继电保护问答题、计算、分析题答案

三、问答题

1、 一线路带电防盗，一侧运行，另一侧备用，备用侧保护装置及收发信机

带电，操作保险未投，线路两侧配置两套高频闭锁式保护，当本线路发生单相接地故障时，运行侧高频保护如何动作，为什么？（5分）

答：运行侧高频保护拒动。（2分）

线路故障，运行侧高频保护启动元件动作先起信，后正方向元件动作停信，备用侧操作箱不带电，跳位TWJ开入量未进入保护装置，没有把远方起信往后推迟100ms，就立即远方起信发信10s，闭锁了运行侧高频闭锁保护。（3分）

2、说出至少五种需要闭锁重合闸的情况。 答：（1）停用重合闸时，直接闭锁重合闸。 （2）手动跳闸时，直接闭锁重合闸。 （3）母差失灵保护动作闭锁重合闸。

（4）在使用单相重合闸方式时，保护三跳闭锁重合闸。

（5）断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。 （6）重合于永久性故障时闭锁重合闸。 （7）远跳动作闭锁重合闸。

3、零序方向继电器、负序方向继电器、工频变化量方向继电器哪一种能适应两相运行？

答：工频变化量方向继电器。

两相运行在负荷状态下就有负序和零序电流出现，计算负序和零序电 压都需要三相电压，在两相运行时，一相已断开，电压互感器接在母 线上还是线路上断开相电压差别很大，所以不能采用零序方向继电 器、负序方向继电器。工频变化量方向继电器在两相运行的负荷状态 下电流和电压变化量为零，不会误动作，且能正确反映运行中两相的 各种故障。

4、双母线接线的微机母差保护具有大差和小差，小差能区分故障母 线，为什么还要设大差？

答：双母线进行倒闸操作时，两段母线被隔离开关短接，此时如发生 区外故障，小差会出现较大的差流，而大差没有，有大差闭锁就不会 误动。微机母差保护利用隔离开关辅助接点的位置识别母线的连接状 态，若辅助接点接触不良，小差会出现较大的差流，有大差闭锁就不 会误动。

四、计算题： 1、某220kV线路电流互感器变比为1600/1A，线路零序电流保护各段的定值（二次值）分别为：Ⅰ段：1.5A，0秒，方向指向线路；Ⅱ段：1.0A，1.0秒，方向指向线路；Ⅲ段：0.4A，2.0秒，无方向；Ⅳ段：0.2A，4.0秒，无方向。纵联零序（闭锁式）保护停信定值为0.4A（二次值），零序加速保护定值为0.4A（二次值）。假设该线路投运后负荷电流将达到1000A，如果电流互感器B相极性接反，试画出向量图并分析该线路投入运行后上述各段保护的动作行为。假定线路保护起动元件定值较动作定值灵敏，线路保护装置其它回路、逻辑等正常。

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答：当负荷电流为1000A时，二次值为1000/1600=0.625A，由于电流互感器B相极性接反，使得零序电流为2倍负荷电流，即零序电流保护感受到的电流为1.25A（含向量图1分）。

零序Ⅰ段保护达不到定值，不动作。（1分）

零序Ⅱ段保护则需视方向元件是否开放而定，如果线路保护经零序电压突变量闭锁，则一般不会误动；若不经突变量闭锁，且零序不平衡电压超过方向元件门槛，方向元件可能开放，保护将误动（2分）。

零序Ⅲ段保护将动作，Ⅳ段因时间长不会再动作（2分）。 纵联零序，本侧可能停信（视方向元件是否开放而定），但因对侧正常发闭锁信号（远方起信逻辑或手合发信逻辑）而不动作。（2分）

2、如某220kV线路保护用P类CT参数为：低漏磁特性，1250/1A，20VA， 5P30， CT内阻Rct=6欧。实测二次负荷Rb=10欧，最大短路电流按35KA计算，按规程规定，暂态系数Ks取2，请用二次极限电动势法验算该CT是否满足保护要求？如不满足要求该如何解决（至少2种不同类的方法）？ 如满足要求，二次负荷最大为多少？(提示:CT拐点电压要大于保护需要的电动势) 答：因CT为低漏磁，可直接用极限电动势法验算。 保护感受的电流倍数Kpcf：35/1.25=28 （2分）

CT额定极限电动势：Esl=Kalf（Rct＋Rbn/ In2）×In＝30（6+20/12）*1=780V（2分）

保护要求的二次电动势：Es=Ks*Kpcf（Rct＋Rb）×In=2*28（6+10）*1=896V（2分）

因Esl< Es，所用CT不满足保护误差要求。（1分） 解决：（3分）

降低CT二次负担；如降为8欧以下

更换CT,增大准确限值系数Kalf，如提高为5P40 更换CT,增大额定二次负荷，如改为30 VA 3、

下图为一个单侧电源系统。其中，变压器T1为Y0/△-11接线，中性点接地。降压变压器T2为Y0/Y0/△-1接线，额定容量200MVA，额定电压为230/115/37kV（P为中压侧、Q为低压侧），高压侧中性点不接地，中压侧中性点接地，T2变压器空载运行。

