1、继电保护题目 - 1 - 第一章 绪论 习题 1-1 在图 1-1 所示的网络中，设在 d 点发生短路，试就以下几种情况评述保护 1 和保护 2对四项基本要求的满足情况： （ 1） 保护 1 按整定时间先动作跳开 1DL,保护 2 起动并在故障切除后返回； （ 2） 保护 1 和保护 2 同时按保护 1 整定时间动作并跳开 1DL 和 2DL； （ 3） 保护 1 和保护 2 同时按保护 2 整定时间动作并跳开 1DL 和 2DL； （ 4） 保护 1 起动但未跳闸，保护 2 动作跳开 2DL； （ 5） 保护 1 未动，保护 2 动作并跳开 2DL； （ 6） 保护 1 和保护 2 均未动作
2、 图 1-1 习题 1-1 图 第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 一、三段式 相间 电流保护 例题 例题 2.1 欲在图 2-1 所示的 35KV 中性点不接地电网中变电所 A 母线引出的线路 AB 上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相 星 形接线。 试 选择电流互感器的变比并进行 I 段、 II 段、III 段电流保护的整定计算，即求 I、 II、 III 段的一次和二次动作电流（ Idz、 Idz J、 Idz、 Idz J、I dz、 I dz J）、动作时间（ t、 t、 t）和 I 段的最小保护范围 lmin%，以及 II 段和 III 段的灵敏系数 Klm、 Kl m(1)
3、、 Kl m(2) 。对非快速切除的故障要计算变电所母线 A 的残余电压。已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为 0.4 /km，可靠系数取 Kk=1.3， Kk=1.1，Kk=1.2，电动机自启动系数 Kzq=1.5，返回系数 Kh 0.85，时限阶段 t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。其他有关数据 按 3 种方案列于表 1 中。 图 2-1 例题 2.1 图 继电保护题目 - 2 - 表 1 三种方案 方 案 系统电抗 Xs( ) 线路长度 l (km) 变 压 器 额定负荷 Se fh(MVA) 10kV线路保护最长动作时间 ti (s) Se B(MVA) Ud%
4、1 0.3 10 2 10 7.5 15 2.5 2 0.8 8 2 7.5 7.5 10 2 3 2 15 2 5.6 7.5 8 1.5 解 参见图 2-1。已知 Xs=0.3， l =10km， SB=2 10 MVA， Ud%=7.5， Sfh =15MVA， t10 2.5s。 1 求电流 I 段定值 （ 1） 动作电流 Idz Idz Kk d B max 1.3 4.97 6.46（ kA） 其中 d B max ES/（ Xs XAB） （ 37/ 3 ） /（ 0.3 10 0.4） 4.97（ kA） (2) 灵敏性校验，即求 l min l min = 1/Zb (（ 3
5、 /2) Ex/ Idz Xs,max) = 1/0.4 ( (37/2) / 6.46 0.3)=6.4 (km) l min % = 6.4/10 100% = 64% 15% 2 求 电流 II 段定值 (1) 求动作电流 Idz 为 与相邻变压器 的瞬动保护相配合，按躲过母线 C 最大运行方式时流过被整定保护的最大短路电流来整定（取变压器为并列运行）于是 d C max ES/（ Xs XAB XB 2） （ 37/ 3 ） /（ 0.3 4 9.2/2） 2.4（ kA） Idz Kk d C max 1.1 2.4 2.64（ kA） 式中 XB Ud%（ U2B / SB） 0.
