电力系统继电保护习题参考答案
第1章 绪论
思考题与习题的解答
1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？它们之间有何不同？又有何联系？
答：电力系统运行中，电气元件发生短路、断线时的状态均视为故障状态，电气元件超出正常允许工作范围；但没有发生故障运行，属于异常运行方式既不正常工作状态；当电力系统发生故障和不正常运行方式时，若不及时处理或处理不当，则将引发系统事故，事故是指系统整体或部分的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。故障和异常运行方式不可以避免，而事故是可以避免发生。
1-2常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？
答：常见故障是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。此外，输电线路断线，旋转电机、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由上述几种故障组合成复杂的故障。 故障后果使故障设备损坏或烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或缩短使用寿命；造成系统中部分地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作影响产品质量；破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生振荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。
1-3什么是主保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？
答：一般把反映被保护元件严重故障，快速动作与跳闸的保护装置称为主保护，而把在主保护系统失效时备用的保护称为后备保护。例如：线路的高频保护，变压器的差动保护等。当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的故称为近后备保护。远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用，同时它实现简单、经济，因此要优先采用，只有在远后备保护不能满足要求时才考虑采用近后备保护。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区。
1-4 继电保护装置的任务及其基本要求是什么？
答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件使其免受破坏保证其它无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其它自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。
继电保护装置的基本要求是满足“四性”即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 1-5什么是保护的最大与最小运行方式，确定最大与最小运行方式应考虑哪些因素？
答：根据系统最大负荷的需要，电力系统中所有可以投入的发电设备都投入运行（或大部分投入运行），以及所有线路和规定接地的中性点全部投入运行的方式称为系统最大运行方式。对继电保护而言，则指在最大运行方式下短路时，通过该保护的短路电流为最大的系统的连接方式。
根据系统负荷为最小，投入与之相适应的发电机组且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为系统的最小运行方式。在有水电厂的系统中，还要考虑水电厂水能状况限制的运行方式。对继电保护而言，是指短路时通过该保护的短路电流为最小的可能运行方式。
应考虑可以投入的发电设备、系统负荷的大小、系统中性点的接地方式。 1-6在图1-1中，各断路器处均装有继电保护装置P1~P7。试回答下列问题：
（1）当K1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作？