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k2QMNPT1T2k1G

系统中各元件标幺参数如下：基准电压为230kV，基准容量为1000MVA。

设备 发电机G T1变压器 线路MN 正序参数（负序参数） XG1=0.4 XT1=0.6 XL1=0.1 零序参数 XG0=0.5 XT0=0.6 XL0=0.3 T2主变实测参数： 高-中 阻抗电压 高-低 中-低 18% 28% 10% 70Ω 零序 6Ω 实测参数 46Ω Z高+Z励 Z中+Z励 (中压值) Z高+Z中//Z励 问题： 请根据T2主变实测参数，求出T2变压器的正序和零序标幺参数。 画出k1点发生两相接地短路时的复合序网图，并标注序网参数。（要求复合序网图中必须包含各元件的等值）

线路MN配置有复用光纤通道纵联电流差动保护，保护同步方法为“采样时刻调整法”。线路分相纵联差动保护动作方程为：

?ICD??K?IR???ICD??IQD??A,B,C

差动电流制动电流动作门槛

??I?ICD??IM?N???I?IR??IM?N?即为两侧电流矢量和 即为两侧电流矢量差

IQD＝600A（一次值），制动系数K＝0.5

由于某种原因保护通道出现收发路由不一致，收发通道延时分别为0.4ms和6.6ms，当系统k2点发生BC两相短路时，请计算线路MN上的故障电流大小，并结合动作方程分析纵差保护的动作行为。（忽略负荷电流和电容电流，系统频率始终为50Hz）

答：

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主变正序：高( 0.18+0.28-0.10)/2=0.18,0.18*1000/200=0.9；

中( 0.18-0.28+0.10)/2=0；

低（0.28+0.1-0.18）/2=0.1,0.1*1000/200=0.5；（1分）

主变零序：

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A=70,B=6(折算至高压侧6*230/115=24),C=46 励磁支路为√（24*（70-46））=24，高压46，中压0，折算为标幺值：

2

基准阻抗230/1000=52.9

折算后为高压0.87，中压0，励磁支路0.45（2分） 序网略（2分）

k2点发生BC两相短路，短路电流计算：

变压器高压侧B相标幺值：1/(0.4+0.6+0.1+0.9+0.5)=0.4，AC相标幺值：0.2， 折算为实际值：基准电流2510A，高压侧A、C相502A，B相1004A（2分）

通道延时（0.4+6.6）/2=3.5毫秒，采样偏差3.1毫秒，折合3.1*18度=55.8度（2分） 差动电流2*sin(55.8/2) Id =0.9359Id，制动电流2*sin(180-55.8/2) Id =1.7675 Id。（2分） A、C相差动电流470A，小于600A，不动作；（2分）

B相差动电流940A，大于600A；制动电流1775A，1775*0.5=888A，940＞888。满足动作方程，保护跳B相。（2分）

五、综合分析题

1、综合分析题：

1、图5-1所示为一220KV系统：

图5-1 220kV系统图

1、乙站I母发生A相接地故障，母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器。此时，甲乙I回线甲侧的高频保护动作，A相跳闸，重合成功，试分析甲乙I线高频保护动作的行为。（电流互感器安装在开关线路侧）

2、若甲乙I线两套高频保护因故停运，乙站I母发生A相永久接地故障，保护及断路器动作情况如下：

母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器，甲乙I线接地距离

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Ⅱ段正确动作，试分析故障点的位置（电流互感器安装在开关的线路侧）。 3、当该系统中某处发生A相永久接地故障，甲乙I线高频保护正确动作，甲侧重合成功，乙侧开关未重合（两侧重合闸均投单重方式，乙侧重合闸装置及回路正确、开关正常），母差保护未动（正确）,试分析故障点的位置及乙侧开关未重合的原因，故障最后靠什么保护切除。（电流互感器安装在开关的母线侧）

4、该系统发生如图5-2所示故障，甲乙I线两侧高频保护正确动作，跳开两侧

三相开关，甲乙I线两侧重合闸均不重合（两侧重合闸均投三相重合闸方式，重合闸时间整定为1秒，乙侧重合闸装置为检无压，甲侧为检同期），在大约180ms录波图显示又出现故障电流，持续时间大约330ms消失，母差保护未动（正确）,失灵保护动作时间整定值为250ms。试分析故障录波图中显示的第二次故障的原因？故障靠什么保护来切除的？乙侧开关未重合的原因。（电流互感器安装在开关的线路侧）

答1、母差保护跳闸停信，使对侧高频保护快速动作，因为故障点在母线上，所以母差动作跳开线、母联开关后，故障消失，所以甲侧重合成功。 2、故障点在开关和电流互感器之间，母差动作跳开线、母联开关后，甲侧保护仍然感受到故障，甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作，切除故障。

3、故障点在开关和电流互感器之间，由于电流互感器安装在开关的母线侧，所以在此位置发生故障时，是母线保护区外，母差不动作，线路保护动作跳开两侧开关，但故障并未切除，乙站侧线路保护仍然感受故障电流，再单相重合闸周期内保护不返回，跳三相闭锁重合闸。最后经失灵保护跳开母联切除故障。 4、录波图显示故障发生60ms后甲乙I线三相确已断开，在重合闸合闸周期1秒内，又显示A相感受到故障电流，此时乙侧保护再次动作不返回，所以乙侧重合闸被放电闭锁重合，甲侧检同期合闸无法重合。故障靠失灵保护切除，再次显示故障电流的原因是甲乙I线乙侧A相开关断口击穿所致。

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