三段式电流保护和零序电流保护习题
一、 简答题
1. 继电保护的基本任务和基本要求是什么，分别简述其内容。
2. 后备保护的作用是什么，何谓近后备保护和远后备保护。
3. 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证动作的选择性，依靠什么环节保证保护动作的灵敏性和速动性。
4. 功率方向继电器90度接线方式的主要优点。
5. 中性点不接地电网发生单相接地时有哪些特征。
6. 简述零序电流方向保护在接地保护中的作用。
二、计算题
1.如下图所示35kV 电网，图中阻抗是按37kV 归算的有名值，AB 线最大负荷9MW ，cos 0.9?=，自启动系数 1.3ss K =。各段保护可靠系数均取1.2（与变压器配合时取1.3），电流继电器返回系数为0.9，变压器负荷各自保护的动作时间为1s 。计算AB 线三段电流保护的整定值，并校验灵敏系数。
~
S
A
B
6.39.4Ω
Ω
C
10Ω
30Ω
30Ω
12Ω
1
T 2
T D
E
2. 如图所示35kV 单侧电源放射状网络，确定线路AB 的保护方案。变电所B 、C 中变压器连接组别为Ｙ，d11，且在变压器上装设差动保护，线路A 、B 的最大传输功率为MW P 9max =，功率因数为9.0cos =?，系统中的发电机都装设了自动励磁调节器。自起动系数取1.3。
3. 网络如图所示，已知：线路AB(A 侧)和BC 均装有三段式电流保护, 它们的最大负荷电流分别为120A 和100A ，负荷的自起动系数均为1.8；线路AB 第Ⅱ段保护的延时允许大于1s ；可靠系数2.1,15.1,25.1===I I I I I I rel rel rel K K K ，
15.1'=rel K (躲开最大振荡电流时采用)，返回系数85.0=re K ；A 电源的Ω=Ω=20,15min .max .sA sA X X ；B 电源的Ω=Ω=25,20min .max .sB sB X X ，；其它参数
如图。试决定：线路AB(A 侧)各段保护动作电流及灵敏度。
4.如图220kV 网络，对开关1处配置的三段式零序电流保护（不考虑非全相运行状态时系统发生振荡的情况）进行整定计算定值、动作时间并校验灵敏度。（2.1===I I I I I I rel rel rel K K K ，零序最大不平衡电流的计算系数设为0.1，C 母线三段零序电流保护动作时间为1s ）。
5. 如图所示网络中，已知：电源等值电抗Ω==521X X ，Ω=80X ；线路AB 、BC 的电抗km X /4.01Ω=, km X /4.10Ω=;变压器T1额定参数为31.5MVA ，110／
6.6kV ，Ｕk ＝10.5％，其它参数如图所示。试决定线路AB 的零序电流保护的第Ⅰ段、第Ⅱ段、第Ⅲ段的动作电流、灵敏度和动作时限。
A
C
S
S
2
1
X 1=15Ω X 0=12Ω
X =40Ω X 0=115Ω
X =30Ω X 0=100Ω
X 1=25Ω X 0=17Ω
220kV
1、图示kV 35单电源线路,已知线路AB 的最大传输功率为9MW,9.0cos =?,电流互感器变阻抗Ω4.0,变压器额定容量kVA 7500,k ,变比kV 6.6/35，系统最大短路容量
答:限时电流速段保护:动作电流542A,灵敏度2.53,动作时间1s ；过电流保护：动作电流406Ａ，近后备灵敏度3.37，远后备灵敏度2.28，动作时间3.5s 。 4、图示网络，已知A 电源Ω=15min A X ，Ω=20max .A X ，B 电源Ω=20min B X ，Ω=25max .B X ，
选择性, 确定各过电流保护的动作时间及哪些保护要装设方向元件。
答:动作电流614Ａ；灵敏系数2.22。 (2)零序电流保护在输电线路上单相接地时保护区有多少公里? 答: (1)误动； (2)km 8.228。 18、某kV 110变电站装设了零序功率方向继电器。已知系统的等值电抗21X X =，在变电站kV 110母线上三相短路的短路电流为kA 8.5，单相接地短路时零序电流kA I k 5.2)1(0=，零序功率方向继电器的最小动作功率VA 5.1，输电线路的电抗km X /4.01Ω=，km X /4.10Ω=，装于变电站的零序电流互感器的变比为3000/5，问： (1) 在输电线路距保护安装处km 120的地方发生单相接地短路时，零序功率方向继电器的灵敏度为多少?
