电力系统继电保护习题参考答案
虑到负荷电流，系统阻抗的电阻和短路点的过度电阻），如果功率方向继电器电压绕组接
?，则零序电流3I?滞后零序电压?3U?的电角度为700?850，如图5-1（a）所示，?3U000此时继电器应正确动作；且动作最灵敏。因此?m?700称为功率继电器最大灵敏角。动作
?超前零序电压?3U?200至零序电流3I?滞后?3U?为区一般限制在1800，即当零序电流3I0000?滞后?3U?为700时动作最灵敏。图5-1（b）阴1600范围内，方向元件都会动作，且在3I00影区为功率方向继电器的动作区。
图2-5题2-37中零序电流和电压相量图
（a）单相接地时零序电流和零序电压相量图；（b）零序功率方向继电器动作特性
在中性点直接接地电网中发生接地短路时，零序电流的方向总是由故障点流向各个中性点的变压器，因此当变压器接地数目比较多的复杂网络，必须考虑零序保护动作的方向性。在线路两侧或多侧有接地中性点时，必须在零序电流保护中增设功率方向元件，才能保证动作的选择性。
三段式零序方向电流保护由无时限零序方向电流速断保护，限时零序方向电流速断保护和零序方向过流保护组成。同一方向上的零序电流保护动作电流和动作时限的整定同前面介绍三段式零序电流保护相同，零序电流元件的灵敏系数校验也与前面相同。只是由于零序电压分布特点可知在靠近保护安装处附近不存在方向元件死区，但远离保护安装地点发生接地短路时，流过保护的零序电流及零序电压很小，方向元件可能不动作，因此，应分别检验方向元件的电流和电压灵敏系数。
2-38 为什么零序电流速断保护的保护范围比反应相间短路的电流速断保护的保护范围长而且稳定、灵敏系数高？ 答：零序电流速断保护和相间短路电流速断保护都是按被保护线路末端最大短路电流整
?定，按被保护线路末端最小短路电流校验灵敏系数。而发生单相短路时3I0max比三相短路
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0.5?1A，而相间电流速断保护Ik(3).max要小很多。因此零序电流速断保护动作电流整定一般
一般为5?7A。由线路零序阻抗X0?3.5X1，所以，线路始末端接地短路的零序电流差别要比相间短路电流差别大很多，因而零序电流速断保护范围要大于相间短路电流速断保护范围，单相接地时，故障相电流为3倍零序电流3I0,所以零序电流速断保护灵敏系数高。 相间电流速断保护范围受系统运行方式影响大，而零序电流保护受系统运行方式变化影
响小，因为系统运行方式改变时，零序网络参数变动比正序网络小，一方面是线路零序阻抗远比正序、负序阻抗大，另一方面通过对变压器中性点接地方式合理确定，更是保证零序网络参数稳定的重要原因。
2-39 如图示中性点直接接地电网电流保护原理接线图，已知正常时线路上流过一次负荷电流450A，电流互感器变比为6005，零序电流继电器的动作电流为I0.op?3A，问： （1）正常运行时，若TA的一个极性接反，保护会不会误动作？为什么？
答：根据下面相量图分析流入继电器的电流为Ir?7.5A?I0.op?3A，所以保护误动作。
??I??I??I??2I?；I??2I? Ir?7.5A?I0.op?3A；IrabcaraIa?4501515?A；2Ia??7.5A；?Ir?2Ia?7.5A
600/542（2）如有一个电流互感器TA断线，保护会不会误动作？为什么？
??0，故流入继电器的电流为 答：设A相TA断线，则Ia??I??I??I??I??I???I?，Ir?Ia?15?3.75A?Iop?3A 所以也要误动作。 Irabcbca4
图2-6 题2-39接线图及电流相量图
（a）接线图；（b）TA一相极性接反时电流相量图；（c）TA一相断线时电流相量图 2-40如图2-92所示网络，已知电源等值电抗X1?X2?5?,X0?8?；线路正序电抗，零序电抗X1?0.4?/km,X0?1.4?/km；变压器T1额定参数：31.5MVA,1106.6kV，
UK?10.5%，其它参数如图所示，试确定AB线路的零序电流保护第I段、第II段、第III
段的动作电流、灵敏系数和动作时限。
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图2-92 题2-40网络
解：（1）计算零序短路电流。
线路AB：X1?X2?0.4?20?8?,X0?1.4?50?28?； 线路BC：X1?X2?0.4?50?20?,X0?1.4?50?70?； 变压器T1：X1?X2?母线短路时的零序电流
(1)(1,1)因为X1??X2??13?，X0??36?,X0??X1?所以Ik0?Ik0，故应按单相接地短
0.105?110?40.33?
