件下，全系统中断路器不被错误切除任意一个的概率是多少？体会保护动作可靠性应要求到多高。答：假定保护1在发电厂侧还有1套远后备保护，则线路AB中点短路后应该有4个断路器的跳闸回路被4套保护起动，如果各保护回路正确动作的概率只有90％，则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率P为：0.90.90.90.90.6561P4—22系统如图4.2，母线C、D、E均为单侧电源。图4.2简单电力系统示意图全系统阻抗角均匀为080，1.11.215GGZZ，1.30ABZ，6.24setZ，6.32setZ，60.4IIts，系统最短振荡周期0.9Ts。试解答：（1）G1、G2两机电势幅值相同，找出系统的振荡中心在何处。答：在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就位于阻抗中心Z21处：Z21＝30)301515(21，即在AB线路的中点。（2）分析发生振荡期间母线A、B、C、D电压的变化规律及线路BC电流的变化。答：母线A，B：ZeEZEZEEIjGGG)1(121111GGAZIEU212GGBZIEU由于母线C，D都是单端电源，其电压和母线B电压的变化规律一样，线路BC电流的变化跟随B母线电压的变化规律。（3）线路BC、CD、DE的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？答：不需要，线路BC、CD、DE都是单端电源，在保护处所得出来的测量阻抗不受振荡的影响。（4）保护6的II段采用方向阻抗特性，是否需要装振荡闭锁。（已修改）答：保护6的II段方向阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如图4.2.1所示：图4.2.1振荡对距离保护的影响Z＝15153060系统振荡时测量阻抗变化轨迹线oo是G1G2的垂直平分线，6.32setZ，所以动作特性圆的半径为16，这样使测量阻抗进入动作圆的角度为12411630arctan2221，使测量阻抗离开动作圆的角度为23611630arctan2360222故停留在动作区内的角度为11212。若振荡为匀速振荡，在最短振荡周期的情况下，停留在动作区域内的时间为st28.01123609.0，小于II段的整定时间0.4s，所以在最短振荡周期振荡的情况下，距离II段不会误动，可以不加振荡闭锁。但是，如果振荡周期加长，测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将加长，II段将有可能误动，在整定时间为0.4s的情况下，允许最长的振荡周期为：0.43601.16124ooTs，