继电保护竞赛大题之 分析题汇总第1套.docx
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继电保护竞赛大题之分析题汇总第1套
五、综合分析题(第1题6分;第2题9分,共15分)
1、某双母线接线的220千伏站110千伏出线三相故障,线路保护正确动作的同时,站内一路直流总控制电源断开,且该直流电源为站内220伏母线电压切换回路(非保持回路接线)的电源,造成该站220千伏线路距离保护动作跳闸,本站全停,简述220千伏线路跳闸的原因。
答:
110kV出线三相近区故障,造成系统电压下降,同时站内一路直流总控制电源断开,造成挂在#1直流母线上的负荷失电,使得220kV电压公用回路中电压切换继电器失磁,220kV保护电压回路失压(2分)。
在区外故障时,220kV线路保护已经启动,不再进入PT断线闭锁程序(2分),因220kV线路保护的相间距离III段原理固定反偏包原点,距离III段出口动作,跳开220kV线路的开关(2分)。
.....00
UUUUU']≤90≤arg[('+='-')')/(其中,2、某继电器动作方程为-90,A2A2A1A1A2.....UUUII'=。
继电器装设在Y/-Zz△-11,
变压器的高压侧(-ZzY侧),试简要A1A1A1A2A2....UUII分别为继电、分析该继电器在低压侧(△侧)短路时的动作行为。
题中、、A1A2A2A1器感受到的负序、正序分量,假定系统的正序电抗和负序电抗相等。
答:
提示,可将继电器动作方程转换为幅值比较式。
然后分析变压器低压侧短路时的序分量并折算到高压侧。
然后对比动作方程得出结论。
....00CBAD≤arg|>|/|可转换为相位比较式方程转换为幅值比较式方程有一下规律:
|90≤270......CABBAD-+,其中。
==....UUII|≥|-Z(2分)-Z|;继电器动作方程可变换为:
|A1A2ZA1ZA22分)变压器△侧三相短路时,无负序分量,继电器不动作;(△侧两相短路时:
变压器.....UUIII侧:
△Z=-=-;=2Σa2a2a1a1a2.....-j30°-j30°-j30°UUIIIe==Ze;eY侧:
+a1A1A1a1Ba1.....j30°j30°j30°UUIII—;=-=eeeZBA2A2a1a1a1....UUIIZ——|
-ZZ化简后得,|)(|=|ZBZa1A2A2a1....UUIIZ—)|(Z-|=|+2(Z|分)ZZa1A1a1A1B为变压器等值阻抗为整定阻抗,Z式中ZzB=ZZZ、,得结论,Z时,在动作边界;(1分)比较ZBBZ分)时,继电器动作;<Z(1ZZB1分)(>ZZ时,继电器不动作。
ZB分)七、综合分析题(每题7分,共14L2220kV系统图如图所示,线路L3线路长65kM。
线路79kM,L2L1长38kM,线路长开关的手合线路充电时,DL3L2B停电检修完成后准备从变电站恢复送电,合上DL3开关向(三相)(三相)DL1DL1,同时的高频方向保护动作跳开开关开关加速距离保护动作跳开DL3DL6DL6DL6(单重方式)不重合,的高频方向保护动作跳开开关(单重方式)(三相)不重合,请根据以上保护动作及开关跳闸情况,。
92kM故障测距为C、B保护的打印报告显示,相故障,同时分析保护动作行为是否正确。
?