(2) 为保证灵敏系数等于1.5，此零序功率方向继电器在单相接地短路时保护范围是多少公里? 答:(1)2.97； (2)km 175。 19、网络参数如图，已知： （1）网络的正序阻抗km Z/ 45 .0 1 Ω =，阻抗角 65； （2）线路上采用三段式距离保护，阻抗元件采用方向阻抗继电器，阻抗继电器最灵敏角 65，阻抗继电器采用0°接线； （3）线路AB、BC的最大负荷电流400Ａ，第Ⅲ段可靠系数为7.0，9.0 cos= ?； （4）变压器采用差动保护，电源相间电势为kV 115； （5）A电源归算至被保护线路电压等级的等效阻抗为Ω =10 A X；B电源归算至被保护
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验：
式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验：
规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2
继 电 保 护 习 题 第一章 绪 论 思 考 题 1.何为主保护？何为后备保护？ 2.何为近后备保护？何为远后备保护？ 3.电流互感器和电压互感器在作用原理上有什么主要差别？ 4.简述电流互感器、电压互感器的使用注意事项。 5.负序电压、负序电流是如何取得的？在继电保护中为什么要采用这些电气量？ 作 业 题 1.在电力系统中继电保护的作用是什么？（1） 2.电力系统对继电保护的基本要求是什么？如何处理这些要求之间的关系?（1） 3.电压变换器、电流变换器和电抗变换器的作用是什么？在使用上有什么差别？（2） 4.如图所示，已知系统电抗Ω=∑=∑1121X X ，Ω=∑220X ，电压互感器的变比1100=ΓT n 。试求：在变电所出线端K 点发生单相接地短路时，变电所测到的零序电压mnO U 是多少？（3） 5.某技术工作者在实现零序电压零序器接线时，将电压互感器付方开口三角形侧B 相绕组的极性接反了，若已知电压互感器的原方相间电压为110kV ，原方绕组与开口三角形绕组之间的变比为kV n pTO 1.0/)3/110(=，求正常情况下m 、n 两端的输出电压？（3） 110kV 0mn U K （1） 4题图
第二章 相间短路的电流保护和方向性电流保护 思 考 题 1.电磁型过电流继电器的动作电流与哪些因素有关？ 2.无时限电流速断保护为什么比带时限电流速断保护的灵敏度差？ 3.低电压继电器与过电压继电器有什么不同之处？这两种电压继电器能否互相代替？ 4.在电力系统中，能采用纯电压元件作为输电线路的保护吗？为什么？ 5.三段式电流保护中，那一段最灵敏？那一段最不灵敏？他们是采用什么措施来保证选择性的？ 6.过电流保护的时限是根据什么原则确定的？ 7.三段式电流保护的保护范围如何确定？在一条输电线路上是否一定要采用三段式电流保护？用两段行吗？为什么？ 8.在电流保护的整定计算中，采用了各种系数，如可靠系数k K ，灵敏系数m K 1，返回系数h K ，分支系数fz K ，自启动系数zq K ，接线系数jx K 等等，试说明它们的意义和作用。 9.在?/Y 接线的变压器后发生两相短路时，采用完全星型接线方式和不完全星型两继电器接线方式的电流保护，其灵敏度有什么不同？为什么采用不完全星型三继电器接线方式就能使它的灵敏度与完全星型接线相同？ 10.在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能保证选择性？ 11.在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现死区？ 12.不同的输电线路阻抗角是不同的，为什么功率方向继电器的内角α采用?30或?45，就能保证在不同线路阻抗角下使功率方向继电器工作在较灵敏状态？ 13.按?90接线的功率方向继电器在三相短路和两相短路时，会不会出现死区？为 mn U 5 题图
实习(实训报告 实习(实训名称:电力系统继电保护课程设计学院: 专业、班级: 指导教师: 报告人: 学号: 时间: 2017年 1月 5日 目录 1设计题 目 ...............................................................................................................................3 2分
析设计要求 (4) 2.1设计规定 (5) 2.2本线路保护 计 .......................................................................................................................6 2.3 系统等效电路图.............................................................................. . (7) 3三段式零序电流保护整定计 算 ............................................................................................8 3.1 三段式零序电流保护中的原则 ...........................................................................................9 3.2 M侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整定 (10) 3.3 N侧保护 1零序电流保护Ⅰ段整 定 (11) 4 零序电流保护评 价 ..............................................................................................................12 4.1原理与内容………………………………………………… . …………………………… .13 4.2零序电流保护的优缺点………………………………………………………………… ..13 5 总 结 (1) 4 参考文 献 .......................................................................................................................................... 