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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IDL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IDL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均未动作图1-1习题I-I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
2、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、Il段、川段电流保护的整定计算，即求I、II、川段的一次和二次动作电流（Idz、rdzJ、ldz、ldzJ、Idz、IdzJ）,动作时间（t，、t、t）和I段的最小保护范围Imin%,以及Il段和III段的灵敏系数rim,KIm（I）,Klm（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0.4Q/km,可靠系数取Iek=I.3,Kk=l。LKk=I.2,电动机自启动系数Kzq=I.5,返5系数Kh=Oo85,时限阶段自t=0.5s,计算短路电流时可以忽略有
3、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图表1三种方案方案系统电抗线路长度变压器额定负荷Xs()I (km)Se-B (MVA) Ud%Sefh(MVA)IokV线路保护最长动作时间tie （s）0。3KI2107。5152。520.8827.57.5102321525.6九581.5解参见图21。己知XS=0。3Q,I=10km,SB=2xl0MVA,Ud=7.5,Sfh=ISMVA.tlO=2.5Sa1求电流I段定值(1)动作电流ldzdz=KkIdBma=1.34.97=6.46(kA)其中IdBmax=ES/(Xs+XAB)=(37/)/(0.3+1004)=4。9
4、7(kA)(2)灵敏性校验，即求IminImin=lZb(/2)Exl,dzXs,max)=1/0。4(37/2)/6.460。3)=6。4(km)Imin%=6。4/10100%=64%15%2求电流Il段定值(1)求动作电流ldz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IdCma=ES/(XsXAB+B/2)=(37/)/(0。3+4+9.2/2)=2.4(kA)l,dz=K,k1dCmax=1,12.4=2.64(kA)式中XB=d%(U2BSB)=0.075(352/10)=9。2(Q)(2)灵敏性校验Klm
5、=1dBmin/ldz=24.,97/2-64=1.631.5满足要求(3)求动作时间t(设相邻瞬动保护动作时间为OS)t=0+(5=05任)3求电流川段定值I=(KK)Kx=(1.2/0.85)lo5247=523（八）式中l=S(U)=15(35)=247（八）(2)灵敏性校验本线路末端短路时Klm(1)=(/2)4.97)/0.523=8.22)1.5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I(3)dCmax=ES/(Xs+XAB+XB)=(37/)/(0。3+4+9。2)=1.58(kA)考虑C点短路为y,dll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
6、最不利，又因保护接线采用两继电器式两相星形接线，故有I(2)dmin=(1/2)I(3)dCmin故Klm(2)=O05x1580/523=11.2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。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Igmax=2SBUE1.05=(21035)1.05=346（八）取n1=400/5(2)继电器动作电流I段dzJ=Kjxl,dz/nl=6.4610380=80.75（八）Il段ldzJ=2。6410380=33(A)Ill段IdzJ=523/80=6.54(A)5求当非快速切除