（2）当K2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时
- 1 -
电力系统继电保护习题参考答案
保护3拒动或3QF拒跳，但保护P1动作并跳开1QF，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为2QF，对保护P1的动作又应该如何评价？
图1-1 题1-6电网示意图
答：（1）当K1点短路时，根据选择性要求保护6动作应跳开6QF，如果6QF拒动，由近后备保护P3、P5动作跳开3QF、5QF或由远后备保护P2、P4的动作跳开2QF、4QF。
（2）当K2点短路时，根据选择性要求应由保护P2、P3动作跳开2QF、3QF，如
3QF拒动，保护1动作并跳开1QF，则保护1为无选择性动作，此时应由保护5或保护4动作，跳开5QF或4QF。如果是2QF拒动，则保护1动作跳开1QF具有选择性。
第二章 电网的电流电压保护
思考题与习题
2-1 电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？
答：（1）电流互感器TA采用减极性标示方法，其一次绕组L1—L2和二次绕组K1—K2引出端子极性标注如图2-1（a）所示，其中L1和K1，L2和K2分别为同极性端。如果TA的端子标志不清楚，可用图2-1(b)所示接线测定判断出同极性端，如用图2-1(b)中实线接法U=U1-U2，则电压表U所接两个端子为同极性端，如虚线接法，则U=U1+U2，电压表U所接两个端子为异极性端。
图2-1题2-1电流互感器接线示意图
（2）电流互感器TA常用接线方式有完全星形接线，不完全星形（两相V形）接线、两相电流差接线和一相式接线。
2-2 电流互感器的10％误差曲线有何用途？怎样进行10％误差校验？
?与二次电流I?，在铁芯不饱和时有答：电流互感器额定变比KTA为常数，其一次电流I12
- 2 -
电力系统继电保护习题参考答案
I2?I1KTA的线性关系，如图2-2（a）中直线1所示。但当铁芯饱和时，I2与I1不再保持
线性关系，如图2-2（a）中曲线2所示。继电保护要求在TA一次电流I1等于最大短路电流时，其变化误差要小于或等于10%，因此可在图2-2（a）中找到一个电流I1.b(m10)自I1.b点
?(I1??做垂线与直线1和曲线2分别交于B、A点，且BA?0.1I1I1TA一次电流)KTA。如果
I1?I1.b，则TA变比误差就不会超过10%
图2-2 TA10%误差曲线说明
（a）TA二次电流与一次电流的关系；（b）TA10%误差曲线
由于TA变比误差与其二次负荷阻抗有关，为便于计算，制造厂对每种TA都提供了在m10下允许的二次负荷Zal，曲线m10?f(Zal)就称为TA的10%误差曲线，用10%误差曲线可方便的求出TA在满足误差不超过10%的最大允许负荷阻抗。如图2-2（b）所示，已知m10?1后，可以从曲线上查出允许负荷阻抗Zal.1，如果Zal.1大于实际负荷阻抗ZL，则误差满足要求。 2-3 电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路？电压互感器在运行中为什么要严防
二次侧短路？ 答：（1）TA正常运行时，二次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流很小，铁芯中总磁通很小，二次绕组感应电动势不超过几十伏，如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全转变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁心处于高度饱和状态，加之二次绕组后匝数很多，根据电磁感应定律可知二次绕组两端产生很高电压，可达数千伏。不但要损坏二次绕组绝缘，而且将严重危及人身安全。再者由于铁芯中磁密剧增，使铁芯损耗加大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此TA二次绕组不允许开路，故在TA二次回路中不能装设熔断器，二次回路一般不进行切换，若要切换应先将二次绕组短接。
（2）电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常时负荷阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小负荷电流，当二次侧短路时，负荷阻抗为零，将产生很大短路电流，将电压互
