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图D-53
（d）零序方向元件依次通入IA、IB、IC，零序方向元件动作情况如下： 通入IA：零序方向元件动作； 通入IB：零序方向元件不动作； 通入IC：零序方向元件不动作。
注意：通入电流时不要造成电流开路，如通入IA，要先将IB、IC、IN短接，再拆开IB、IC连片。
13. 某电流互感器变比均为600/5，带有3?负载（含电流互感器二次漏抗）。已测得此电流
互感器二次伏安特性如图D-54所示。试分析一次最大短路电流为4800A时，此电流互感器变比误差是否满足10%的要求？如有一组同型号、同变比的备用电流互感器，可采取什么措施来满足要求？
图D-54
答案:解：（1）在最大短路电流情况下，折算到电流互感器二次侧的一次电流为4800/120=40（A）
（2）按10%的误差计算，在最大短路电流情况下，电流互感器二次负载上的电流40×0.9=36（A）
二次负载上的电压36×3=108（V）＞90（V）
第 17 页因此电流互感器实际的励磁电流会大于4A，不满足10%的误差要求。 （3）用两组电流互感器串联可以解决。
（4）两组电流互感器串联后，其伏安特性在电流为0.5A时，电压约为80×2=160（V）左右，大于108V。按0.5A的励磁电流计算，其误差为0.5/40=0.0125=1.25%。实际误差应小于1.25%。
14. 假设线路空载，已知保护安装处与短路点电流的分支系数（保护安装处短路电流与短路
点短路电流之比）Kf0，Kf1=Kf2和故障点各序电流IF0，IF1，IF2，写出保护安装处非故障相相电流
表达式。（提示：故障点非故障相相电流等于零IF?=0，各序电流不一定不等于零）。
答案:解：保护安装处非故障相相电流
15. 如图D-55所示网络，试计算保护1电流速断保护的动作电流，动作时限及最小保护范围，
并说明当线路长度减到40km、20km时情况如何？由此得出什么结论？
图D-55
已知：
答案:解：IAB=60km时：
IK·B·max=
=1.84kA
=1.2×1.84=2.21kA
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lmin=
lmin%=33.25%＞15%，=0s
当lAB=40km时：
=2.84kA，lmin%=14%<15%，=0s 当lAB=20km时：
=3.984kA，lmin%=?44.5%，即没有保护范围，=0s
由此得出结论：当线路较短时，电流速断保护范围将缩短，甚至没有保护范围。
16. 已知被采样函数为i(t)=10sin?t（A），一周期内采样点数N=12。试画出采样输出波形，
并分别用两点乘积算法和微分算法求电流有效值I。
答案:解：被采样函数i（t）=10sin?t波形如图D-45（a）所示。一周期内采样点N=12时的采样输出波形如图D-45（b）所示。
图D-45
1）利用两点乘积算法。取相隔?/2的两个采样时刻n1、n4的采样值i(n1)=5A、i(n4)=8.66A。 根据两点乘积算法，电流有效值
（A）
2）微分算法。利用差分求导，取t为t(2)和t(1)的中点，则
（A/ms）
t时刻的电流采样值为
（A）
所以电流有效值
第 18 页（A）
五、论述题（请填写答案，每题10分，共22题）
1. 设发电机与无穷大系统母线相连，其功角特性曲线如图F-9所示。原动机提供的功率为PM，
则有两个工作点A、B，分别对应功有?1和??2。
图F-9
（1）用静态稳定分析方法说明A点是稳定运行工作点，B点是不稳定运行工作点。 （2）静稳极限的边界对应的功角??是多少？
答案:答：（1）A工作点。当有一个小于扰??上升时，发电机输出功率P也上升，但原动机提供的功率PM不变，有PM＜P，原动机的动作转矩小于发电机的制动转矩，发电机要减速，转速下降，这样??下降，工作点还可回到原来的工作点A点。因此，A是稳定运行工作点。
（2）B工作点。当有一个小于扰??上升时，发电机输出功率P也下降，原动机提供的功率PM
不变，有PM＜P，原动机的动作转矩大于发电机的制动转矩，在剩余转矩的作用下，发电机加
