1、- 1 -电 力 系 统 继 电 保 护 课 后 习 题 答 案1 绪 论1.1 电 力 系 统 如 果 没 有 配 备 完 善 的 继 电 保 护 系 统 ， 想 象 一 下 会 出 现 什 么 情 景 ？答 ： 现 代 的 电 力 系 统 离 开 完 善 的 继 电 保 护 系 统 是 不 能 运 行 的 。 当 电 力 系 统 发 生 故 障 时 ， 电 源 至故 障 点 之 间 的 电 力 设 备 中 将 流 过 很 大 的 短 路 电 流 ， 若 没 有 完 善 的 继 电 保 护 系 统 将 故 障 快 速 切 除 ，则 会 引 起 故 障 元 件 和 流 过 故 障 电 流 的
2、其 他 电 气 设 备 的 损 坏 ； 当 电 力 系 统 发 生 故 障 时 ， 发 电 机 端电 压 降 低 造 成 发 电 机 的 输 入 机 械 功 率 和 输 出 电 磁 功 率 的 不 平 衡 ， 可 能 引 起 电 力 系 统 稳 定 性 的 破坏 ， 甚 至 引 起 电 网 的 崩 溃 、 造 成 人 身 伤 亡 。 如 果 电 力 系 统 没 有 配 备 完 善 的 继 电 保 护 系 统 ， 则 当电 力 系 统 出 现 不 正 常 运 行 时 ， 不 能 及 时 地 发 出 信 号 通 知 值 班 人 员 进 行 合 理 的 处 理 。1.2 继 电 保 护 装 置 在
3、电 力 系 统 中 所 起 的 作 用 是 什 么 ?答 :继 电 保 护 装 置 就 是 指 能 反 应 电 力 系 统 中 设 备 发 生 故 障 或 不 正 常 运 行 状 态 ,并 动 作 于 断路 器 跳 闸 或 发 出 信 号 的 一 种 自 动 装 置 .它 的 作 用 包 括 :1.电 力 系 统 正 常 运 行 时 不 动 作 ;2.电 力 系 统 部 正 常 运 行 时 发 报 警 信 号 ,通 知 值 班 人 员 处 理 ,使 电 力 系 统 尽 快 恢 复 正 常 运 行 ;3.电力 系 统 故 障 时 ,甄 别 出 发 生 故 障 的 电 力 设 备 ,并 向 故 障
4、 点 与 电 源 点 之 间 、 最 靠 近 故 障 点 断 路器 发 出 跳 闸 指 令 ,将 故 障 部 分 与 电 网 的 其 他 部 分 隔 离 。1.3 继 电 保 护 装 置 通 过 哪 些 主 要 环 节 完 成 预 定 的 保 护 功 能 ,各 环 节 的 作 用 是 什 么 ?答 :继 电 保 护 装 置 一 般 通 过 测 量 比 较 、 逻 辑 判 断 和 执 行 输 出 三 个 部 分 完 成 预 定 的 保 护 功 能 。 测量 比 较 环 节 是 册 来 那 个 被 保 护 电 器 元 件 的 物 理 参 量 ， 并 与 给 定 的 值 进 行 比 较 ， 根 据
5、比 较 的 结 果 ，给 出 “是 ”、 “非 ”、 “0”或 “1”性 质 的 一 组 逻 辑 信 号 ， 从 而 判 别 保 护 装 置 是 否 应 该 启 动 。 逻辑 判 断 环 节 是 根 据 测 量 环 节 输 出 的 逻 辑 信 号 ， 使 保 护 装 置 按 一 定 的 逻 辑 关 系 判 定 故 障 的 类 型 和范 围 ， 最 后 确 定 是 否 应 该 使 断 路 器 跳 闸 。 执 行 输 出 环 节 是 根 据 逻 辑 部 分 传 来 的 指 令 ， 发 出 跳 开断 路 器 的 跳 闸 脉 冲 及 相 应 的 动 作 信 息 、 发 出 警 报 或 不 动 作 。1
6、.4 依 据 电 力 元 件 正 常 工 作 、 不 正 常 工 作 和 短 路 状 态 下 的 电 气 量 复 制 差 异 ， 已 经 构 成 哪 些 原 理的 保 护 ， 这 些 保 护 单 靠 保 护 整 定 值 能 求 出 保 护 范 围 内 任 意 点 的 故 障 吗 ？答 ： 利 用 流 过 被 保 护 元 件 电 流 幅 值 的 增 大 ， 构 成 了 过 电 流 保 护 ;利 用 短 路 时 电 压 幅 值 的 降低 ， 构 成 了 低 电 压 保 护 ； 利 用 电 压 幅 值 的 异 常 升 高 ， 构 成 了 过 电 压 保 护 ； 利 用 测 量 阻 抗 的 降 低和
