电力系统继电保护测试考核复习题解（第二版）毛锦庆_290-515

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如图10-1所示系统，将所有参数统一归算到100MVA为基准值的标么值，已知$$X_{G*}=0.14$$，$$X_{T*}=0.094$$，$$X_{OT*}=0.08$$，线路L的$$X_{L*}=0.126$$，且线路的$$X_0=3X_1$$。（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短路电流，并画出序网图。（含图）（含图）

220kV线路如图10-3所示，k点A相单相接地短路。电源、线路阻抗标么值已注明在图中，设正、负序电抗相等，基准电压为230kV，基准容量为1000MVA。（1）绘出k点A相接地短路时复合序网图。（2）计算出短路点的全电流（有名值）。（含图）（含图）

如图10-5所示，系统经一条220kV线路供一终端变电站，该变电站为一台150MVA、220/110/35kV、YNynd三绕组变压器，变压器220、110kV侧中性点均直接接地，中、低压侧均无电源且负荷不大。系统、线路、变压器的正序、零序标么阻抗分别为$$X_{1S}/X_{0S}$$、$$X_{1L}/X_{0L}$$、$$X_{1T}/X_{0T}$$，当在变电站出口发生220kV线路A相接地故障时，请画出复合序网图，并说明变电站侧录波图中各相电流如何变化？有何特征？（含图）（含图）

如图10-7所示，各元件参数如下： G1、G2：$$P_{N}=170\mathrm{MW}$$，功率因数$$\cos\varphi=0.85$$，$$X''_{d}=0.2$$，$$U_{N}=10.5\mathrm{kV}$$； T1：联结组别YNd11，$$U_{N}=230\mathrm{kV}\pm2\times2.5\%/10.5\mathrm{kV}$$，$$S_{N}=200\mathrm{MVA}$$，$$U_{k}\%=10$$； T2：联结组别YNynd11，$$S_{N}=200\mathrm{MVA}$$，$$U_{N}=230\mathrm{kV}\pm8\times1.25\%/115\mathrm{kV}\pm8\times1.25\%/10.5\mathrm{kV}$$，$$U_{k}$$：高—中，15%；高—低，5%；低—中，10%（均为全容量下）；线路：$$L=20\mathrm{km}$$，$$Z_{1}=(0.02645+\mathrm{j}0.2645)\Omega/\mathrm{km}$$；基准容量$$S_{B}=100\mathrm{MVA}$$，基准电压为230、115、10.5kV。假设：发电机、变压器$$X_{1}=X_{2}=X_{0}$$，不计发电机、变压器、线路电阻值，且线路$$X_{0}=3X_{1}$$，试求解下列问题：（1）计算出图中各元件的标么阻抗值；（2）画出在母线M处A相接地短路时，包括两侧的复合序网图；（3）计算出M处A相接地短路时短路点的全电流（有名值）；（4）利用（3）的计算结果求出流经T2的220kV侧零序电流（有名值）。（含图）（含图）

如图10-9所示，各元件参数如下： G1、G2：$$S_{N}=200\mathrm{MVA}$$，$$U_{N}=10.5\mathrm{kV}$$，$$X''_{d}=0.2$$ T1：联结组别YNynd11，$$S_{N}=200\mathrm{MVA}$$，$$U_{N}=230\mathrm{kV}/115\mathrm{kV}/10.5\mathrm{kV}$$，$$U_{k}$$：高—中15%；高—低，5%；低—中，10%（均为全容量下）； T2：联结组别Yd11，$$S_{N}=100\mathrm{MVA}$$，$$U_{N}=115\mathrm{kV}/10.5\mathrm{kV}$$，$$U_{k}\%=10$$；基准容量$$S_{B}=100\mathrm{MVA}$$，基准电压为230、115、10.5kV。假设发电机、变压器$$X_{1}=X_{2}=X_{0}$$，不计发电机、变压器电阻值。试求解下列问题：（1）计算出图中各元件的标么阻抗值；（2）画出在220kV母线处A相接地短路时，包括两侧的复合序网图；（3）计算出短路点的全电流（有名值）；（4）计算出流经G1的负序电流（有名值）。（含图）（含图）