15 1设计题目 如图 1所示为双电源网络中,已知线路的阻抗km X /4. 01Ω=, km X /4. 10Ω=,两侧系统等值电源的参数:
2三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取～。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验： 式中： X1——线路的单位阻抗，一般Ω/KM； Xsmax——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护
整定 计算 原则： 不超 出相 邻下 一元 件的 瞬时 速断 保护 范围。 所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取～； △t——时限级差，一般取； 灵敏度校验： 规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷电流整定。
式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取～； Krel——电流继电器返回 系数，一般取～； Kss——电动机自起动系 数，一般取～； 动作时间按阶梯原则递推。灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥～ 作远后备使用时，Ksen≥ 注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端； 4、三段式电流保护整定计算实例 如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。 解： （1）短路电流计算
零序方向过流保护小结 变压器高压侧（110kV及以上）及中压侧一般为中性点直接接地系统(又称大接地电流系统),当发生接地短路时,将出现很大的零序电流,对变压器的电气性能产生极大的危害,因此必须配备接地短路保护。变压器单相接地短路的主保护为比率制动式差动或零序差动，同时应装设后备保护，作为变压器高压绕组和相邻元件接地故障的后备。 一、变压器接地后备保护概述 变压器因其绝缘水平和接地方式的不同，所配置的接地短路后备保护也不同。 对于全绝缘变压器，中性点装设接地隔离刀闸和避雷器，隔离刀闸闭合为中性点直接接地方式，隔离刀闸断开为中性点不接地运行方式。中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地运行时用零序过压保护。 对于分级绝缘变压器，若其中性点绝缘水平低，中性点必须直接接地，若其中性点绝缘水平较高，则中性点可以直接接地，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行，其大多装设放电间隙。在220kV 系统中的变压器，他们的中性点仅部分接地，另一部分不接地。当发生接地故障时应先跳开不接地变压器，然后跳开接地变压器。因此，这类变压器接地后备保护的配置需要考虑该变压器中性点在系统中的接地情况。对于中性点未装设放电间隙的分级绝缘变压器，若其中性点直接接地，则用零序过流保护，若其中性点不接地，则用零序联跳保护。对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器，中性点直接接地运行时用零序过流保护，中性点不接地时用间隙零序保护。 综上所述，中性点直接接地变压器的接地故障后备保护无一例外地采用零序过流保护，对高中压侧中性点均直接接地的自耦变和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。 二、零序方向过流保护逻辑 零序方向过流保护一般由“零序过流元件”和“零序方向元件”相与构成，如果带零序电压闭锁， 所示。 图1 零序方向过流保护逻辑框图 零序电压闭锁元件的零序电压取自TV开口三角。 零序过流元件的零序电流可以自产，也可取自中性点零序TA。 零序方向元件的方向电压，可以取开口三角电压，也可以取自产，但方向电流必须取自产，而不能取中性点专用零序TA的电流。其原因在于，中性点零序电流对方向没有选择性。
共586道 单选题: 电力系统中性点运行方式是指电力系统中发电机或（）的中性点的接地方式。 A．变压器 B．电压互感器 C．电流互感器 D．母线 正确答案:A 电力系统是由发电厂、变电所、送电线路、配电线路、（）组成的整体。【★★★☆☆】 A．变压器 B．断路器 C．继电保护 D．电力用户 正确答案:D 继电保护在需要动作时不拒动，不需要动作时不误动是指保护具有较好的（）。 A. 选择性 B. 快速性 C. 灵敏性 D. 可靠性 正确答案:D 继电保护中根据测量部分的输出，按照继电保护预先设置的逻辑关系进行判断，确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将判断结果输出给执行部分的是（）的作用。【★★☆☆☆】 A. 显示部分 B. 逻辑部分 C. 跳闸部分 D. 测量部分 正确答案:B 三段式电流保护中（）构成线路的后备保护。 A．瞬时电流速断保护 B．限时电流速断保护 C．定时限过电流保护