7、阻 抗 角 的 变 大 ， 构 成 了 低 阻 抗 保 护 。单 靠 保 护 增 大 值 不 能 切 除 保 护 范 围 内 任 意 点 的 故 障 ， 因 为 当 故 障 发 生 在 本 线 路 末 端 与 下 级 线 路的 首 端 出 口 时 ， 本 线 路 首 端 的 电 气 量 差 别 不 大 。 所 以 ， 为 了 保 证 本 线 路 短 路 时 能 快 速 切 除 而 下级 线 路 短 路 时 不 动 作 ， 这 种 单 靠 整 定 值 得 保 护 只 能 保 护 线 路 的 一 部 分 。1.5 依 据 电 力 元 件 两 端 电 气 量 在 正 常 工 作 和 短 路 状 态
8、下 的 差 异 ， 可 以 构 成 哪 些 原 理 的 保 护 ？答 ： 利 用 电 力 元 件 两 端 电 流 的 差 别 ， 可 以 构 成 电 流 差 动 保 护 ； 利 用 电 力 元 件 两 端 电 流 相 位 的 差别 可 以 构 成 电 流 相 位 差 动 保 护 ； 利 两 侧 功 率 方 向 的 差 别 ， 可 以 构 成 纵 联 方 向 比 较 式 保 护 ； 利 用两 侧 测 量 阻 抗 的 大 小 和 方 向 的 差 别 ， 可 以 构 成 纵 联 距 离 保 护 。- 2 -1.6 如 图 1-1 所 示 ， 线 路 上 装 设 两 组 电 流 互 感 器 ， 线 路
9、 保 护 和 母 线 保 护 应 各 接 哪 组 互 感 器 ？答 ： 线 路 保 护 应 接 TA1， 母 线 保 护 应 接 TA2。 因 为 母 线 保 护 和 线 路 保 护 的 保 护 区 必 须 重 叠 ，使 得 任 意 点 的 故 障 都 处 于 保 护 区 内 。线 路T A 1 T A 2母 线图 1-1 电 流 互 感 器 选 用 示 意 图1.7 结 合 电 力 系 统 分 析 课 程 的 知 识 ， 说 明 加 快 继 电 保 护 的 动 作 时 间 ， 为 什 么 可 以 提 高 电 力 系 统的 稳 定 性 ？答 ： 由 电 力 系 统 分 析 知 识 可 知 ，
10、故 障 发 生 时 发 电 机 输 出 的 电 磁 功 率 减 小 二 机 械 功 率 基 本 不 变 ，从 而 使 发 电 机 产 生 加 速 的 不 平 衡 功 率 。 继 电 保 护 的 动 作 时 间 越 快 ， 发 电 机 加 速 时 间 越 短 ， 功 率角 摆 开 幅 度 就 越 小 ， 月 有 利 于 系 统 的 稳 定 。由 分 析 暂 态 稳 定 性 的 等 面 积 理 论 可 知 ， 继 电 保 护 的 动 作 速 度 越 快 ， 故 障 持 续 的 时 间 就 越 短 ，发 电 机 的 加 速 面 积 就 约 小 ， 减 速 面 积 就 越 大 ， 发 电 机 失 去
11、稳 定 性 的 可 能 性 就 越 小 ， 即 稳 定 性 得到 了 提 高 。1.8 后 备 保 护 的 作 用 是 什 么 ？ 阐 述 远 后 备 保 护 和 近 后 备 保 护 的 优 缺 点 。答 ： 后 备 保 护 的 作 用 是 在 主 保 护 因 保 护 装 置 拒 动 、 保 护 回 路 中 的 其 他 环 节 损 坏 、 断 路 器 拒 动 等原 因 不 能 快 速 切 除 故 障 的 情 况 下 ， 迅 速 启 动 来 切 除 故 障 。远 后 备 保 护 的 优 点 是 ： 保 护 范 围 覆 盖 所 有 下 级 电 力 元 件 的 主 保 护 范 围 ， 它 能 解 决
