故障分析试题供电类.docx
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故障分析试题供电类
故障分析试题（供电类）
共5题
一、（20分）系统接线如下图所示，全接线运行。
某日，调度员发现系统有冲击，保护人员通过远传系统获得如附件所示信息。
线路I、II长度均为9km,均配置一套高频闭锁主保护及完整的三段式距离和零序保护，高频闭锁距离保护仅在保护启动后的60毫秒以投入,重合闸投三重方式。
经对有关信息进行简单核对，发现甲变电站的时钟较乙变电站的时钟快122分钟；所有断路器均按照保护命令正确动作。
请根据搜集到的资料，叙述系统发生了什么情况，定性分析图中两条线路保护的动作行为，简述各保护装置的动作原因。
并说明用户受到什么影响？
附件：
保护动作信息
乙甲II线
TIME01：
25：
37
18GPI0TX（高频零序停讯）
40GPIOCK（高频零序出口）
110BHQDCH（保护启动重合闸）
1612CHCK（重合闸出口）
29251ZKJCK（阻抗一段出口）
CJL=1.37BN
甲乙II线
TIME03：
27：
37
18GPI0TX（高频零序停讯）
33GPIOCK（高频零序出口）
88BHQDCH（保护启动重合闸）
1590CHCK（重合闸出口）
CJL=7.83BN
乙甲I线
TIME01：
25：
37
27ZKQD（阻抗启动）
29501ZKJCK（阻抗一段出口）
3015BHQDCH（保护启动重合闸）
4517CHCK（重合闸出口）
CJL=1.34CA
甲乙I线
TIME03：
27：
37
23GPI0TX（高频零序停讯）
37202ZKJCK（阻抗二段出口）
3775BHQDCH（保护启动重合闸）
5277CHCK（重合闸出口）
56002ZKJSCK（二段阻抗加速出口）
CJL=7.84CA
答案：
（总分20分）
由上可知，II回线B相先发生接地故障，甲乙II线两侧高频保护动作，跳开3、4断路器，由于是瞬时性故障，重合成功（2分）。
II线重合约1.3秒后，I回线发生靠近乙侧AC相间故障，乙侧1ZKJCK，跳开2断路器（2分），同时乙侧II回线1ZKJCK，将断路器4跳开（2分）。
I线甲侧2ZKJCK，由于乙侧无电源，因此断路器2重合成功（4分），而甲侧重合于相间永久故障，2ZKJSCK，跳开断路器1（2分）。
由于高频保护仅在启动后60ms投入，故I线高频保护不动作（2分）。
综上所述，保护动作的结果使得断路器4和断路器1断开，造成对用户停电（4分）。
I线发生相间故障时，II线乙侧应是反方向，由于保护在重合后，保护整组复归前，阻抗继电器动作区包括原点，造成II线乙侧1ZKJCK（2分）。
保护动作信息时序，0秒发生故障
18－23ms甲乙II线两侧GPI0TX
33－40甲乙II线两侧GPIOCK
1590－1612甲乙II线两侧CHCK
2925甲乙II线乙侧1ZKJCK（断路器4断开）
2950甲乙I线乙侧1ZKJCK
3720甲乙I线甲侧2ZKJCK
4517甲乙I线乙侧CHCK
5277甲乙I线甲侧CHCK
5600甲乙I线甲侧2ZKJSCK（断路器1断开）
二、（30分）某500kV系统接线图如下，甲乙两站的所有保护配置均满足有关规程及规定的要求，重合闸投单重方式，所有线路保护II段时间定值为0.6秒，失灵保护延时跳相邻断路器时间为0.3秒，断路器两侧均有足够的TA供保护接入。
某日，系统发生冲击，录波图显示发生单相接地故障，甲站I母两套母差保护动作，甲乙线两套全线速动保护均动作。
故障点找到后，经分析认为所有保护均正确动作。
试回答以下问题：
1）指出单相接地故障点的位置。
2）根据故障点位置，分析各相关保护及断路器的动作情况。
3）若甲乙线配置高频保护，母差保护动作是否停信，为什么。
