【正文】 間切除？（3）若保護1 的電流速斷保護拒動，故障由何處的那個保護元件動作、多長時間切除？（4）若保護1 的斷路器拒動，故障由何處的那個保護元件動作、多長時間切除？答: （1） ，保護1出口處（即母線D處），在量值上小于所有電流速斷保護和限時電流速斷保護的整定值，所以所有這些保護都不會啟動；該量值大于3處過電流保護的定值，所以三處過電流保護均會啟動。（2）所有保護均正常的情況下，應(yīng)有1處的過電流以1s的延時切除故障。（3）分析表明，按照本題給定的參數(shù)，1處的速斷保護肯定不會動作，2處的限時電流速斷保護也不會動作，只能靠1處的過電流保護動作，延時1s跳閘；若斷路器拒動。 如圖24所示網(wǎng)絡(luò)，流過保護3的最大負(fù)荷電流分別為400A、500A、550A,=、=，=， ==，= ，試計算： （1） 保護4 的過電流定值；（2） 保護4的過電流定值不變，保護1所在元件故障被切除，當(dāng)返回系數(shù)低于何值時會造成保護4誤動？（3） =，保護4的靈敏系數(shù)=，當(dāng)= 的靈敏系數(shù)降低到多少？圖24 系統(tǒng)示意圖解：過電流保護4 的最大負(fù)荷電流為 =400+500+550=1450A保護4的過電流定值為 =時限為 =max（，）+=（2）保護21 切除故障后，流過保護4 的最大負(fù)荷電流 =500+550=1050A=，在考慮電動機的自啟動出現(xiàn)的最大保護電流 ===，這個電流必須小于保護4 的返回電流， 將誤切除。相應(yīng)的要求≤==，＞，＞=。，會造成保護誤動。（3）保護4的靈敏系數(shù)=，與成正比，當(dāng)下降時靈敏系數(shù)下降，==。 在中性點非直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)兩條上下、級線路安裝相間短路的電流保護時，上級線路裝在A、C相商，二下級線路裝在A、B 相上，有何優(yōu)缺點？當(dāng)兩條線路并列時，這種安裝方式有何優(yōu)缺點？以上串、并兩種線路，若采用三相星形接線，有何不足？答：在中性點非直接接地系統(tǒng)中，允許單相接地時繼續(xù)短時運行，在不同線路不同相別的兩點接地形成兩相短路時，可以只切除一條故障線路，另一條線路繼續(xù)運行。不考慮同相的故障，兩線路故障組合共有以下六種方式：（1A、2B） 、（1A、2C）、（1B、2A）、（1B、2C）、（1C、2A）、（1C、2B）。當(dāng)兩條上、下級線路安裝相間短路電流保護時，上級線路裝在A、C相商，而下級裝在A、B相上時，將在（1A、2B） 、（1B、2A）、（1C、2A）和 （1C、2B）四種情況下由下級線路保護切除故障，即下級線路切除故障的幾率為2/3。當(dāng)故障為（1A、2C）時，將會由上級線路保護切除故障；而當(dāng)故障為（1B、2C）時，兩條線路均不會切除故障，出現(xiàn)保護拒動的嚴(yán)重情況。兩條線路并列時，若兩條線路保護動作的延時一樣，則在（1A、2B） 、（1C、2A）和 （1C、2B）三種情況下，兩條線路被同時切除；而在(1A、2C)故障下，只能切除線路1；在（1B、2A）故障下，只能切除線路2；在（1B、2C）故障下，兩條線路均不會切除，即保護拒動。若保護采用三相星形接線時，需要三個電流互感器和四根二次電纜，相對來講是復(fù)雜不經(jīng)濟的。兩條線路并列時，若發(fā)生不同相別的接地短路時，兩套保護均啟動，不必要切除兩條線路的機會就比較多。，方向性電流保護利用了短路時電氣量的什么特征解決了僅利用電流幅值特征不能解決的問題？答：在雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短路時功率方向的特征，當(dāng)短路功率由母線流向線路時表明故障點在線路方向上，是保護應(yīng)該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短路時功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側(cè)的保護只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。？