正确答案:C 零序电流II段保护与（）构成线路接地短路的主保护。【★★☆☆☆】A．零序电流I段保护 B．零序电流III段保护 C．瞬时电流速段保护 D．限时电流速段保护 正确答案:A 限时电流速断保护灵敏度校验条件为以本线路两相短路时，流过保护的（）进行校验。 A．最小短路电流 B．最大短路电流 C．任意电流 正确答案:A 上下级定时限过电流保护按照选择性要求，其动作时间应为（）。A．本线路定时限过电流保护整定值大 B．下条线路定时限过电流保护整定值大 C．上下级整定值相等 正确答案:B 中性点不接地系统通常采用接地选线和（）的方式实现单相接地保护。【★★☆☆☆】 A．零序电流I段保护 B．零序电流II段保护 C．零序电流III段保护 D．绝缘监视 正确答案:D 零序电流通过变压器的（）和接地故障点形成短路回路。 A．A相 B．B相 C．C相 D．接地中性点 正确答案:D 零序电流III段保护动作时限与反应相间故障过电流保护动作时限比较（）。 A．零序电流III段保护动作时限大于过电流保护动作时限 B．零序电流III段保护动作时限小于过电流保护动作时限
二、变电所多台变压器的零序电流保护
每台变压器都装有同样的零序电流保护，它是由电流元件和电压元件两部分组成。正常时零序电流及零序电压很小，零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作，不会发出跳闸脉冲。发生接地故障时，出现零序电流及零序电压，当它们大于起动值后，零序电流继电器及零序电压继电器皆动作。电流继电器起动后，常开触点闭合，起动时间继电器KT1。时间继电器的瞬动触点闭合，给小母线A接通正电源，将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会动作，常闭触点闭合。小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的时间继电器KT2经较短时限首先切除中性点不接地的变压器。若接地故障消失，零序电流消失，则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回，保护复归。。若接地故障没有消失，接地点在接地变压器处，零序电流继电器不返回，时间继电器KT1一直在起动状态，经过较长的延时KT1跳开中性点接地的变压器。 零序电流保护的整定计算： 动作电流： (1)与被保护侧母线引出线零序电流第三段保护在灵敏度上相配合，所以 (2)与中性点不接地变压器零序电压元件在灵敏度上相配合，以保证零序电压元件的灵敏度高于零序电流元件的灵敏度。 设零序电压元件的动作电压为U dz.0，则 U dz.0=3I0X0.T 零序电流元件的动作电流为 动作电压整定：按躲开正常运行时的最大不平衡零序电压进行整定。根据经验，零序电压继电器的动作电压一般为5V。当电压互感器的变比为nTV时，电压继电器的一次动作电压为 U dz.0=5n TV 变压器零序电流保护作为后备保护，其动作时限应比线路零序电流保护第三段动作时限长一个时限阶段。即 灵敏度校验：按保证远后备灵敏度满足要求进行校验 返回 第二节微机保护的硬件框图简介 微机保护硬件示意框图如下图所示。
零序电流及方向保护 一、零序电流方向保护的基本原理； 1、基本原理； 零序电流保护： 在正常运行时没有零序电流，只有在接地短路时才有零序电流。 并且流过保护的零序电流大小反应了短路点的远近； 当短路点越近时，保护动作越快，短路点越远保护动作得越慢。 输电线路零序电流保护是反应输电线路一端零序电流的保护。反应输电线路一端电气量变化的保护由于无法区分本线路末端短路和相邻线路始端的短路，为了在相邻线路始端短路不越级跳闸。 所以反应输电线路一端电气量弯化的保护都要做成多段式保护。零序电流一段的任务： 保护本线路的一部分。它的定值按躲过本线路末端（实质是躲过相邻线路始端）接地短路时流过保护的最大零序电流整定（其他整定条件姑且不论）。 零序电流二段的任务： 能以较短的延时尽可能地切除本线路范围内的故障。 零序电流三段的任务： 应可靠保护本线路的全长，在本线路末端金属性接地短路时有一定的灵敏系数。 零序电流四段的任务：
起可靠的后备作用。第四段的定值应不大于300A，用它保护本线路的高阻接地短路。在110KV的线路上，零序电流保护中的第四段还应作为相邻线路保护的后备。 零序电流保护只能用来保护接地故障，所以对于两相不接地的短路和三相短路不能起到保护作用。另外零序一段保护范围受运行方式的影响也较大，有时可能保护范围缩得很小，这一点比同样保护接地故障的接地距离一段要逊色得多。但是零序电流保护的最后一段——零序过电流保护，由于很灵敏，保护过渡电阻的能力很强，这一点又比接地距离第三段强； 所以，现在有一些高压电网中有线路纵联保护，又配有保护接地短路的三段式的接地距离保护，并有双重化的保护配置，所以，生产一种保护装置的型号，把零序电流保护的第一段省略而只配零序电流保护二、三段； 零序电流保护中： 零序电流的大小与中性点接地的变压器的多少有很大关系。 零序方向继电器的原理、实现方法、性能评述： 零序方向继电器的最基本思想是比较零序电压的零序电流的相位来区分正、反方向的接地短路。 零序电流以母线流向被保护线路的方向为其正方向。 如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角为80°，正方向短路时，零序电压超前零序电流的角度为：-100°，反方向短路时，零序电压超前零序电流的角度为80°；ARG表示的幅角，是分子相量超前分母相量