- 3 -
电力系统继电保护习题参考答案
感器TV烧坏，因此，TV二次侧不允许短路。
2-4电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式？
答：TA二次绕组有①完全星形接线②不完全星形接线③两相电流差接线④三角形接线⑤一相用两只电流互感器串联或并联接线。
2-5 画出三相五柱电压互感器的YN，yn，接线图，并说明其特点。
答：三相五柱式电压互感器有五个铁芯柱，给零序磁通提供了闭合磁路。增加了一个二次辅助绕组，接成开口三角形，获得零序电压。接线图如图2-3所示。
图2-3 三相五柱式TV的磁路及接线
（a）磁路；（b）接线
?为三相二次绕组电压电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子电压Umn?一般不为零而有几伏数值的不平衡相量和，其值为零。但实际上由于漏磁等因素影响，Umn? 电压Uunb当电网发生单相接地故障时，TV一次侧零序电压要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等，相位相同，故三角形绕组输出电压Umn?3U0KTV （KTV为电压互感器额定电压
变比）
（1）这种接线用于中性点不直接接地电网中，在电网发生单相接地时，开口三角形绕组两端3倍零序电压Umn?因此，TV的变化为为使Umn?100V，开口三角形绕组每相电压为100/3V，?3U0，
UN100100//V（UN为一次绕组的额定线电压）。 333（2）这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相接地故障时，故障相电压为零，
- 4 -
电力系统继电保护习题参考答案
非故障相电压大小、相位与故障前相同不改变，开口三角绕组两端的3倍零序电压Umn为相电压，为使此时UNmn?100V，TV的变比应为U3/1003/100V。
图2-4 TV等值电路图
2-6 试述阻容式单相负序电压滤过器的工作原理。
答：常用阻容式负序电压滤过器接线如图2-6所示。其参数关系为：
Ra?3Xa,XC?3RC
而且要求I?ab超前U?ab相位角30°I?bc超前U?bc
相位角60°。
图2-6阻容式单向负序电压滤过器
（1）当输入正序电压时相量图如图2-7（a）所示。
- 5 -
电力系统继电保护习题参考答案
图2-7 负序电压滤过器向量图
(a)加入正序电压向量图;(b)加入负序电压向量图
?为I?在R上电压降与I?同相位，U?为I?在X上电压降，?电流落后IUaamb.1ab.1ab.1mb.1ab.1ab.1?为I?在X上电压降，落后电流?为I?在R上电压降与I?同相位，U90?。Uccnc.1bc.1bc.1bn.1bc.1? 90°。电压三角形?abm与?BCn皆为含30°、60°锐角的直角三角形，故 Ibc.1Am?1111AB?AC,nc?BC?AC故m、n均为AC之中点，m、n两点重合，说2222?明U（2）输入三相负序电压的向量图如图2-7mn.1?0。即通过正序电压，输出电压为零。
（b）所示。由于负序三相电压可由正序电压中B、C两相交换而得，按与上面相同的三角形
??1.53U?e△abm及△bcn的关系，可得到加入负序电压时的Umn.2a2
2-7 什么是电抗变换器？它与电流互感器有什么区别？
j30
答：电抗变换器是把输入电流转换成输出电压的中间转换装置，同时也起隔离作用。它
??K?I?而电流互感器是改变电流的转换装置，要求输入电压与输出电压成线性关系，即U2I1。
它将高压大电流转换成低压小电流，是线性变换，因此要求励磁阻抗大，励磁电流小，负荷
阻抗小，而电抗器变换器正好与其相反，电抗变换器励磁电流大，二次负荷阻抗大，处于开路工作状态；而电流互感器二次负荷阻抗远小于其励磁阻抗，处于短路工作状态。 2-8电磁式电压互感器误差表现在那两个方面；画出等值电路和相量说明？
答：电磁式电压互感器可用图2-12（a）等值电路，相量图如图2-12（b）所示。
- 6 -
电力系统继电保护习题参考答案
图2-12 题2-13TV的等值电路及相量图 （a）等值电路；（b）TV的电压相量图
???U???U?，即U??与U?不同，二者在数值上不完全相同，电压互感器误差表现在?U1212在相位上也存在较小的差值?。
