思仿继电保护理论基础竞赛解析
思仿小编
思仿继电保护【理论基础】竞赛,共10道选择题。本文给出竞赛统计数据,并对10道试题进行解析,感兴趣读者可进一步参阅思仿原创文章。
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思仿理论竞赛 — 统计数据
各分数段分布:
1-10题正确率(截至3月13日8时):
(1) 18% (2) 40% (3) 29% (4) 38% (5) 34%
(6) 28% (7) 41% (8) 49% (9) 13% (10) 23%
思仿理论竞赛 — 试题解析
第 1 题【单选】
10kV不接地系统,母线的线电压:Uab为10kV∠0°,Ubc为10kV∠-120°,Uca为10kV∠120°,则相电压Ua为:
A5.77kV∠-30°B5.77kV∠-150°C5.77kV∠90°D不能确定
1题目解析
三个线电压相量必有 Uab + Ubc + Uca = 0,因此给出3个线电压,相当于2个独立条件,无法解出3个相电压。
如下图示,N点任意变化时,其线电压固定而相电压不固定,本题选D。
参阅:【线电压】能计算出【相电压】吗?
第 2 题【单选】
三相电流幅值:Ia=3A、Ib=4A、Ic=5A,三相电流相位未知,负序电流I2幅值不可能是:
A0 AB3 AC4 AD5 A
2题目解析
相位任意,求3、4、5相量之和的最大值、最小值。在3、4、5同相时幅值最大为12,在3、4、5形成三角形时幅值最小为0。
故负序电流I2幅值范围是 0A ≤ I2 ≤ 4A (12/3)。5A超出此范围,本题选D。
参阅:【正负零】序分量的计算
第 3 题【单选】
10kV不接地系统,母线仅带一条5km电缆线路,线路末端发生A相接地,线路首端零序电流特征是:
A没有零序电流B有零序电流,正比于线路对地电容C有零序电流,反比于线路对地电容D有零序电流,与线路对地电容无关
3题目解析
不接地系统单相接地时,故障支路的零序电流等于非故障支路对地电容电流之和。本题只有一条线路,没有非故障支路,故没有零序电流,本题选A。
A相接地时,该线路故障电流分布如下:
参阅:不接地系统单相接地零流特征
第 4 题【单选】
Y/y/Δ-11三圈变压器,额定容量为120MVA,额定电压为:220/121/10.5 kV,容量比为:100/100/50,差动保护的平衡系数与各侧容量的关系是:
A平衡系数与本侧容量成正比B平衡系数与本侧容量成反比C平衡系数与本侧容量没关系D以上说法均不正确
4题目解析
变压器差动保护平衡系数计算公式为:(Un*Kn)/(Um*Km)。其中:Un、Um为额定电压,Km、Kn为CT变比。
平衡系数与变压器容量无关,本题选C。
参阅:差动保护『平衡系数』计算方法
第 5 题【单选】
三相变压器,高压侧XYZ绕组与低压侧xyz绕组相对应,该变压器类型为:
AY/Δ-1BY/Δ-3CY/Δ-5DY/Δ-7EY/Δ-9FY/Δ-11
5题目解析
高压侧线电压 UAB = UX - UY,低压侧线电压 Uab = -Uz,且Uz与UZ、UC同相位,故Uab落后UAB相位90°,对应3点钟,本题选B。
参阅:三相变压器【钟点数】识别方法
第 6 题【单选】
Y/Δ-9变压器,Y侧三相电流:IA、IB、IC,Δ侧三相电流:Ia、Ib、Ic。在Y侧电流做相位校正,与Ia进行差动计算的电流是:
A(IA - IB)/1.732B(IB - IC)/1.732C(IC - IA)/1.732D(IB - IA)/1.732E(IC - IB)/1.732F(IA - IC)/1.732
6题目解析
Y/Δ-9变压器,相当于在Y/Δ-3(第5题提及)基础上对低压侧反极性,如下图所示:
低压侧 Ia = Iz - Iy 对应高压侧电流为 (IC - IB)/1.732,本题选E。
参阅:变压器差动保护的相位校正
第 7 题【单选】
双端电源系统发生振荡,图123为A相电气量,图1、图2、图3分别对应:
A线路电流、母线电压、振荡中心电压B线路电流、振荡中心电压、母线电压C振荡中心电压、线路电流、母线电压D振荡中心电压、母线电压、线路电流
7题目解析
振荡过程中,两侧电源同相位时:线路电流最小、母线电压最高、振荡中心电压最高,三者呈现出“谷、峰、峰”的特征,可知图1是线路电流。