判断故障点在那条线路上,为什么
系统接线图图
答:
线路的另一端开关保护没有动作跳闸,说明故障L3线路上。
因为L1、
(1)故障点在L2,因此故障65kM,线路L3长和DL5的反向。
且DL6保护的故障测距为92kM出现在DL2线路上。
点在相邻线。
综上,故障点应在L2开关的手合加速距离保护动作正确,L2线路上,所以DL3
(2)因为故障点在的高频方向保护也为误动作。
DL1的高频方向保护为误动作,DL6
.....00
UUUUU(≤arg[')]≤2、某继电器动作方程为-9090,其中,-'=')/(''+A2A2A1A2A1.....UUUII侧),试简要分Y-Zz△,'=-11-Zz变压器的高压侧(。
继电器装设在Y/A1A1A2A2A1....UUII分别为继电器感、、、析该继电器在低压侧(△侧)短路时的动作行为。
题中A1A2A2A1受到的负序、正序分量,假定系统的正序电抗和负序电抗相等。
答:
然后分析变压器低压侧短路时的序分量并提示,可将继电器动作方程转换为幅值比较式。
折算到高压侧。
然后对比动作方程得出结论。
..BA可转换为|>||相位比较式方程转换为幅值比较式方程有一下规律:
|........00CCAABBDDarg≤=其中=+-90。
/≤270....UUIIZ|继电器动作方程可变换为:
|;-Z≥||-A1A2A1ZZA2变压器△侧三相短路时,无负序分量,继电器不动作;变压器△侧两相短路时:
.....UUIIIZ△侧:
==-=-;Σa2a1a1a2a22.....UU°-j30-j30°°-j30IIIe+Z;e=Y侧:
=ea1a1A1A1Ba1.....°j30j30°j30UU°IIIe;=e=-eZ—a1a1a1A2BA2....UUII|
Z)(|化简后得,Z-Z|=|——Za1A2a1ZA2B....UUII|
)—Z|=|Z|-+(ZZA1A1Za1a1B
式中Zz为整定阻抗,Z为变压器等值阻抗B比较Z、Z,得结论,Z=Z时,在动作边界;ZBZBZ<Z时,继电器动作;ZBZ>Z时,继电器不动作。
ZB四.综合分析题(共1题,本题10分)
某220KV甲变电站L1线在零序电流一段范围内发生B相接地短路,L1甲侧零序不灵敏电流二段(定值2.4A、0.5s)动作,跳B相重合成功。
录波测得L1线零序电流二次值为14A,甲侧L2线带方向的零序不灵敏二段(2.4A、0.5S),由选相拒动回路出口动作后跳三相开关,录波测得L2线甲侧零序电流二次值为2.5A。
经过现场调查,这两回线因安装了过负荷解列装置,L1和L2线A相电流接入过负荷解列装置,N线均接在同一端子,且两组电流互感器各自的中性点仍接地,出现了两个接地点。
试分析:
①、L2线甲侧零序不灵敏二段为何误动?
②、L1线甲侧零序不灵敏一段(定值10.2A)和零序一段(定值9.6A)为何拒动?
答:
(1)由于两组电流互感器各自的中性点接地,出现两个接地点。
当L1线路发生B相接地短路故障时,非故障相电流L2的电流互感器二次零序回路将流过电流,电流流入GJ0的极性端,因此L2线甲侧零序功率方向元件动作,零序不灵敏2段误动。
(3分)
从图中标出的电流流向(未考虑负荷电流的影响),经N'分流后,L1线的甲侧零序电流约7A(2分),其零序电流不灵敏1段及灵敏1段保护未达到10.2A和9.6A定值,故零序电流不灵敏1段及灵敏1段保护拒动。
(5分)
五.综合分析题(共1题,本题10分)
1996年7月20日12日寸37分58秒广东省220kV惠州秋长线遭雷击,C相接地短路,惠秋乙线惠侧高频闭锁式保护区外故障误动作,惠州侧录到高频信号,从图中看到(收信输出空触点),收发信机在故障后启信,以后连续出现四次约5ms收信间断波都相应在3I0电流正、负最大值附近出现,频率为100Hz,超过原软件设计停信后延时lms高频保护误动,设结合滤波器两接地点间电阻R=0.1欧姆,在故障时,流经两接地点间的电流I=20A,结合滤波器的伏安特ON
性试验结果如下。
(1)试分析收信出现100HZ缺口的原因(6)
)4)高频保护误动过程。
((2
U1(V)
0.2
0.25
0.5
1.0
1.3
1.9
2.4
A(Ma)
60
80
150
300
500
960
3500
U2(V)
0.45
0.64
1.3
2.8
4.5
4.8
5.0
答:
收发信机在故障后7.4ms启信,只持续不到3.3ms,就出现第一次停信约8.8ms,正好与3I0电流正半周峰值附近对应,由于此
时保护测量元件还未动作,以后连续出现四次约5ms收信间断波都相应在3I0电流正、负最大值附近出现,频率为100Hz,没有立即误动作。
由于直流偏移较严重,正向偏移使收信间断较大,待到负半周偏移相对较小未达到出现收信间断,使发信持续约14.7ms,由于高频通道中在故障大电流下与短路电流同相的地电位升高产生的50Hz工频分量电压差叠加到高频信号上。
使高频输出变压器饱和,影响了高频信号致使出现100Hz的收信间断波,从图中看到微机保护中正向测量元件动作后,碰上再收到闭锁信号的收信间隔时间,超过原软件设计停信后延时lms,就会误动出口。
六、论述题【本大题共2小题,第一小题10分,第二小题5分,共15分】
1、大接地电流系统中三相相间电流保护能否反应单相接地故障?