7、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-点为电流I段最小保护范围的末端，该点短路时母线A的残余电压为Ucy=Id-1min%XAB式中Id=E/(XS+lmin%XAB)故UCy=EImin%XAB/(XS+lmin%XAB)按残余电压定义，即可得出计算Ucy%的公式Ucy%=Ucy/E=Imin%XAB/(XS+1min-XAB)本题己计算出Imin%=64%,而XAB=O.4l0=4.Xs=0.3故Ucy%=(0.644)/(0.3+40.64)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
8、各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间，选出主要维电器型号规范)。已知线路的最大负荷电流Ifhmax-100A,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图表2短路电流计算值短路点短路电流ABC运行方式最大运行方式5.341.5250。562最小运行方式4.271.4240。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I
9、段1)动作电流的整定：根据前述整定计算公式ldz=K,k1dBmax显然,此处应取IdBmax=l.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Ick=1。3,于是保护的一次动作电流为Idzl=1.3l15%Iminmin=Iminmin/IAB100%=10.825100%=43.3%)15%均满足要求3)动作时间的整定t=0s但为躲管型避宙器放电，应选取DZS-Il7型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。Il段1)动作电流整定:线路AB的保护Il段应与相邻线路的保护I段配合,故l,dzl=K
10、,kl,dz2Kfz显然，此处KfZ=I(无分支),而ldz2应按线路BC末端C点最大短路电流来整定,即：l,dz2=KkIdCmax=1.3x0.562=0。73(kA)于是ldzl=:LIXo.73=0。8(kA)此处取Kk=l。1,因为主要目的在于配合。继电器的动作电流l,dzJ=Kjxl,dzl/nl=O8103/(300/5)=13.41.5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段一一无时限(t=0s)电流速断保护相配合，故可取t=0。5s(t,l=t,2+St=O5s).选取DS-IIl型时间继电器,假定操作电源为直流220V.其时限整定范围为0.11。3
11、S。(3)川段1)动作电流的整定：根据有关整定计算公式Idz=KK-Kzq/KhIfhmaxIdz=(1。220.85)l00=282（八）Idz-J=Kjxxldz/nl=282/60=4。7（八）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。510A2)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(l)=l(2)dBminldz=(2)1.424103/282=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）=1（2）dcmin/1dz=（/2）0.5
12、48103/282=1681851、390A；(7)线路AB、BC、BE、CD,EF上CT变比分别为：120.80、80、20、20;其他参数如图示。图2-21习题2-25图试计算：(1)保护3及5的继电器动作电流；(2)保护2及4是否须装无时限零序电流速断保护(I段)？为什么？其团段、团段的？(3)保护1各段保护的？2-26在习题2-25的网络中，假设变压器T2的中性点直接接地，并己知:（1）T2接地时，在不同运行方式下，各点在K（1）和K（2、0）时，流经保护1的IO（安）计算结果如下表：最大运行方式最小运行方式KK(20)K(1)K(20)母线A（相当于A点）625756566710线路
