与6处和8处电流速断配合： 若装设方向元件，则6处电流速断保护应该按躲过母线A处三相短路的最大短路电流来整定，而母线A三相短路时，发电机G1，G2所提供的短路电流不会流过保护6 ，只有发电机G3的电流才流过保护6，所以其Ⅰ段的整定值为

XL1EⅠⅠIⅠKKI=1.048kA set.6=rel×k7=relXG3?XL3?XL1||XL2XL1?XL2同理，装设方向元件的情况下，8处保护的定值也为 IⅠset.8=1.048kA。按与它们配合时，5处

ⅡⅠⅡⅠ限时电流速断保护的定值为 IⅡset.5?KrelIset.6?KrelIset.8 =1.205kA

取三种情况的最大者，即IⅡset.5=1.224kA

校验灵敏度：母线B两相短路时，流过5处的最小短路电流为

Ik.B.min3E=2.211kA 所以灵敏度为 KⅡ=1.834满足要求。 Ik.B.min??sen.52XG3?XL3IⅡset.5在6、8处不装方向元件的情况下，它们速断保护的定值还应安躲过母线B三相短路时流过它们的最大短路电流来整定。

母线B三相短路时流过6、8处的最大短路电流为

1EIk6.max=Ik8.max==1.844kA

2XG1||XG2?XL1||X2ⅠⅠ这时其短路电流速断保护的整定值变为IⅠset.6=Iset.8=Krel?Ik6.max=2.26kA ⅡⅠ?K所以5处限时电流保护的定值为 IⅡset.5relIset.6=2.599kA

Ik.B.min=0.85 故不满足要求。 ⅡIset.52.17在中性点直接接地系统中，发生接地短路后，试分析、总结：(1)零序电压、电流分量的分布规律；(2)负序电压、电流分量的分布规律；(3)正序电压、电流分量的分布规律。 答：(1)零序电压——故障点处零序电压最高，距故障点越远零序电压越低，其分布取决于到大地间阻抗的大小。零序电流——由零序电压产生，由故障点经线路流向大地，其分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源点的数目和位置无关。(2)负序电压——故障点处负序电压最高，距故障点越远负序电压越低，在发电机中性点上负序电压为零。负序电流的分布取决于系统的负序阻抗。(3)正序电压——越靠近电源点正序电压数值越高，越靠近短路点正序电压数值越低。正序电流的分布取决于系统的正序阻抗。

2.18 比较不同的提取零序电压方式的优缺点。 答：（1）电磁式电压互感器一般有三个绕组，一个一次绕组，两个二次绕组。在三相系统中，三个单相式电压互感器的一次绕组接成星形并将中性点接地，其两个二次绕组一个按星形方式接线，另一个按开口三角形接线，星形接线的绕组用来测量各相对地电压及相间电压，开口三角形用来直接获取系统的零序电压。这种方式获取零序电压的有地啊是简单方便，精度较高，不需要额外的装置或系统;其缺点是开口三角侧正常无电压，不便于对其进行监视，该侧出现断线短路等故障无法及时发现，输出零序电压的极性容易标错，从而造成零序功率方向继电器不能正确工作。

（2）采用三相五柱式互感器本身结构比较复杂，主要应用于35kV及以下电压等级的中低压配电系统，其优缺点与（1）的情况类似。

（3）接于发电机中性点的电压互感器，用一只电压互感器即可取得三相系统的零序电压，较为经济，但适用范围小，同时不平衡电压较大，不够灵敏。

（4）保护内部合成零序电压的方式接线较为简单，不容易出现接线及极性的错误，其缺点灵敏度为 KⅡsen.5?是装置内部必须设置专门的模块。

传统的机电式保护中通常采用（1）、（2）、（3）三种方式获取零序电压；在数字式保护中，倾向于采用方式（4）;在一些特殊的场合，也可以采用方式（3）。

2.19 系统示意图如图2-6所示，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：E??115/3kV，X1.G1?X2.G1= X1.G2?X2.G2=5?，X1.G3?X2.G3=X1.G4?X2.G4=8?，

X1.T1~X1.T4=5?，X0.T1~X0.T4=15?,X1.T5?X1.T6=15?,X0.T5?X0.T6=20?，LA?B=60km，

ⅡLB?C=40km，线路阻抗Z1=Z2=0.4?/km，Z0=1.2?/km，KⅠrel=1.2，Krel=1.15。

AG1T1BCT3G31234G2T2T4G4T5T6

图2-6 系统示意图

（1）画出所有元件全运行时的三序等值网络，并标注参数；

（2）所有元件全保护时，计算母线B发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电流分布； （3）分别求出保护1、4零序Ⅱ段的最大、最小分支系数； （4）分别求出保护1、4零序Ⅰ、Ⅱ段的定值，并校验灵敏度； （5）保护1、4零序Ⅰ、Ⅱ段是否需要安装方向元件；

（6）保护1处装有单相重合闸，所有元件全运行时发生系统振荡，整定保护1不灵敏Ⅰ段定值。

解：先求出线路的参数，即 LAB=60km，X1.AB?X2.AB=24?，X0.AB=72?，LBC=40km， X1.BC?X2.BC=16?,X0.BC=48?，所有元件全运行是三序电压等值网络图如图2-7所示。

BAX1.BCCX1.T3X1.T4X1.G3E?E?X1.G1X1.G2X1.T1X1.ABX1.T5E?X1.G4E?X1.T2X1.T6

(a) 正序等值图

BX2.G1X2.T1X2.T2AX2.BCX2.T5X2.T6CX2.T3X2.T4X2.G3X2.G4X2.ABX2.G2

X0.T1X0.T2A(b) 负序等值图 BX0.BCCX0.ABX0.T5X0.T6X0.T4

(c)零序等值图

图2-7 所有元件全运行时三序电压等值网络图

（2）下求出所有元件全运行时，B 母线分别发生单相接地短路和两相接地短路时的负荷序网等值图。

1）单相接地短路时，故障端口正序阻抗为

X?X1.T1X?X1.T3Z?1?(X1.AB?1.G1)||(X1.BC?1.G3)=(24+5)||(16+6.5)=12.67?