12、 远 后 备保 护 范 围 内 所 有 故 障 元 件 由 任 何 原 因 造 成 的 不 能 切 除 问 题 。远 后 备 保 护 的 缺 点 是 ： （ 1） 当 多 个 电 源 向 该 电 力 元 件 供 电 时 ， 需 要 在 所 有 的 电 源 侧 的上 级 元 件 处 配 置 远 后 备 保 护 ； （ 2） 动 作 将 切 除 所 有 上 级 电 源 测 的 断 路 器 ， 造 成 事 故 扩 大 ；（ 3） 在 高 压 电 网 中 难 以 满 足 灵 敏 度 的 要 求 。近 后 备 保 护 的 优 点 是 ： （ 1） 与 主 保 护 安 装 在 同 一 断 路 器 处 ，
13、在 主 保 护 拒 动 时 近 后 备 保 护 动作 ； （ 2） 动 作 时 只 能 切 除 主 保 护 要 跳 开 的 断 路 器 ， 不 造 成 事 故 的 扩 大 ； （ 3） 在 高 压 电网 中 能 满 足 灵 敏 度 的 要 求 。近 后 备 保 护 的 缺 点 是 ： 变 电 所 直 流 系 统 故 障 时 可 能 与 主 保 护 同 时 失 去 作 用 ， 无 法 起 到“后 备 ”的 作 用 ； 断 路 器 失 灵 时 无 法 切 除 故 障 ， 不 能 起 到 保 护 作 用 。1.9 从 对 继 电 器 的 “四 性 “要 求 及 其 间 的 矛 盾 ， 阐 述 继 电
14、 保 护 工 作 即 是 理 论 性 很 强 ， 又 是 工程 实 践 性 很 强 的 工 作 。答 ： 继 电 保 护 的 可 靠 性 、 选 择 性 、 速 动 性 和 灵 敏 性 四 项 要 求 之 间 即 矛 盾 又 统 一 。 继 电 保 护 的 科学 研 究 、 设 计 、 制 造 和 运 行 的 大 部 分 工 作 也 是 围 绕 如 何 处 理 好 这 四 者 的 辩 证 统 一 关 系 进 行 的 。- 3 -电 力 系 统 继 电 保 护 即 是 一 门 理 论 性 很 强 ， 又 是 工 程 实 践 性 很 强 的 学 科 。 首 先 继 电 保 护 工作 者 要 掌 握
15、 电 力 系 统 、 电 气 设 备 的 基 本 原 理 、 运 行 特 性 和 分 析 方 法 ， 特 别 要 掌 握 电 力 系 统 故 障时 的 电 气 量 变 化 的 规 律 和 分 析 方 法 ， 通 过 寻 求 电 力 系 统 的 不 同 运 行 状 态 下 电 气 量 变 化 的 特 点 和差 异 来 “甄 别 “故 障 或 不 正 常 状 态 的 原 理 和 方 法 ， 应 用 不 同 的 原 理 和 判 据 实 现 继 电 保 护 的 基 本方 法 ， 所 以 需 要 很 强 的 理 论 性 。由 于 被 保 护 的 电 力 系 统 及 其 相 关 的 电 气 设 备 千 差
16、 万 别 ， 故 障 时 电 气 量 的 变 化 受 多 种 因 素的 影 响 和 制 约 ， 因 此 任 何 一 种 继 电 保 护 原 理 或 装 置 都 不 可 能 不 加 调 整 地 应 用 于 不 同 的 电 气 设 备或 系 统 ， 而 应 根 据 实 际 工 程 中 设 备 、 系 统 的 现 状 与 参 数 ， 对 其 继 电 保 护 做 出 必 要 的 调 整 。 相 同原 理 的 保 护 装 置 在 应 用 于 电 力 系 统 不 同 位 置 的 元 件 上 时 ， 可 能 有 不 同 的 配 置 和 配 合 ； 相 同 的 电力 元 件 在 电 力 系 统 不 同 位 置
17、 安 装 时 ， 可 能 配 置 不 同 的 继 电 保 护 ， 这 些 均 需 要 根 据 电 力 系 统 的 工程 实 际 ， 具 体 问 题 具 体 分 析 ， 所 以 继 电 保 护 又 具 有 很 强 的 工 程 实 践 性 。2 电 流 的 电 网 保 护2.1 在 过 量 （ 欠 量 ） 继 电 器 中 ， 为 什 么 要 求 其 动 作 特 性 满 足 “继 电 特 性 ”？ 若 不 满 足 ， 当加 入 继 电 器 的 电 量 在 动 作 值 附 近 时 将 可 能 出 现 什 么 情 况 ？答 ： 过 量 继 电 器 的 继 电 特 性 类 似 于 电 子 电 路 中 的
