電力工程基礎(chǔ)-第6章習(xí)題答案

PAGEPAGE8第六章6-1在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的任務(wù)是什么？對繼電保護(hù)的基本要求是什么？答：繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是：自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,使其損壞程度盡可能減小，并最大限度地保證非故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；能對電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)做出反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出報(bào)警信號、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。對繼電保護(hù)的基本要求是:選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。6—2什么是繼電保護(hù)的接線系數(shù)？星形、不完全星形和兩相電流差接線方式的接線系數(shù)有何不同？答：在繼電保護(hù)回路中，流入繼電器中的電流與對應(yīng)電流互感器的二次電流的比值，稱為接線系數(shù).星形接線和不完全星形接線方式無論發(fā)生何種相間短路，其接線系數(shù)都等于1，兩相電流差接線在正常運(yùn)行或三相短路時(shí)的接線系數(shù)為，A、C兩相短路時(shí)的接線系數(shù)為2,A、B或B、C兩相短路時(shí)的接線系數(shù)為1.6—3什么是繼電器的動(dòng)作電流、返回電流和返回系數(shù)？答:能使電流繼電器產(chǎn)生動(dòng)作的最小電流，稱為繼電器的動(dòng)作電流；能使電流繼電器返回到原始位置的最大電流,稱為繼電器的返回電流;同一繼電器的返回電流與動(dòng)作電流的比值，稱為電流繼電器的返回系數(shù)。6-4過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)如何整定？答：過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流必須滿足以下兩個(gè)條件：保護(hù)裝置的動(dòng)作電流必須躲過線路上的最大負(fù)荷電流；保護(hù)裝置在外部故障切除后應(yīng)可靠返回到原始位置。6-5什么叫三段式電流保護(hù)?各段的保護(hù)范圍和動(dòng)作時(shí)限是如何進(jìn)行配合的？答：由無時(shí)限電流速斷保護(hù)（稱作第Ⅰ段）、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（稱作第Ⅱ段）和定時(shí)限過電流保護(hù)(稱作第Ⅲ段)配合構(gòu)成整套保護(hù)，稱為三段式過電流保護(hù)。第=1\*ROMANI段只能保護(hù)本線路（WL1）的一部分，保護(hù)范圍為，動(dòng)作時(shí)間為繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間;第=2\＊ROMANII段不僅能保護(hù)本線路（WL1）的全長，而且向下一級相鄰線路(WL2）延伸了一段，保護(hù)范圍為，動(dòng)作時(shí)限與下級線路Ⅰ段保護(hù)配合，即；第=3\*ROMANIII段不僅能保護(hù)本線路（WL1）和相鄰線路（WL2）的全長，而且延伸到再下一級線路（WL3）一部分，保護(hù)范圍為，動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定，即.6—6在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，通常采取哪些保護(hù)措施?簡要說明其基本原理。答：小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)一般有兩種方式:一種是無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置，動(dòng)作于信號；另一種是有選擇性的零序電流保護(hù)，動(dòng)作于信號或跳閘。絕緣監(jiān)視裝置是利用系統(tǒng)接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓給出信號的。它是由三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)三相五柱式電壓互感器構(gòu)成的,其二次側(cè)接成Y0的二次繞組中的三只電壓表，用來測量各相對地電壓；接成開口三角形的輔助二次繞組，構(gòu)成零序電壓過濾器，供給一個(gè)過電壓繼電器,用來反映單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓。零序電流保護(hù)是利用單相接地故障線路的零序電流較非故障線路零序電流大的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)有選擇性的零序電流保護(hù)，并可動(dòng)作于信號或跳閘。對于架空線路,零序電流一般用零序電流濾過器獲得；對于電纜線路，零序電流一般用零序電流互感器獲得。6—7變壓器常見的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)有哪些？應(yīng)裝設(shè)哪些保護(hù)？答：變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括繞組的匝間短路、相間短路和中性點(diǎn)接地側(cè)的單相接地短路等；油箱外部故障主要包括絕緣套管和引線上發(fā)生的相間短路和接地(對變壓器外殼）短路。變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)有：變壓器過負(fù)荷、外部短路引起的過電流、油箱漏油引起的油面過低和變壓器油溫升高等。變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)有：瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)和溫度信號等。6—8變壓器差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流的原因是什么？如何減小不平衡電流？答:產(chǎn)生不平衡電流的原因有：由變壓器兩側(cè)繞組接線不同而產(chǎn)生的不平衡電流；由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流；由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流；由帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流;由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流。減小不平衡電流的措施有:將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成星形；采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器;整定計(jì)算時(shí)引入同型系數(shù)等。6-9微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成分為幾部分?各部分的作用是什么？