《电力工程基础》习题与解答

6、民用建筑配电系统中，应如何考虑采用的保护方案？

答：一般民用建筑配电系统的高压侧为10kV小接地系统，低压侧为380V/220V中性点直接接地系统。用电设备一般为380V动力设备（也包括少部分低压动力设备，如电加热设备）和220V照明设备（也包括部分36V安全电压的照明设备）。此外，一些明用建筑配电系统中还有少量的大型动力设备使用高压（3kV或6kV）电动机，这部分设备数量虽然很少，但负荷的性质很重要，一般为一级或二级负荷，且设备很贵重，也需要进行保护。民用建筑配电系统中，对于不同的变配电设备应采用不同的保护，主要有：

（1）供电线路：过载保护、短路保护、单相接地保护、雷电过电压保护、操作过电压保护等。

（2）变压器：过载保护、内部短路保护、接线端子短路、雷电过电压保护等。 （3）各种用电负荷：过载保护、各种短路保护等。

同样，民用建筑配电系统的继电保护也要满足选择性、灵敏性、可靠性以及灵活性的要求。

二、分析题

1、画出三段式电流保护归总式原理图，并说明各段保护的构成以及采用的接线方式。 答：保护原理如图7-1所示。在原理图中，各保护元件线圈与触点作为一个整体出现，

图7-1 保护原理

通过各元件的连接关系说明保护的动作原理。图中：

电流I段：无时限电流速断保护，包括图中的电流继电器KA1、KA2，中间继电器KM和信号继电器KS1，采用两相两继电器不完全星形接线方式，KA1、KA2电流取自A、C两相的电流互感器二次侧；电流II段：限（延）时电流速断保护，包括图中的电流继电器KA3、

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KA4，时间继电器KT1和信号继电器KS2，采用两相两继电器不完全星形接线方式，KA3、KA4电流取自A、C两相的电流互感器二次侧；电流III段：定时限过电流保护，包括图中的电流继电器KA5、KA6、KA7，时间继电器KT2和信号继电器KS3，采用两相三继电器接线方式，KA5、KA6电流取自A、C两相的电流互感器二次侧，KA7电流为A、C两相的电流互感器二次侧电流之和，等价于引入了B相电流，当用于Y/d接线变压器原后备时，可以提高保护的灵敏度。

2、图7-2所示中性点不接地系统，画出在线路L3的k点发生单相金属性接地时电容电流的分布，并指出电压、电流有哪些特点？

图7-2 中性点不接地系统

答：此时，电容电流的分布如图所示：

电压、电流特点：故障相电压为零，非故障相对地电压升高为线电压；同一电压级的全电网均出现相同的零序电压，大小等于相电压；故障相电容电流为零，非故障相对地电容电流增大3倍，使电网出现零序电流；非故障线路保护安装处零序电流为本线路电容电流，故障线路保护安装处零序电流为所有非故障线路电容电流总和；故障点接地电流为所有线路（包括故障以及非故障）对地电容电流之和；故障线路与非故障线路零序电流大小不同，方向相反。

3、图7-3所示网络接线，装设方向过电流保护，动作时限级差取0.5s，分析说明哪些保护需要装设方向元件。

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图7-2 网络接线示意

答:此类问题考虑时，首先，按照已装设了方向元件，取网络末端最靠近负荷处短路，计算此时各保护的动作时间，同方向按照阶梯原则计算，全部计算完之后，每个保护动作时间取计算中的大者；其次考虑方向元件装设，对于背靠背（同一母线上，通过短路电流方向相异）的保护，若是二者动作时间相同，则均需装设方向元件，若是不等，则只需对小时限保护装设方向元件。

t1?3.0s，t2?2.5s，t3?1.5s，t4?1.5s，t5?2.5s，t6?1.0s，首先，计算保护的动作时限：t7?3.0s，t8?3.5s，t10?2.5s；可见需要装设方向元件的是保护保护2、3、4、6、7应加方向元件。

4、图7-4所示为相间短路保护中功率方向继电器的接线，判别其否为90°接线方式，并指出错误接线。

图7-4 相间短路保护中功率方向继电器的接线

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答：按照90°接线方式的定义（当cos??1时，引入继电器的电流与引入继电器电压相差为90°，超前），KP1、KP3接线是错误的；KP2虽然上理论上接线正确（引入为Ib和Uca），但为防止接线错误，不宜采用。

5、确定图7-5所示网络中各断路器相间短路及接地短路的定时限过电流保护动作时限,时限级差取0.5s，并对两类保护进行评判。

??图7-5 网络接线示意

答：对于相间短路的过电流保护，确定各保护的动作时间为：t1?4.0s，t3?3.5s，

t4?3.0s，t5?2.5s，t6?1.5s；对于接地短路的过电流保护，确定各保护的动作时间为：t6.0?0s，t5.0?1.0s，t4.0?1.5s，t3.0?3.5s，t2.0?3.0s。可以看出，由于零序网一般小于正

序网，同一位置处，相间短路过流保护的动作时限一般高于接地短路过流保护的动作时间，因此，零序电流保护相比于全电流保护具有接线简单、灵敏度高、动作迅速和保护区稳定等一系列优点。

三、计算题

1、如图7-6所示网络接线，试求保护1的无时限电流速断保护的动作电流并进行灵敏

I?1.3。度校验。图中所示电压为电网额定电压，单位长度线路阻抗为0.4?/km，可靠系数Krel如果线路长度加减少到50km、25km，重复上述计算，分析计算结果，得出结论。

图7-6 网络接线示意

解：AB线路长75km时，保护1的无时限电流速断保护动作电流为：

(3)IIIop1?KrelIkB.max?1.3?115/3?1.3?1.5586?2.0262(kA)

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