零序保护 一、选择题 1、某变电站电压互感器的开口三角形侧B 相接反，则正常运行时，如一次侧运行电压为110KV ，开口三角形的输出为（C ） A ：0V ； B ：100V ； C ：200V ； D ：220V 2、由三只电流互感器组成的零序电流滤过器，在负荷电流对称的情况下有一组互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（C ）倍负荷电流。 A ：3； B ：2； C ：1； D 。 3、在大接地电流系统中，故障电流中含有零序分量的故障类型是（C ） A ：两相短路 B ：三相短路 C ：两相接地短路 D ：与故障类型无关 4、接地故障时，零序电压与零序电压的相位关系取决于（C ） A ：故障点过渡电阻的大小 B ：系统容量的大小 C ：相关元件的零序阻抗 D ：相关元件的各序阻抗 5、在大接地电流系统中，线路发生接地故障时，保护安装处的零序电压（B ） A ：距故障点越远越高 B ：距故障点越近越高 C ：与距离无关 D ：距故障点越近越低 6、不灵敏零序I 段的主要功能是（C ） A ：在全相运行情况下作为接地短路保护； B ：作为相间短路保护； C ：在非全相运行情况下作为接地短路保护； D ：作为匝间短路保护。 7、在大接地电流系统中，线路始端发生两相金属性接地短路时，零序方向过流保护的方向元件将（B ） A ：因短路相电压为零而拒动； B ：因感受零序电压最大而灵敏动作； C ：因短路零序电压为零而拒动； D ：因感受零序电压最大而拒动。 8．在中性点非直接接地系统中，当发生B 相接地短路时，在电压互感器二次开口三角绕组两端的电压为（C ）。 A.B E B.B E C.B E 3 9.在小电流接地系统中，某处发生单相接地时，母线电压互感器开口三角形的电压为（C ）。 A.故障点距母线越近，电压越高 B.故障点距母线越近，电压越低
三段式电流保护和零序电流保护习题 一、 简答题 1. 继电保护的基本任务和基本要求是什么，分别简述其内容。 2. 后备保护的作用是什么，何谓近后备保护和远后备保护。 3. 说明电流速断、限时电流速断联合工作时，依靠什么环节保证动作的选择性，依靠什么环节保证保护动作的灵敏性和速动性。 4. 功率方向继电器90度接线方式的主要优点。 5. 中性点不接地电网发生单相接地时有哪些特征。 6. 简述零序电流方向保护在接地保护中的作用。 二、计算题 1.如下图所示35kV 电网，图中阻抗是按37kV 归算的有名值，AB 线最大负荷9MW ，cos 0.9?=，自启动系数 1.3ss K =。各段保护可靠系数均取1.2（与变压器配合时取1.3），电流继电器返回系数为0.9，变压器负荷各自保护的动作时间为1s 。计算AB 线三段电流保护的整定值，并校验灵敏系数。 ~ S A B 6.39.4Ω Ω C 10Ω 30Ω 30Ω 12Ω 1 T 2 T D E 2. 如图所示35kV 单侧电源放射状网络，确定线路AB 的保护方案。变电所B 、C 中变压器连接组别为Ｙ，d11，且在变压器上装设差动保护，线路A 、B 的最大传输功率为MW P 9max =，功率因数为9.0cos =?，系统中的发电机都装设了自动励磁调节器。自起动系数取1.3。 3. 网络如图所示，已知：线路AB(A 侧)和BC 均装有三段式电流保护, 它们的最大负荷电流分别为120A 和100A ，负荷的自起动系数均为1.8；线路AB 第Ⅱ段保护的延时允许大于1s ；可靠系数2.1,15.1,25.1===I I I I I I rel rel rel K K K ，
零序电流保护课程设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
电力系统继电保护课程设计 指导教师： XXXX 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2012 年7 月 7日
1 设计原始资料 具体题目 系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为： φ115/E = 1.G3 2.G35,X X ==Ω 1.G1 2.G15,X X ==Ω 1.T1 1.T45,X X ==Ω 0.T10.T415,X X ==Ω 1.T615,X =Ω 0.T620,X =Ω A-B 50(138%)km L =?+B-C 40km,L =线路阻 抗120.4/km,Z Z ==Ω 0 1.2/km,Z =Ω I rel 1.2,K =II rel 1.15K =。 系统接线图 试对1、2进行零序保护的设计。 要完成的内容 ⑴ 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数； ⑵ 分别求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校验灵敏度； ⑶ 保护1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。 2 分析要设计的课题内容（保护方式的确定） 设计规程 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。 ⑴ 对于接地短路： ① 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护； ② 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。 ⑵ 对于相间短路：