13、AB中点337339316328母线B212207202204母线C101.511297109母线E144,5126140122.5注）：表中系按115KV计算所得。（2）在最大（小）运行方式卜一，母线发生时，流经保护1及的零序电流为：（3）保护1各段的与习题2-25相同.试计算：（1）保护1各段的和；（2）保护1各段要不要装方向元件？为什么？（3）列表比较接地与不接地时，保护1的灵敏度，可得到什么结论？2-27大接地电流网发生单相接地短路时,零序电流的大小和分布主耍与什么有关？2-28分别在图2-22所示系统中画出单相接地短路时零序电流的分布.2-29在大接地电流电网中,为什么要将零序功率方
14、向继电器的电压线圈反极性接到零序电压滤过器的出口上？图2-22习题2-28图2-30在图2-23所示的零序过电流保护的接线图中,三个电流互感器的极性如图示。问接线是否正确?在正常运行情况下保护装置是否会误动作？图2-23习题2-30图2-31零序功率方向维电器有无死区？为什么？2-32中性点不接地和中性点经消弧线圈接地电网中，在发生单相接地时，其零序电容电流分布的特点是什么？2-33在接地保护的计算中，考虑各元件的零序网络时，为什么对大接地电流系统一般只计及线路的零序阻抗而忽略线路对地容抗,而对小接地电流系统则只计各元件对地的容抗而忽略线路的零序阻抗？第三章电网的距离保护例题例题3。1图3-1
15、所示网络中,设各线路均装有距离保护，试对点1处的距离保护I、II,Ill段进行整定计算，即求各段动作阻抗Z，dz、Zdz、Zdz,动作时间t，、t、t和校验其灵敏性，即求Imin%、Klm、Klm(1)、Klm(2).己知线路AB的最大负荷电流lfhma=350A.8s=0.9,所有的线路阻抗Zb=O.4C/km,阻抗角巾l=70o,自启动系数KZq=1,正常时母线最低电压Ufhmin=0。9V,其他有关参数己注在图上。图3-1例题3。1图解1。有关元件阻抗的计算AB线路的正序阻抗ZAB=ZbIAB=0.430=12()BC线路的IE序阻抗ZBC=ZbIBC=O.460=24(O)变压器的阻抗
16、ZB=Ud%U2eSB=0o1051152/31.5=44。1()2.距离I段的整定(1) 动作阻抗Zdzl=0.85ZAB=0.8512=10。2()(2)动作时间(实为保护装置的固有动作时间)t，=O(三)(3)Imin%=Zdzl/ZABx100%=85%3。距离Il段的整定(1)动作阻抗。按照下列两个条件选择：1)与相邻线路保护3(或保护5)的I段配合Z,dzl=0.8(ZAB+KfzminZ,dZ3)式中Z,dz3=0.85ZBC=0.8524=20.4()Kfzmin为保护3的I段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数。如图1所示。图1计算Il段定值时求Kfzmin的等值电路当保
17、护31段末端dl点短路时，分值系数可按下式求出Kfz=12/11=(XSl+ZAB+XS2)XS2(l+0o15)ZBC/2ZBC=(S1+ZAB)/XS2+1)1.15可看出，为了使KfZ=KfZmin为最小,XSl应选用可能最小值，即XSLmin,而XS2应选用可能最大值，即XS2max,而相邻线路的并列平行二分支应投入,因而Kfzmin=(20+12)/30+1)/1。15/2=1.19因而川段的定值为Z,dzl=O,8(12+1.1920,4)=29(O)2)按躲开相邻变压器低压侧出口d2点短路整定，即与相邻变压器瞬动保护(其差动保护)配合Zdzl=O7(ZAB+KfzminZB)Kf
18、zmin为在相邻变压器出口d2点短路时对保护1的分支系数，由图1可见，当d2点短路时Kfzmin=(X,Slmin+ZAB)/X,S2max+1=(20+12)/30+1=2.07于是Zdzl=O.7(12+2.0744.1)=72.2()此处取Kk=O。7是因为变压器的电抗计算值般误差较大.取以上两个计算结果中较小者为定值，即取Zdzl=29()(2)灵敏性校验。按本线路末端短路求灵敏系数K,lm=Z,dzl/ZAB=29/12=2.421.5满足要求(3)求动作时间。与相邻I段瞬动保护配合t,l=t,3+Bt=t,5+Bt=t,B+3t=0.5(s)4.距离川段的整定(1)动作阻抗.按躲开
