国网考试电力系统继电保护题库.docx
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国网考试电力系统继电保护题库
实用文案
第一章绪论
习题
1-1在图1-1所示的网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2
对四项基本要求的满足情况：
（1）
保护1
按整定时间先动作跳开
1DL,保护2起动并在故障切除后返回；
（2）
保护1
和保护2
同时按保护
1
整定时间动作并跳开
1DL
和2DL；
（3）
保护1
和保护2
同时按保护
2
整定时间动作并跳开
1DL
和2DL；
（4）
保护1
起动但未跳闸，保护
2动作跳开2DL；
（5）保护1未动，保护2动作并跳开2DL；
（6）保护1和保护2均未动作
图1-1习题1-1图
第二章电网的电流保护和方向性电流保护
一、三段式相间电流保护
例题
例题2.1
欲在图
2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所
A母线引出的线路
AB上，
装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。
试选择电流互感器的变比并进行
I段、II
段、III段电流保护的整定计算，即求
I、II、III段的一次和二次动作电流（
I’dz、I’dz·J、I’’
dz
、I’’
、I
dz
、I
）、动作时间（t’、t’’、t）和I段的最小保护范围
l
min
%，以及II段
dz·J
dz·J
和III段的灵敏系数
K’’lm、Klm
（1）
、Klm
（2）。
对非快速切除的故障要计算变电所母线
A的残
余电压。
已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为
0.4Ω/km，可靠系数取K’
标准文档
实用文案
k=1.3，K’’k=1.1，Kk=1.2，电动机自启动系数Kzq=1.5，返回系数Kh＝0.85，时限阶段
△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻。
其他有关数据按3种方案列于表1中。
图2-1例题2.1图
表1
三种方案
系统电抗
线路长度
方
案
l（km）
Xs（Ω）
1
0.3
10
2
0.8
8
3
2
15
变
压
器
额定负荷
10kV线路保护最
Se·B（MVA）
Ud%
Se·fh（MVA）
长动作时间tiθ（s）
2×10
7.5
15
2.5
2×7.5
7.5
10
2
2×5.6
7.5
8
1.5
解参见图2-1。
已知Xs=0.3Ω，l=10km，SB=2×10MVA，Ud%=7.5，Sfh=15MVA，
t10＝2.5s。
1求电流I段定值
（1）动作电流I’dz
I’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1.3×4.97＝6.46（kA）
其中Ｉd·B·max＝ES/（Xs＋XAB）＝（37/3）/（0.3＋10×0.4）＝4.97（kA）
（2）灵敏性校验，即求lmin
lmin=1/Zb×（（3/2）·Ex/I’dz－Xs,max）=1/0.4×（（37/2）/6.46－
标准文档
实用文案
0.3）=6.4（km）
lmin%=6.4/10×100%=64%>15%
2求电流II段定值
（1）求动作电流I’’dz
为与相邻变压器的瞬动保护相配合，按躲过母线
C最大运行方式时流过被整定保护
的最大短路电流来整定（取变压器为并列运行）于是
Ｉ
d·C·max
＝E/（X
＋X
AB
＋X／2）＝（37/
3）/（0.3＋4＋9.2/2
）＝2.4（kA）
S
s
B
I’’dz＝K’’k·Ｉd·C·max＝
1.1×2.4＝2.64（kA）
式中
X
B
＝
Ud%
U2B/SB）＝0.075
×（35
2
／10）＝9.2
（
Ω
）
×（
（2）
灵敏性校验
K’’lm=Ｉd·B·min/I’’dz＝3/2
×4.97／2.64
＝1.63>1.5
满足要求
（3）求动作时间t（设相邻瞬动保护动作时间为
0s）
t’’=0+0.5=0.5（s）
3求电流III段定值
（1）求动作电流Idz
Idz=（Kk/Kh）×Kzq×Ifhmax=（1.2/0.85）×1.5×247=523（A）