①单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护； ②双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。 本设计的保护配置 主保护配置 电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110kV及以上电压等级的电网中。 后备保护配置 距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。 在保护1、2、3和4处配备三段式距离保护，选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式。 3 短路电流及残压计算 等效电路的建立 将本题中的系统简化成三序电压等值网络，即正序网络如图1所示；负序网络如图2所示；零序网络，图3所示。
继电保护练习题(1) 一．填空题： 1．继电保护装置一般由_测量比较元件_,_逻辑判断元件_,_执行输出元件__三部分组成。 2．继电保护的可靠性包括__安全性_和_信赖性__，是对继电保护性能的最根本要求。 3．低压继电器的启动电压___小于__ 返回电压，返回系数_大于_____ 1。 4．在中性点非直接接地电网中，发生单相接地短路时,故障点处零序电压最高；接地中性点处零序电压为0；零序电流的分布主要取决于变压器中性点是否接地。 5．功率方向继电器的内角α=30°，其动作范围_-120°≦arg （Uj/Ij）≦ 60°。 6．单侧电源线路上发生短路时，过度电阻的存在使方向阻抗继电器的测量阻抗 __增大_，保护范围_缩小_ 。 ７．.检查平行双回线路有电流的自动重合闸，当另一回线有电流时，表示_两侧电源仍保持联系，一般是同步的_，可以进行重合闸。８．变压器瓦斯保护反应油箱内部所产生的气体或油流而动作，其中_轻瓦斯保护_动作于信号，_重瓦斯保护_动作于跳开变压器各电源侧的断路器。 ９．低电压启动过电流保护和复合电压启动过电流保护中，引入低电压启动和复合电压启动是为了提高过电流保护的_灵敏度__，此时过电流保护的定值不需要考虑_变压器切除或电动机自启动时可能出现的最大负荷_。 10.后备保护包括__近后备保护__和_远后备保护__。 11.三段式电流保护中，__Ⅲ_段灵敏度最高，___Ⅰ_灵敏度最低。 12.阻抗继电器的精确动作电流是指动作阻抗降为__0.9Zset__时对应得测量电流。 13.变压器纵联差动保护需要进行__相位校正_和_电流平衡调整_，以使正常运行时流入到差动回路中的电流为０。
第三章 中性点直接接地系统的零序电流保护 一、零序电流保护及其在系统中的作用 不对称短路的计算相当于在短路点增加了一个额外附加阻抗的三相短路如下: 可见零序电流的大小与系统运行方式有关。但零序电流在零序网罗中的分布只与零序网络的结构以及变压器中性点接地的数目和位置有关。 图3-31（ b ）为其短路计算的零序等效网络。 在零序等效网络中，零序电流看成是故障点F 出现一个零序电压U F0产生的，其方向取由母线流向故障点为正。零序电压的方向采用线路高于大地的电压为正。这样，A 母线的零序是电压表示为。 11)(oT o oA Z I U ??-= （3-48） 该处零序电压与零序电流之间的相位差是由Z 0T1的阻抗角决定的，与线路的零序阻抗无关，线路两端零序功率方向实际上都是由线路流向母线，与正序功率的方向相反
利用零序分量构成线路接地短路的继电保护装置，由于工作原理与结构简单，不受负荷电流影响，保护范围比较稳定，正确动作率高达97%等优点，在我国大接地电流系统的不同电压等级电网的线路上，广泛装设带方向性和不带方向性的多段式零序电流保护，作为反应接地短路的基本保护。 二、中性点直接接地系统变压器中性点接地原则 中性点直接接地系统发生接地短路时，线路上零序电流的大小和分布，主要决定于电网中线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗以及中性点接地变压器的数目和位置，对于变压器中性点接地的原则： （1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，若变电站中只有单台变压器运行，其中性点应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压。 （2）自耦变压器和有绝缘要求的其它变压器其中性点必须接地运行； （3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止接地故障时产生工频过电压的措施，最好故障时将小电源解裂； （4）为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再将其断开。 （5）从保护的整定运行出发，还应做如下考虑：变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持同一厂（站）内零序阻抗基本不变，如：有两台及以上变压器时，一般只将一台变压器中性点接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器中性点直接接地 运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中的一台中性点直接接地变压器停运时，将另
电力系统继电保护课程设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 XXX 姓名： XXXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXX 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2012 年7 月 7日