4）若在本次故障中甲站22断路器拒动，试分析各保护及断路器的动作行为。
答案：
（总分30）
1故障点位于如下1）或2）所述位置。
1）21断路器和TA1之间。
（2分）
2）21断路器和TA2之间。
（2分）
2当故障点位于1）位置时，甲站母差保护动作三相跳开11、21断路器，并闭锁甲乙线21断路器重合闸（2分）。
甲站甲乙线高频保护动作单跳22断路器故障相，乙站乙甲线高频保护动作单跳断路器1故障相,两侧断路器经重合闸时间后重合成功（2分）。
当故障点位于2）位置时，甲站母差保护动作三相跳开11、21断路器，并闭锁甲乙线21断路器重合闸（2分）。
甲站甲乙线高频保护动作单跳22断路器故障相，乙站乙甲线高频保护动作单跳1断路器故障相，若为瞬时接地故障，两侧断路器经重合闸时间后重合成功（2分）；若为永久故障，则22及乙侧1断路器重合后保护加速三相跳闸。
由于故障点位于甲乙线甲侧出口处,甲侧除高频保护动作外，接地距离Ⅰ段及另序电流Ⅰ段均有可能同时动作（2分）。
33/2断路器接线的母差保护动作后高频保护不停信（2分）。
如果母差保护动作后高频保护停信，当母线故障时会误切线路。
例如该系统I母故障，会使乙侧高频保护动作，误切乙站1断路器（2分）。
4若故障点位于1）位置时，虽然22断路器拒动，但母差保护动作，使21断路器三跳，切除故障，22断路器失灵保护不会动作（2分）。
若故障点位于2）位置时，虽然母差保护动作，使21断路器三跳，但故障并未切除（2分）。
甲乙线路保护动作后，22断路器故障相拒动，150－200ms后发三跳令，非故障相断路器跳开（2分）。
22断路器失灵保护动作，先按相瞬跳本断路器（2分）；延时0.3秒后三跳23断路器（2分）。
同时启动甲乙线及L1线远跳，乙站1断路器在单相跳闸后重合闸动作前又三相跳闸不重合，L1线对侧断路器三相跳闸不重合（2分）。
三、（10分）附图所示为一220KV系统：
（1）乙站I母发生A相接地故障，母线保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器。
此时，甲乙I线甲侧的高频保护动作，A相跳闸，重合成功，试分析甲乙I线高频保护动作行为。
（2）甲乙I线两套高频保护因故停运，乙站I母发生A相永久接地故障，保护及断路器动作情况如下：
母线保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器，甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作，试分析故障点的位置。
（3）设在甲乙I回线上装有闭锁式的高频零序方向保护，通道加工相为C相。
当发生甲母线的C相单相金属性短路，短路后甲乙I回线甲侧C相阻波器的电容击穿，分析甲乙I回线两侧高频零序方向保护的动作行为。
参考答案：
（1）母差停信。
（3）
（2）开关与CT间故障。
（3）
（3）乙侧的高频零序方向保护由于起动元件起动，F0-元件不动作，F0+元件动作，又收不到M侧高频信号将误动。
甲侧的高频零序方向保护虽然起动元件也起动了，收信机也收不到信号，但是由于F0-元件动件F0+元件不动作，高频保护不能跳闸。
（4）
四、（20分）比率制动型微机母线保护动作行为分析。
如图所示为某110kV变电站主接线图。
正常运行方式为：
I母、II母通过母联开关110并联运行。
各间隔TA变比为600/5，101和102为电源联络线，103和104为负荷馈线。
该站母线了装设了微机母线保护装置。
其中，比例制动系数整定Kr=2，差动电流门槛Idset=5A。
Id为差流，Ir为和（绝对值和）电流。
差动保护的动作条件为：
Id>Idset且Id>Kr（Ir-Id）。