2-9 为什么差动保护使用D级电流互感器？
答：变压器差动保护用电流互感器其型号和变比都不相同，即使输出线路、发电机、电动机
的纵联差动保护两侧所用的电流互感器变比相同，其励磁特性和剩磁也不相同，因此正常运行时，总有不平衡电流Iunb流过差动继电器。而且会随着一次电流增大，铁心饱和程度的加深使不平衡电流显著增大。
为减小不平衡电流，需要在电流互感器的结构、铁芯材料等方面采取措施，使一次侧通过较大的短路电流时铁芯也不至于饱和。D级TA就具有上述性能，它是专门用于纵联差动保护的特殊电流互感器。
2-10DL?10系列电流继电器的返回系数为什么恒小于1 ？
答：根据电磁式继电器转矩特性和机械转矩特性分析，由于继电器的剩余转矩?M和摩擦转矩Mf存在，决定了返回电流必然小于动作电流，即返回系数Kre?Ier.rIop.r恒小于1，如DL?10系列电流继电器Kre?0.85?0.9。
2-11 何谓保护的最大和最小运行方式，确定最大和最小运行方式应考虑哪 些因素？ 答：当电力系统运行方式和故障类型改变时，短路电流IK将随之变化。对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的方式则称为系统最小运行方式。对于不同安装地点的保护装置。应根据网络接线的实际情况选取最大运行方式和最小运行方式 在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流最大；而在系统最小运行方式下发生两相短路故障时，通过保护装置的短路电流最小。
2-12 在计算无时限电流速断和带时限电流速断保护的动作电流时，为什么不考虑负荷的自启动系数和继电器的返回系数？
答：因为无时限电流速断和带时限电流速断保护的整定计算公式中，动作电流
Iop?KrelI(3)k.max使用最大运行方式下三相短路电流来整定，和负荷的自启动电流和返回电
流相比较，后者可以互略不计，因而可以不考虑负荷的自启动系数和继电器返回系数。
- 7 -
电力系统继电保护习题参考答案
2-13 采用电流电压连锁保护为什么能提高电流保护的灵敏系数
答：电流电压联锁速断保护按躲过线路末端短路故障来整定，通常保护装置按某一主要运行方式下电流元件和电压元件保护范围相等的条件整定计算，这样整定不仅保证了保护的选择性，在最大、最小运行方式下，其保护范围比单独的电流速断或电压速断保护范围要大，即提高了保护的灵敏系数。
2-14如图2-80所示双电源网络，两电源最大XA?max、XA?min；XB?max，Xb?min；最小电抗为，线路AB和BC的电抗为，试确定母线C短路时，求AB线路A侧保护最大、最小分支系数。
图2-80 题2-14的网络图
解：Kb?min?1?XA?min?XA?B
XB?maxKb?max?1?XA?max?XA?B
XB?min2-16如图3-18所示单侧电源网络，已知电源最大电抗XS?max，最小电抗为XS?min，线路AB和BC的电抗为XA?B、XBC1、XBC2，且XBC1?XBC2，当母线C短路时，求对AB线路电流配合的最大、最小分支系数。
图2-82 题2-16的网络图
解：Kb?min?XBC2
XBC1?XBC2Kb?max?XBC1
XBC1?XBC2- 8 -
电力系统继电保护习题参考答案
2-17 比较电流、电压保护第I、II、III段的灵敏系数，哪一段保护的灵敏系数最高和保护范围最长？为什么？
答：电流电压保护第Ⅰ段保护即无时限电流速断保护其灵敏系数随运行方式变化而变化，灵敏系数和保护范围最小，第Ⅱ段保护即带时限电流速断保护其灵敏性有所提高，保护范围延伸到下级线路一部分，但当相邻线路阻抗很小时，其灵敏系数也可能达不到要求，第Ⅲ段保护即定时限过电流保护，其灵敏系数一般较高，可以保护本级线路全长，并作为相邻线路的远后备保护。
2-18如图2-83所示电网中，线路WL1与WL2均装有三段式电流保护，当在线路WL2的首端
K点短路时，都有那些保护启动和动作，跳开哪个断路器？
答：在WL2首端K点发生短路，三段过流保护都启动，只有保护2动作，跳开2QF。
图2-83题2-18电网络图
2-19接线如图所示电网中，试指出对6QF电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式？
图2-84题2-19网络图
答：对6QF来说，当变压器T1和变压器T2并联运行时为电网最大运行方式，T1和T2切除一台为电网最小运行方式。