1 设计原始资料 1.1 具体题目 系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为： φ115/E = 1.G3 2.G35,X X ==Ω 1.G1 2.G15,X X ==Ω 1.T1 1.T45, X X ==Ω 0.T10.T415,X X ==Ω 1.T615,X =Ω 0.T620,X =Ω A-B 50(138%)km L =?+B-C 40km,L =线路 阻抗120.4/km,Z Z ==Ω 0 1.2/km,Z =Ω I rel 1.2,K =II rel 1.15K =。 系统接线图 试对1、2进行零序保护的设计。 1.2 要完成的内容 ⑴ 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数； ⑵ 分别求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校验灵敏度； ⑶ 保护1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。 2 分析要设计的课题内容（保护方式的确定） 2.1 设计规程 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。 ⑴ 对于接地短路： ① 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护； ② 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。 ⑵ 对于相间短路：
一、是非判断题 1、励磁流涌可达变压器额定电流的6-8倍。(√) 2、继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无保护 的状态下运行。(√) 3、线路变压器组接线可只装电流速断和过流保护。(√) 4、在最大运行方式下，电流保护的保护区大于最小运行方式下的保护区。(√) 5、功率方向继电器的最大灵敏角。φs=－α，α为继电器的内角。(√) 6、当选择不同的电位参考点时，各点的电位值是不同的值，两点间的电位差是不变 的。(√) 7、电力系统继电保护的基本任务是当被保护元件发生故障时，能迅速准确地给距离 该元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开。（×） 8、输电线路UC两相金属性短路时，短路电流Ibc滞后于BC相间电压一线路阻抗角。(√) 9、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗减小，保护范围增大。(x) 10、汲出电流的存在，使距离保护的测量阻抗增大，保护范围缩短。(x) 11、当Y，d接线的变压器三角形侧发生两相短路时，变压器另一侧三相电流是不相 等的，其中两相的只为第三相的一半。(√) 12、如果不考虑电流和线路电阻，在大电流接地系统中发生接地短路时，零序电流 超前零序电压90°。(√) 13、零序电流保护，能反映各种不对称短路，但不反映三相对称短路。(x) 14、相间0'接线的阻抗继电器，在线路同一地点发生各种相间短路及两相接地短路 时，继电器所测得的阻抗相同。(√) 15、在系统振荡过程中，系统电压最高点叫振荡中心，它位于系统综合阻抗的1／2 处。(x) 16、电力系统频率变化对阻抗元件动作行为的影响，主要是因为阻抗元件采用电感、 电容元件作记忆回路。(√) 17、输电线路的阻抗角与导线的材料有关，同型号的导线，截面越大，阻抗越大， 阻抗角越大。(x) 18、全阻抗继电器的动作特性反映在阻抗平面上的阻抗圆的半径，它代表的全阻抗 继电器的整定阻抗。(√) 19、方向阻抗继电器切换成方向继电器后，其最大灵敏角不变。(√) 20、小接地系统发生单相接地时，故障相电压为0，非故障相电压上升为线电压。(√) 21、对电流互感器的一、二次侧引出端一般采用减极性标注。(√) 22、三相五柱式电压互感器有两个二次绕组，一个接成星形，一个接成开口三角形。 (√)
电力系统继电保护试题以及答案 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．过电流继电器的返回系数（） A．等于0 B．小于1 C．等于1 D．大于1 2．限时电流速断保护的灵敏系数要求（） A．大于2 B．大于1.3~1.5 C．大于1.2 D．大于0.85 3．在中性点非直接接地电网中,由同一变电所母线引出的并列运行的线路上发生两点异相接地短路,采用不完全星形接线保护的动作情况是（） A．有机会只切除一条线路 B．有机会只切除一条线路C．100%切除两条故障线路 D．不动作即两条故障线路都不切除 4．在双侧电源系统中,采用方向元件是为了提高保护的（）A．方向性 B．可靠性 C．灵敏性 D．选择性 5．在中性点直接接地电网中,零序功率方向继电器采用的接线方式是（） A．90°接线 B．30、30 C.-3、-3D．-30、30 6．正方向出口相间短路,存在动作“死区”的阻抗继电器是（）A．全阻抗继电器 B．方向阻抗继电器 C．偏移特性阻抗继电器 D．上抛圆阻抗继电器 7．在中性点直接接地系统中，反应接地短路的阻抗继电器接线方式是（） A．0°接线 B．90°接线
C．30、30 D．A、A+30零序补偿电流的接线方式 8．由于过渡电阻的存在，一般情况下使阻抗继电器的（）A．测量阻抗增大，保护范围减小 B．测量阻抗增大，保护范围增大 C．测量阻抗减小，保护范围减小 D．测量阻抗减小，保护范围增大 9．在距离保护的Ⅰ、Ⅱ段整定计算中乘以一个小于1的可靠系数，目的是为了保证保护动作的（） A．选择性 B．可靠性 C．灵敏性 D．速动性 10．在校验距离Ⅲ段保护远后备灵敏系数时，分支系数取最大值是为了满足保护的（） A．选择性 B．速动性 C．灵敏性 D．可靠性 11．距离Ⅲ段保护，采用方向阻抗继电器比采用全阻抗继电器（）A．灵敏度高 B．灵敏度低 C．灵敏度一样 D．保护范围小 12．高频阻波器的作用是（） A．限制短路电流 B．防止工频电流窜越 C．防止高频电流窜越 D．补偿接地电流 13．对于Y，d11接线变压器，为保证正常运行时差动回路两臂的电流相等，应使变压器Y侧电流互感器变比（） A．等于变压器变比n T B．增大倍 C．减少倍 D．增大3倍 14．发电机横差保护的作用是（） A．保护定子绕组匝间短路 B．保护定子绕组相间短路C．保护定子绕组接地短路 D．保护转子绕组一点接地故障15．对于大型发电机，反应转子表层过热的主保护是（） A．低电压起动的过电流保护 B．复合电压起动的过电流保护C．负序电流保护 D．阻抗保护 二、填空题（本大题共23小题，每小题1分，共23分）
