電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù) 第3版 課程設(shè)計任務(wù)書+期末試卷

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計任務(wù)書

一、相間保護(hù)整定計算

1、單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相間短路電流電壓保護(hù)整定計算進(jìn)行步驟

（1）短路電流及殘余電壓計算

考慮到35?110kV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相間短路保護(hù)可能采用帶方向或不帶方向的電流電

壓保護(hù)，因此在決定保護(hù)方式前，必須較詳細(xì)地計算各短路點(diǎn)短路時，流過有關(guān)保護(hù)的短路

電流人和保護(hù)安裝處的殘余電壓然后根據(jù)計算結(jié)果，在滿足“繼電保護(hù)和自動裝置

技術(shù)規(guī)程”和題目給定的要求條件下，盡可能采用簡單的保護(hù)方式。計算八.和的步驟

及注意事項(xiàng)如下。

1）系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮

除考慮發(fā)電廠發(fā)電容后的最大和最小運(yùn)行方式外，還必須考慮在設(shè)備檢修或故障切除的

情況下，發(fā)生短路時流過保護(hù)裝置的短路電流最大和最小的系統(tǒng)運(yùn)行方式，

以便計算保護(hù)的整定值和保護(hù)靈敏度。在需采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)時，還必須考慮系統(tǒng)

的正常運(yùn)行方式。

2）短路點(diǎn)的考慮

求不同保護(hù)的整定值和靈敏度時，應(yīng)注意短路點(diǎn)的選擇。若要繪制短路電流、電壓與距

離的關(guān)系曲線，每一條線路上的短路點(diǎn)至少要取三點(diǎn)，即線路的始端、中點(diǎn)和末端三點(diǎn).

3）短路類型的考慮

相間短路保護(hù)的整定計算應(yīng)取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流，以作動作電流好定之

川；而在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下計算兩相短路電流，以作計算靈敏度之用。U印的計算選用

三相短路或兩相短路進(jìn)行計算均可，因?yàn)閷ΡＷo(hù)所取的殘余而言，三相短路和兩相短路的殘

余電壓數(shù)值相同。

若采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行方式應(yīng)采用正常運(yùn)行方式下的短路電流和電壓

的數(shù)值作為整定之用。

4）人和U心列表

為了便于整定計算時查考每一點(diǎn)的短路時保護(hù)安裝處的Ik和Ures,將計算結(jié)果列成表

格。

流過保護(hù)安裝處的短路電流應(yīng)考慮后備保護(hù)的計算需要，即列出本線路各短路點(diǎn)短路時

流過保護(hù)安裝處的短路電流，還要列出相鄰線路各點(diǎn)短路時流過保護(hù)安裝處的短路電流。保

護(hù)安裝處的殘余電壓列表與短路電流人相似。

計算4和U&時，用標(biāo)么值或用有名值均可，可根據(jù)題FI的數(shù)據(jù)，用較簡單的方法計

算。電壓一律用平均電壓，

2、保護(hù)方式的考慮及整定計算

采用什么保護(hù)方式，主要視其能否滿足規(guī)程的要求。能滿足要求時，所采用的保護(hù)就可

采用；不能滿足要求時，就必須采取措施使其符合要求或改用其他保護(hù)方式。

選用保護(hù)方式時，首先考慮采用最簡單的保護(hù)，以便提高保護(hù)的可靠性。當(dāng)采用簡單保

護(hù)不能同時滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時，則可采用較好雜的保護(hù)方式。

選用保護(hù)方式時，可先選擇主保護(hù)，然后選擇后備保護(hù)。通過整定計算，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M足

靈敏性和速動性的要求。

當(dāng)采用的保護(hù)不能很好地滿足選擇性或速動性的要求時，允許采用自動重合閘來校正選

擇性或加速保護(hù)動作。

當(dāng)靈敏度不能滿足要求時，在滿足速動性的前題下，可考慮利用保護(hù)的相繼動作，以提

高保護(hù)的靈敏性。

在用動作電流、電壓或動作時間能保證選擇性時，不要采用方向元件以簡化保護(hù)。

后備保護(hù)的動作電流/加必須配合，要保證較靠近旦源的上一元件保護(hù)的動作電流/叩

大于下一元件保護(hù)的動作電流/"，且有一定的裕度，以保證選擇性。

3、繪制保護(hù)原理接線圖

要求繪制單線原理接線圖及某一線路保護(hù)原理展開圖。

4、說明書

說明書應(yīng)有下列內(nèi)容：

（1）題目

（2）人和計算結(jié)果，計算結(jié)果用表格列出。必須說明系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路點(diǎn)與短