為什么會存在“死區(qū)”？什么時候要求它動作最靈敏？答：功率方向判別元件實質(zhì)是判別加入繼電器的電壓和電流之間的相位，并且根據(jù)一定關(guān)系[cos(+a)是否大于0]判別初短路功率的方向。為了進行相位比較，需要加入繼電器的電壓、電流信號有一定的幅值（在數(shù)字式保護中進行相量計算、在模擬式保護中形成方波），且有最小的動作電壓和電流要求。當(dāng)短路點越靠近母線時電壓越小，在電壓小雨最小動作電壓時，就出現(xiàn)了電壓死區(qū)。在保護正方向發(fā)生最常見故障時，功率方向判別元件應(yīng)該動作最靈敏。 ，分別畫出，和，時，各輸出電壓隨時間變化的波形；如果用數(shù)字式（微機）實現(xiàn)，寫出你的算法，并校驗上述兩種情況下方向元件的動作情況。答：以內(nèi)角=30176。為例，畫出各點輸出電壓波形如圖25所示。 動作最靈敏條件 臨界動作條件 圖25 各點電壓輸出波形圖可以看出，在內(nèi)角=30176。時第一種情況下動作最靈敏，第二種情況元件處于臨界動作狀態(tài)。數(shù)字式實現(xiàn)時，動作的判據(jù)可以表示為 。將第一種情況和第二種情況下的電壓、電流帶入該判據(jù)可以得到情況1 為動作最靈敏，而情況2 處于臨界動作狀態(tài)的結(jié)論。，需要確定接線方式及內(nèi)角，請給出90176。接線方式正方向短路時內(nèi)角的范圍。答：(1)正方向發(fā)生三相短路時，有0176。a90176。(2)正方向發(fā)生兩相短路，當(dāng)短路點位于保護安裝處附近，短路阻抗＜時，0176。a90176。；當(dāng)短路點遠(yuǎn)離保護安裝處，且系統(tǒng)容量很大＞時，30176。a60176。綜合三相和各種兩相短路的分析得出，當(dāng)0176。90176。時，使方向繼電器在一切故障情況下都能動作的條件應(yīng)為30176。a60176。 對于90176。接線方式、內(nèi)角為30176。的功率方向判別元件，在電力系統(tǒng)正常負(fù)荷電流（）下，分析功率方向判別元件的動作情況。假定A相的功率方向元件出口與B相過電流元件出口串接，而不是“按相連接”，當(dāng)反方向B、C兩相短路時，會出現(xiàn)什么情況？答：內(nèi)角為30176。的功率方向元件，最大靈敏角=30176。，則動作范圍為120≤≤60176。==176。，在動作范圍內(nèi)，根據(jù)功率元件出口與B相流過電流元件出口串接，當(dāng) 反方向發(fā)生B、C兩相短路時，B相過電流元件動作，由于該元件出口和A相功率方向元件串接，這樣就會啟動時間繼電器，出現(xiàn)延時跳閘。因而電流元件和功率元件必須“按相連接”。 ，試完成：（1）整定線路L3上不會5的電流速斷定值，并盡可能在一端加裝方向元件。（2）確定保護9處過電流的時間定值，并說明何處需要安裝方向元件。（3）確定保護9限時電流速斷的電流定值，并校驗靈敏度。答：整定保護5的電流速斷。保護4處的母線發(fā)生三相短路時，流過保護5的短路電流為= = 按此電流來整定，動作定值==在來看發(fā)電機2處于最大運行方式下保護5處母線三相短路時，有=（||+||）=18 保護5處的電流為 =遠(yuǎn)小于按躲過保護4 處母線三相短路求得的整定電流，所以保護5不必安裝方向元件，僅靠定值就能保證方向故障時不誤動作?，F(xiàn)在整定保護4，保護4按躲過保護5 處母線短路最大電流整定時，定值為== 當(dāng)保護4處背側(cè)母線三相短路是，流過保護4 ，大于其整定值，所以不會誤動，必須加裝方向元件。