一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应 将故障 部分切除，电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应 发出信号 。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时 不拒动 ，不应动作时 不误动 。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的 最大短路电流 整定，其灵敏性通常用 保护范围的大小 来表示。 4、距离保护是反应 故障点到保护安装处 的距离，并根据距离的远近确定 动作时间 的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中， 方向圆阻抗继电器 受过渡电阻的影响最大， 全阻抗继电器 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的 大小 和 相位 的原理实现的，因此它不反应 外部故障 。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的 高次谐波 分量，其中以 二次谐波 为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动，即 采用速饱和中间变流器， 二次谐波制动的方法 和 间断角鉴别的方法 。 二、单项选择题（每题1分，共12分） 1、电力系统最危险的故障是（ C ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数sen K 要求（ C ） 。 （A ） 1sen K < （B ）1sen K = （C ）1sen K > 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ B ）。 （A ）提高保护的灵敏性（B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ A ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ B ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （ A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为 860set Z =∠?Ω的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗430m Z =∠?Ω时， 该继电器处于（ A ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取（ A ）。 （A ）大于1，并取可能的最小值 （B ）大于1，并取可能的最大值 （C ）小于1，并取可能的最小值 8、从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用（ B ）。 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 9、被保护线路区内短路并伴随通道破坏时，对于相差高频保护（ A ） （A ）能正确动作 （B ）可能拒动 （C ）可能误动 10、如图1所示的系统中，线路全部配置高频闭锁式方向纵联保护，k 点短路，若A-B 线路通道故障， 则保护1、2将（ C ）。
第1章输电线路保护配置与整定计算 重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算 能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时 主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路（三相相间短路、二相相间短路） 接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路） 其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统 特点是： ①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。
因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统 接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 ④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。 二、保护的配置 小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。 对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别