路類型的決定原則或依據(jù)，以及計算時考慮的其他因素,

（3）保護(hù)方式的選搭及整定計算結(jié)果

要求說明選用保護(hù)方式;的原則，各保護(hù)的整定計算條件，并用表格列出整定計算結(jié)果。

整定計算時所采用的公式及各種系數(shù)的數(shù)值也應(yīng)列出。

（4）對保護(hù)的評價

主要根據(jù)“繼電保護(hù)和自動裝置技術(shù)規(guī)程”及題目給定的要求，從選擇性、靈敏性和速

動性、可靠性四個方面來評價所采用保護(hù)的質(zhì)量。當(dāng)某一方面不能滿足要求時，要分析它可

能產(chǎn)生的后果，并提出補(bǔ)救措施。

二、時間安排

I、相間電流電壓保護(hù)整定計算16學(xué)時

2、變壓器差動保護(hù)整定計算4學(xué)時

3、繪制保護(hù)配置圖6學(xué)時

4、整理說明書4學(xué)時

5、課程設(shè)計考核4學(xué)時

三、題目

1、I13:1/單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)如圖1所示.已知：

（I）線路AB、BC、CA的最大負(fù)荷電流分別為230A、150A、230A,負(fù)荷的自起動系

數(shù)七=1.5；

（2）網(wǎng)絡(luò)中各線路采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護(hù)，變壓器采用縱聯(lián)差動保護(hù)作

為主保護(hù)，變壓器為匕川1接線；

（3）發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3x50MW,最小發(fā)電容量為2x5OMW（發(fā)變組停運(yùn)）;

（4）各變電所引出線上的后備保護(hù)動作時間如圖示，后備保護(hù)的時限級差△/=0.5s：

（5）線路的電抗每公里均為0.4。；

（6）電壓互感器的變比〃7v=110/0.1,AB、AC線路電流互感器變比必=300/5,

其它參數(shù)如圖所示。

試確定：

（I）保護(hù)I、3、5（或2、4、6）的保護(hù)方式，以及它們的/卬、1/叩、和J；

（2）網(wǎng)絡(luò)保護(hù)配置圖；

（3）對本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護(hù)進(jìn)行評價。

圖1題目1接線圖

2、單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，已知:

（1）網(wǎng)絡(luò)中各線路采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護(hù)，所有變壓器均采用縱聯(lián)差

動保護(hù)作為主保護(hù)，變壓器均為Kdll接線;

（2）發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3x50MW,最小發(fā)電容量為2x50MW：

（3）網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運(yùn)行；

（4）允許的最大故障切除時間為0.85s：

（5）線路AB、BC、AD、CD的最大負(fù)荷電流分別為230、150、23（）和140A,負(fù)荷

自起動系數(shù)K,S=1.5；

（6）各變電所引出線上的后備保護(hù)的動作時間如圖2所示，AT=0.5s；

（7）線路正序電抗每公里均為0.4C；

（8）試決定：

1）保護(hù)1、3、5、7（或2、4、6、8）相間短路的，呆護(hù)方式，以及它們的/即、U卬、

除“和。p；

2）電網(wǎng)保護(hù)配置圖;

圖2題目2接線圖

3、圖3所示HOkV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò):

（1）所有變壓器和母線裝有縱聯(lián)差動保護(hù),變壓器均為Y,dll接線;

（2）發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為（2x25+50）MW,最小發(fā)電容量為2x25MW：

（3）網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運(yùn)行：

（4）允許的最大故障切除時間為0.85s；

（5）線路AC、BC、AB、CD的最大負(fù)荷電流分別為230、150、230和140A,負(fù)荷自

起動系數(shù)K,、.=1.5；

（6）時間階梯=0.5s；

（7）線路正序電抗每公里為0.4。；

（8）試決定：

1）保護(hù)1、3、5、7（或2、4、6、7）的保護(hù)方式，以及它們的動作電流/〃、動作電

壓U叩、靈敏度勺,“和動作時間”；

2）保護(hù)5或保護(hù)4的接線圖;

90hn

60Awi40b?i

心=3QA胸

cos3=0.8

2x3L5M沙

4=10%

cos*=0.85cos(p=085

司?0.132N；=0.129

圖3

4、某一水電站網(wǎng)絡(luò)如圖4所示，已知：

（1）發(fā)電機(jī)為立式機(jī)組，功率因數(shù)cose=0.8、〃、,=6.3攵V、次暫態(tài)電抗X；=0.2,負(fù)