6、075（ 352 10） 9.2（ ） （ 2） 灵敏性校验 Klm= d B min / Idz 3 / 2 4.97 2.64 1.63 1.5 满足要求 （ 3） 求动作时间 t（设相邻瞬动保护动作时间为 0s） t = 0+0.5 = 0.5 (s) 3 求电流 III 段定值 （ 1） 求动作电流 Idz I dz =(Kk /Kh ) Kzq I maxfh =(1.2/ 0.85) 1.5 247=523(A) 式中 I maxfh =Sfh /（ 3 U ming ） =15/（ 3 35） =247（ A） （ 2） 灵敏性校验 本线路末端短路时 Klm (1) =( 3 /
7、2) 4.97)/0.523=8.221.5 满足要求 相邻变压器出口母线 C（变压器为单台运行）三相短路时 继电保护题目 - 3 - （ 3） d C max ES/（ Xs XAB XB） （ 37/ 3 ） / (0.3+4+9.2) = 1.58（ kA） 考虑 C 点短路为 y， d11 接线变压器后短路，当该点为两相短路时，对所研究的保护动作最不利，又因保护接线采用两继电器式两相星形接线，故有 （ 2） d min (1/2) （ 3） d C min 故 Klm (2) = 0.5 1580 523 1.5 1.2 满足要求 如采用三继电器式两相星形接线，灵敏系数还可提高 1 倍
8、。 4. 求电流互感器变比及继电器动作电流 (1) 求电流互感器变比：按两台变压器 在运行时为最大工作电流的计算条件，故 g max 2SB 3 U 1.05 （ 2 10 3 35） 1.05 346（） 取 n1=400/5 （ 2） 继电器动作电流 I段 Idz J Kjx Idz/ n1=6.46 103/80 = 80.75（） II段 Idz J =2.64 103/80 = 33（） III段 Idz J = 523 / 80 = 6.54（） 5 求当非快速 切 除故障时母线 A 的最小残压 非快速保护的动作区最靠近母线 A 的一点为电流 I 段最小保护范围的末端，该点短路时母
9、线 A 的残余电压为 Ucy = Id l min% XAB 式中 Id （ X l min% XAB） 故 Ucy = l min% XAB（ X l min% XAB） 按残余电压定义，即可得出计算 Ucy%的公式 Ucy% Ucy l min% XAB（ X l min% XAB） 本题已计算出 l min% 64 ，而 XAB 0.4 10 4 , Xs = 0.3 故 Ucy% （ 0.64 4）（ 0.3+4 0.64） 100 87.5 其他方案可类推 例题 2.2 在图 2-2 所示网络中，试对线路 AB 进行三段式电流保护的整定（包括选择接线方式，计算保护各段的一次动作电流、
10、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间，选出主要继电器型号规范）。已知线路的最大负荷电流 Ifh max 100，电流互感器变比为300/5，保护 2 的过电流保 护动作时间为 2.2s，母线 A、 B、 C 等处短路时流经线路 AB 的短路电流计算值如表 2， 有关短路电流计算值 为 （ kA） 图 2-2 例题 2.2 图 继电保护题目 - 4 - 表 2 短路电流计算值 短路点 短路电流 运行方式 A B C 最大运行方式 5.34 1.525 0.562 最小运行方式 4.27 1.424 0.548 解： 1.接线方式的选择 由于 35KV 为中性点非直接接地电网，而所给定的
11、线路 AB 的相邻元件也是线路（不含变压器），故三段保护均初步选择为两相星形接线。 2.整定 计算 （ 1） I 段 1） 动作电 流的整定：根据前 述 整定计算公式 Idz Kk d B max 显然 ，此处应取 d B max 1.525KA（线路 AB 末端，即线路 BC 首端的最大三相短路电流），取可靠系数 Kk 1.3，于是保护的一次动作电流为 I dz 1 = 1.3 1.525 = 1.983 (KA) 由于采用两相星形接线， Kjx=1 , 故保护的二次动作电流，即继电器的动作电流为 Idz J Kjx Idz n1 1.983 103（ 300/5） 33（ A） 选用 DL
12、 11/50 型电流继电器，或电流 DL-21c、 DL-31 等新型继电器，其动作电流的整定范围为 12.5 50A 2） 灵敏性校验：此处为求最小保护范围，根据前述公式 l min = 1/Zb ( 3 / 2) Ex/ Idz Zs,max) 式中 Zs,max为系统阻抗，尚为未知数，根据题设 A 点短路电流数据，可以求出 A 点背后等值电源（即系统）的等值阻抗： 最大运行方式时 Zs,min （ 37/ 3 ） 5.34 4（ ） 最小运行方式时 Zs,max （ 37/ 3 ） 4.27 5（ ） 式中 37 为 35KV 电网的平均额定线电压，于是可求最大运行方式下的最小保护范围为