19、最小负荷阻抗整定Zdz=(lKkKzqKh)Zfhmin=(11.21,11)163.5=118.5()式中Zfhmin=Ufhmin/Ifhmax=(0.91103)0.35=163.5()取Kk=L2,Kh=I-15,Kzq=1取方向阻抗继电器的最灵敏角am=fh=70o,当COS巾fh=0.9时，fh=25c8o,故整定阻抗Zzd=Zdz/cos(lm-fh)=118。5/cos(70-25.8o)=165.3()(2)灵敏性校验(求灵敏系数)。当本线路末端短路时Klm(1)=Zzd/ZAB=165.3/12=13.71.5满足要求当相邻元件末端短路时：1)相邻线路末端短路时Klm(2)
20、=Zzd/(ZAB+KfhmaxZBC)式中Kfhmax为相邻线路BC末端短路时对保护1而言的最大分支系数。该系数如图2所图2效验Ill段灵敏系数时求KfZmaX的等值电路可按下式计算Kfhmax=12/Il=(XSlmax+ZAB)XS2min+1=(25+12)/25+1=248此时，XSl取可能最大值,即取XSI=XSlmax,XS2应取可能最小值XS2=X52-min,而相邻平行线路处于一回线停运状态(这时分支系数为最大)。于是Klm(2)=165.3(12+2.4824)=2.31)1.2满足要求2)相邻变压器低压侧出口d2点短路时求灵敏系数的公式同上，但此时的最大分支系数为Kfhm
21、axX=12/11=2.48(与线路时相同)故灵敏系数为Klm(2)=Zzd/(ZABKfhmaxXB)=I65.3/(12+2.4844.1)=1。36)12满足要求(3)动作时间tl=t8+3St或tl=tl+20t取其中较长者为tl=1.5+2x0。5=2o5(s)习题3-1在图3-2所示网络中，断路器2装设三段式距离保护,距离继电器采用方向阻抗元件。己知：每公里线路正序阻抗为0.4Q,线路AB的最大负荷电流，线路阻抗角，负荷功率因数，变压器装瞬时动作的差动保护,电源SA的，:电源SB的,，取试确定保护2各段保护的整定阻抗和灵敏系数.图3-2习题3-1图3-2己知阻抗Za的Zb如图3-3
22、所示。1 .在复平面上画出下列方程所描述的阻抗继电器的动作特性.官13囿图3-3习题3-2图2 .根据动作方程1,拟定出电压形成同路及比较回路的原理框图。3-3在图3-4所小网络中，如系统发生振荡,试：1 .指出振荡中心位于何处，并分析保护1、保护4的I段和El段及保护2和保护3的I段中有哪些保护要受振荡的影响.2 .求可能使保护1距离（3段的测量元件误动的6角的范围及其误动时间，确认该段保护能否误动。（计算中取，对团段的定值按保护本线末端灵敏系数为1。5来整定,动作时间取0.5秒，系统电势,振荡周期取2秒，线路阻抗,全系统阻抗角均等于。）图3-4习题3-3图3 .在图3-4所示网络中，设保护
23、1的距离Il段的定值为60欧，动作时间为0。5秒,动作特性为方向阻抗圆，系统电势,全系统的阻抗角均取70度，如系统发生振荡,试：（1）确定振荡中心，使保护1距离团段起动的5角的范围。（2）确定使保护1距离13误动作最小振荡周期。3-4试分析和比较过电流保护、全阻抗特性距离13段、方向阻抗特性距离国段的灵敏系数.3-5已知被比较的两电气量分别为:1,当比较两电气量的幅值时，可以构成何种继电器？此时其动作条件是什么？动作特性是什么?（己知）2.当比较两电气量的相位时,可以构成何种维电器？此时其动作条件是什么？动作特性是什么？3-6电力系统振荡和故障有何区别？距离保护如何克服振荡的影响？3-7试说明
24、为什么距离保护在整定动作阻抗时采用最小分支系数，而在进行灵敏系数校验时采用最大分支系数？3-8在图3-5所示网络中,己知：网络的正序阻抗，阻抗角；（2）采用三段式距离保护，第、Il段测量元件和第Ill段起动兼测量元件均采用接线的方向阻抗继电器,最大灵敏角；（3）保护的延时特性呈阶梯型,秒，保护B的秒：（4）线路AB、BC的最大负荷电流，负荷自起动系数，负荷的功率因数；（5）变压器采用了能保护整个变压器的无时限纵联差动保护；（6）其他参数如图示：（7） CT变比为,PT变比为.试计算：保护A段的动作阻抗；第Il段、第川段的灵敏度与动作时限：及保护A各段的继电器动作阻抗。（设）图3-5习题3-8图
25、3-9在习题3-8中,如果线路阻抗角，方向阻抗继电器的最大灵敏角仍为,试求保护A的Ill段的灵敏度？3-10在图3-6的网络上,己知：图3-6习题3-10图（1）线路正序阻抗;（2）在平行线路上也装设距离保护作为主保护；（3）网络参数如图示：。试计算：（1）距离保护A的（2）距离保护B的3-11在习题3-10所示的网络中，如双回线的长度不等，其中一回线80km,另一回线70km,试计算距离保护A的.3-12在图3-7所示的双端电源系统中,母线M侧装有接线的方向阻抗继电器,其整定阻抗,且设其他参数如图示.试求：图3-7习题3-12图（1）振荡中心位置，并在复数坐标平面上画出测量阻抗振荡轨迹；（2