式中Ifhmax=Sfh/（3Ugmin）=15/（3×35）=247（A）
（2）灵敏性校验本线路末端短路时
Klm
（1）=（（3/2）×4.97）/0.523=8.22>1.5满足要求
相邻变压器出口母线C（变压器为单台运行）三相短路时
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Ｉ（3）d·C·max＝
ES/（Xs＋XAB＋XB）＝（37/
3）/（0.3+4+9.2）=1.58
（kA）
考虑C点短路为y，d11
接线变压器后短路，当该点为两相短路时，
对所研究的保护动作最
不利，又因保护接线采用两继电器式两相星形接线，故有
Ｉ
（2）d·min
＝（1/2）Ｉ（3）d·C·min
故Klm
（2）=
0.5×1580／523＝1.5>1.2
满足要求
如采用三继电器式两相星形接线，灵敏系数还可提高
1倍。
4.求电流互感器变比及继电器动作电流
（1）求电流互感器变比：
按两台变压器在运行时为最大工作电流的计算条件，故
Ｉg·max＝2SB／3UＥ×1.05＝（2×10／3×35）×1.05＝346（Ａ）
取n1=400/5
（2）继电器动作电流
I段
I’
dz
＝K
×I’
dz
/n
1
=6.46
×10
3
/80=80.75
（Ａ）
·Jjx
II段
I’’dz·J=2.64
×103/80=33
（Ａ）
III段
Idz·J
=523/80=6.54（Ａ）
5求当非快速切除故障时母线A的最小残压
非快速保护的动作区最靠近母线A的一点为电流I段最小保护范围的末端，该点短路时母线
A的残余电压为
Ucy=Id·lmin%·XAB
式中Id＝Ｅ／（XＳ＋lmin%·XAB）
故Ucy=Ｅ·lmin%·XAB／（XＳ＋lmin%·XAB）
按残余电压定义，即可得出计算Ucy%的公式
Ucy%＝Ucy／Ｅ＝lmin%·XAB／（XＳ＋lmin%·XAB）
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本题已计算出lmin%＝64％，而XAB＝0.4×10＝4Ω,Xs=0.3Ω故
Ucy%＝（0.64×4）／（0.3+4×0.64）×100％＝87.5％
其他方案可类推
例题2.2在图2-2所示网络中，试对线路AB进行三段式电流保护的整定（包括选择接线
方式，计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、最小保护范围、灵敏系数和动作时间，
选出主要继电器型号规范）。
已知线路的最大负荷电流Ifh·max＝100Ａ，电流互感器变比为
300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.2s，母线A、B、C等处短路时流经线路AB的
短路电流计算值如表2，有关短路电流计算值为（kA）
图2-2例题2.2图
表2短路电流计算值
短路点
短路电流
A
B
C
运行方式
最大运行方式
5.34
1.525
0.562
最小运行方式
4.27
1.424
0.548
解：
1.接线方式的选择
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由于35KV为中性点非直接接地电网，而所给定的线路AB的相邻元件也是线路（不含变压
器），故三段保护均初步选择为两相星形接线。
2.整定计算
（1）I段
1）动作电流的整定：
根据前述整定计算公式
I’dz＝K’k·Ｉd·B·max
显然，此处应取Ｉd·B·max＝1.525KA（线路AB末端，即线路BC首端的最大三相短路电流），
取可靠系数K’k＝1.3，于是保护的一次动作电流为
I’dz·1=1.3×1.525=1.983（KA）
由于采用两相星形接线，Kjx=1,故保护的二次动作电流，即继电器的动作电流为
I’dz·J＝Kjx·I’dz／n1＝1.983×103／（300/5）＝33（A）
选用DL－11/50型电流继电器，或电流DL-21c、DL-31等新型继电器，其
动作电流的整定范围为12.5～50A
2）灵敏性校验：
此处为求最小保护范围，根据前述公式
lmin=1/Zb×（（3/2）·Ex/I’dz－Zs,max）
式中Zs,max为系统阻抗，尚为未知数，根据题设A点短路电流数据，可以求出A点背后
等值电源（即系统）的等值阻抗：
最大运行方式时
