电力系统继电保护习题参考答案

C母线短路时的零序电流为

X1??X2??33?,X0??106?

??3IK0??1,13?11500033??813A

33?106?33?106?3?33??33?106??3Ik?10??3?115000?1160A

3?33?33?106?(2) 各段保护的整定计算及灵敏系数校验 1）零序I段

IIIop1?Krel3I0?max?1.25?3210?4010A

单相接地短路时保护区的长度为：

4010?3?1150003?2??5?8??2?0.4l?1.4l?

l?14.4km?0.5?20?10km两相接地短路时保护区的长度为：

4010?3?1150003?5?0.4l?16?2?1.4l?

l?9km?0.2?20?4km2）零序II段

IIIIIIIIIop1?KrelIop2?Krel?Krel3I0C?max??1.15?1.25?1160?1670A

IIKsen??3I02340?IIB??1.4?1.3 Iop?116701,1动作时限top?0.5s

(3)零序III段

因为是110kV线路，可以考虑非全相运行情况，按躲开线路末端最大不平衡电流整定。

IIIIIIIop1?KrelIunb?max?1.25?1.5?0.5?0.1?5110?480A

II近后备保护：Ksen?远后备保护：KsenIII2340?4.9?1.5 480813??1.69?1.3 480动作时限：top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s

2-41 如图2-94所示单侧电源网络，各断路器采用方向过流保护，时限级差?t?0.5s。试确定各过流保护和零序过流保护的动作时间。

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电力系统继电保护习题参考答案

图2-94 题2-41网络图

答：过流保护：t6?1.5s,t5?2.5s,t4?3s,t3?3.5s,t1?4s

零序过流保护：t06?0s,t05?1s,t04?1.5s,t03?2.5s,t02?3s

2-42 中性点经消弧绕组接地电网中，单相故障的特点及保护方式如何确定？

答：中性点经消弧绕组接地电网中，一般采用过补偿方式，通过故障线路保护安装处的

?相角90，与非故障线电流为补偿以后的感性电流。此电流数值上很小，在相位上超前U00?的关系相同，因此在过补偿情况下，不能采用零序电流保护和零序方向电路容性电流与U0流保护。可以采用其它原理构成保护，如反应稳态过程的接地保护和采用反应暂态过程的接

地保护。但是这些保护在实际使用时并不理想，有待进一步研究解决。 2-43何谓欠补偿，过补偿及完全补偿？采用哪种补偿方式好，为什么？

答：（1）欠补偿是表示消弧绕组的电感电流不足以完全补偿电容电流，IL?Ic，故障点残流为容性电流。

（2）全补偿是表示消弧绕组的电感电流恰好完全补偿电容电流，IL?IC，故障点的残流为非常小的电阻性泄漏电流。

（3）过补偿表示消弧绕组的电感电流大于电容电流IL?IC，故障点的电流为感性电流。 完全补偿时，消弧绕组与并联后的三相电容处于并联谐振状态，容易产生过电压。欠补偿在运行时部分线路可能退出运行，形成全补偿，产生较大中性点电压偏移，引起零序回路中产生严重的铁磁谐振过电压。因此在中性点经消弧绕组接地时采用过补偿；在多数情况下能迅速消除单相接地电弧而不破坏电网的正常运行，接地电弧不会重燃，把单相电弧接地电压限制在2.5倍相电压值。

2-44 何谓绝缘监视、作用如何、如何实现？

答：绝缘监视装置是装设在发电厂或变电所母线上检查单相接地的监视装置。它利用中性点不接地电网发生单相接地时，出现零序电压，发出告警信号。当电网中任一线路发生单相接地，全电网都会出现零序电压，因此它发出的是无选择性信号，需要运行人员依次断开每条线路，并继之以自动重合闸，将断开线路投入；当断开某条线路零序电压信号消失，则这条线路就是故障线路。

绝缘监视装置可用一个过电压继电器接于三相五柱式电压互感器的二次辅助三角形

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电力系统继电保护习题参考答案

绕组的输出端构成。电压互感器二次侧另外一个辅助绕组接成星形，在它的引出线上接三只电压表或一只电压表加一个三相切换开关用以测量各相对地电压。在正常运行时，电网三相电压对称，没有零序分量，三只电压表读数相等，过电压继电器不动作。当电网母线上任一条线路发生金属性接地时，接地相电压为零，该相电压表读数为零，而其它两相电压升至原

3倍相电压，所以电压表读数升高。同时出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地故障信号，由运行人员选线操作，找出故障线路及时处理。