为什么要单独采用零序电流保护?
答:
⑴三相式星形接线的相间电流保护,能反应接地短路。
(2分)
⑵但用来保护接地短路时,在定值上要躲过最大负荷电流,在动作时间上要由用户到电源方向按阶梯原则逐级递增一个时间级差来配合。
(3分)
⑶而专门反应接地短路的零序电流保护,则不需要按此原则来整定,故其灵敏度高,动作时限短,(3分)
⑷且因线路的零序阻抗比正序阻抗大得多,零序电流保护的保护范围长,上下级保护之间容易配合。
故一般不用相间电流保护兼作零序电流保护。
(2分)
2、在图示的电路中K点发生了直流接地,试说明故障点排除之前如果接点A动作,会对继电器ZJ2产生什么影响?
(注:
图中C为抗干扰电容,可不考虑电容本身的耐压问题;ZJ2为快速中间继电器)
答题要点:
;正极对0v点A动作之前,直流系统为负接地,直流系统的负极对地电位为1、
分)(1上的电位宜为220v,且电容c0v。
地电位为;0v220v转为A动作之后,直流系统瞬间便转为正接地,正极对地电位由、2接点2分)转为-220v。
(负极对地电位由0v电抗干扰电容上的电位不能突变,因此在直流系统由正接地转为负接地之后,3、
的线圈对负极放电。
-220v,并通过继电器ZJ2容c上的电位不能马上转变为分)2的放电过程中动作。
(继电器ZJ2为快速继电器,有可能在电容c
分】分,共分,第二小题1015小题,第一每小题六、分析题【本大题共25动作,会对继点发生了直流接地,试说明故障点排除之前如果接点AK1、在图示的电路中ZJ2可不考虑电容本身的耐压问题;为抗干扰电容,图中产生什么影响?
电器ZJ2(注:
C
为快速中间继电器)
答题要点:
2、点A动作之前,直流系统为负接地,直流系统的负极对地电位为0v;正极对地电位为220v,且电容c上的电位宜为0v。
(1分)
2、接点A动作之后,直流系统瞬间便转为正接地,正极对地电位由220v转为0v;负极对地电位由0v转为-220v。
(2分)
4、抗干扰电容上的电位不能突变,因此在直流系统由正接地转为负接地之后,电容c上的电位不能马上转变为-220v,并通过继电器ZJ2的线圈对负极放电。
继电器ZJ2为快速继电器,有可能在电容c的放电过程中动作。
(2分)
、试述双母线接线方式时断路器失灵保护的设计原则?