答：微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成可分為六部分，即數(shù)據(jù)采集部分、微型計(jì)算機(jī)部分、輸入輸出接口部分、通信接口部分、人機(jī)接口部分和電源部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是將模擬量輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量；微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)裝置的核心，主要包括微處理器（MPU）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM）、閃存單元（FLASH)、接口芯片及定時(shí)器等;輸入輸出接口是微機(jī)保護(hù)與外部設(shè)備的聯(lián)系部分；通信接口是實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的必要條件,因此，每個(gè)保護(hù)裝置都帶有相對標(biāo)準(zhǔn)的通信接口電路；人機(jī)接口部分主要包括顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)、打印與報(bào)警等，其主要功能用于調(diào)試、整定定值與變比等；供電電源工作的可靠性是確保直接影響著微機(jī)保護(hù)裝置的可靠性，通常采用逆變穩(wěn)壓電源。6-10 已知兩相電流差接線的過電流保護(hù)在三相短路時(shí)的一次動(dòng)作電流為，靈敏系數(shù)為，試證明：(1）當(dāng)AB或BC兩相短路時(shí)，,;(2）當(dāng)AC兩相短路時(shí)，，。解：三相短路時(shí),，繼電器的動(dòng)作電流為：(1)當(dāng)AB或BC兩相短路時(shí)，，繼電器的動(dòng)作電流為:由得：而∴（2）當(dāng)AC兩相短路時(shí),,繼電器的動(dòng)作電流為：由得：∴6—11某前、后兩級反時(shí)限過電流保護(hù)都采用兩相兩繼電器接線和GL—15型過電流繼電器。后一級繼電器的動(dòng)作電流為5A，10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限為0。5秒，電流互感器變比50/5A，前一級繼電器的動(dòng)作電流也為5A，電流互感器變比75/5A，末端三相短路電流A,試整定前一級過電流保護(hù)10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限。KA1KA2kKA1KA2k~75/550/5k點(diǎn)短路時(shí)KA2中的電流為:A對KA2的動(dòng)作電流倍數(shù)為：由和KA2的整定時(shí)間s可得KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為:s所以KA1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為：sk點(diǎn)短路時(shí)KA1中的電流為：A則對KA1的動(dòng)作電流倍數(shù)為：由和s,查曲線得KA1的10倍動(dòng)作時(shí)間為:s6—12如圖6-43所示35kV系統(tǒng)中,已知A母線處發(fā)生三相短路時(shí)的最大短路電流為5。25kA，最小短路電流為2。5kA，線路AB、BC的長度分別為50km和40km，單位長度電抗取。試求:（1）保護(hù)1的電流=1\＊ROMANI段的整定值及最小保護(hù)范圍；（2）保護(hù)1的電流=2\*ROMANII段的定值及靈敏系數(shù)。解：,(1）線路AB末端的最大三相短路電流為取，則保護(hù)1的電流=1\＊ROMANI段動(dòng)作電流為靈敏度校驗(yàn)：由得：∴＞20%（2)線路BC末端的最大三相短路電流為保護(hù)2的電流=2\*ROMANI段動(dòng)作電流為取，則保護(hù)1的電流=2\*ROMANII段動(dòng)作電流為靈敏度校驗(yàn):線路AB末端的最小兩相短路電流為∴＜1。3靈敏度不滿足要求，可與保護(hù)2的電流=2\*ROMANII段相配合,計(jì)算從略.6-13如圖6-44所示中，35kV單側(cè)電源輻射形線路WL1的保護(hù)方案擬定為三段式電流保護(hù)。已知保護(hù)采用兩相不完全星形接線，線路WL1的最大負(fù)荷電流為174A,電流互感器變比為300/5，在最大及最小運(yùn)行方式下各點(diǎn)短路電流見表6-3。WL2的定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.5s，試對WL短路點(diǎn)k1k2k3最大運(yùn)行方式下三相短路電流（kA)3。41。310.52最小運(yùn)行方式下兩相短路電流（kA）2。281。150.49解：（1）第=1\*ROMANI段：取,則(2)第=2\*ROMANII段：取，則s（3)第=2\*ROMANI=3\*ROMANII段:取，，，則近后備：遠(yuǎn)后備：6-14某總降壓變電所裝有一臺35/10。5kV、4000kVA的變壓器，已知變壓器10kV母線的最大、最小三相短路電流分別為1。4kA和1。3kA，35kV母線的最小三相短路電流為1。25kA，保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，電流互感器變比為100/5,變電所10kV出線過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1s,試整定該變壓器的電流保護(hù)。解：A(1）過電流保護(hù)：＞1。5（2)速斷保護(hù)：A＞26—15有一臺S9-6300/35型電力變壓器，Yd11接線，額定電壓為35/10.5kV，試選擇兩側(cè)電流互感器的接線方式和變比，并求出正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)回路中的不平衡電流。解:變壓器兩側(cè)的額定電流分別為A,A兩側(cè)電流互感器的計(jì)算變比為，根據(jù)電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)變比，選擇兩側(cè)電流互感器的實(shí)際變比為，兩側(cè)電流互感器的二次電流為，因此，正常運(yùn)行時(shí)流入差動(dòng)保護(hù)回路中的不平衡電流為：也可列表進(jìn)行計(jì)算：名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓/kV3510。5額定電流/A電流互感器的接線方式Dy電流互感器一次電流計(jì)算值346。4電流互感器變比選擇電流互感器二次額定電流/A由上表知，正常運(yùn)行時(shí)流入差動(dòng)保護(hù)回路中的不平衡電流為：6—16試選擇降壓變壓器差動(dòng)保護(hù)的有關(guān)參數(shù)。已知16000kVA，35(1±2×2。5％）/11kV,Yd11接線,；35kV母線短路電流kA,kA;10kV母線短路電流kA，kA，10kV側(cè)A。解：(1）計(jì)算各側(cè)一次額定電流,選擇電流互感器變比，確定各側(cè)互感器的二次額定電流,計(jì)算結(jié)果見下表：名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓/kV3511額定電流/A電流互感器的接線方式Dy電流互感器一次電流計(jì)算值839。78電流互感器變比選擇電流互感器二次額定電流/A取二次額定電流大的11kV側(cè)為基本側(cè)。（2）按下列三條件確定差動(dòng)保護(hù)10kV側(cè)的一次動(dòng)作