振荡过程中,两侧电源反相位时:振荡中心电压最低,并低于母线电压。图3波谷电压低于图2波谷电压,因此,图3为振荡中心电压。
综上所述,本题选A。
参阅:电力系统振荡【电压电流】特征
第 8 题【多选】
110kV馈线发生A相接地故障,可能进入距离1段动作区的是:
A接地阻抗 ZbB接地阻抗 ZcC相间阻抗 ZabD相间阻抗 ZbcE相间阻抗 Zca
8题目解析
110kV馈线,单侧有电源,发生A相金属性接地时,忽略系统阻抗和负荷电流,有如下“估算”(Ea、Eb、Ec分别为电源电势,K0为零序补偿系数,K0取0.66):
Za = Ea/(Ia + K0*Ia)
Zb = Eb/(Ib + K0*Ia)
= Ea∠-120°/(K0*Ia) = ((1 + K0)/K0)*Za∠-120°
Zc = Ec/(Ic + K0*Ia)
= Ea∠120°/(K0*Ia) = ((1 + K0)/K0)*Za∠120°
可见,非故障相的接地阻抗,幅值变为(1+K0)/K0倍(大致为2.5倍)且相位偏离±120°,在反向区域,不会进入动作区。
BC为非故障相,Ib - Ic很小,Ub - Uc接近正常线电压,Zbc = (Ub - Uc)/(Ib - Ic)幅值很大,不会进入动作区。
Zab = (Ea - Eb)/(Ia - Ib) = 1.732Ea∠30°/Ia
= 1.732(1 + K0)Za∠30°
≈ 2.9*Za∠30°
同理求得:Zca ≈ 2.9*Za∠-30°
可见,Zab和Zca在Za两侧偏移±30°,幅值在2.9倍Za左右。当线路近端发生A相故障时,Zab、Zca可能进入距离1段动作区,如下图所示(Za越来越小):
过渡电阻Rg的影响:Rg会导致Zb和Zc幅值更大,更不易进入动作区,分析过程同上,不再赘述。
下图为Rg从0逐渐变大时Za、Zb、Zc的动态轨迹。
综上所述,本题选C和E。
参阅:距离保护【非故障相】阻抗特征
第 9 题【多选】
10kV不接地系统(Un为5.77kV)馈线末端发生BC接地故障,母线电压(Ua、Ub、Uc)特征有:
AUa幅值 ≈ 1.732*UnBUa幅值 ≈ 1.5*UnCUb和Uc相位差 ≈ 0°DUb和Uc相位差 ≈ 120°EUb和Uc相位差 ≈ 180°
9题目解析
不接地系统,在相间接地时,零序电流忽略不计。BC接地故障,可分解为两步骤:BC短路(不接地)、短路点接地。
BC短路(不接地),故障点电压必须满足:
Ub = Uc
Ua + Ub + Uc = 0
故有:Ub = Uc = -Ua/2,相量如下右图所示。
BC短路点接地时,相当于把电压参考点从N移到短路点G,故障点电压:
Ub = Uc = 0
Ua = 1.5*Un
如下左图所示。
母线介于故障点到系统电源之间,故母线电压Uc在G到Ec的连线,母线电压Ub在G到Eb的连线,如下右图所示。
显然有:Ub 与 Uc 反相。
综上所述,本题选B和E。
参阅:不接地系统【接地故障】电压特征
第 10 题【多选】
系统M和系统N发生振荡,联络线M侧的阻抗轨迹如图所示,下列说法正确的是:
AM侧频率 > N侧频率BM侧频率 CM侧电势Em = N侧电势EnDM侧电势Em > N侧电势EnEM侧电势Em
10题目解析
振荡时,假定两电源之间阻抗为Zmn,M侧电源为Em,N侧电源为En。
系统之间电流:Imn = (Em - En)/Zmn
M侧电源测量阻抗:Zm = Em/Imn = Zmn*Em/(Em - En)
令 En/Em = K∠α,则有:Zm = Zmn/(1 - K∠α)。
当 α = 0°时,Zm为最大值:Zmax = Zmn/(1 - K)
当 α = 180°时,Zm为最小值:Zmin = Zmn/(1 + K)
Zm的轨迹:以Zmax和Zmin为直径的圆,如下图所示:
先分析两侧电势的大小:
当 K
再分析轨迹的移动方向:
当α = 180°附近时(即在Zmin附近),令 α = 180 + β:
Zm = Zmn/(1 - K∠(180+β)) = Zmn/(1+K∠β)
Zm在α = 180°时相位逐渐变大,必有1+K∠β(在β = 0°时)相位逐渐减小,即β和α在减少,En相位逐渐落后Em相位,可推出:En的频率
综上所述,本题选A和D。
参阅:电力系统振荡【阻抗轨迹】特征
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