26、）继电器误动作的角度（用解析法或作图法均可）；（3）当系统的振荡周期T=L5秒时,维电器误动作的时间.3-13何谓阻抗继电器的测量阻抗,整定阻抗和动作阻抗？就方向阻抗维电器说明它们之间的关系和区别.3-14欲使阻抗继电器的动作条件为，试分别写出全阻抗，方向阻抗及偏移阻抗特性的动作方程并在其特性园上画出其向量关系.3-15写出图3-8所示动作特性园的相位比较原理的动作方程，并拟订出其原理接线.图3-8习题3-15图3-16利用两种比较原理的互换关系,把题3-14写成用比较绝对值原理表示的动作方程。3-17全阻抗继电器有无死区？为什么？3-18方向阻抗维电器为什么要引入极化电压?记忆回路工作原理和
27、引入第三相电压的作用是什么？3-19极化电压的相位和系统频率变化对方向阻抗维电器的动作特性有何影响？3-20何谓阻抗继电器的精确工作电流？为什么要求短路时加于继电器的电流必须大于？3-21什么是接线、接线、带零序电流补偿的接线？各种接线方式适用于保护哪些故障类型？3-22系统振荡对距离保护有什么影响?试以距离保护为例说明,振荡闭锁装置是如何将保护闭锁的？3-23过渡电阻对阻抗继电器的影响在长线路大？还是在短线路大？3-24三段式距离保护的整定原则与三段式电流保护的整定原则有何异同？3-25试分析距离保护第Ill段,当按躲最大负荷整定时,采用全阻抗与方向阻抗继电器，在被保护线路上发生金属性短路其
28、灵敏度有何不同？当被保护线路阻抗角其负荷功率因数角时,采用方向阻抗继电器比全阻抗继电器灵敏度提高了百分之儿？第四章输电线纵联保护习题4-1采用电流起动的高频闭锁方向保护中为什么装设两个灵敏度不同的起动元件？装设时间元件、的作用是什么？4-2试分析说明采用作为操作电流的优点.4-3在图4-1所示的系统中,设,，。线路长公里，当在线路上发生时，试：(1)选择闭锁角；(2)分析线路两侧的相差高频保护的动作行为。图4-1习题4-3图4-4在图4-2所示网络中，线路AB、BC两侧均装有相差动高频保护,设电流互感器角度误差为，保护装置操作元件角度误差为150,电源电势.试画出当BC线路上D点发生三相短路时
29、，二线路两端保护的操作电流及发、收信号的波形图，并指出各侧保护测得的高频信号间断角是多少？图4-2习题4-4图4-5在图4-3所示网络中，线路AB两侧装有相差动高频保护,设电流互感器角度误差为，保护装置操作元件角度误差为150,电源电势。线路长度1=40Okm,试求出当AB线路上D点发生三相短路和两相短路时，两端保护高频信号间断角是多少？求保护的闭锁角是多少？图4-3习题4-5图第五章自动重合闸习题5-1双侧电源线路乖合闸特殊问题是什么？重合闸方式有哪些?其使用条件和特点?起动回路有何不同？5-2什么是重合闸前加速与后加速？试比较其优缺点。第六章电力变压器的继电保护例题例题6。1如图6-1所示
30、为一单独运行的降压变压器，采用BCH-2型纵差动保护，除图示参数外，还己知：（1）变压器的电压为：接线;容量为20MVA,（2）系统参数和均为归算到平均电压10.5KV侧的：=0。22,=0。44（3） UKV侧的最大负荷电流为900安。试决定：、和。图6-1例题6.1图计算步骤：（1）算出变压器各侧的一次电流，选出电流互感器的变比，确定二次回路额定电流。计算结果列于表中:名称各侧数值IlOKVIlKV变压器-次额定电流IN（八）电流互感器接线方式/-11/-12电流互感器-次电流的计算值（八）1050选用电流互感器变比200/5=401000/5=200电流互感器二次额定电流（八）由表可知:
31、11KV侧二次额定电流大于IloKV侧二次额定电流，故选IlKV侧为基本侧，则保护的单相接线如图6-2所示.（2）计算最大运行方式下,当IlKV母线时的，计算电压归算到平均电压10.5KV,变压器归算到10。5KV下的电流为：,总阻抗为：。故最大外部短路电流为：图6-2（3）计算保护装置基本侧（IlKV侧）的一次动作电流：按述三个条件计算1按躲过外部短路时的最大不平衡电流条件：=1.3（0.05+1x0。1+005）7580=1970A2 .按躲过励磁涌流条件：3 .按躲过电流互感器二次回路断线条件：4 .基本侧差动线圈匝数的选定：基本侧（IIKV侧）的二次动作电流为：选用5 .确定IlOKV侧平衡线圈的匝数：选用匝6 .计算由于与不相等而产生的误差：不必重新计算动作电流。7 .计