（2）過電流保護按躲過最大負(fù)荷電流整定，其量值較小，保護靈敏度很高，4~9任何一處保護正向及方向故障時，短路電流的量值都會超過其整定值，所以每一處都應(yīng)安裝方向元件。在均裝方向元件的情況下，8處的過電流保護的動作時間分別與GG2和G1處的過電流保護時間相配合，在其動作延時的基礎(chǔ)上增加一個時間級差；9處過電流保護的動作時間均與3處過電流時間相配合，三處過電流保護的動作時間為2s，所以（3）5處限時電流速斷保護定值應(yīng)該與8處電流速斷保護的定值相配合。與3 處電流速斷保護的定值配合：3處電流速斷保護的定值為==，L3支路對應(yīng)的分支系數(shù)的倒數(shù)為 與保護3配合時，5處限時電流速斷保護的定值為 =與6處和8處電流速斷配合： 若裝設(shè)方向元件，則6處電流速斷保護應(yīng)該按躲過母線A處三相短路的最大短路電流來整定，而母線A三相短路時，發(fā)電機G1，G2所提供的短路電流不會流過保護6 ，只有發(fā)電機G3的電流才流過保護6，所以其Ⅰ段的整定值為===同理，裝設(shè)方向元件的情況下，8處保護的定值也為 =。按與它們配合時，5處限時電流速斷保護的定值為 =取三種情況的最大者，即=校驗靈敏度：母線B兩相短路時，流過5處的最小短路電流為= 所以靈敏度為 =。在8處不裝方向元件的情況下，它們速斷保護的定值還應(yīng)安躲過母線B三相短路時流過它們的最大短路電流來整定。母線B三相短路時流過8處的最大短路電流為===這時其短路電流速斷保護的整定值變?yōu)?==所以5處限時電流保護的定值為 =靈敏度為 = 故不滿足要求。，發(fā)生接地短路后，試分析、總結(jié)：(1)零序電壓、電流分量的分布規(guī)律；(2)負(fù)序電壓、電流分量的分布規(guī)律；(3)正序電壓、電流分量的分布規(guī)律。答：(1)零序電壓——故障點處零序電壓最高，距故障點越遠(yuǎn)零序電壓越低，其分布取決于到大地間阻抗的大小。零序電流——由零序電壓產(chǎn)生，由故障點經(jīng)線路流向大地，其分布主要取決于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，與電源點的數(shù)目和位置無關(guān)。(2)負(fù)序電壓——故障點處負(fù)序電壓最高，距故障點越遠(yuǎn)負(fù)序電壓越低，在發(fā)電機中性點上負(fù)序電壓為零。負(fù)序電流的分布取決于系統(tǒng)的負(fù)序阻抗。(3)正序電壓——越靠近電源點正序電壓數(shù)值越高，越靠近短路點正序電壓數(shù)值越低。正序電流的分布取決于系統(tǒng)的正序阻抗。 比較不同的提取零序電壓方式的優(yōu)缺點。答：（1）電磁式電壓互感器一般有三個繞組，一個一次繞組，兩個二次繞組。在三相系統(tǒng)中，三個單相式電壓互感器的一次繞組接成星形并將中性點接地，其兩個二次繞組一個按星形方式接線，另一個按開口三角形接線，星形接線的繞組用來測量各相對地電壓及相間電壓，開口三角形用來直接獲取系統(tǒng)的零序電壓。這種方式獲取零序電壓的有地啊是簡單方便，精度較高，不需要額外的裝置或系統(tǒng)。其缺點是開口三角側(cè)正常無電壓，不便于對其進行監(jiān)視，該側(cè)出現(xiàn)斷線短路等故障無法及時發(fā)現(xiàn)，輸出零序電壓的極性容易標(biāo)錯，從而造成零序功率方向繼電器不能正確工作。（2）采用三相五柱式互感器本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要應(yīng)用于35kV及以下電壓等級的中低壓配電系統(tǒng)，其優(yōu)缺點與（1）的情況類似。（3）接于發(fā)電機中性點的電壓互感器，用一只電壓互感器即可取得三相系統(tǒng)的零序電壓，較為經(jīng)濟，但適用范圍小，同時不平衡電壓較大，不夠靈敏。（4）保護內(nèi)部合成零序電壓的方式接線較為簡單，不容易出現(xiàn)接線及極性的錯誤，其缺點是裝置內(nèi)部必須設(shè)置專門的模塊。