全国电力系统继电保护专业试题

--

-- 综合分析题

1. 线路保护

1) 单电源线路及参数如图1-1所示。在线路上K 点发生BC 两相短路接地故障，变压器T

绕组为Y 0/△-11接线，中性点直接接地运行，N 侧距离继电器的整定阻抗为j24Ω,回答下列各问题：

（1） 求K 点的故障电压和故障电流，并画出故障电流、电压的向量图；

（2） 求出流经N 侧保护的各相电流和零序电流；

（3） 问N 侧的BC 相间距离继电器能否正确动作；

（4） 问N 侧的B 相和C 相的接地距离继电器能否正确动作；

Z s Z m Z

N Z T

j10 j20 j10 j30 正序阻抗

j20 j60 j30 j30 零序阻抗

图1-1 题1系统接线及参数图

答案:

（1） 根据题目随给定的条件在绘制复合序网络图时应注意：由于是单侧电源系统，因此

可以近似认为故障的正负序网络图中K 点右侧开路。进而故障点正序综合阻抗和负序综合阻抗只计及K 点左侧的阻抗。而由于变压器T 绕组接线为Y 0/△-11接线，且中性点直接接地运行，则在零序序网络中K 点两侧均存在零序通路。因此故障点零序综合阻抗为K 点两侧零序阻抗的并联值。根据相间接地故障边界条件，作复合序网图如图1-2所示：

图1-2 复合序网图 正序综合阻抗 负序综合阻抗 零序综合阻抗 E Uka1＝Uka2＝Uka0

--

-- 正序综合阻抗Z1=j30Ω

负序综合阻抗Z2=j30Ω

零序综合阻抗Z0=j60//j80＝j34.3Ω

.U ka1=.U ka2=.U ka0=（Z2 Z0/（Z2+Z0）

）.I ka1 =（30

34.3/(30+34.3)）(1j/(30+30//34.3)) =j0.35 .I ka1=.U ka1/(Z2//ZO)=j0.35/（33.4×30/(33.4+30）)＝0.022 .I ka2=－.U ka2/Z2=-j0.35/j30＝－0.012

.I ka0=－.

U ka0/ZO=-j0.35/j34.3=-0.01

故障点: .U Ka ＝.U Ka1＋.U ka2＋.U ka0＝3×.U ka1＝j1.05 .

U kb=0

.U kc=0 .I ka=.I Ka1＋.I ka2＋.I ka0＝0

.I kb=а2.I ka1＋а.I ka2＋.I ka0＝0.033/－1170

.I kc=а.I ka1＋а2.I ka2＋.

I ka0＝0.033/1170

故障点电流电压相量图如图1-3所示。

（a ）电流相量图 （b ）电压相量图

图1－3 故障点电流电压相量图 .I

kc .

I ka2 .

I kb .U ka1、2、0 .I ka1 .I

k0 .I kc2 .I

kb2 .I kb1

.I

kc1 .U kc2 .U kb1 .U kb2 .U kc1 .U ka .

I ka =0

.U kb =.

U kc =0

--

-- （2） 流经N 侧保护的各相电流和零序电流:

因正序和负序网在N 侧均断开,故只有零序电流流过,则:

.I AN=.I BN=.I CN=.

I 0N

=－0.0180/(80+60)=-0.0057

（3） N 侧BC 相阻抗继电器动作行为:

N 侧M 母线电压 .U AN=.U ka+Z0N .I 0N=j1.05+(-0.0057×j30)＝j0.879

（ZON 为故障点到N 母线的零序阻抗）

.U BN=.U CN=.U kc ＋j Z0N .I 0N=0＋（-0.0057×j30）=-j0.171

ZBC=.U BC/.I BC=(.U BN-.U CN)/(.I BN-.I CN)=0/0

可见阻抗继电器处于临界动作状态，动作行为不确定。

（4） N 侧B 相和C 相接地距离继电器动作行为：

B 相，ZB=.U BN/（.I BN+K 3.I 0N ）=.U BN/(.I ON+(2/3)*3.I 0N)= .U BN/3.