31.5路整定计算，两相接地短路校验灵敏系数。
?Ik?1,10?X2?E11500013????780AX2?X0?13?36X2??X0???13?36X1??3?13? ?X2??X0?13?36???1,1?3IK0?3?780?2340A??3IK0?3?780?2340A1,1Ik0?1? 115000??1070A3?13?13?36?1??3Ik0?3?1070?3210A
B母线的最大三相短路电流为
?3?IKB?115000IIIIII?5110A top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s
3?5?8???3Ik0?3?1070?3210A
1B母线的最大三相短路电流为
?3?IKB?115000?5110A
3?5?8?IIIIII动作时限：top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s
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C母线短路时的零序电流为
X1??X2??33?,X0??106?
??3IK0??1,13?11500033??813A
33?106?33?106?3?33??33?106??3Ik?10??3?115000?1160A
3?33?33?106?(2) 各段保护的整定计算及灵敏系数校验 1）零序I段
IIIop1?Krel3I0?max?1.25?3210?4010A
单相接地短路时保护区的长度为：
4010?3?1150003?2??5?8??2?0.4l?1.4l?
l?14.4km?0.5?20?10km两相接地短路时保护区的长度为：
4010?3?1150003?5?0.4l?16?2?1.4l?
l?9km?0.2?20?4km2）零序II段
IIIIIIIIIop1?KrelIop2?Krel?Krel3I0C?max??1.15?1.25?1160?1670A
IIKsen?1,1?3I02340?IIB??1.4?1.3 Iop?11670II动作时限top?0.5s
(3)零序III段
因为是110kV线路，可以考虑非全相运行情况，按躲开线路末端最大不平衡电流整定。
IIIIIIIop1?KrelIunb?max?1.25?1.5?0.5?0.1?5110?480A
近后备保护：Ksen?远后备保护：KsenIII2340?4.9?1.5 480813??1.69?1.3 480动作时限：top?1?top?2??t?0.5?0.5?1s
2-41 如图2-94所示单侧电源网络，各断路器采用方向过流保护，时限级差?t?0.5s。试确定各过流保护和零序过流保护的动作时间。
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图2-94 题2-41网络图
答：过流保护：t6?1.5s,t5?2.5s,t4?3s,t3?3.5s,t1?4s
零序过流保护：t06?0s,t05?1s,t04?1.5s,t03?2.5s,t02?3s
2-42 中性点经消弧绕组接地电网中，单相故障的特点及保护方式如何确定？
答：中性点经消弧绕组接地电网中，一般采用过补偿方式，通过故障线路保护安装处的
?相角90，与非故障线电流为补偿以后的感性电流。此电流数值上很小，在相位上超前U00?的关系相同，因此在过补偿情况下，不能采用零序电流保护和零序方向电路容性电流与U0流保护。可以采用其它原理构成保护，如反应稳态过程的接地保护和采用反应暂态过程的接
地保护。但是这些保护在实际使用时并不理想，有待进一步研究解决。 2-43何谓欠补偿，过补偿及完全补偿？采用哪种补偿方式好，为什么？
答：（1）欠补偿是表示消弧绕组的电感电流不足以完全补偿电容电流，IL?Ic，故障点残流为容性电流。
（2）全补偿是表示消弧绕组的电感电流恰好完全补偿电容电流，IL?IC，故障点的残流为非常小的电阻性泄漏电流。
（3）过补偿表示消弧绕组的电感电流大于电容电流IL?IC，故障点的电流为感性电流。 完全补偿时，消弧绕组与并联后的三相电容处于并联谐振状态，容易产生过电压。欠补偿在运行时部分线路可能退出运行，形成全补偿，产生较大中性点电压偏移，引起零序回路中产生严重的铁磁谐振过电压。因此在中性点经消弧绕组接地时采用过补偿；在多数情况下能迅速消除单相接地电弧而不破坏电网的正常运行，接地电弧不会重燃，把单相电弧接地电压限制在2.5倍相电压值。
2-44 何谓绝缘监视、作用如何、如何实现？
答：绝缘监视装置是装设在发电厂或变电所母线上检查单相接地的监视装置。它利用中性点不接地电网发生单相接地时，出现零序电压，发出告警信号。当电网中任一线路发生单相接地，全电网都会出现零序电压，因此它发出的是无选择性信号，需要运行人员依次断开每条线路，并继之以自动重合闸，将断开线路投入；当断开某条线路零序电压信号消失，则这条线路就是故障线路。
绝缘监视装置可用一个过电压继电器接于三相五柱式电压互感器的二次辅助三角形
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