2答案:
双母线接线方式时断路器失灵保护的设计原则是:
要求断路器失灵保护应首先动作于带有母联断路器和分段断路器的母线,⑴、然后动作于与拒动断路器接于同一母线上的所断开母联断路器或分段断路器,有电源支路的断路器;
手动跳开断路器时不可起动失⑵、路器失灵保护由故障元件的继电保护起动,灵保护;⑶、起动失灵保护的回路中,除故障元件保护的触点外,还应包括断路器失灵判别元件的触点,利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在;失灵保护的动作时间应大于故障元从时间上判别断路器失灵故障的存在,⑷、件断路器跳闸时间和继电保护返回时间之和;⑸、防止失灵保护的误动,失灵保护回路中任一对接点闭合时,应使失灵保护不被误起动或引起误跳闸;
⑹、路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件。
对于变压器、发电机变压器组采用分相操作的断路器,允许只考虑单相拒动,应用零序电流代替相电流判别元件和电压闭锁元件;
⑺、压器发生故障或不采用母线重合闸时,失灵保护动作应闭锁各连接元件的重合闸回路,以防止对故障元件进行重合;
⑻、以旁路代某一连接元件的断路器时,失灵保护的起动回路可作相应切换;
⑼、某一连接元件退出运行时,它的起动失灵保护的回路应同时退出工作,以防止试验时引起失灵保护的误动;
⑽、失灵保护动作应有专用信号表示。
一、综合(2题)
1、根据图E-105分别说明A点与C点;B点与C点;A点与B点或A点与D点同时发生接地时有什么危害。
答:
直流系统在变电站中具有重要的位置。
要保证一个变电站长期安全运行,其因素是多方面的,其中直流系统的绝缘问题是不容忽视的。
变电站的直流系统比较复杂,通过电缆沟与室外配电装置的端子排、端子箱、操作机构箱等相连接,因电缆破损、绝缘老化、受潮等原因发生接地的可能性较多,发生一极接地时,由于没有短路电流,熔断器不会熔断,仍可继续运行,但也必须及时发现、及时消除。
通常,要求直流系统的各种小母线、端子回路、二次电缆对地的绝缘电阻值,用500V摇表测量其值不得小于0.5MΩ。
直流回路绝缘的好坏必须经常地进行监视。
否则,会给运行带来许多不安全因素。
现以图E-105为例说明直流接地的危害。
当图中A点与C点同时有接地出现时,等于+WC、-WC通过大地形成短路回路,可能会使熔断器FU1和FU2熔断而失去保护电源;当B点与C点同时有接地出现时,等于将跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈也不会起动,断路器就不会跳闸,因此在有故障的情况下就要越级跳闸;当A点与B点或A点与D点,同时接地时,就会使保护误动作而造成断路器跳闸。
直流接地的危害不仅仅是以上所谈的几点,还有许多,在此不一一作介绍了。
因为发生直流接地将产生许多害处,所以对直流系统专门设计一套监视其绝缘状况的装置,让它及时地将直流系统的故障提示给值班人员,以便迅速检查处理。
E-105直流接地示意图图
接变压器YN/Y?
121-58所示。
T2.在单侧电源线路上发生A相接地短路,假设系统图如图变压器空载。
侧中性点接地。
接线,YNT′T′变压器YN/△?
11线,YN侧中性点接地。
问题:
)请画出复合序网图。
(1)求出短路点的零序电流。
(2母线处的零序电压。
M)求出(3侧线路上的各相电流值。
、N(4)分别求出流过M
单侧电源系统接线图图1-58
,,XNK1=j10XMK1=j20,XT1?
?
j10,?
?
,设电源电动势E=j1各元件电抗为XS1j10
。
0=j10?
,输电线路X0=3X1XT?
1=XT答:
(1)根据题目给定的条件在绘制复合序网络图时应注意:
由于是单侧电源系统且变压器点右侧开路。
进而故障点正序综合kT′空载运行,因此可以认为故障的正、负序网络图中接线,YN/Y?
12绕组接线为点左侧的阻抗。
阻抗和负序综合阻抗只计及k而由于变压器T
尽管中性点直接接地运行,但无法构成零序通路。
变压器T?
?
绕组接线为YN/△?
11,且中性点接地运行,可以构成零序通路。
因此零序综合阻抗只计及k点右侧的部分。
以A相为特殊相,依据单相接地故障边界条件,绘出复合序网图如图1-59所示。
图1-59复合序网图)正序综合阻抗(21∑=j10+j10+j20=j40X2∑=j10+j10+j20=j40负序综合阻抗X0∑=j30+j10=j407零序综合阻抗X短路点零序电流为1jj1E00833.?
?
I?
I?
I0?
?
01k2kk12040jj40?
j?
XX?
Xj40?
?
?
1?
02M因而XMK0上的零序电压降为零。
3)由于流过MK线路的零序电流为零,所以在(与短路点的零序电压相等,其值为母线处的零序电压UM0
j0.333?
?
?
?
?
0.00833?
?
j40?
?
?
?
?
Ik0Z0Σ?
?
?
?
Uk0UM0?
?
侧线路电流只有正序,负序电流,所以M(4)流过0.01660.0083?