18、“施 密 特 特 性 “， 如 图 2-1 所 示 。 当 加入 继 电 器 的 动 作 电 量 （ 图 中 的 ） 大 于 其 设 定 的 动 作 值 （ 图 中 的 ） 时 ， 继 电 器 能 够 突kI opI然 动 作 ； 继 电 器 一 旦 动 作 以 后 ， 即 是 输 入 的 电 气 量 减 小 至 稍 小 于 其 动 作 值 ， 继 电 器 也 不 会 返 回 ，只 有 当 加 入 继 电 器 的 电 气 量 小 于 其 设 定 的 返 回 值 （ 图 中 的 ） 以 后 它 才 突 然 返 回 。 无 论re启 动 还 是 返 回 ， 继 电 器 的 动 作 都 是 明 确
19、干 脆 的 ， 它 不 可 能 停 留 在 某 一 个 中 间 位 置 ， 这 种 特 性 称为 “继 电 特 性 ”。为 了 保 证 继 电 器 可 靠 工 作 ， 其 动 作 特 性 必 须 满 足 继 电 特 性 ， 否 则 当 加 入 继 电 器 的 电 气 量 在动 作 值 附 近 波 动 时 ， 继 电 器 将 不 停 地 在 动 作 和 返 回 两 个 状 态 之 间 切 换 ， 出 现 “抖 动 “现象 ， 后 续 的 电 路 将 无 法 正 常 工 作 。1265 3 4opIkIre1E02.2 请 列 举 说 明 为 实 现 “继 电 特 性 ”， 电 磁 型 、 集 成
20、 电 路 性 、 数 字 型 继 电 器 常 分 别 采 用 那 些技 术 ？答 ： 在 过 量 动 作 的 电 磁 型 继 电 器 中 ， 继 电 器 的 动 作 条 件 是 电 磁 力 矩 大 于 弹 簧 的 反 拉 力 矩 与 摩 擦力 矩 之 和 ， 当 电 磁 力 矩 刚 刚 达 到 动 作 条 件 时 ， 继 电 器 的 可 动 衔 铁 开 始 转 动 ， 磁 路 气 隙 减 小 ， 在- 4 -外 加 电 流 （ 或 电 压 ） 不 变 的 情 况 下 ， 电 磁 力 矩 随 气 隙 的 减 小 而 按 平 方 关 系 增 加 ， 弹 簧 的 反 拉 力矩 随 气 隙 的 减 小
21、 而 线 性 增 加 ， 在 整 个 动 作 过 程 中 总 的 剩 余 力 矩 为 正 值 ， 衔 铁 加 速 转 动 ， 直 至 衔铁 完 全 吸 合 ， 所 以 动 作 过 程 干 脆 利 落 。 继 电 器 的 返 回 过 程 与 之 相 反 ， 返 回 的 条 件 变 为 在 闭 合 位置 时 弹 簧 的 反 拉 力 矩 大 于 电 磁 力 矩 与 摩 擦 力 矩 之 和 。 当 电 磁 力 矩 减 小 到 启 动 返 回 时 ， 由 于 这 时摩 擦 力 矩 反 向 ， 返 回 的 过 程 中 ， 电 磁 力 矩 按 平 方 关 系 减 小 ， 弹 簧 力 矩 按 线 性 关 系
22、减 小 ， 产 生 一个 返 回 方 向 的 剩 余 力 矩 ， 因 此 能 够 加 速 返 回 ， 即 返 回 的 过 程 也 是 干 脆 利 落 的 。 所 以 返 回 值 一 定小 于 动 作 值 ， 继 电 器 有 一 个 小 于 1 的 返 回 系 数 。 这 样 就 获 得 了 “继 电 特 性 ”。在 集 成 电 路 型 继 电 器 中 ， “继 电 特 性 ”的 获 得 是 靠 施 密 特 触 发 器 实 现 的 ， 施 密 特 触 发 器的 特 性 ， 就 是 继 电 特 性 。在 数 字 型 继 电 器 中 ， “继 电 特 性 ”的 获 得 是 靠 分 别 设 定 动 作
23、 值 和 返 回 值 两 个 不 同 的 整 定值 而 实 现 的 。2.3 解 释 “动 作 电 流 ”和 “返 回 系 数 ”， 过 电 流 继 电 器 的 返 回 系 数 过 低 或 高 各 有 何 缺 点 ？答 ： 在 过 电 流 继 电 器 中 ， 为 使 继 电 器 启 动 并 闭 合 其 触 点 ， 就 必 须 增 大 通 过 继 电 器 线 圈 的 电 流 ，kI以 增 大 电 磁 转 矩 ， 能 使 继 电 器 动 作 的 最 小 电 流 称 之 为 动 作 电 流 。opI在 继 电 器 动 作 之 后 ， 为 使 它 重 新 返 回 原 位 ， 就 必 须 减 小 电 流