22故障端口负序阻抗为 Z?2?Z?1=12.67?

XXX故障端口零序阻抗为Z?0?(0.T1?X0.AB)||0.T5||(0.T3?X0.BC)=79.5||10||55.5=7.657?

222则复合序网等值图如图2-8所示。

U|0|115/3故障端口零序电流为 If0?=2.012kA ?Z?1?Z?2?Z?012.67?12.67?7.657在零序网中按照零序导纳进行分配零序电流从而得到此时流过保护1、4处的零序电流分别

0.125790.018018为 I0.1?If0?=0.194kA I0.2?If0?=0.278kA

0.1305970.130597画出零序电流分布图如图2-9所示.

Z?1?12.67BUf|0|0.097Z?2?12.67A0.194C0.2780.1390.77Z?0?7.657 图2-8 单相接地短路复合序网等值图 图2-9 单相接地短路零序电流分布图

2) 两相接地短路时，故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同，即 Z?1?Z?2=12.67? Z?0=7.657?，则复合序网如图2-10所示。

Uf|0|12.67?7.657Z?2||Z?0==4.77 故障端口正序电流为 If1?=3.808kA

12.67?7.675Z?1?Z?2||Z?012.67故障端口零序电流为 If0=If0?=2.373kA

12.67?7.675同样地，流过保护1、4的零序电流分别为 I0.1=0.299kA， I0.2=0.327kA。 从而得到如图2-11所示的零序电流分布图。

Z?1?12.67BUf|0|Z?2?12.670.115A0.229C0.3270.1640.909Z?0?7.657 图2-10 两相接地短路复合序网等值图 图2-11 两相接地短路零序电流分布图

（3）先求出保护1的分支系数 K1.b

当BC段发生接地故障，变压器5、6有助增作用，如图2-12所示。

IIXK1.b=BCM?1?A'BM?1?1,

IABMIABMX2对于X1，当只有一台发电机变压器组运行是最大，有X1max=X0.T1?X0.AB=87?

X0.T1?X0.AB=79.5? 2对于X2，当T5,T6只有一台运行时X2最大，X2max=20；当T5,T6两台全运行时X2最小，

当两台发电机变压器组运行时X1最小，有 X1min=

X2min=10. 因此保护1的最大分支系数 K1.b.max=1?X1max=9.7， X2min最小分支系数为K1.b.min=1?X1min=4.975 X2max同样的分析保护4的分支系数K4.b。当AB段发生接地故障时，T5,T6YOU 助增的作用，如图2-13所示。

IIXK1.b=BCM?1?A'BM?1?1

IABMIABMX2对于X1，当只有一台发电机变压器组运行是最大，有X1max=X0.T3?X0.BC=63?

X当两台发电机变压器组运行时X1最小，有 X1min=0.T3?X0.BC=55.5?

2对于X2，当T5,T6只有一台运行时X2最大，X2max=20；当T5,T6两台全运行时X2最小，

X2min=10. 因此保护4的最大分支系数 K4.b.max=1?X1max=7.3， X2min最小分支系数为K4.b.min=1?BX1min=3.775 X2maxBIABMIBCMX1MIABMMX1ICBMIA'BMX2X2IC'BM

图2-12 BC段故障时变压器的助增作用 图2-13 AB段故障时变压器的助增作用

（4）保护1整定计算 零序Ⅰ段： 根据前面的分析结果，母线B故障流过保护1的最大零序电流为 I0.1.max=0.229kA

Ⅰ故Ⅰ段定值 IⅠset.1=Krel?3I0.1.max=1.2×3×0.229=0.8244kA

为求保护1的零序Ⅱ段定值，应先求出保护3零序Ⅰ段定值，设在母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3 的最大零序电流，因此有

X?X1.T1X?X1.T3Z?1?Z?2=（1.G1?X1.AB?X1.BC）||(1.G3)=5.68?

22XXXZ0?[(0.T1?X0.AB)||0.T5?X0.BC]||0.T3=6.63?

222Uf|0|115/3单相接地短路时，有 If0?==3.69kA 5.86?5.86?6.63Z?1?Z?2?Z?3从而求得流过保护3的电流为 I0.3=0.43kA

5.86?6.63连相接地短路时，有 Z?2||Z?0==3.06?

5.86?6.63Uf|0|Z?2正序电流 If1?=7.6kA 零序电流 If0?If1?=3.5kA

Z?1?Z?2||Z?0Z?2?Z?0从而求得流过保护3 的电流 I0.3=0.408kA

这样，流过保护3的最大零序电流 I0.3.max=0.43kA