13、 l min max （ 1/0.4）（ 3 / 2 （ 37/ 3 ） 1.983 4） 13.3（ km） 此处取线路阻抗 Zb = 0.4 /km 最小运行方式下的最小保护范围为 l min mim （ 1/0.4）（ 37 / 2 1.983 5） 10.8（ km） l min max% l min max / lAB 100% = 13.3/25 100%=53.2% 15% l min min% = l min min/ lAB 100% = 10.8/25 100%=43.3% 15% 均满足要求 3） 动作时间的整定 t=0s 但为躲管型避雷器放电，应选取 DZS-117 型
14、中间继电器做为出口继电器，该继电器具有 4个 常开触点，固有动作时间为 0.06s，并假定操作电源为 220V 直流 。 继电保护题目 - 5 - （ 2） II 段 1） 动作电流整定：线路 AB 的保护 II 段应与相邻线路的保护 I 段配合，故 Idz 1 Kk Idz 2 / Kfz 显然，此处 Kfz 1（无分支），而 Idz 2 应按线路 BC 末端 C 点最大短路电流来整定，即 : Idz 2 Kk d C max 1.3 0.562=0.73(kA) 于是 Idz 1 1.1 0.73=0.8(kA) 此处取 Kk =1.1,因为主要目的在于配合 . 继电器的动作电流 Idz
15、J = Kjx Idz1 n1=0.8 103 （ 300/5） 13.4（ A） 选用 DL-11/20 型电流继电器， 或其他类似的新型电流继电器，其动作电流的整定范围为 520 A 2） 灵敏性校验：已知本线路末端最小运行方式下三相短路时流过本保护的电流为 1.424 A，考虑两相短路电流一般为三相短路电流的 3 / 2 倍（当 Z1 Z2 时 ），故 Klm= Id min(B)/ Idz 1= 3 / 2 1.424 / 0.8 =1.54 1.5 满足要求。 3） 动作时间的整定：根据前述，本保护为与相邻元件电流 I 段无时限 （ t=0s）电流速断保护相配合，故可取 t 0.5s
16、 (t1 = t2 + t=0.5s)。选取 DS-111 型时间继电器，假定操作电源为直流 220V。其时限整定范围为 0.1 1.3S。 （ 3） III 段 1） 动作电流的整定：根据有关整定计算公式 I dz = KK Kzq /Kh fh max I dz = (1.2 2 / 0.85) 100=282（ A） I dz J = Kjx I dz / n1 =282 / 60 = 4.7（ A） 选用 DL-11/10 型电流继电器或其他类似的继电器，其整定范围为 2.5 10A 2） 灵敏性校验：取本线路末端 B 点短路时流过本保护的最小两相短路电流做为计算电流，故 Klm（ 1
17、） = I(2)d B min / I dz = ( 3 / 2) 1.424 103 / 282=4.37 1.5 保护相邻线路 时 的灵敏性，取相邻线路 BC 末端 C 点短路时流过本保护 1 的最小两相短路电流作为计算电流，故 Klm（ 2） = I(2)d c min / I dz = ( 3 / 2) 0.548 103 / 282=1.68 1.2 均满足要求。 3） 动作时间整定：根据阶梯原则，在此，过电流保护的动作时间应与相邻线路 BC 的保护 2 配合，即 t1 = t2 + t=2.2 0.5 2.7（ s） 选用 DS-112 型时间继电器，其动作时间整定范围为 0.25
18、 3.5s 取操作电源为直流 220V 习题 2-1 图 2-3 示网络中，已知线路 AB 的最大负荷电流 AI fh 100m ax ，电流互感器变比为300/5，保护 2 的过电流保护动作时间为 2.5 S，母线 A 处短路时，最大和最小三相短路电流分别为 5.34kA 和 4.27kA。每公里线路正序阻抗为 0.4 ，取 3.1 kK ， 2.1“ kK ， 2.1kK ，继电保护题目 - 6 - 85.0hK ， 2zqK 。试对线路 AB 进行三段式电流保护的整定（包括：一次、二次动作电流，最小保护范围，灵敏系数和动作时间）。 图 2-3 习题 2-1 图 2-2 如 图 2-4 所
19、示网络中， 2.1kK ， 1zqK 。试问：如按 85.0hK 求出保护 1 的过电流保护的整定值，而实际电流继电器 6.0hK 时，分析在什么情况下保护 1 会出现误动作。 图 2-4 习题 2-2 图 2-3 如图 2-5 所示网络中，线路 AB 电源端装有三段式电流保护，线路 BC 装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系统参数如图示，线路 AB 和 BC 的 最大负荷电流分别为2.3A 和 2A，线路 BC 的过电流保护动作时限为 3 秒，负荷自起动系数均为 1。试计算：（ 1）线路 AB 和 BC 各 段 电流继电器的动作电流 Ipur 和时间继电器的动作时限 put 。
20、(2)求出无时限电流速断的保护范围和校验、段的灵敏度。 ( 1 .2 , 1 .1 )Irel rel relK K K 10,10,3/3 8 0 Bs XXVE E 为发电机相电压， sX 为发电机电抗， BX 为变压器电抗。 | I | I| I | 0 . 5 “ t 2I| I | t 25 / 515 O2 DL 5 / 523 O2 . 3 A 2 AB C图 2-5 习题 2-3 图 2-4 在图 2-6 所示网络中，线路 AB、 BC、 BD 上均装设了三段式定时限电流保护，变压器采用了保护整个变压 器的无时限差动保护，并已知： 继电保护题目 - 7 - （ 1） 保护采用完