24、 以 减 小 电 磁 力 矩 ， 能 使 继 电 器返 回 原 位 的 最 大 电 流 称 之 为 继 电 器 的 返 回 电 流 。reI过 电 流 继 电 器 返 回 系 数 过 小 时 ， 在 相 同 的 动 作 电 流 下 起 返 回 值 较 小 。 一 旦 动 作 以 后 要 使 继电 器 返 回 ， 过 电 流 继 电 器 的 电 流 就 必 须 小 于 返 回 电 流 ， 真 阳 在 外 故 障 切 除 后 负 荷 电 流 的 作 用 下继 电 器 可 能 不 会 返 回 ， 最 终 导 致 误 动 跳 闸 ； 而 返 回 系 数 过 高 时 ， 动 作 电 流 恶 和 返 回
25、电 流 很 接 近 ，不 能 保 证 可 靠 动 作 ， 输 入 电 流 正 好 在 动 作 值 附 近 时 ， 可 能 回 出 现 “抖 动 ”现 象 ， 使 后 续电 路 无 法 正 常 工 作 。继 电 器 的 动 作 电 流 、 返 回 电 流 和 返 回 系 数 都 可 能 根 据 要 求 进 行 设 定 。2.4 在 电 流 保 护 的 整 定 计 算 中 ， 为 什 么 要 引 入 可 靠 系 数 ， 其 值 考 虑 哪 些 因 素 后 确 定 ？答 ： 引 入 可 靠 系 数 的 原 因 是 必 须 考 虑 实 际 存 在 的 各 种 误 差 的 影 响 ， 例 如 ：（ 1）
26、 实 际 的 短 路 电 流 可 能 大 于 计 算 值 ；（ 2） 对 瞬 时 动 作 的 保 护 还 应 考 虑 短 路 电 流 中 非 周 期 分 量 使 总 电 流 增 大 的 影 响 ；（ 3） 电 流 互 感 器 存 在 误 差 ；（ 4） 保 护 装 置 中 的 短 路 继 电 器 的 实 际 启 动 电 流 可 能 小 于 整 定 值 。考 虑 必 要 的 裕 度 ， 从 最 不 利 的 情 况 出 发 ， 即 使 同 时 存 在 着 以 上 几 个 因 素 的 影 响 ， 也 能 保 证 在 预定 的 保 护 范 围 以 外 故 障 时 ， 保 护 装 置 不 误 动 作 ，
27、 因 而 必 须 乘 以 大 于 1 的 可 靠 系 数 。2.5 说 明 电 流 速 断 、 限 时 电 流 速 断 联 合 工 作 时 ， 依 靠 什 么 环 节 保 证 保 护 动 作 的 选 择 性 ？ 依 靠 什么 环 节 保 证 保 护 动 作 的 灵 敏 度 性 和 速 动 性 ？答 ： 电 流 速 断 保 护 的 动 作 电 流 必 须 按 照 躲 开 本 线 路 末 端 的 最 大 短 路 电 流 来 整 定 ， 即 考 电 流 整 定值 保 证 选 择 性 。 这 样 ， 它 将 不 能 保 护 线 路 全 长 ， 而 只 能 保 护 线 路 全 长 的 一 部 分 ， 灵
28、 敏 度 不 够 。- 5 -限 时 电 流 速 断 的 整 定 值 低 于 电 流 速 断 保 护 的 动 作 短 路 ， 按 躲 开 下 级 线 路 电 流 速 断 保 护 的 最 大 动作 范 围 来 整 定 ， 提 高 了 保 护 动 作 的 灵 敏 性 ， 但 是 为 了 保 证 下 级 线 路 短 路 时 不 误 动 ， 增 加 一 个 时限 阶 段 的 延 时 ， 在 下 级 线 路 故 障 时 由 下 级 的 电 流 速 断 保 护 切 除 故 障 ， 保 证 它 的 选 择 性 。电 流 速 断 和 限 时 电 流 速 断 相 配 合 保 护 线 路 全 长 ， 速 断 范
29、围 内 的 故 障 由 速 断 保 护 快 速 切 除 ，速 断 范 围 外 的 故 障 则 必 须 由 限 时 电 流 速 断 保 护 切 除 。 速 断 保 护 的 速 动 性 好 ， 但 动 作 值 高 、 灵 敏性 差 ； 限 时 电 流 速 断 保 护 的 动 作 值 低 、 灵 敏 度 高 但 需 要 0.30.6s 的 延 时 才 能 动 作 。 速 断和 限 时 速 断 保 护 的 配 合 ， 既 保 证 了 动 作 的 灵 敏 性 ， 也 能 够 满 足 速 动 性 的 要 求 。2.6 为 什 么 定 时 限 过 电 流 保 护 的 灵 敏 度 、 动 作 时 间 需 要