傳統(tǒng)的機電式保護中通常采用（1）、（2）、（3）三種方式獲取零序電壓；在數(shù)字式保護中，傾向于采用方式（4）。在一些特殊的場合，也可以采用方式（3）。 系統(tǒng)示意圖如圖26所示，發(fā)電機以發(fā)電機變壓器方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4臺全開，最小開機方式為兩側(cè)各開1臺，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數(shù)為：kV，= =5，==8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗==，=，=，=。 圖26 系統(tǒng)示意圖（1）畫出所有元件全運行時的三序等值網(wǎng)絡(luò)，并標(biāo)注參數(shù)；（2）所有元件全保護時，計算母線B發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路時的零序電流分布；（3）分別求出保護4零序Ⅱ段的最大、最小分支系數(shù)；（4）分別求出保護4零序Ⅰ、Ⅱ段的定值，并校驗靈敏度；（5）保護4零序Ⅰ、Ⅱ段是否需要安裝方向元件；（6）保護1處裝有單相重合閘，所有元件全運行時發(fā)生系統(tǒng)振蕩，整定保護1不靈敏Ⅰ段定值。解：先求出線路的參數(shù)，即 =60km，=24，=72，=40km，=16,=48，所有元件全運行是三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖27所示。 (a) 正序等值圖 (b) 負(fù)序等值圖 (c)零序等值圖圖27 所有元件全運行時三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖（2）下求出所有元件全運行時，B 母線分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路時的負(fù)荷序網(wǎng)等值圖。1）單相接地短路時，故障端口正序阻抗為=(24+5)||(16+)=故障端口負(fù)序阻抗為 =故障端口零序阻抗為=||10||=則復(fù)合序網(wǎng)等值圖如圖28所示。故障端口零序電流為 =在零序網(wǎng)中按照零序?qū)Ъ{進行分配零序電流從而得到此時流過保護4處的零序電流分別為 = =畫出零序電流分布圖如圖29所示. 圖28 單相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖 圖29 單相接地短路零序電流分布圖2) 兩相接地短路時，故障端口各序阻抗和單相接地短路時相同，即 ==，則復(fù)合序網(wǎng)如圖210所示。||== 故障端口正序電流為 =故障端口零序電流為 ==同樣地，流過保護4的零序電流分別為 =， =。從而得到如圖211所示的零序電流分布圖。 圖210 兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)等值圖 圖211 兩相接地短路零序電流分布圖（3）先求出保護1的分支系數(shù) 當(dāng)BC段發(fā)生接地故障，變壓器6有助增作用，如圖212所示。=,對于，當(dāng)只有一臺發(fā)電機變壓器組運行是最大，有==87當(dāng)兩臺發(fā)電機變壓器組運行時最小，有 ==對于，當(dāng)T5,T6只有一臺運行時最大，=20；當(dāng)T5,T6兩臺全運行時最小，=10. 因此保護1的最大分支系數(shù) ==，最小分支系數(shù)為==同樣的分析保護4的分支系數(shù)。當(dāng)AB段發(fā)生接地故障時，T5,T6YOU 助增的作用，如圖213所示。=對于，當(dāng)只有一臺發(fā)電機變壓器組運行是最大，有==63當(dāng)兩臺發(fā)電機變壓器組運行時最小，有 ==對于，當(dāng)T5