序阻抗X2=0.24；

（2）水電站的最大發(fā)電容量為2X50（）0kW,最小發(fā)電容量為5000kW,正常運(yùn)行方式發(fā)

電容量為2X5000kW；

（3）平行線路同時運(yùn)行為正常運(yùn)行方式：

（4）變壓器的短路電JS均為％=10%，接線方式為RdlI，變比38.5（1x2x2.5%）/6.3匹：

（5）負(fù)荷自起動系數(shù)=13

（6）保護(hù)動作是限級差△t=0.5s；

（7）線路正序電抗每公里均為0.4。；

（8）試確定:

1）水電站發(fā)電機(jī)、變壓器相間短路主保護(hù)、后備保護(hù)的保護(hù)方式，并確定保護(hù)的整定

值及靈敏度；

2）平行線路的相間短珞主保護(hù)和后備保護(hù)（采用橫差保護(hù)或距離保護(hù)）；

3）56匕〃線路相間短路保護(hù)（采用電流、電壓保護(hù)方式）的整定計算；

4）系統(tǒng)保護(hù)配置圖及平行56e"線路保護(hù)的展開圖c

5、永安西門水電廠接線如圖5所示，已知:

（1）發(fā)電機(jī)為燈炮式立式機(jī)組，功率因數(shù)C3（p=0.9、UN=6.3kV.次暫態(tài)電抗

X；=0.3,負(fù)序阻抗X2=0.36；

（2）水電站的最大發(fā)電容量為2x/5MW,最小發(fā)電容量為A5MW,正常運(yùn)行方式發(fā)

電容量為2x/5MW；

（3）平行線路同時運(yùn)行為正常運(yùn)行方式；

（4）變壓器的短路電壓均為《=10.5%,接線方式為Yntdll，變比

12/（Jx2x2.5%）/6.3kV;

（5）負(fù)荷自起動系數(shù)K,s=/.3；

（6）保護(hù)動作是限級差4=0.5s；

（7）線路正序電抗為X/=Q4C/km、零序電抗為X0=Q8Q/K〃；

（8）試確定：

1）水電站發(fā)電機(jī)、變壓器相間短路主保護(hù)、后備保護(hù)的保護(hù)方式，并確定保護(hù)的整定

值及靈敏度；

2）水電廠〃0攵丫線路保護(hù)9的相間、接地短路主保護(hù)和后備保護(hù)采用距離保護(hù)并整定

計算；

3）水電廠〃0ZV線路保護(hù)10的相間、接地短路主俁護(hù)和后備保護(hù)采用電流、電壓并整

定計算；

4）西門水電廠的保護(hù)配置圖及保護(hù)10的線路保護(hù)的展開圖。

8000m

15MW63kV20MVAHOkV

永60hnU0(I±2x2,5%)/JlkV

△:二---------------4%=2.5%

安2

QF6QF9

西iQ

VQF3弋QF8

/715MW20MVAi-iOOOOkVA

電

QF7QF1045km

廠

Xj=0.4Q/km

城關(guān)變

Xc=0.6^1/km

110(l±2x2.5%)fllkV

4%=2.5%

四、成果

I、計算書一份；

2、說明書一份；

3、線路保護(hù)原理展開圖；

4、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)保護(hù)配置圖；

5、對所設(shè)計的保護(hù)進(jìn)行評價。

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》階段考試卷(電力XX級)

題型是非題選擇題填空題問答題作圖題計算題總分

糧

應(yīng)得分102010301515100

實(shí)得分

蒯

太課程編碼：考試時間：20XX年XX月XX日

考試類別：階段考答卷時間：90分鐘

一、是非題(T表示正確、F表示錯誤；每小題I

評卷人得分

分,共10分)

祭()1、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)輸電線路單相接地保護(hù)允許單獨(dú)使用電壓元件構(gòu)成。

出答：T

o|n

期

()2、微機(jī)保護(hù)應(yīng)將模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的微機(jī)系統(tǒng)能接受的數(shù)字信號。

加

-X-答：T

()3、輸電線路裝設(shè)了零序保護(hù)之后，相間短路保護(hù)可以不必再裝設(shè)。

答：F

枝()4、電力系統(tǒng)不對稱短路總會有零序分量。

愛

答：F

()5、母線電壓互感器的開口三角輸出的電壓是零序電壓。

乖

答：T

探()6、y,dll降壓變壓器三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時，變壓器星形側(cè)三相均有短路電流。

答：T

()7、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)只要系統(tǒng)零序阻抗和零序網(wǎng)絡(luò)不變，無論系統(tǒng)運(yùn)行方式如何