2-45 什么是零序保护？直接接地电网中为什么要单设零序保护？在什么条件下要加装方向继电器组成零序电流方向保护？

答： 在中性点直接接地电网中发生接地故障后，出现零序电流、零序电压和零序功率，利用这些零序分量电量构成接地故障保护的继电保护装置统称为零序保护。相间电流保护的三相星形接线过电流保护虽然也能保护接地故障，但其灵敏性低，保护时限较长。采用零序保护可克服此不足，因为：①系统正常运行和发生相间短路时不会出现零序电流和零序电压，因此零序保护动作电流可以整定很小，有利于提高灵敏性；②Y，d接线的降压变压器，三角形绕组以后的故障不会在星形绕组侧反映出零序电流，所以零序保护的动作时限可以不必与Y、d接线变压器以后的线路保护相配合而取得较短的动作时限。

在双侧或多侧电源电路中，电源处变压器中性点一般至少有一台要接地。由于零序电流实际流向是由故障点流向各个变压器的中性点，因此，在变压器接地数目较多的中性点的复杂网络中，必须考虑零序保护动作的方向性，在零序电流保护中增设功率方向元件，才能保证动作的选择性。

2-46 零序电流保护由哪几部分组成，零序电流保护有什么优点？

答：零序电流保护主要由零序电流（电压）滤过器，电流继电器和零序方向继电器三部分组成。零序电流保护同相间电流保护一样广泛采用三段式零序电流保护即无时限电流速断保护，带时限电流速断保护和零序过流保护。

零序电流保护与相间电流保护相比具有灵敏系数高，动作时间短，尤其对于两侧电源线路，当线路内部靠近任一侧发生接地短路时，本侧Ⅰ段动作跳闸后，对侧零序电流增大使对侧零序Ⅰ段也相继跳闸，使总的故障切除时间更短。

相间短路电流速断和限时电流速断受系统运行方式变化影响大，而零序电流保护受系统运行方式变化影响小，此外由于零序阻抗比正序阻抗大X0?(2?3.5)X1，故线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此，零序Ⅰ段保护范围大也比较稳定，零序Ⅱ段的灵敏系数较高，也易于满足要求。

当系统发生不正常运行状态时（如系统震荡、短时过负荷等）三相对称，相间短路电流保护均受它们的影响而可能误动作，因而要采取防止措施，而零序电流保护不受它们影响。

在110KV及以上高压系统和超高压系统中，单相接地故障占全部故障70%?90%，而且其它故障也往往由单相接地引起，因此采用专门零序保护具有显著优越性。

2-47 中性点直接接地电网中零序电流保护的时限特性和相间短路电流保护时限特性有何不同？为什么？

答：零序电流保护的时限特性与相间电流保护时限特性相同都是按阶梯原则整定的，但是对于有Y、d接线的变压器电网，d（三角形绕组）侧无零序电流，所以时限起点从Y侧变压器开始至保护安装处，显然比相间短路时从变压器d侧开始至保护安装处时间要短多了，

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电力系统继电保护习题参考答案

因此零序电流保护动作时限缩短了。如图2-6所示

图2-6 题2-47相间过电流保护与零序过电流保护的时限特性比较

2-48 零序功率方向继电器的最大灵敏角为什么确定700？

答：零序功率方向继电器的接线如图2-7所示，其电流绕组接于零序滤过器回路，输

??3I?，电压绕组接于电压互感器二次侧开口三角形绕组反极性输入端。入电流为Ir0???3U?，当保护线路发生正方向接地故障时3I?超前3U?约950?1100，这时I?滞后Ur0000?700，即????700，使继电器工作在最灵敏条件下。 U0rm

图2-7题2-48功率方向继电器接线及相量图

（a）接线图；（b）相量图

2-49 零序电流方向保护与综合自动重合闸使用时应注意什么问题？

答：在综合自动重合闸动作过程中将出现非全相运行状态，再考虑系统两侧的电机发生摇摆，则可能出现很大的零序电流，因此，影响零序电流保护正确工作，这时必须增大保护动作值或在重合闸过程中使之短时退出运行，待全相运行后再投入运行。

2-49 零序电流方向保护与三相重合闸配合使用时应注意什么问题？

答：零序电流方向保护与三相重合闸配合使用时应注意以下问题。

1、零序电流Ⅰ段保护。阶段式零序电流保护第Ⅰ段，在整定时要躲过正常运行和正常

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