速，转速上升，使??进一步上升，??的上升使发电机输出功率P进一步下降，如此恶性循环，使发电机的动作点回不到B点，造成了系统振荡。所以，B点是不稳定运行工作点。
（3）静稳极限边界的功角??= 90°。
2. 纵联方向保护装有正方向动作的方向元件F+和反方向元件动作的方向元件F?两个方向元
件。试回答：（1）故障线路两侧和非故障线路两侧这两个方向元件的动作行为。（2）图F-10所示系统中NP线路上发生K
（1）
故障，QF3单相跳闸后又再重合于故障线障，全过程按下述4个时
段分别叙述装于MN线路上的闭锁式纵联零序方向保护两侧的发信和收信情况：1）从启动元件启动后6～8ms；2）从上述6～8ms后到QF3跳闸前，3）从QF3单相跳闸后到重合闸前；4）重
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合于永久性故障情况。
图F-10
答案:答：（1）故障线路两侧F+都动作，F?都不动作。
非故障线路两侧近故障点一侧F+不动作，F?动作；远离故障点的一侧F+动作，F?不动作。 （2）4个时段MN线路两侧的发信和收信情况：
1）从启动元件启动后的6～8ms这段时间内两侧都发信，两侧收信机都收到信号； 2）从上述6～8ms后到QF3单相跳闸前，M侧不发信（停信，N侧继续发信，两侧都收到信号；
3）QF3单相跳闸到重合闸前，NP线路QF3处非全相运行，M侧不发信，N侧继续发信，两侧都收到信号；
4）QF3重合于故障线路时，M侧不发信，N侧发信，两侧都收到信号。
3.
断路器接线如图F-11所示，
（1）QF1的断路器失灵保护应有哪些保护启动？
（2）QF2的断路器失灵保护动作后应跳哪些断路器？并说明理由。
图F-11
答案:答：（1）QF1的断路器失灵保护应有I母线差动保护、L1的线路保护、短引线保护等保
护启动。
（2）L1的线路保护动作后跳QF2，若QF2拒动，则断路器失灵保护动作后跳QF3和启动远方跳闸装置跳同一运行线路L2对侧QF5断路器。
L2的线路保护动作后跳QF2，若QF2拒动，则断路器失灵保护动作后跳QF1和启动远方跳闸
第 19 页装置跳同一运行线路L1对侧QF5断路器。
本线路故障而断路器拒动时，QF2断路器失灵保护为了消除故障，必须启动同一串中供给故障电流的相邻线路跳闸，这样只能使用远方跳闸装置使对侧的断路器跳闸。因而断路器失灵
保护应按断路器设置，其鉴别元件采用反应本身断路器位置状态的相电流。
4. 发电机差动保护的最小动作电流Iopmin可整定为(0.1～0.3)Ign/na一般为(0.1～0.2)Ign/na，而其制
动特性的拐点B的横坐标一般整定为Ires0= (0.8～1.0)Ign/na（na为TA变比，Ign为发电机额定电流），有人认为为防止误动应将Iopmin提高或将Ires0减小，你认为是否合理，为什么？
答案:答：（1） Iopmin整定在（0.1～0.2）Ign/na，此动作值是在Ires=0～（0.8～1.0）Ign/na的范围内的动作值，此时TA流过的电流小于或等于发电机的额定电流，此电流下TA不会饱和，不平
衡电流很小，整定为（0.1～0.2）Ign/na已考虑了正常运行时足够的可靠性，不能认为再整定大一些更安全可靠；因为发生区外故障时，此时防止误动是依靠制动作用，而不是Iopmin了。
（2）如果将Ires0减小，如整定为（0.5～0.6）Ign/na。即将差动保护整定值开始有制动的点提前了，这无必要；因为在额定电流附近，Iopmin已大于不平衡电流了，不会误动；如此整定使得短路电流在Ign/na附近时，定值变大了。
（3）而当发电机内部发生短路时，特别是靠近中性点附近发生经过渡电阻短路时，机端和
中性点侧的三相电流都可能不大，而以上改变整定值都使灵敏度降低了，扩大了保护的死区。
综合以上观点，所以认为将Iopmin提高或将Ires0减小都不合理。
5. 发电机失磁对系统和发电机本身有什么影响？汽轮发电机允许失磁运行的条件是什么？
答案:答：发电机失磁对系统的影响：
（1）发电机失磁后，不但不能向系统送出无功功率，而且还要从系统中吸收无功功率，将造成系统电压下降。
（2）为了供给失磁发电机无功功率，可能造成系统中其他发电机过电流。 发电机失磁对发电机自身的影响：