30、同 时 逐 级 配 合 ， 而 电 流 速 断 的 灵 敏 度 不需 要 逐 级 配 合 ？答 ： 定 时 限 过 电 流 保 护 的 整 定 值 按 照 大 于 本 线 路 流 过 的 最 大 负 荷 电 流 整 定 ， 不 但 保 护 本 线 路 的全 长 ， 而 且 保 护 相 邻 线 路 的 全 长 ， 可 以 起 远 后 备 保 护 的 作 用 。 当 远 处 短 路 时 ， 应 当 保 证 离 故 障点 最 近 的 过 电 流 保 护 最 先 动 作 ， 这 就 要 求 保 护 必 须 在 灵 敏 度 和 动 作 时 间 上 逐 级 配 合 ， 最 末 端 的过 电 流 保 护 灵
31、 敏 度 最 高 、 动 作 时 间 最 短 ， 每 向 上 一 级 ， 动 作 时 间 增 加 一 个 时 间 级 差 ， 动 作 电 流也 要 逐 级 增 加 。 否 则 ， 就 有 可 能 出 现 越 级 跳 闸 、 非 选 择 性 动 作 现 象 的 发 生 。 由 于 电 流 速 断 只 保护 本 线 路 的 一 部 分 ， 下 一 级 线 路 故 障 时 它 根 本 不 会 动 作 ， 因 而 灵 敏 度 不 需 要 逐 级 配 合 。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 ： ， 、 ， ， ，
32、 ，15/3EkV15GX0G10GX1260Lkm340Lk， ， ， 线 路 阻 抗 ， =1.2 0BCLm0CDLkDELm.4/krelK、 = =1.15 ， ， ， relK l .max3BIA.ax2CDIA， =1.5、 =0.85。 试 求 ：.axDEIAsreK（ 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
33、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 （ 1.2）senK（ 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 。G 1G 2G 3ABCDE987 65 43 2 1L 1L 2L 3图 2-2 简 单 电 网 示 意 图- 6 -解 ： 由 已 知 可 得 =
34、=0.460=24 ， =0.440=16 ， =0.450=20 ，1LX23LXBCX=0.430 ， =0.420=8CDXDE（ 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 L1L3 全部 运 行 ， 由 题 意 G1， G2 连 接 在 同 一 母 线 上 ， 则=（ | + | ） |( + )=(6+12)|(10+16)=10.6.minsXL23GXL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 =.m
35、axsX+ =391GXLB C DE321E.minsX1 0 . 6 2 0 1 2 8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.in 15/31.20.628kEsBCDI kAXX相 应 的 速 断 定 值 为 = =1.21.312=1.57kA.1set rlK .axk最 小 保 护 范 围 计 算 公 式 为 = = =-85.9kmsetI 32.max1insEZLmi .max10.4