某220kV线路发生B相接地故障，微机保护1正确动作，发出跳B相命令。微机保护2（选相采用相电流差变化量元件，且此前未发出任何异常或告警信号）却发出跳A相命令。以下是微机保护2动作时的采样报告。 TIME 04:02:37 | No. | $$I_A$$ | $$I_B$$ | $$I_C$$ | $$3I_0$$ | $$U_A$$ | $$U_B$$ | $$U_C$$ | $$3U_0$$ | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | -2 | 0.0 | 0.4 | 0.0 | -0.1 | 18.11 | -79.8 | 61.8 | 0.2 | | -1 | -0.6 | 0.7 | 0.3 | 0.3 | 55.7 | -81.3 | 25.3 | 0.1 | | 0 | -0.6 | -0.3 | -0.4 | -1.4 | 74.1 | -32.9 | -22.9 | 32.4 | | 1 | -0.4 | -1.4 | -1.3 | -3.2 | 77.0 | -11.0 | -60.2 | 9.6 | | 2 | -0.1 | -0.9 | -0.9 | -2.0 | 64.3 | 5.5 | -77.9 | -14.7 | | 3 | -0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.0 | 31.3 | 23.9 | -74.9 | -33.8 | | 4 | -0.6 | 2.4 | 1.9 | 3.6 | -11.2 | 35.2 | -52.8 | -48.8 | | 5 | -1.0 | 4.5 | 3.6 | 7.0 | -42.9 | 34.5 | -15.3 | -40.7 | | 6 | -1.3 | 6.2 | 4.9 | 9.7 | -70.6 | 28.1 | 22.2 | -34.5 | | 7 | -1.6 | 6.9 | 5.5 | 10.7 | -75.6 | 13.2 | 59.8 | -3.6 | | 8 | -1.6 | 6.4 | 4.9 | 9.6 | -62.9 | -4.1 | 77.9 | 20.1 | | 9 | -1.2 | 4.8 | 3.6 | 7.1 | -29.8 | -20.3 | 76.2 | 45.4 | | 10 | -0.8 | 2.4 | 1.7 | 3.1 | 10.6 | -31.4 | 52.9 | 55.5 | | 11 | -0.4 | -0.2 | -0.4 | -1.1 | 45.2 | -31.8 | 16.5 | 52.1 | | 12 | 0.0 | -1.9 | -1.9 | -3.9 | 68.3 | -26.0 | -23.2 | 33.4 | | 13 | 0.3 | -2.8 | -2.5 | -5.0 | 76.7 | -12.6 | -56.3 | 13.3 | | 14 | 0.5 | -2.5 | -2.1 | -4.2 | 61.6 | 5.6 | -77.5 | -18.1 | | 15 | 0.3 | -1.0 | -1.0 | -1.8 | 30.6 | 21.5 | -73.6 | -36.9 | | 16 | 0.1 | 1.0 | 0.9 | 2.0 | -9.5 | 33.4 | -52.8 | -49.1 | | 17 | -0.3 | 3.2 | 2.6 | 5.4 | -42.9 | 34.4 | -18.1 | -45.5 | | 18 | -0.6 | 4.8 | 3.9 | 8.0 | -68.7 | 27.2 | 22.1 | -33.0 | | 19 | -0.7 | 5.7 | 4.5 | 9.4 | -75.8 | 13.1 | 57.6 | -7.8 | | 20 | -0.9 | 5.3 | 4.1 | 8.4 | -62.1 | -4.6 | 76.8 | 18.7 | | 21 | -0.7 | 3.7 | 2.8 | 5.7 | -30.2 | -19.8 | 74.1 | 42.2 | | 22 | -0.3 | 1.6 | 0.9 | 2.1 | 8.9 | -29.8 | 51.1 | 52.4 | 请分析此数据，指出微机保护2误选相的原因，并为该保护装置提出改进方案，使之能够及时发现这种缺陷。 (缺图)