變化，零序電流分配和零字電流大小都不會發(fā)生變化。

答：F

()8、被保護(hù)線路末端短路時，被保護(hù)線路的限時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)均

會動作。

答：F

()9、兩點(diǎn)乘積算法被采樣的電流、電壓必須具有非正弦特性。

答：F

()10、一般來說，同一網(wǎng)絡(luò)的相間短路的后備保護(hù)動作時間比零序后備保護(hù)的動作時

間長。

答：T

評卷人得分二、選擇題（每小題2分，共20分）

1、輸電線路一般應(yīng)裝設(shè)（）。

（A）主保護(hù)（B）后備保護(hù)（C）主保護(hù)和后備保護(hù)1D）輔助保護(hù)

答：C

2、對電流互感器進(jìn)行10%誤差校驗(yàn)的目的是滿足（）時，互感器具有規(guī)定的精確性。

（A）系統(tǒng)發(fā)生短路故障（B）系統(tǒng)正常運(yùn)行

（0系統(tǒng)發(fā)生短路或正常運(yùn)行（D）系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障

答：4

3、電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為（）方式。

（A）正常運(yùn)行和故障運(yùn)行（B）最大運(yùn)行和最小運(yùn)行（C）正常運(yùn)行、特殊運(yùn)行

（D）最大運(yùn)行、最小運(yùn)行、正常運(yùn)行

答：。

4、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，最常見的短路故障是（）o

（A）金屬性兩相短路（B）三相短路（C）兩相接地短路（D）單相接地短路

答：D

5、保護(hù)用的電流互感器二次所接的負(fù)荷阻抗越大，為滿足誤差的要求，則允許的（）。

（A）一次電流倍數(shù)越大⑻一次電流倍數(shù)越小

（C）一次電流倍數(shù)不變（D）一次電流倍數(shù)等于1

答：B

6、兩點(diǎn)乘積算法，只要知道兩個相隔（）的正弦量的瞬時值，就可以計算出該正弦

量的有效值和相位。

（A）兀13（B）TT/2（C）任意角（D）7T/4

答：C

7、輸電線路相間短路的電流保護(hù)，則應(yīng)裝設(shè)（）保護(hù)。

（A）三段式電流（B）二段式電流（C）四段式電流1D）階段式電流

答：D

8、相間短路保護(hù)功率方向繼電器采用90'接線的目的是（

(A)消除三相短路時方向元件的動作死區(qū)(B)消除出口兩相短路時方向元件的動作死區(qū)

(C)消除反方向短路時保護(hù)誤動作(D)消除正向和反向出口三相短路保護(hù)拒動或誤動

答：B

9、確定零序速斷保護(hù)最大零序電流時，應(yīng)考慮()。

(A)系統(tǒng)運(yùn)行方式、相間短路類型(B)接地短路類型和系統(tǒng)運(yùn)行方式

(C)短路點(diǎn)位置(D)系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路類型、短路點(diǎn)位置和電網(wǎng)聯(lián)接方式

答：D

1()、在不接入調(diào)相電阻的情況下，電抗變換器二次輸出也壓比一次輸入電流()°。

(A)滯后90⑻超前90(C)約0(D)超前約90

答：B

評卷人得分三、填空題(每個空格1分，共10分)

1、采樣定理是指被采樣信號中的最高頻率信號為/max，則采樣頻率，.必須—

2、電力系統(tǒng)整定計算時不考慮過渡電阻的短路，稱為短路。

答：金屬性

3、輸電線路的短路可分為兩類。

答：相間短路和接地短路故障

4、反應(yīng)整個被保護(hù)元件上的故障，并能以最短的時限有選擇地切除故障的保護(hù)稱為______o

答：主保護(hù)

5、當(dāng)系統(tǒng)的正、負(fù)序阻抗相等時，若接地短路的正序總阻抗大于零序總阻抗，則單相接地

短路的零序電流兩相接地短路的零序電流。

答：小于

6、一般來說，按預(yù)先整定的輸入量動作，并具有電路控制功能的元件稱為o

答：繼電器

7、電抗變換器二次繞組接調(diào)相電阻的目的是調(diào)節(jié)輸入電流與輸出電壓間的______o

答：相位

8、電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)正序和負(fù)序分量電流時,稱為短路。

答：相間不對稱

9、DL代表繼電器。

答：電磁型的電流

10、流過電流互感器一次電流的可能最大值與額定值之比，稱為倍數(shù)。

答：一次電流

評卷人得分四、問答題（每小題5分，共30分）

1、繼電保護(hù)裝置的作用是什么？

答：當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生故障時、臼動、迅速、有選擇地將故障從電力系統(tǒng)切除，以保證