36、ssetEZI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 = =1.558kA.maxkDI.insBCEX相 应 的 速 断 定 值 为 = =1.21.558=1.87kA.2set rlK .maxkDI最 小 保 护 范 围 为 = =-70.6kmminL.ax.23.4ssetEZI即 2 处 的 电 流 速 断 保 护 在 最 小 运 行 方 式 下 也 没 有
37、 保 护 区 。- 7 -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 = =2.17kA.maxkCI.insBCEX相 应 的 速 断 定 值 为 = =1.22.17=2.603kA.3set rlK .maxI最 小 保 护 范 围 为 = =-42.3kmminL.ax.320.ssetEZI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
38、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 = =1.151.57=1.806kAsetI tK .seI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= =0.8098kA .maxkDI.ax2sBCDEX所 以 保 护 2 处 的 灵 敏 系 数 = =0.4484 即 不 满 足 1.2 的 要 求 。setK .minstI senK同 理 ， 保 护 3 的 限 时 电 流 速 断 定 值 为 = =1
39、.151.87=2.151kA.3setI rl .2setI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= =0.9764kA.maxkCI.ax2sBEX所 以 保 护 3 处 的 灵 敏 系 数 = =0.4531 即 不 满 足 1.2 的 要 求 。.3setK .minCsetI senK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 = =setI r.max
40、relsLI所 以 有 = =304.5A.1setI .maxrelsDEKI同 理 得 =406A =609A.2st .setI- 8 -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.ax32sLEZ所 以 有 =727.8A =809.8A =974.51A.minEI.minDI.minCI所 以 由 灵 敏 度 公 式 = 可 知 ， 保 护 1 作 为 近 后 备 的 灵 敏 度 为senK.ikstI= =2.39 1.5 满 足 近 后 备 保 护 灵 敏 度 的 要 求 ；.1setK .minE
41、stI 保 护 2 作 为 远 后 备 的 灵 敏 度 为 = =1.79 1.2 满 足 最 为 远 后 备 保 护 灵 敏 度 的 要 求 ；.2setK .minEstI 保 护 3 作 为 远 后 备 的 灵 敏 度 为 = =1.33 1.2 满 足 最 为 远 后 备 保 护 灵 敏 度 的 要 求 。.3set .minEstI保 护 的 动 作 时 间 为 =0.5+0.5=1s = +0.5=1.5s = +0.5=2s1t 2t 1 3t 22.8 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
42、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
43、 （ 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
44、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 。2.9 如 图 2-4 所 示 网 络 ， 流 过 保 护 1、 2、 3 的 最 大 负 荷 电 流 分 别 为 400A、 500A、 550A,=1.3、 =0.85， =1.15， = =0.5s， =1.0s ， 试 计 算 ： sKrerelK t 3t（ 1） 保