系统图如图10-11所示，k点线路发生单相接地短路故障，故障点总短路电流$$I_k=4500\mathrm{A}$$，其中，$$I_{Ck}=1800\mathrm{A}$$，$$I_{EB}=800\mathrm{A}$$。保护配置情况：各站线路保护皆为三段式方向零件过流保护，方向指向线路，TA变比为1200/5。 A站：QF1断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=15\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=6.25\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=3\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ B站：QF2断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=14\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=9\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=4\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ QF3断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=11.0\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=5\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=3\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ C站：QF4断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=7\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=5\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=3\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ B站：QF5断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=12\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=6\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=4\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ E站：QF6断路器，Ⅰ段：$$I_{set1}=15\mathrm{A}$$，$$t_1=0\mathrm{s}$$ Ⅱ段：$$I_{set2}=9\mathrm{A}$$，$$t_2=1\mathrm{s}$$ Ⅲ段：$$I_{set3}=3\mathrm{A}$$，$$t_3=2\mathrm{s}$$ 试求解下列问题：（1）当k点发生单相短路故障时，哪一个断路器的哪段保护应动作跳闸？（2）短路电流$$I_{AB}$$为多少？（3）若QF3断路器拒动，QF4断路器成功跳开，应轮到哪一级保护动作？为什么？ (缺图)

某220kV系统图如图10-12所示，线路L1长38km，线路L2长79km，线路L3长65km。线路L2停电检修完成后准备从变电站B恢复送电，合上QF3断路器向L2线路充电时，QF3断路器的手合加速距离保护动作跳开QF3断路器（三相），同时QF1的高频方向保护动作跳开QF1断路器（三相）不重合（单重方式），QF6的高频方向保护动作跳开QF6断路器（三相）不重合（单重方式），QF6保护的打印报告显示B、C相故障，故障测距为92km。请根据以上保护动作及断路器跳闸情况，判断故障点在哪条线路上，为什么？同时分析保护动作行为。（含图）

在大电流接地系统中，有如图10-13所示的环网。其中220kV线路MN配有高频方向、高频闭锁、三段式相间距离、三段式接地距离、三段式零序保护，综合重合闸投综重方式，且M侧投检同期，N侧为检无压。系统电抗：$$X_{M1\Sigma}=X_{M2\Sigma}=X_{M0\Sigma}$$、$$X_{N1\Sigma}=X_{N2\Sigma}=X_{N0\Sigma}$$。当线路故障时，高频保护有足够灵敏度，相间距离Ⅰ段保护线路为80%，接地距离Ⅰ段保护线路为70%，零序电流Ⅰ段正常方式下保护线路为78%。相间、接地、零序Ⅱ、Ⅲ段有足够灵敏度，相间、接地、零序Ⅱ段动作时间相同，自动重合闸后加速相间、接地、零序Ⅲ段。（1）当距N侧线路全长49%处（故障点k1）发生单相永久接地故障时，写出N侧保护及重合闸的动作过程。（2）正常方式下，线路（两套）高频保护因故停用，当距M侧线路全长18%处（故障点k2）发生两相永久接地故障时，写出两侧保护及重合闸的动作过程。此时，N侧零序Ⅰ段保护发动作信号，该保护动作是否正确？为什么？（含图）

在单侧电源线路上发生A相接地短路，假设系统如图10-14所示。T1变压器为YNy0接线，YN侧中性点接地。T2变压器为YNd11接线，YN侧中性点接地。T2变压器空载。试求解下列问题：（1）请画出复合序网图。（2）求出短路点的零序电流。（3）求出M母线处的零序电压。（4）分别求出流过M、N侧线路上的各相电流值。设电源电动势$$\dot{E}=1$$，各元件电抗：$$X_{s1}=\text{j}10$$，$$X_{T1}=\text{j}10$$，$$X_{MK1}=\text{j}20$$，$$X_{NK1}=\text{j}10$$，$$X_{T21}=X_{T20}=\text{j}10$$，输电线路$$X_0=3X_1$$。（含图）（含图）（含图）

请画出图10-17所示系统中k点发生BC两相接地短路时的复合序网图。并说明流过保护的非故障相电流是否为零？为什么？ PM双回线两条线路参数相同，正、负、零序电抗均为$$X_{11}$$、$$X_{12}$$、$$X_{10}$$，双回线间零序互感电抗为$$X_{0M}$$。（含图）（含图）