其余部分恢復(fù)正常運(yùn)行，并使故障元件免于繼續(xù)受損害。

當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生異常運(yùn)行狀態(tài)時，經(jīng)一定延時動作于信號，以使值班人員采取措施。

2、能否單獨(dú)地使用低電壓元件構(gòu)成線路相間短路保護(hù)？其原因是什么？

答：單獨(dú)采用低電壓元件不能作為線路相間短路保護(hù)。當(dāng)電壓互感器斷線保護(hù)回誤動，

同母線上有多回路時，無法正確判斷故障線路。

3、用哪些方法可以調(diào)整電磁型電流繼電器定值？

答：調(diào)整動作電流可采用：（1）改變線圈連接方式；（2）改變彈簧反作用力：（3）改變

舌片起始位置。

4、繼電保護(hù)裝置由哪些部分組成？各部分作用是什么？

答：繼電保護(hù)裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。測量部分根據(jù)測量被保護(hù)對

象輸入電氣量，與整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出邏輯信號，判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動；

邏輯部分根據(jù)測量環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、輸出邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序，確定跳閘或發(fā)信

號；執(zhí)行部分根據(jù)邏輯傳送的信號，最終完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。

5、何謂繼電器的啟動？何謂繼電器的動作？

答:繼電器的啟動部分由正常位置向動作開始運(yùn)動，使正常位置時的功能產(chǎn)生變化，稱為

啟動。繼電器完成所規(guī)定的任務(wù)，稱為動作。

6、為何兩相兩繼電器接線方式被廣泛應(yīng)用在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)的相間短路保護(hù)？

答：不完全星形接線能反應(yīng)各種相間短路，且接線簡單；對于兩平行線路的兩點(diǎn)接地，

當(dāng)兩線路保護(hù)的動作時間相同時，2/3的機(jī)會只切除一條線路。

評卷人得分五、作圖題（每小題5分，共15分）

I、繪出圖示35ZV線路定時限過電流保護(hù)單相原理接線圖，并說明在被保護(hù)線路末端K點(diǎn)

發(fā)生相間短路故障時，階段式電流保護(hù)電流繼電器動作行為。

解：被保護(hù)線路末端發(fā)生用間短路故障時，故障相限時電流速斷、過電流保護(hù)的電流繼電器

啟動，由限時電流速斷保護(hù)切除故障。

2、用相量分析圖示電路是什么序量電壓濾過器？[己知：Rl=J5xi,X2=V3/?2O]

解：由相量圖知，電路為正序分量電壓濾過器。

輸入負(fù)序班時

（切輸入正序電壓時

3、用相量分析圖示電路為什么序量電流濾過器？

解：由相量圖知，正序分量輸出為〃二=負(fù)序輸出為零。零序分量

經(jīng)補(bǔ)償后已濾除，因此是正序電流濾過器。

（c）加負(fù)序電流相量圖

評卷人得分六、計算題（16分）

1、求圖示35ZV線路A8的無時限電流速斷保護(hù)動作值及靈敏度。已知系統(tǒng)最大阻抗為9Q,

最小阻抗為7。，可靠系數(shù)取1.25,A8線路阻抗為（4分）

A

解:被保護(hù)線路末端最大三相短路電流為對，=3c=1256.6A

動作電流/j=1.25x1256.6=1570.8A

最大保護(hù)區(qū)為Z<=3700°/2-7=6.6,1%=—x100%=66%

1570.8"""10

最小保護(hù)區(qū)Z1=37。。。-9二2.78,1%=—x100%=27.8%

x2x1570.8max10

2、圖示35攵V單電源線路，已知線路A3的最大傳輸功率為9MW,cosg=0.9；系統(tǒng)等值

最小阻抗60,最大阻抗6.5。；線路正序阻抗X1=0.40/km；自啟動系數(shù)（，=/.3,返

回系數(shù)K〃,=0.9,求A8線路定時限過電流保護(hù)動作值及靈敏度。圖中阻抗均歸算至37klz

有名值。（6分）

―ABC30QD

(1+25時松30^——

35"1方

30Q不

n

解：根據(jù)已知條件，流過線路AB的最大負(fù)荷電流為

-9x0―：

y13x0.95x35x0.9

定時限過電流保護(hù)的動作電流為

保護(hù)區(qū)末端兩相短路最小短路電流為

37000=1221A

"2+小2x(6.5^10