45、 护 4 的 过 电 流 定 值 ；- 9 -（ 2） 保 护 4 的 过 电 流 定 值 不 变 ， 保 护 1 所 在 元 件 故 障 被 切 除 ， 当 返 回 系 数 低 于 何 值reK时 会 造 成 保 护 4 误 动 ？（ 3） =0.85 时 ， 保 护 4 的 灵 敏 系 数 =3.2， 当 =0.7 时 保 护 4 的 灵 敏 系 数 降 低reKsenKre到 多 少 ？41253BA CMM图 2-4 系 统 示 意 图解 ： 过 电 流 保 护 4 的 最 大 负 荷 电 流 为 =400+500+550=1450A.maxI保 护 4 的 过 电 流 定 值 为 =
46、2.55A.4.axsrelsetKI时 限 为 =max（ ， ， ） + =1.5st 1t 2 3t t（ 2） 保 护 21 切 除 故 障 后 ， 流 过 保 护 4 的 最 大 负 荷 电 流 =500+550=1050A=1.05kA4.maxI， 在 考 虑 电 动 机 的 自 启 动 出 现 的 最 大 保 护 电 流 = =1.31.05=1.365kA， 这.axsIsK4.ax个 电 流 必 须 小 于 保 护 4 的 返 回 电 流 ， 否 则 1.5s 以 后 保 护 4 将 误 切 除 。 相 应 的 要 求 = =2.55 ， 从 而 2.55 1.365， =
47、0.535。 当 返 回 系 数 低.maxsIre.setKI rerere62.于 0.535 时 ， 会 造 成 保 护 误 动 。（ 3） 保 护 4 的 灵 敏 系 数 = ， 与 成 正 比 ， 当 下 降 时 灵.min.44kBsensetI .in4.maxkBrerelsIK .4senrereK敏 系 数 下 降 ， = =2.635。senK0.7852.10 在 中 性 点 非 直 接 接 地 系 统 中 ， 当 两 条 上 下 、 级 线 路 安 装 相 间 短 路 的 电 流 保 护 时 ， 上 级 线路 装 在 A、 C 相 商 ， 二 下 级 线 路 装 在
48、A、 B 相 上 ， 有 何 优 缺 点 ？ 当 两 条 线 路 并 列 时 ， 这 种 安装 方 式 有 何 优 缺 点 ？ 以 上 串 、 并 两 种 线 路 ， 若 采 用 三 相 星 形 接 线 ， 有 何 不 足 ？- 10 -答 ： 在 中 性 点 非 直 接 接 地 系 统 中 ， 允 许 单 相 接 地 时 继 续 短 时 运 行 ， 在 不 同 线 路 不 同 相 别 的 两 点接 地 形 成 两 相 短 路 时 ， 可 以 只 切 除 一 条 故 障 线 路 ， 另 一 条 线 路 继 续 运 行 。 不 考 虑 同 相 的 故 障 ，两 线 路 故 障 组 合 共 有 以
49、 下 六 种 方 式 ： （ 1A、 2B） 、 （ 1A、 2C） 、 （ 1B、 2A） 、 （ 1B、 2C） 、（ 1C、 2A） 、 （ 1C、 2B） 。当 两 条 上 、 下 级 线 路 安 装 相 间 短 路 电 流 保 护 时 ， 上 级 线 路 装 在 A、 C 相 商 ， 而 下 级 装在 A、 B 相 上 时 ， 将 在 （ 1A、 2B） 、 （ 1B、 2A） 、 （ 1C、 2A） 和 （ 1C、 2B） 四 种 情 况 下 由下 级 线 路 保 护 切 除 故 障 ， 即 下 级 线 路 切 除 故 障 的 几 率 为 2/3;当 故 障 为 （ 1A、 2C） 时 ， 将会 由 上 级 线 路 保 护 切 除 故 障 ； 而 当 故 障 为 （ 1B、 2C） 时 ， 两 条 线 路 均 不 会 切 除 故 障 ， 出 现保 护 拒 动 的 严 重 情 况 。两 条 线 路 并 列 时 ， 若 两 条 线 路 保 护 动 作 的 延 时 一 样 ，