2-20 试说明电流保护整定计算时，所用各种系数Krel、Kre、Kcon、Kss、Ks.m它们的意
- 9 -
电力系统继电保护习题参考答案
义和作用？
答：Kel—可靠系数，为保证继电保护装置的可靠性；Kre—继电器返回系数，恒小于1，
Kre越接近于1，继电器越灵敏；Kcon—保护中电流互感器的接线系数；KSS—负荷的自启
动系数，反应尖峰电流作用；Ks.m—保护装置的灵敏系数。只有满足保护装置要求的灵敏系数，保护装置才能使用。
2-21 电流保护采用两相三继电器接线时，若将C相电流互感器极性接反，如图2-85（1）所示，试分析三相短路及AC两相短路时继电器1KA、2KA、3KA中电流的大小。
图2-85（1）题2-21电流互感器TA接线及电流分布
答：两相三继电器接线在C相TA极性接反时，发生三相短路时和A、C两相短路时电流分布如图2-85（2）所示
图2-85（2）题2-21电流互感器TA接线及电流分布
（a)三相短路时电流分布；（b）电流相量图
- 10 -
电力系统继电保护习题参考答案
1、三相短路时从图2-85（a）中可知电流继电器1KA和2KA通过电流互感器二次侧相电流值，而3KA中通过电流为相电流值的3倍。
1KA、2KA通过电流互感器二次侧相电流值，2、A、C两相短路时(如图2-85（2）所示)，而3KA??I?，由于I???I?，所以 I??I??0即3KA中通过电流为零。 中通过电流为Iaccaac2-22 在Y,d11接线的变压器在（?侧）发生两相短路时，装在Y侧的电流保护采用三相完全星形接线与采用不完全星形接线方式其灵敏系数有何不同？为什么采用两相三接线方式就能
使其灵敏系数与采用三相完全星形接线相同呢？
答：Y,d11接线变压器在△侧发生两相短路（d、b两相短路）时，设变压器电压变比为1，在
Y侧电流分布如图2-85(3)所示，可知IA?IC?12Ia，IB?Ia，由此可知采用三相星33形接线比采用不完全星形接线灵敏系数可提高1倍，如采用两相三继电器接线在中线上的继
??I?)电器3KA通过电流为(IACKcon2?Kcon。即与完全星形接线中B相继电器2KA中?(Ia)KTAKTA3通过电流值相同。故与完全星形接线系数相同。
图2-85(3) Y，d11接线变压器?侧发生a、b相短路
2-23 如图3—12为无限大容量系统供电的35KV辐射式线路，线路WL1上最大负荷电流
IL.max?220V电流互感器变比选为3005，且采用两相星形接线，线路WL2上动作时限
tp2?1.8s，K1、K2、K3各点的三相短路电流分别为在最大运行方式下
(3))IK?,KI(321x400AK,I1.max4KA.?ma(3)，?5x4A03.ma在最小运行方式下
- 11 -
电力系统继电保护习题参考答案
(3)(3)(3)。 IK1.min?3.5KA,IK2.min?1250A,IK3.min?900A
图2-86题2-23网络图
拟在线路WL1上装设三段式电流保护，试完成：（1）计算出定时限过流保护的动作电流
III与动作时限（Krel（2）计算出?1.2,Kre?0.85,?t?0.5s,Kss?2）并进行灵敏系数校验；III无时限与带时限电流速断保护的动作电流，并作灵敏系数校验（Krel；（3）?1.3,Kre?1.15）
画出三段式电流保护原理接线图及时限配合特性曲线。 解：1、线路WL1第Ⅰ段电流保护整定计算 （1）保护装置的一次侧动作电流为： IIop.1?KrelI(3)k2.max?1.3?1400?1820A
（2）保护装置的二侧（继电器中）动作电流为
Iop1.r I?KconI1?1820Iop1??30.5A
300KTA5（3）动作时限 t1I?0s
（4）灵敏系数校验
KIsm?I(2)k.minIIop13?35002??1.6?1.5 18002、线路WL1第Ⅱ段电流保护整定
- 12 -
电力系统继电保护习题参考答案
（1）保护1的第Ⅱ段动作电流要和保护2的第Ⅰ段动作电流相配合，故先求保护2的第Ⅰ段动作电流。
Iop.2?KrelIK.max?1.3?540?702A
II(3) Iop.1?KrelIop.2?1.15?702?807.3A IIIII （2）继电器动作电流：
IIIKIIIconop.1807.3op.1.r?K?1?TA60?13.46A （3）动作时限。tII2?0s,tII1?t2??t?0?0.5?0.5s