双侧电源双回线路系统参数如图10-19所示，在线路L1距离M侧$$\alpha=0.45$$的k点发生两相短路接地。（1）健全线L2的方向纵联保护在两侧都同时采用零序功率方向元件D0和负序功率方向元件D2；（2）健全线L2的距离纵联保护两侧的超范围距离元件的整定阻抗$$Z_{set}=\text{j}150\Omega$$。试问在上述两种情况下，健全线纵联保护的动作情况如何？（含图）

单侧电源线路如图10-20所示。在线路上k点发生BC两相短路接地故障，变压器T为YNd11联结组别，中性点直接接地运行，N侧距离继电器KI整定阻抗为$$\text{j}24\Omega$$。回答下列各问：（1）求k点三相电压和故障支路的电流；（2）求N侧母线的三相电压和流经N侧保护的各相电流和零序电流；（3）问N侧BC相间距离继电器能否正确测量；（4）问N侧B相和C相接地距离继电器能否正确测量。（含图）（含图）

单侧电源线路，低压侧无电源，但带有负荷，参数如图10-22所示，在线路上k点发生BC两相短路，试问受电侧N的相间距离继电器（整定阻抗为$$\text{j}0.8$$）动作否？（含图）（含图）

单侧电源线路，低压侧无电源，但带有负荷，参数如图10-22所示，在线路上k点发生BC两相短路，试问受电侧N的相间距离继电器（整定阻抗为j0.8）动作否？（含图）（含图）（含图）

双侧电源线路接线和参数如图10-25所示，在M侧母线背后发生A相经过渡电阻$$R_{\mathrm{g}}=77.4\Omega$$的单相短路接地故障，N侧接地距离继电器第一段整定阻抗为j24Ω。两侧电动势为$$\dot{E}_{\mathrm{M}}=1\mathrm{e}^{\mathrm{j}60^{\circ}}, \dot{E}_{\mathrm{N}}=1$$。（1）试作故障前后的电压相量图。（2）回答下列问题： 1）N侧接地距离保护第一段方向阻抗继电器能否动作？ 2）N侧按保护第一段整定的零序电抗继电器能否动作？ 3）N侧零序功率方向继电器能否动作？ 4）M、N线路距离纵联保护能否动作？ 5）M、N线路零序方向纵联保护能否动作？（含图）（含图）（含图）

某大型火力发电厂，一条220kV线路发生B相接地故障，保护及重合闸动作信号表示正确，但B相断路器拒绝跳闸，重合闸使用综重方式，引起220kV双母线7台机组和4条线路对侧保护动作跳闸。造成母线全停事故。故障录波器录波中显示B相有故障电流，C相断路器跳闸，试分析事故情况及采取对策。

某水电厂先发生直流接地，派人前去处理，仅隔几分钟的时间，中控室光字牌显示“全厂所有发电机、变压器、厂用电保护及操作的直流电源全部消失”。原因尚未查清，直流接地点并未找到。5号发变组中发电机短路弧光并冒烟，短路继续蔓延，使变压器绝缘击穿短路，最后与系统并网的两条220kV线路的对侧保护动作跳闸，水电厂就地手动切开5号发变组断路器，才将短路故障切除。结果全厂停电，造成发电机、变压器严重烧毁重大事故。试分析事故情况及采取对策。

某水电厂先发生直流接地，派人前去处理，仅隔几分钟的时间，中控室光字牌显示“全厂所有发电机、变压器、厂用电保护及操作的直流电源全部消失”。原因尚未查清，直流接地点并未找到。5号发变组中发电机短路弧光并冒烟，短路继续蔓延，使变压器绝缘击穿短路，最后与系统并网的两条220kV线路的对侧保护动作跳闸，水电厂就地手动切开5号发变组断路器，才将短路故障切除。结果全厂停电，造成发电机、变压器严重烧毁重大事故。试分析事故情况及采取对策。

某变电站有一台220/110/35kV变压器，变压器高、中、低压三侧各有复合电压过流保护，各侧的复合电压并联后闭锁各侧过流保护。当低压侧电压互感器断线，尚未处理恢复正常时，35kV一条线路相间故障，距离保护拒动，造成变压器烧毁。故障录波测得线路故障后经过1min后差动保护动作切除变压器，引起变电站全停。试分析继电保护动作情况，并提出应采取的措施。