Zs,min
＝（37/
3
）／5.34＝4（Ω）
最小运行方式时
Zs,max
＝（37/
3
）／4.27＝5（Ω）
式中37为35KV电网的平均额定线电压，于是可求最大运行方式下的最小保护范围为
lmin·max＝（1/0.4
）×（3/2×（37/
3）／1.983
－4）＝13.3（km）
此处取线路阻抗
Zb=0.4Ω/km
标准文档
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最小运行方式下的最小保护范围为
lmin·mim＝（1/0.4）×（37/2／1.983－5）＝10.8（km）
lmin·max%＝lmin·max/lAB×100%=13.3/25×100%=53.2%>15%
lmin·min%=lmin·min/lAB×100%=10.8/25×100%=43.3%>15%
均满足要求
3）动作时间的整定
t=0s
但为躲管型避雷器放电，应选取DZS-117型中间继电器做为出口继电器，该继电器具有4
个常开触点，固有动作时间为0.06s，并假定操作电源为220V直流。
（2）II段
1）动作电流整定：
线路AB的保护II段应与相邻线路的保护I段配合，故
I’’dz·1＝K’’kI’dz·2/Kfz
显然，此处Kfz＝1（无分支），而I’dz·2应按线路BC末端C点最大短路电流来整定，即:
I’dz·2＝K’kＩd·C·max＝1.3×0.562=0.73（kA）
于是I’’dz·1＝1.1×0.73=0.8（kA）
此处取K’’k=1.1,因为主要目的在于配合.
继电器的动作电流
I’’dz·J=Kjx·I’’dz1／n1=0.8×103
／（300/5）＝13.4
（A）
选用DL-11/20型电流继电器，或其他类似的新型电流继电器，
其动作电流的整定范围为
5～
20A
2）
灵敏性校验：
已知本线路末端最小运行方式下三相短路时流过本保护的电流为
1.424
A，考虑两相短路电流一般为三相短路电流的
3/2倍（当Z1＝Z2时），故
标准文档
实用文案
Klm=Id·min（B）/
I’’dz·1=
3
/2×1.424/0.8=1.54>1.5
满足要求。
3）
动作时间的整定：
根据前述，本保护为与相邻元件电流
I
段――无时限（t=0s）电流
速断保护相配合，故可取
t’’＝0.5s（t’’1=t’2+△t=0.5s）
。
选取DS-111型时间继电
器，假定操作电源为直流
220V。
其时限整定范围为
0.1～1.3S。
（3）III段
1）动作电流的整定：
根据有关整定计算公式
I
dz
=
K·K
zq
/K
·Ｉ
·max
K
hfh
Idz
=
（1.2×2/0.85）
×100=282（A）
Idz·J
=
Kjx×Idz
/n1
=282/60=4.7
（A）
选用DL-11/10
型电流继电器或其他类似的继电器，其整定范围为
2.5～10A
2）灵敏性校验：
取本线路末端
B点短路时流过本保护的最小两相短路电流做为计算电流，故
Klm
（1）=I
（2）d·B·min
/
Idz=（
3/2）×1.424×103/282=4.37>1.5
保护相邻线路时的灵敏性，
取相邻线路
BC末端C点短路时流过本保护1的最小两相短路电
流作为计算电流，故
Klm
（2）=I
（2）d·c·min/Idz=（3/2）×0.548×103/282=1.68>1.2
均满足要求。
3）动作时间整定：
根据阶梯原则，在此，过电流保护的动作时间应与相邻线路BC的保护2配
合，即
t1=t2+△t=2.2＋0.5＝2.7（s）
选用DS-112型时间继电器，其动作时间整定范围为0.25～3.5s取操作电源为直流220V
习题
2-1图2-3示网络中，已知线路AB的最大负荷电流Ifhmax100A，电流互感器变比
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实用文案
为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.5S，母线A处短路时，最大和最小三相短路
电流分别为5.34kA和4.27kA。
每公里线路正序阻抗为0.4Ω，取Kk'1.3，Kk"1.2，
Kk1.2，Kh0.85，Kzq2。
试对线路AB进行三段式电流保护的整定（包括：
一次、二次
动作电流，最小保护范围，灵敏系数和动作时间）。