（4）灵敏系数校验
3 KIII(2)?1250k.2mins.m??21082.5IIop.1807.3?807.3?1.34?1.3 3、线路WL1第Ⅲ段过电流保护整定计算 （1）保护装置一次侧动作电流为
IIIIop.1?KIIIrelKssKI1.2?2L.max??220?621.2A
re0.85（2）继电器动作电流
IIIIIIIIop.1Kcon1op.1.r?K?621.2?TA60?10.35A （3）保护动作时限
tIIIIII1?t2??t?1.8?0.5?2.3s
（4）灵敏系数校验：
合格
- 13 -
电力系统继电保护习题参考答案
3?12502??1.74?1.5 合格 621.2近后备保护 Ks.m?IIIII(2)k2.minIIIop.1远后备保护KIIIs.mIk(2)0.866?500?3.min??0.69?1.2 不合格 IIIIop.1621.24、画出三段式过流保护原理接线及时限特性。（略） 2-24如图3-13所示，已知电源相电势Eph?115I路单位长度正序电抗X1?0.4?Km，取Kle2.5,r?1ler3KV,Xs.max?15?,Xs.min?14?线
IIK12.?。试对电流保护1的I、II段
进行整定计算，即求I、II段动作电流Iop1、Iop1动作时间t1I、t1II，并校验I、II段的灵敏系数，若灵敏系数不满足要求，怎么办？
III
图2-87题2-24网络图
解：1、计算各短路点最大运行方式及最小运行方式下三相短路电流值。
(3)K1点：Ik1.max?EphXs.min?XABEph?115/366.4??1.23KA
14?0.4?10054115/366.4??1.21KA
15?0.4?10055115/366.4??0.772KA
14?0.4?18086115/366.4??0.7632KA
15?0.4?18087I(3)k1.min?Xs.max?XABEphXs.min?XACEph?K2点：I(3)k2.max??I(3)k2.min?Xs.max?XAC? - 14 -
电力系统继电保护习题参考答案
K3点：Ik3.max?115/366.4??0.5627KA
86?32118115/366.4??0.55798KA
87?32119Ik3.min?2、线路WL1电流保护第Ⅰ段保护整定计算
1）计算保护装置一次侧动作电流Iop.1和继电器的动作电流：
I Iop.1?KrelIk1.max?1.25?1.23?1.538KA
II(3)I Iop.1.r?KconIk2.max1??1538?25.63A
KTA60 2）最小灵敏系数校验，用校验最小保护范围来检查：
lIp.min13Eph?(?I?Xs.max) X12Iop.113115/3(??15)?55.98m 0.421.538 ? lAB?100Km＝100km
Ilp.minlAB(%)?55.98?100?55.98%?15% 1003）第Ⅰ段电流保护时限取t1I?0s。
3、线路WL1电流保护第Ⅱ段整定计算
1）1QF处电流保护第Ⅱ段动作电流要和相邻电路WL2的电流保护第Ⅰ段相配合，故首先计算线路WL2电流保护第Ⅰ段动作电流值：
- 15 -
电力系统继电保护习题参考答案
Iop2?KrelIk2.max?1.25?0.772?0.965KA
II(3)2）线路WL1电流保护第Ⅱ段动作电流值为：
Iop.1?KrelIop.2?1.2?0.965?1.158KA 3）继电器动作电流为
IIKconIop.1IIIIIII Iop.1.r?KTA?1?1158?19.3A
300/54）线路WL1电流保护第Ⅱ段动作时限应与WL2电流保护第Ⅰ段相配合。
II t1II?t2??t?0?0.5?0.5s
5）校验电流保护第Ⅱ段灵敏系数，按本级线路WL1末端K1点最小运行方式下二相短路电流校验最小灵敏系数：
Ks.m?III(2)k.1.minIIop.1I3(3)Ik.1.min0.866?1.21?2II??0.9?1.5 不满足要
Iop.11.158求
因为灵敏系数不满足要求改为电流保护1Ⅱ段与电流保护2的Ⅱ段相配合
IIIIIIop.2?KrelIop.3?1.2?0.7034?0.8441KA
II(3)Iop?KI.3relk.3.max?1.25?0.5627?0.7034KA