运行过程中，母线保护装置发“母线分列运行”信号，运行值班人员到保护屏上确认并复归了该信号（事后查明，该信号是由于110开关位置开入光耦故障所引起。
且当时I、II母负荷正好各自平衡，母联开关电流几乎为零。
）
上述运行方式下，在103开关出口处发生A相接地短路故障（事故后录波显示103、102和101的故障电流分别为1400A、700A和700A），在103开关线路保护跳闸的同时，微机母线保护动作跳II母上所有开关，造成110kVII母线失压。
（注：
母差保护的动作逻辑为，母线并列运行时，大差作为总启动元件，闭锁整套保护，大、小差同时动作，才能出口；母线分列运行时，母联电流不参与差流计算，大差退出，小差自行判别故障并出口。
）
试对该微机母线保护动作行为进行分析。
参考答案：
1、由于微机母线保护装置光耦发生故障，且运行人员未认真核对现场运行方式，使微机母差保护装置工作于与一次设备不对应的方式下，故在母线区外故障时，造成其中一段母线保护误动作，切除无故障母线，造成不了必要的损失。
“母线分裂运行”为装置误发信号，且由于运行人员的确认和实际运行方式的巧合，使母线保护将双母线并列运行方式误判断为分裂运行方式。
（5分）
2、II母小差动作行为：
差流为流过110的短路电流（110TA已退出比较），故符合小差动作条件，误将区外故障判为区故障，出口跳II母上所有开关（102、104、110），因110位置误判，故不跳。
（5分）
简化计算法：
设101和103向短路点均衡提供故障电流，则Id=I101=700/5=140（A），远大于整定值（5A），且Id=140/（140-140）=140/0=∞,远大于Kr整定值2。
满足整定动作条件。
3、I母小差由于是在103出口处短路，尽管110TA电流未参与比较引起差流，但由于比例制动和103TA饱和，故I母小差仍能正确判断为区外故障，故不动作。
简化计算法：
Id=I110=I101=700/5=140A，远大于整定值（5A），但
Kr（Ir-Id）=2×（（140+280）-140）=540（A），即Id小于Kr（Ir-Id），不满足差动动作的条件。
故I母差动不动作。
（10分）
五、某220kV线路MN，如附图1所示，配置闭锁式纵联保护及完整的距离、零序后备保护。
线路发生故障并跳闸，经检查：
一次线路N侧出口处A相断线，并在断口两侧接地。
N侧保护距离I段（Z1）动作跳A相，经单重时间重合不成后加速跳三相。
M侧保护纵联零序方向（O++）动作跳A相，经单重时间重合不成后加速跳三相。
N侧故障录波在线路断线时启动。
试通过N侧故障录波图（附图2），分析两侧保护的动作行为。
（注：
N侧为母线TV,两侧纵联保护不接单跳位置停信，投单相重合闸。
纵联保护通道在C相上。
二段时间t2=0.5秒。
）
参考答案：
答：
1.从N侧录波图0秒启动由没有故障表现，就此推断大约300ms前只发生了断线故障。
（1分）
2.两侧保护均没感受到故障,到录波图大约300ms处发生断口母线侧（与N侧相联结部分）A相接地故障,N侧保护由于感受到出口接地故障所以距离一段动作。
由于M侧（断口的线路侧）这时仍感受不到故障，所以在收到N侧高频信号后，远方启动发信保护不停信，N侧纵联保护被闭缩不动作。
（1分）
3．从N侧录波图看：
到录波图大约1070ms处发生M侧（断口的线路侧）A相接地故障,M侧保护启动发信并停信，N侧保护远方启动发信保护不停信，所以M侧保护被闭锁。
只能走2段时间跳闸。
（2分）
4．N侧保护大约经1010ms重合于A相故障，后加速三相跳闸。
此时N侧保护起信并停信，所以M侧零序纵联保护（大约1440ms）动作，跳A相，经单重时间重合不成后加速跳三相。
（1分）
附图1。
系统接线图
附图2：
N侧故障录波图。
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