图2-3习题2-1图
2-2如图2-4所示网络中，Kk1.2，Kzq1。
试问：
如按Kh0.85求出保护1的过电流保护
的整定值，而实际电流继电器Kh0.6时，分析在什么情况下保护1会出现误动作。
图2-4习题2-2图
2-3如图2-5所示网络中，线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流
保护，均采用不完全星形接线方式，系统参数如图示，线路AB和BC的最大负荷电流分别
为2.3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3秒，负荷自起动系数均为1。
试计算：
（1）线路AB和BC各段电流继电器的动作电流Ipugr和时间继电器的动作时限tpu。
（2）求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。
（KrelI
1.2,
KrelKrel1.1）
E''
380/3V,X
机相电压，
Xs''为发电机电抗，
XB为变压器电抗。
''
10,XB
10
''
s
E为发电
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实用文案
|I|
I
I
|I|0.5"
t2
|I|
t2
2.3A
B
2AC
15O
23O
5/5
2DL
5/5
图2-5
习题2-3
图
2-4在图2-6所示网络中，线路AB、BC、BD上均装设了三段式定时限电流保护，变压器
采用了保护整个变压器的无时限差动保护，并已知：
（1）保护采用完全星形接线方法；
（2）
IKI；
（3）
线路AB的最大负荷电流为
200A，负荷自起动系数
Kzq=1.5;
（4
）其他参数如图示，图上设备电抗值均为归算到
115KV的欧姆数；
（5
）Krel1.25,Krel
Krel
1.15.
（6
）发电机电势和电抗为
E''
115/3KV,Xs''max
18,Xs''min13
A
B
C
1
2
185O
24O
20O
60km
50km
3D138.8O
16O
E
1.5秒
F
2秒
40km
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实用文案
图2-6习题2-4图
试计算：
线路AB各段保护的Ipu、Ksen（或lI）和tpu.
2-5在图2-7所示网络上，各断路器采用了定时限电流保护，并已知：
B
2秒
A
3
C
4O
8O
5
2秒
4
150/5
2
D
200/5
E
37/
3KV
8O
9.8O
1秒
Xs.max10.4
Xs.min
6
4
150/5
1
图2-7
习题2-5
图
（1）
保护1
和4
均采用不完全星形三继电器接线方式，
保护5采用不完全星形两继电器
的接线方式；
（2）线路AB和BC的最大负荷电流分别为190A和120A，负荷自启动系数分别为2.5
和2.3；
（3）
IK
I；
（4）
其他参数均如图示，图上各电抗均为归算到35KV
下的欧姆数；
（5）
Krel
1.15.
试计算：
（1
）保护4和5过电流保护的
Ipu、Ksen和tpu；
（2
）如Ksen不满足要求时，可采取什么措施？
2-6在图2-8
所示网络中，已知：
（1）
线路AB的A侧和BC均装设三段式定时限电流保护，
其最大负荷电流分别为120A
和100A，负荷的自起动系数均为
1.8；
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实用文案
（2）
线路AB的A侧Ⅱ段保护的延时允许大于
1秒；
（3）
其他参数如图示；
（4）
取Krel1.3KrelKrel1.2.
ABC
40O24O
E115/3KV
E115/3KV
Xs.max
20
Xs.max
25
Xs.min
15
Xs.min
20
图2-8习题2-6图
试计算:
线路AB的A侧各段保护的Ipu和Ksen（或l）。
2-7
如图2-9
为线路—变压器组网络，网络参数如图示。
在线路
AB装有二相三继电器式
无时限电流速断保护，试计算能否保护线路AB的全长？
已知
x1
0.4/km
（取Krel1.25）
AB
8km
7500KVA
C
E
37
KV
UK
3
X
s.m
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