全國電力系統(tǒng)繼電保護專業(yè)試題

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 全國電力系統(tǒng)繼電保護專業(yè)試題 - - 綜合分析題 1. 線路保護 1) 單電源線路及參數如圖1-1所示。在線路上K 點發(fā)生BC 兩相短路接地故障，變壓器T 繞組為Y 0/-11接線，中性點直接接地運行，N 側距離繼電器的整定阻抗為j24,回復以下各問題： （1） 求K 點的故障電壓和故障電流，并畫出故障電流、電壓的向量圖； （2） 求出流經N 側保護的各相電流和零序電流； （3） 問N 側的BC 相間距離繼電器能否正確動作； （4） 問N 側的B 相和C 相的接地距離繼電器能否正確動作； Z s Z m Z N Z T j10 j20 j10 j30 正序

2、阻抗 j20 j60 j30 j30 零序阻抗 圖1-1 題1系統(tǒng)接線及參數圖 答案: （1） 根據題目隨給定的條件在繪制復合序網絡圖時應注意：由于是單側電源系統(tǒng)，因此 可以近似認為故障的正負序網絡圖中K 點右側開路。進而故障點正序綜合阻抗和負序綜合阻抗只計及K 點左側的阻抗。而由于變壓器T 繞組接線為Y 0/-11接線，且中性點直接接地運行，則在零序序網絡中K 點兩側均存在零序通路。因此故障點零序綜合阻抗為K 點兩側零序阻抗的并聯值。根據相間接地故障邊界條件，作復合序網圖如圖1-2所示： 圖1-2 復合序網圖 正序綜合阻抗 負序綜合阻抗 零序綜合阻抗 E Uka1Uka2Uka0 - - 正

3、序綜合阻抗Z1=j30 負序綜合阻抗Z2=j30 零序綜合阻抗Z0=j60/j80j34.3 .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/（33.430/(33.4+30）)0.022 .I ka2=.U ka2/Z2=-j0.35/j300.012 .I ka0=. U ka0/ZO=-j0.35/j34.3=-0.01 故障點: .U Ka .U Ka1.U ka2.U ka03.U ka1j1.05 .

4、 U kb=0 .U kc=0 .I ka=.I Ka1.I ka2.I ka00 .I kb=2.I ka1.I ka2.I ka00.033/1170 .I kc=.I ka12.I ka2. I ka00.033/1170 故障點電流電壓相量圖如圖1-3所示。 （a ）電流相量圖 （b ）電壓相量圖 圖13 故障點電流電壓相量圖 .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

5、=0 - - （2） 流經N 側保護的各相電流和零序電流: 因正序和負序網在N 側均斷開,故只有零序電流流過,則: .I AN=.I BN=.I CN=. I 0N =0.0180/(80+60)=-0.0057 （3） N 側BC 相阻抗繼電器動作行為: N 側M 母線電壓 .U AN=.U ka+Z0N .I 0N=j1.05+(-0.0057j30)j0.879 （ZON 為故障點到N 母線的零序阻抗） .U BN=.U CN=.U kc j Z0N .I 0N=0（-0.0057j30）=-j0.171 ZBC=.U BC/.I BC=(.U BN-.U CN)/(.I BN-.I C

6、N)=0/0 可見阻抗繼電器處于臨界動作狀態(tài)，動作行為不確定。 （4） N 側B 相和C 相接地距離繼電器動作行為： 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 值可以通過系統(tǒng)零序、正序阻抗值計算得出K=(ZO-Z1)/3Z12/3） B 相和 C 相接地距離繼電器測量阻抗均小于整定值j24，所以均能正確動作。 2) 一條兩側均有電源的220KV 線路如圖2-1所示，K 點發(fā)生A 相單相接地短路。兩側電源 及線路

7、阻抗的標么值均已標注在圖中，設正負序電抗相等，基準電壓為230KV ，基準容量為100MVA 。 （1） 計算出短路點的全電流（著名值）。 （2） 計算流經M 、N 側零序電流（著名值）。 （3） 已知M 側電壓互感器二次線圈，在開關場經氧化鋅閥片接地，其擊穿電壓下降為 40V 。根據錄波圖（圖2-2）分析.U a 出現電壓的理由。 （4） 根據WXB-11微機保護打印報告（見表2-1）分析高頻保護動作行為。 圖2-1 題2系統(tǒng)接線及參數圖 K - 圖2-2 故障錄波圖 表2-1 WXB-11微機保護報告 答案： （1）根據單相接地故障的邊界條件畫出復合序網絡圖，正序、負序、零序綜合阻抗串聯。

8、 （圖略） M側正序、負序阻抗為 X1M=X2M=X1M+X1MK=0.04 N側正序、負序阻抗為 X1N=X2N=X1N+X1NK=0.06 M側零序阻抗為 X0M=X0M+X0MK=0.08 N側零序阻抗為 X0N=X0N+X0NK=0.12 - - - 故障點正序、負序綜合阻抗X1= X2=X 1M/X 1N=0.024 故障點零序綜合阻抗 X0= X 0M/X 0N=0.048 基準電流IB=SB/（1.732UB ）=100/(1.732*230)=0.251KA 故障電流IA =3I 0IB=3IB E/（2 X1+X0）=7.84KA 其中等效電勢E=1j （2） 各側零序電流