I ON =-j0.171/-(3j0.0057)

=j10

ZC=ZB=j10

（式中K 值可以通过系统零序、正序阻抗值计算得出K=(ZO-Z1)/3Z1＝2/3）

B 相和

C 相接地距离继电器测量阻抗均小于整定值j24，所以均能正确动作。

2) 一条两侧均有电源的220KV 线路如图2-1所示，K 点发生A 相单相接地短路。两侧电源

及线路阻抗的标么值均已标注在图中，设正负序电抗相等，基准电压为230KV ，基准容量为100MVA 。

（1） 计算出短路点的全电流（有名值）。

（2） 计算流经M 、N 侧零序电流（有名值）。

（3） 已知M 侧电压互感器二次线圈，在开关场经氧化锌阀片接地，其击穿电压下降为

40V 。根据录波图（图2-2）分析.U a 出现电压的原因。

（4） 根据WXB-11微机保护打印报告（见表2-1）分析高频保护动作行为。 图2-1 题2系统接线及参数图

K

--

图2-2 故障录波图

表2-1 WXB-11微机保护报告

答案：

（1）根据单相接地故障的边界条件画出复合序网络图，正序、负序、零序综合阻抗串联。

（图略）

M侧正序、负序阻抗为 X′1M=X′2M=X1M+X1MK=0.04

N侧正序、负序阻抗为 X′1N=X′2N=X1N+X1NK=0.06

M侧零序阻抗为 X′0M=X0M+X0MK=0.08

N侧零序阻抗为 X′0N=X0N+X0NK=0.12

--

--

--

故障点正序、负序综合阻抗X1Σ= X2Σ=X ′1M//X ′1N=0.024 故障点零序综合阻抗 X0Σ= X ′0M//X ′0N=0.048

基准电流IB=SB/（1.732×UB ）=100/(1.732*230)=0.251KA 故障电流IA =3×I 0×IB=3×IB ×E/（2 X1Σ+X0Σ）=7.84KA 其中等效电势E=1j （2） 各侧零序电流

故障点总的零序电流 I0= 1/3×IA=2.61KA

M 侧： I0M=I0×X ′0N/ (X ′0M+X ′0N)=1.57KA N 侧： I0N=I0×X ′0M/ (X ′0M+X ′0N)=1.00KA

（3） 根据有关文献提供的数据，每KA 接地电流可产生10V （有效值）的横向电压降，

也就是说M 侧氧化锌阀片可能承受的电压为30Ikmax （峰值） 等于 3*30*1.57=141V

而其实际击穿电压为40V ，因此M 侧氧化锌阀片将被击穿

因此氧化锌阀片被击穿，从而在PT 二次回路出现二点接地。故障电流在PT 的中性线上

流过，产生压降并叠加到A 相电压上，于是出现录波图所示.

U a 值。 （4） 根据故障报告提供的数据

计算3.

U 0=.

U A+.

U B+.

U C,并把3.I 0、3.

U 0显示在一起如表2-2：

表2-2 3.

I 0、3.

U 0对照表

从上表中我们可以得知：3.U 0超前3.

I 0 4个采样点过零，考虑到WXB-11微机保护每个采

样点对应于向量角度30度，所以可知3.

U 0超前3.

I 0 120度，向量落在保护装置的不动作区，属区外故障，因此WXB-11微机保护拒动。

3)

220kV 甲乙一线遭雷击，C 相接地短路。甲乙二线甲站侧高频闭锁式保护正向区外故障

误动作。甲站侧录到高频信号(收信输出空触点)，从图中看到收发信机在故障后启信，

以后连续出现四次约5ms 收信间断，且都在3.

I 0电流正、负最大值附近出现，频率为100Hz 。保护装置软件设计的抗干扰停信后延时时间为lms 。设高频电缆屏蔽层两接地点间电阻R ON ＝0.1欧姆， 在故障时，流经两接地点间的电流I ＝20A ，结合滤波器的伏安特性接线见图3-1，试验结果见表3-1。 （1） 分析收信出现100HZ 缺口的原因 表3-1 滤波器伏安特性试验结果

--

--

图3-1 滤波器伏安特性试验接线

答案：

（1） 高频电缆屏蔽层在开关场和控制室两点接地，可以显著地降低干扰电压对收发讯机的影响， …… 此处隐藏：4018字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……