（1）发电机失磁后，转子和定子磁场之间出现了速度差，则在转子回路中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热。
（2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率愈大，振动也愈大。 汽轮发电机允许失磁运行的条件是：
（1）系统有足够供给发电机失磁运行的无功功率，以不至于造成系统电压严重下降为限。 （2）降低发电机有功功率的输出，使之能在很小的转差下，在允许的一段时间内异步运行。即发电机应在较小的有功功率下失磁运行，使之不至于造成危害发电机转子的发热和振动。
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6. 远方直接跳闸回路如何设计，为什么？
答案:答：远方直接跳闸回路为了防止误收远切信号误跳断路器，必须增设就地判据。只有
当需要远切的系统一次现象确实同时出现时，才允许远切命令执行。当然为确保远切命令的可靠动作，也需要双重化配置。
远方直接跳闸回路的设计既能保证可靠动作且又不误动，因此可以采用如下的双重化原则，即双通道信号分别经独立的综合就地判据控制实现（1+1）×2的跳闸串、并联方式。如果考虑就地判据失灵，可增设双通道信号串联、较长时间动作的后备跳闸方式。
7. 某220kV甲变电站L1线在零序电流一段范围内发生B相接地短路，L1甲侧零序不灵敏电流II
段（定值2.4A、0.5s）动作，跳B相重合成功。录波测得L1线零序电流二次值为14A，甲侧L2线逞方向的零序不灵敏II段（2.4A、0.5s）由选相拒动回路出口动作后跳三相断路器，录波测得L2线甲侧零序电流二次值为2.5A。经过现场调查，这两回线因安装了过负荷解列装置，L1和L2线A相电流接入过负荷解列装置，L1和L2线A相电流接入过负荷解列装置，N线均接在同一端子，且两组电流互感器各自的中性点仍接地，出现了两个接地点。
试分析：（1）L2线甲侧零序不灵敏II段为何误动？
（2）L1线甲侧零序不灵敏I段（定值10.2A）和零序一段（定值9.6A）为何拒动？ 答案:答：（1）由于两组电流互感器各自的中性点接地，出现两个接地点，如图F-12所示。当L1线路发生B相接地短路故障时，非故障相电流L2的电流互感器二次零序回路将流过电流，电流流入GJ0的极性端，因此L2线甲侧零序功率方向元件动作，零序不灵敏II段误动。
（2）根据图F-12中标出的电流流向（未考虑负荷电流的影响），经N分流后，L1线的甲侧零序电流约为7A，其零序电流不灵敏I段及灵敏I段保护未达到10.2A和9.6A定值，故零序电流不灵敏I段及灵敏I段保护拒动。
第 20 页图F-12
8. 试述线路纵联电流差动全线速动保护的优点。为什么要配备零序电流差动？
答案:答：（1）具有光纤通道的线路纵联电流差动保护配有分相式电流差动和零序电流差动，
其优点是本身具有选相能力，不受系统振荡影响，在非全相运行中有选择性地快速动作。由于带有制动特性，可防止区外故障误动，不受失压影响，不反应负荷电流，回路简单明了，值得推广。
（2）在短线路上使用，不需要电容电流补偿功能，同时对超短线路停用距离I段而言，是短线路保护的最佳方案。
（3）配备零序电流差动对于要求实现单相重合闸的线路，在线路单相经高阻接地故障时，通过三相差动电流幅值的比较，能正确选相并动作跳闸。增设零序电流差动不是为了快速切除故障，而是提高对单相高阻接地故障的灵敏性，为躲区外故障的差动不平衡电流，动作延时200ms跳闸，用时间换取灵敏度。
9. 图F-13所示为—550kV系统的示意图，试分别为1、2、3号断路器进行失灵保护方案设计，要
求：
（1）叙述保护设计原则； （2）叙述每个元件的整定原则。
图F-13
答案:答：（1）1号断路器。
设计原则：
1）断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器，然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器。
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