21、全星形接线方法； （ 2） KII ； （ 3） 线路 AB 的最大负荷电流为 200A，负荷自起动系数 Kzq=1.5; （ 4） 其他参数如图示，图上设备电抗值均为归算到 115KV 的欧姆数； （ 5） 1 .2 5 , 1 .1 5 .re l re l re lK K K （ 6）发电机电势和电抗为 13,18,3/1 1 5 m i n m a x ss XXKVE A124 OB220 OC185 OE1 . 5 秒60 km 50 km316 O40 kmD138 . 8 OF2 秒图 2-6 习题 2-4 图 试计算：线路 AB 各段保护的 ( ) .Ipu sen puI
22、K l t、 或 和 2-5 在图 2-7 所示网络上，各 断 路器采用了定时限电流保护，并已知： A 54 O4150 / 58 OC22 秒200 / 5B32 秒4150 / 58 O19 . 8 OD1 秒. m a x. m i n3 7 / 31 0 . 46ssE K VXX 图 2-7 习题 2-5 图 （ 1） 保护 1 和 4 均采用不完全星形三继电器接线方式，保护 5 采用不完全星形两继电器的接线方式； （ 2） 线路 AB 和 BC 的最大负荷电流分别为 190A 和 120A，负荷自启动系数分别为 2.5 和2.3； 继电保护题目 - 8 - （ 3） KII ； （
23、 4） 其他参数均如图示，图上各电抗均为归算到 35KV 下的欧姆数； （ 5） 1.15.relK 试计算：（ 1）保护 4 和 5 过电流保护的pu sen puI K t、和； （ 2）如 senK 不满足要求时，可采取什么措施？ 2-6 在图 2-8 所示网络中，已知： （ 1） 线路 AB 的 A 侧和 BC 均装设三段式定时限电流保护，其最 大负荷电流分别为 120A和 100A，负荷的自起动系数均为 1.8； （ 2） 线路 AB 的 A 侧段保护的延时允许大于 1 秒； （ 3） 其他参数如图示； （ 4） 取 1 .3 1 .2rel rel relK K K . A40 O
24、 24 OB C. m a x. m i n1 1 5 / 32015ssE K VXX . m a x. m i n1 1 5 / 32520ssE K VXX 图 2-8 习题 2-6 图 试计算 :线路 AB 的 A 侧各段保护的 ()pu senI K l和或 。 2-7 如 图 2-9 为线路 变压器组网络，网络参数如图示。在线路 AB 装有二相三继电器式无时限电流速断保护，试计算能否保护线路 AB 的全长？已知1 0 . 4 / ( 1 . 2 5 )r e lx k m K 取 A8 kmB7500 KVAC. m a x. m i n37395 . 5ssE K VXX 7 .
25、5 %KU 图 2-9 习题 2-7 图 继电保护题目 - 9 - 2-8 在图 2-10 所示网络中，试分析断路器 1DL 保护的最大和最小运行方式。 IA1LB C1 DL 2 DL3 DL 4 DL5 DL 6 DL2L图 2-10 习题 2-8 图 2-9 在图 2-11 所示网络中，试分析断路器 1DL 4DL 和 9DL 保护 的 最大和最小运行方式。 其 中 发 电 机 1 为： MWSMWS 50,100 m i nm a x , 发 电 机 2 为：MWSMWS 25,50 m i nm a x 1 DL 2 DL 3 DL 4 DL5 DL6 DL7 DL8 DL9 DL1
26、0 DL2 秒图 2-11 习题 2-9 图 2-10 在图 2-12 所示的几种网络中，无时限电流速断保护的整定条件（系统运行方式、短路类型、短路点）是什么（每个电源均为两种运行方式） ? IIB CIAB CI( b )( a )( c )A B CI( d )AB图 2-12 习题 2-10 图 继电保护题目 - 10 - 2-11 在图 2-13 所示两相三继电器连接中，电流互感器二次极性连接是否正确？试分析在发生三相短路及 A C 两相短路时，流过继电器 1 、 2 、 3 中的电流？ I I I1 2 3*A B C图 2-13 习题 2-11 图 2-12 在整定 电 流保护第段
27、时，为什么必须考虑返回系数？在整定、 段时是否需要考虑？为什么？ 2-13 在这一章里使用了各种系数，如 r e l r e s s s e n c o n bK K K K K K 、 、 、 、 和等，说明其含意及在整定计算中的作用。 二、 方向电流保护 2-14 如 图 2-14 为单电源环网，各断路器均装有过电流保护。试求环网中各过电流保护的动作时间，并判断哪些过电流保护可以不装方向元件。 图 2-14 习题 2-14 2-15 已知功率方向继电器采用 90 接线方式，线路阻抗角 60d 。试问： 该继电器的内角、最大灵敏角 lm 是多少； 用 J 表示的动作范围是多少；当正向三相短路时，可以使继电器动作的线路阻抗范围。 2-16 在 图 2-15 所示网络中，断路器 2 处装有三相式方向性过电流保护，方向元件采用 90 接线方式，最大灵 敏角为 45 ，变压器阻抗角为 90 ，该变压器 Y 侧为无穷大电源。试分析在11/ Y 接线变压器 侧发生 BC 两相短路时，过电流保护 2 的动作情况。