9、故障點總的零序電流 I0= 1/3IA=2.61KA M 側： I0M=I0X 0N/ (X 0M+X 0N)=1.57KA N 側： I0N=I0X 0M/ (X 0M+X 0N)=1.00KA （3） 根據有關文獻提供的數據，每KA 接地電流可產生10V （有效值）的橫向電壓降， 也就是說M 側氧化鋅閥片可能承受的電壓為30Ikmax （峰值） 等于 3*30*1.57=141V 而其實際擊穿電壓為40V ，因此M 側氧化鋅閥片將被擊穿 因此氧化鋅閥片被擊穿，從而在PT 二次回路出現二點接地。故障電流在PT 的中性線上 流過，產生壓降并疊加到A 相電壓上，于是出現錄波圖所示. U a 值。

10、 （4） 根據故障報告提供的數據 計算3. U 0=. U A+. U B+. U C,并把3.I 0、3. U 0顯示在一起如表2-2： 表2-2 3. I 0、3. U 0對照表 從上表中我們可以得知：3.U 0超前3. I 0 4個采樣點過零，考慮到WXB-11微機保護每個采 樣點對應于向量角度30度，所以可知3. U 0超前3. I 0 120度，向量落在保護裝置的不動作區(qū)，屬區(qū)外故障，因此WXB-11微機保護拒動。 3) 220kV 甲乙一線遭雷擊，C 相接地短路。甲乙二線甲站側高頻閉鎖式保護正向區(qū)外故障 誤動作。甲站側錄到高頻信號(收信輸出空觸點)，從圖中看到收發(fā)信機在故障后啟信，

11、 以后連續(xù)出現四次約5ms 收信休止，且都在3. I 0電流正、負最大值附近出現，頻率為100Hz 。保護裝置軟件設計的抗干擾停信后延時時間為lms 。設高頻電纜屏蔽層兩接地點間電阻R ON 0.1歐姆， 在故障時，流經兩接地點間的電流I 20A ，結合濾波器的伏安特性接線見圖3-1，試驗結果見表3-1。 （1） 分析收信出現100HZ 缺口的理由 表3-1 濾波器伏安特性試驗結果 - - 圖3-1 濾波器伏安特性試驗接線 答案： （1） 高頻電纜屏蔽層在開關場和操縱室兩點接地，可以顯著地降低干擾電壓對收發(fā)訊機的影響，保證收發(fā)訊機的正常運行。但屏蔽層兩點接地后，當有接地故障的故障電流流過變電站

12、地網時，必然會在兩接地點間產生工頻電位差。由于高頻電纜的屏蔽層也是高頻信號的傳輸通道，則該電位差也將被引入包括結合濾波器在內的高頻通道。由于結合濾波器的高頻變量器是針對高頻信號設計的，其在工頻信號作用下極易飽和，從而對高頻信號的傳輸產生影響，甚至造成高頻信號波形出現休止。本次事故中高頻電纜屏蔽層兩接地點間電阻R ON 0.1歐姆。 故障時，流經兩接地點間的電流I 20A ，因此加在結合濾波器高頻變量器上的工頻電壓約為2V 。在結合濾波器伏安特性試驗數據中（見表3-1）我們可以發(fā)現，在U1=2V 時變量器己經趨于飽和，足以引起高頻信號波形的休止?？紤]到3. I 0在正負半周都會出現峰值，因此高頻

13、信號波形也將會在50HZ 工頻量的作用下產生100HZ 的休止。根據以上分析，基本可以斷定收訊信號產生100HZ 缺口的理由就是工頻量竄入高頻通道引起的。為防止類似事件再次發(fā)生，務必執(zhí)行相關反事故措施，即在變流器與高頻電纜芯線間串入1個小容量電容（常用0.05F ，耐壓水平為交流2000V 、50HZ 、1min ）。 （2） 由于甲乙一線故障時，甲乙二線甲站側保護判為正向故障因此在正方向元件動作后將中止發(fā)訊。此時甲乙二線兩側保護應由乙側保護發(fā)閉鎖信號閉鎖動作。然而根據上面分析的理由，由于結合濾波器變量器的飽和，甲側保護收到的高頻閉鎖信號存在5ms 的休止。同時由于保護裝置軟件設計的抗干擾停信

14、后延時時間為lms ，不能消除5ms 休止帶來的影響。因此甲側保護正向元件動作，收到過閉鎖信號，后閉鎖信號又消失（5ms 休止），以上條件滿足高頻閉鎖保護的動作條件，因此保護動作出口，造成誤動。 4) 在單側電源線路上發(fā)生A 相接地短路，假設系統(tǒng)圖如圖4-1所示。T 變壓器Y 0/Y-12接 線，Y 0側中性點接地。T 變壓器Y 0/-11接線，Y 0側中性點接地。T 變壓器空載。 問題： （1） 請畫出復合序網圖。 （2） 求出短路點的零序電流。 （3） 求出M 母線處的零序電壓。 （4） 分別求出流過M 、N 側線路上的各相電流值。 - - 圖4-1 題4的系統(tǒng)接線圖 設電源電勢. E =1j ，各元件電抗為X S1=j10，X T1=j10， X MK1=j20，X NK1=j10，X T 1= X T 0=j10，輸電線路X 0