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； 保护1起动但未跳闸，保护2动作跳开2DL;(4) (5) 保护1未动，保护2动作并跳开2DL：(9) 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1段、1I段、II段电流保护的整定计算，即求I、II、II段的一次和二次动作电流（Ia、Ia)、I”a、Ia)、Ia、Ia1）、动作时间（t、t"、t）和I段的最小保护范围l%，以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0.4Ω2/km，可靠系数 及ⅡI段和III段的灵敏系数K"、K（1)）、Km（2）.对非快速切除的故障要计算变电所母线取K=1.3，K"=1.1 K=1.2，电动机自启动系数K=1.5，返回系数K=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
变压 器方案 系统电抗 X (Ω) 线路长度 I (km) Sa(MVA U% 额定负荷 10kV线路保护最长 动作时间tg（s)) S-s(MVA)1 0.3 10 2×10 7.5 15 2. 52 3 0.8 2 15 2×7. 5 2×5.6 7.5 7.5 10 8 1. 5 2
解参见图2-1.已知X =0.3ΩQ L=10km，Ss=2x10MVA，U%=7.5，Sn=15MVA，to=2.5s.
1求电流1段定值
（1）动作电流I.
(2） 灵敏性校验，即求In1 m = 1/Z×((/2)E/ I± Xm)= 1/0.4× ( (37/2) / 6.46 0. 3) =6.4 (km) I mm% = 6. 4/10 × 100% = 64% )15%
2求电流ⅡI段定值
（1）求动作电流I"
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
（2） 灵敏性校验
（3）求动作时间t（设相邻瞬动保护动作时间为0s）
t” = 00. 5 = 0.5 (s)
3求电流III段定值
（1）求动作电流1I= (K/K)×K×1=(1.2/0. 85) ×1.5×247=523 （A)
式中I=S/（U）=15/（×35）=247（A）
（2）灵敏性校验
本线路末端短路时
Km）=（（/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
考虑C点短路为y.dl1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
故K=0.5x1580/523=1.5>1.2满足要求 I （2m =(1/2) I 3） dcn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，故取n=400/5 Imx =2Sg/ U =×1. 05=(2×10 / ×35)×1.05=346 (A)
（2）继电器动作电流
I段 1’a=K×I/n=6.46×10²/80 = 80.75 (A )
ⅡI段 II段 I”d-=2.64×10′/80 = 33 ( A )
Ia- = 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1段最小保护范围的末端，该点短路时母线A的残余电压为
Uy = I-I m% Xn 式中I=E/（Xslmm%-XAB）故 U =E Im%-Xs /（X sIm%-XAs)按残余电压定义，即可得出计算U%的公式U%=Uy/E=1%XAB/（Xslmm%XAB) 本题已计算出1%=64%，而Xxn=0.4x10=4Ω，X=0.32故U%=(0.64×4)/(0.34×0.64)×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Im=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运行方式最小运行方式 最大运行方式 5.34 4.27 1.424 1.525 0.562 0.548
解：
1.接线方式的选择
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）1段
1）动作电流的整定：根据前述整定计算公式
显然，此处应取I#mz=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'=1.3，于是保护的一次动作电流为
由于采用两相星形接线，K=1，故保护的二次动作电流，即继电器的动作电流为
Ia=K-1°a /n1=1.983×10²/ (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
式中Z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 Z. min =(37/)/ 5.34=4 (ΩΩ)最小运行方式时 Z mx=(37/)/ 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
Imimx=(1/0.4) × (/ 2×(37/) / 1.9834)=13.3 (km)此处取线路阻抗Z=0.4Ω/km最小运行方式下的最小保护范围为I mixm(1/0.4) × (37 / 2 / 1. 983 Imivmx% =I mmr/In×100% = 13.3/25×100%=53. 2% >15% -5）=10.8（km） mimn% = I nmim/ Ls ×100% = 10. 8/25×100%=43. 3% )15%均满足要求
3）动作时间的整定
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. 但为躲管型避雷器放电，应选取DZS一117型中间继电器做为出口继电器，该继电器具有4
（2）II段
1) 动作电流整定：线路AB的保护ⅡI段应与相邻线路的保护I段配合，故
显然，此处K=1（无分支），而Ia应按线路BC末端C点最大短路电流来整定，即：
于是I”a1=1.1×0.73=0.8（kA)
此处取K=1.1，因为主要目的在于配合.
继电器的动作电流
I”a=Kx-I” /n1=0.8×10²/（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5~20 A
A，考虑两相短路电流一般为三相短路电流的/2倍（当Z=Z时），故 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
Kn=Lmn（syI"=/2×1.424/0.8=1.54 >1.5满足要求.
动作时间的整定：根据前述，本保护为与相邻元件电流1段一一无时限（t=0s)电流速断保护相配合，故可取r=0.5s（r=t'△t=0.5s）.选取DS111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)
（3）III段
1）动作电流的整定：根据有关整定计算公式
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
故
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
Ksm (2> = 1dmn / I±=( / 2) × 0.548×10°/ 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
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
2一1图2-3示网络中，已知线路AB的最大负荷电流，电流互感器变比为300/5，保护2的过电流保护动作时间为2.5S，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0.40，取，，".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
2一2如图2一4所示网络中，，.试间：如按求出保护1的过电流保护的整定值，而实际电流继电器时，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和时间继电器的动作时限.
（2）求出无时限电流速断的保护范围和校验IⅡI、IⅢI段的灵敏度.
为发电机相电压，为发电机电抗，为变压器电抗.
图2-5 习题 2-3 图
2一4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）：(3) 线路AB的最大负荷电流为200A，负荷自起动系数
（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：
（6）发电机电势和电抗为
图2-6习题24图
试计算：线路AB各段保护的
2-5在图2一7所示网络上，各断路器采用了定时限电流保护，并已知：
图27习题 25 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(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 的接线方式：2. 3;(3)试计算：（1）保护4和5过电流保护的： (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：（2）如不满足要求时，可采取什么措施？
2一6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（2） 线路AB的A侧II段保护的延时允许大于1秒： 100A，负荷的自起动系数均为1.8：
（3）其他参数如图示：
（4）取.
图2-8习题2-6图
试计算：线路AB的A侧各段保护的.
2-7如图2-9为线路一变压器组网络，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
图2-9习题2-7图
2-8在图2-10所示网络中，试分析断路器1DL保护的最大和最小运行方式
图 2-10 习题2-8图
2-9在图2-11所示网络中，试分析断路器1DL4DL和9DL保护的最大和最小运行方式.
