继电保护竞赛大题之--计算题汇总第1套

五 计算（共7分） 1

2.根据系统阻抗图D-23所示，画出序网图并计算k点短路时流过保护安装点的两相短路电流(S*＝100MV·A，U*＝66kV)。

图 D-23

解： 序网图（2分）

X*＝0.168＋

0.16×0.04＋0.30.16＋0.04

＝0.168＋0.032＋0.3＝0.5（2分）

I*＝11＝＝2X*0.5（1分）

(2)Ik＝2×875×0.043×＝303.1(A)0.04＋0.162（3分）

答：k点短路时流过保护安装点的两相短路电流为303.1A。

四、绘图计算题（每题5分，共15分）

1、如下图所示系统，将所有参数统一归算到100MVA为基准的标幺值，已知XG*=0.14,XT*=0.094,XOT*=0.08,线路L的XL*=0.126，且线路的X0=3X1。 （1）、试求K点发生三相短路时，线路L和发电机G的短路电流。 （2）、试求K点发生单相接地时，线路L的短路电流，并画出序网图。

答：（1）K点发生三相短路时有IK*110kV基准电流为IB(110)G 10.5kV T 110kV L K ?1?2.78

0.14?0.094?0.1263?1101000003?10.5?525（A）

?10000010.5kV基准电流为IB(10.5)??5505（A）

线路L的短路电流为IL＝2.78×525＝1459.5（A） 发电机G的短路电流为IG＝2.78×5505＝15303.9（A） （2）K点发生单相接地（A）相时 1)序网图如右图所示： 2)线路L的短路电流为

0.14 0.094 0.126 IA*?3I0??X1?3E?X2??X0?0.14

0.094 0.126 3?2.5470.36?0.36?0.4580.08 0.378 IA＝2.547×525＝1337（A） IB＝IC＝0

2、如图所示，在线路L1的A侧装有按UΦ/（IΦ+K3I0）接线的接地距离保护（K=0.8），阻抗元件的动作特性为最大灵敏度等于80°的方向圆，一次整定阻抗为Zzd=40∠80°Ω。在K点发生A相经电阻接地短路故障：

（1） 写出阻抗元件的测量阻抗表达式。

（2） 该阻抗元件是否会动作？并用阻抗向量图说明之。 注：（1）I1与I2同相

（2） ZL1为线路L1的线路正序阻抗，ZL3k为线路母线B到故障点K的线路正序阻抗，ZL1=ZL3k=5∠80°Ω

A B I1=100A Z0

L1 ZL1 K

C I2=200A L3 ZL3k Rg=10Ω L2

答：（1）测量阻抗

Zca=ZL1+[（I1+I2）+K（I1+I2）ZL3k]/（I1+KI1）+（I1+I2）Rg/（I1+KI1）=ZL1+（I1+I2）ZL3k/I1+（I1+I2）Rg/（I1+0.8I1） =20∠80°+17

（2）该阻抗元件会动作，在K点短路时阻抗元件的允许接地电阻为20Ω，现测量的K点接地电阻为17Ω，所以能动作。

+jx Zzd=40∠80°

17 Ω (图2分)

20∠80° R 3、图示为某纵联保护装置的功率倒向判别回路，请简要说明其工作原理，并解释T1、T3两个延时元件时间设置是如何考虑的。如果你认为此回路有不足之处，请给予指出。

答：环网或平行线路发生区外故障后，在靠近故障点一侧的开关先跳开，故障功率将发生倒向，短时出现一侧正方向元件未返回，另一侧正方向元件已动作出现瞬时误动。只要纵联保护35ms内一直不动作（收信时间满35ms），若要再次动作的话，要加20ms延时才出口跳闸。用延时来解决功率倒向时保护误动。（2分）

T1延时：I段保护动作时间加上断路器分闸时间（包括熄弧时间在内），用于判断是区外故障；（1分） T3延时：躲过两端方向元件动作竞赛带来的时间；（1分）

不足之处：在区外故障35ms后又发生区内故障时保护动作时间将增加20ms，增加了保护切除故障的时间。（1分）

六、计算题（每题7分，共14分）

1、东北电网电力铁路工程的供电系统采用的是220kV两相供电方式，但牵引站的变压器T为单相变压器，一典型系统如图5-1所示：

图5-1

假设变压器T满负荷运行，母线M的运行电压和三相短路容量分别为220kV和1000MVA，两相供电线路非常短，断路器QF保护设有负序电压和负序电流稳态起动元件，定值的一次值分别为22kV和120A。 试问：

1. 2.

答：

1. 2.

由于正常运行时，有负序分量存在，所以负序电流对一次系统的发电机有影响； 负序电压和负序电流对采用负序分量的保护装置有影响。 计算负序电流： 正常运行的负荷电流：I忽略谐波因素，该供电系统对一、二次系统有何影响？ 负序电压和负序电流起动元件能否起动？

?S50?1000??227（A） U22033负序电流： I?I?227?131（A） 2可知，正常运行的负序电流值大于负序电流稳态起动元件的定值120A， 所以负序电流起动元件能起动。 计算负序电压：

2U220B系统等值阻抗：Z???48.4??? SB10002负序电压U2?Z?I2?48.4?131?6340V?6.34?kV?

可知，正常运行的负序电压值小于负序电压起动元件的定值22kV， 所以负序电压起动元件不能起动。

2、某500kV主变220kV侧发生B相单相接地短路，B相开关的两个灭弧室爆炸， 220KV母差保护动作，跳开北母线上所连接的元件；220kV失灵保护动作，跳开南母线上所连接的元件；1秒后#2主变220KV过流保护动作，跳开#2主变各侧开关。

假设以上系统可以等效为图5-8；系统各元件序阻抗可等效为图5-9。 1.

计算短路三侧零序电流。

2. 已知母联元件的相电流继电器A相粘连，分析各保护动作原因。

图5-8

正、负序 图5-9 零序

答：

1.

各序综合阻抗：

X1??0.07//?0.04595?0.05??0.405

X1??X2?

X0??0.097435//??0.06?0.04595?//0.05641??0.027

2.

各序的故障电流（折算到220kV侧，基准容量100MVA，基准电压230kV）

Ij?Sj3Uj?100?10003?230?251?A?

I1??I2??I0??3.

220kV侧零序电流

j?X1?Ij251??300??90??A?

?X2??X0??j0.837 I0M?I0??0.026720.02672?300??218??90??A?

0.10595//0.056410.036812200.05641220??218??0.347?33??90??A? 5000.10595?0.05641500500kV侧零序电流

I0H?I0M?