?
2?
?
Ik2?
?
?
?
IMA?
?
Ik1
0.0083Ik2?
?
?
?
IMB?
?
?
?
2Ik1?
?
?
?
0.0083
?
?
?
?
2Ik2?
?
?
?
Ik1?
?
?
?
IMC
侧线路中的电流只有零序电流,没有正负序电流,所以流过N
0.00833
?
?
?
?
Ik0INA?
?
INB?
?
INC
2题)二、综合(°)的电压极性接反,试=30A相功率方向继电器(α在实现某方向电流保护时,不慎将1.两相短路时,该方向元件的AB分析在保护正方向出口发生
动作行为并说明之。
°时,保护正方向出相功率方向继电器内角α=30A答:
当两相短路电流、电压相量图如图十六所示。
由于AB口发生
。
。
A相功率方向继电器的电压极性接反,加人继电器的电压U变成U。
直线MN阴影部分为CBBC。
动作区。
因加入继电器的电流I落在非动作区内,故该方向元件不动作。
A
2.220kV系统图如图2-60所示,线路L1长38km,线路L2长79km,线路L3长65km。
线路L2停电检修完成后准备从变电站B恢复送电,合上QF3断路器向L2线路充电时,QF3的手合加速距离保护动作跳开QF3断路器(三相),同时QF1的高频方向保护动作跳开QF1断路器(三相)不重合(单重方式),QF6的高频方向保护动作跳开QF6断路器(三相)不重合(单重方式),QF6保护的打印报告显示,B、C相故障,故障测距为92km。
请根据以上保护动作及断路器跳闸情况,判断故障点在哪条线路上,为什么?
同时分析保护动作行为是否正确。
答:
(1)故障点应在L2线路上。
因为线路L2送电前系统运行正常,且故障时L1、L3线路的另一端断路器保护没有动作跳闸,说明故障出现在QF2和QF5的反向。
同时,QF6保护的故障测距为92km,而线路L3全长65km,亦说明故障点在相邻线。
综上,故障点应在L2
线路上。
(2)鉴于判断故障点在L2线路上,所以QF3的手合加速距离保护动作正确,QF1的高频方向保护为误动作,QF6的高频方向保护也为误动作,两套保护误动原因可能是未收到对端闭锁信号(或误收允许信号)
八、综合分析题(每题6分,共12分)
1、单电源线路及参数如图2-50所示。
在线路上K点发生BC两相金属性短路接地故障,变压器T绕组为YN/△-11接线,中性点直接接地运行,故障前为空载状态,N侧阻抗继电器的整定阻抗为j24Ω,回答下列各问题:
(1)求K点的故障电压和故障电流,并画出故障电流、电压的向量图;
(2)求出流经N侧保护的各相电流和零序电流;
(3)问N侧的BC相间阻抗继电器能否正确动作;
(4)问N侧的B相和C相的接地阻抗继电器能否正确动作。
(P159)
JT
E=j1M
ZsZmZNK.j10j20B.~j20j60
NZTj10j30正序阻抗零序阻抗
j30
j30
图2-50单电源系统接线及参数图
2、RCS931中,电流互感器断线时如何防止纵联电流差动保护误动?
答:
为避免这时差动保护误动,在纵联差动保护发跳闸命令的条件中加入一个判别对侧差动继电器也动作的条件。
(1分)
这样纵联差动保护跳闸要同时满足下述几个条件:
①起动元件起动。
只有起动元件起动后程序才进入故障计算程序,才可能去跳闸。
②在故障计算程序中再检查到本侧差动继电器动作。
同时满足上两条件,向对侧发‘差动动作'的允许信号。
③收到对侧‘差动动作'的允许信号,表明对侧差动继电器也已动作。
④有些差动保护带有短延时的话延时时间到。
采取上述措施后当本侧TA断线时本侧由于电流有突变,或由于出现零序电流故而起动元件可能起动。
又检查到差动继电器动作。
可是由于对侧TA没有断线,对侧三相电流是正常的,所以对侧起动元件不起动。
对侧不能给本侧发‘差动动作'的允许信号,所以本侧差动保护不会误动。
对侧由于起动元件不动作,对侧保护也不会误动。
(1分)
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