IIIIIIIop?K.1relIop.2?1.2?0.8441?1.013KA
灵敏系数：
KIIs.mIk(2)0.866?1.21?1.max??1.03?1.3 IIIop1.013.1 - 16 -
电力系统继电保护习题参考答案
灵敏系数仍不合格，可以改为采用延时电流电压联锁速断保护。 4、线路WL1电流保护第Ⅲ段整定计算 （1）保护装置一次侧动作电流为
IIIKrelKss1.2?2?200?IL.max??564.7A
Kre0.85 IIIIop.1继电器动作电流为
III Iop.1.r?KconIII1?564.7Iop.1??9.412A KTA300/5（2）保护时限确定
III t1III?t2??t?1?0.5?1.5s
3）过流保护灵敏系数校验
近后备保护： Ks.m?IIII(2)k.1.minIIIop.1I3(3)Ik.1.min0.886?1.212???1.85?1.3 合格 IIIIop.10.5647远后备保护： Ks.mIII3(3)Ik.2.min0.886?0.76322???1.17?1.2 满足要求 IIIIop0.5647.12-25 如图3—14所示网络中每条线路断路器处均装设三段式电流保护。试求线路WL1断路器1QF处电流保护第I、II、III段的动作电流，动作时间和灵敏系数。图3-14中电源电势为115KV,A处电源的最大、最小等效阻抗为：XSA.max?20?,XSA.min?15?。线路阻抗为：XAB?40?,XBC?26?,XBD?24?,XDE?20?线路WL1的最大负荷为200A，电流
IIIIII保护可靠系数Krel?1.3,Krel?1.15,Krel?1.2。
- 17 -
电力系统继电保护习题参考答案
图2-88题2-25网络图
解：1、计算B、C、D、E点最大、最小运行方式下三相短路电流。
(3)B点 Ik.B.max?EphXs.min?XABEphXs.max?XABEph?115/366.4??1.207KA
15?4055Ik(3).B.min??115/366.4??1.107KA
20?4060115/366.4??0.82KA
15?40?2681115/366.4??0.772KA
20?40?2686(3)C点：Ik.c.max?Xs.min?XAB?XBCEph?Ik(3).c.min?Xs.max?XAB?XBCEph?(3)D点：Ik.D.max?Xs.min?XAB?XBDEphXs.max?XAB?XBDEph?115/366.4??0.841KA
15?40?2479115/366.4??0.79KA
20?40?2484115/366.4??0.671KA
15?40?24?2099Ik(3).D.min??(3)E点：Ik.E.max?XS.min?XAB?XBD?XDEEph?Ik(3).E.min?Xs.max?XAB?XBD?XDE?115/366.4??0.6385KA
20?40?24?201042、线路WL1电流保护第Ⅰ段整定计算 （1）保护装置一次侧动作电流
- 18 -
电力系统继电保护习题参考答案
Iop.1?KrelIk.B.max?1.3?1.207?1.57KA
IKconIop.1II(3)I（2）继电器动作电流 Iop.1.r?KTA?1?1.57?0.026KA
300/5（3）最小保护范围校验：
lp.min?13Eph13115/3?(??20)＝41.56KM (?X)s.maxI0.421.57x12Iop.1lAB?XAB40??100Km x10.4lp.minlAB?100%?41.56?100%?41.56%?15% 1003、线路WL1带时限电流速断（Ⅱ段）保护整定计算
（1）保护1第段动作电流要与相邻下一级WL2和WL3保护第I段电流保护相配合。
IIIIIop.2?KrelIk.c.max?1.3?0.82?1.066KA；Iop.3?KrelIK.D.max?1.3?0.84?1.092KA
保护装置一次侧动作电流为：Iop.1?KrelIop.3?1.15?1.092?1.2558KA
IIKconIop.1IIIII继电器动作电流：IIIop.1.r?KTA?1.2558?1?0.02093KA?20.93A 60（2）Ⅱ段电流保护时限的确定
II t1II?t2??t?0?0.15?0.5
（3）Ⅱ段电流保护灵敏系数校验
KsII.m?
I(2)K.B.minIIop.1I3(3)IK.B.min0.866?1.107?2II??0.7633?1.3
Iop.11.256- 19 -
电力系统继电保护习题参考答案
灵敏系数不满足要求，可采用降低动作电流延长保护范围方法提高灵敏性。改与保护3第Ⅱ段电流相配合
保护3第Ⅱ段动作电流IIIop.3应与保护4第Ⅰ段动作电流配合
II?KIop.4reIK.E.max?1.3?0.671?0.8723KA
III?KIIIop.3relIop.4?1.15?0.8723?1.003KA
IIIIIIIop.1?KrelIop.3?1.15?1.003?1.154KA
3KIII(3)?2K.B.min0.866?1.107s.mIII??0.83 op.11.154 灵敏系数不满足要求改为采用带延时的电流电压联锁速断保护。 时限 tII1?0.5s
4、线路WL1电流保护第III段整定计算 （1）保护装置一次侧动作电流
IIIIop.1?KIIIrelKssKI1.2?2?200L.max?0.85?564.7A
reIIIIKconop.1.r?KIIII?1op.1?564.7?9.412A TA300/5（2）保护时限确定 tIIIIII1?t2??t?1?0.5?1.5s
（3）灵敏系数校验
3I(3)?2K.B.min近后备保护：KIII0.866?1.107s.minIIII??1.698?1.5 合格op.10.5647- 20 -
电力系统继电保护习题参考答案
解：(1)保护1第 I段整定值
IZ1I?op?KrelZAB?0.8?0.4?75?24?
保护1第 II段整定值
IIZ2?op?KrelZBC?0.8?0.4?50?16?
IIIZ1II?op?Krel(ZAB?Z2?op)?0.8(30?16)?36.8?
(2)在55km处短路，测量阻抗Zr?0.4?55?22?，65km处短路，测量阻抗
Zr?0.4?65?26?。在55km处短路，保护1的I、II段均会动作；在65km处短路，保
护1的I段不会动作，保护1的II段会动作。
（3）在30km处经过渡电阻的弧光短路的测量阻抗为：
????Ur(2)?2IKZ1L?IKR
22?2? Ir?2??2IKUr??Zr??2??Z1L?0.5RIr2
??30?0.4ej65?0.5?12?15.55ej44.6?IZop?24cos?65??44.6???22.5??Zr?15.55? IIZop?36.8cos?65??44.6???34.5??Zr?15.55?
因为测量阻抗小于动作阻抗，故保护1的I、II段均会动作。 （3）求使保护II段误动作的负荷电流
?l?cos?10.9?25.8?
负荷阻抗为ZL?36.8cos(65?25.8)?28.5?时，方向阻抗继电器会误动作。其对应负荷电流为
IL?110?2.32kA3?28.5
3-23试求图3-77网络中的A侧距离保护的最大、最小分支系数？
图3-77 题3-23的网络图
- 46 -
电力系统继电保护习题参考答案
解：
??min?12//(10?12)?7.77?，XB??max?24//(10??)?24? XBKb?max???min15?20?7.77XA?max?XAB?XB??5.5
??minXB7.77??max10?20?24XA?min?XAB?XB??2.25??maxXB24
Kb?min?3-24如图3-78所示双侧电源电网，已知线路正序阻抗为
Z1?0.4?km，?L?75?；M侧电源等值电动势EM?1153kV，阻抗ZN?20?75?。
在变电站M和N端之间装有距离保护。距离保护第I、II段测量元件均采用方向阻抗继电
器。试求：
（1） 震荡中心位置，并在复平面坐标上绘出震荡时测量阻抗的变化轨迹；
（2） 分析系统震荡时，M侧电站距离保护第I、II段（第II段距离保护一次动作阻抗取
II?Zop?1?160?75?）误动的可能性及应采取的措施。
图3-77题3-24的网络图
解：
- 47 -