故障分析试题供电类.docx
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故障分析试题供电类
故障分析试题(供电类)
共5题
一、(20分)系统接线如下图所示,全接线运行。
某日,调度员发现系统有冲击,保护人员通过远传系统获得如附件所示信息。
线路I、II长度均为9km,均配置一套高频闭锁主保护及完整的三段式距离和零序保护,高频闭锁距离保护仅在保护启动后的60毫秒以投入,重合闸投三重方式。
经对有关信息进行简单核对,发现甲变电站的时钟较乙变电站的时钟快122分钟;所有断路器均按照保护命令正确动作。
请根据搜集到的资料,叙述系统发生了什么情况,定性分析图中两条线路保护的动作行为,简述各保护装置的动作原因。
并说明用户受到什么影响?
附件:
保护动作信息
乙甲II线
TIME01:
25:
37
18GPI0TX(高频零序停讯)
40GPIOCK(高频零序出口)
110BHQDCH(保护启动重合闸)
1612CHCK(重合闸出口)
29251ZKJCK(阻抗一段出口)
CJL=1.37BN
甲乙II线
TIME03:
27:
37
18GPI0TX(高频零序停讯)
33GPIOCK(高频零序出口)
88BHQDCH(保护启动重合闸)
1590CHCK(重合闸出口)
CJL=7.83BN
乙甲I线
TIME01:
25:
37
27ZKQD(阻抗启动)
29501ZKJCK(阻抗一段出口)
3015BHQDCH(保护启动重合闸)
4517CHCK(重合闸出口)
CJL=1.34CA
甲乙I线
TIME03:
27:
37
23GPI0TX(高频零序停讯)
37202ZKJCK(阻抗二段出口)
3775BHQDCH(保护启动重合闸)
5277CHCK(重合闸出口)
56002ZKJSCK(二段阻抗加速出口)
CJL=7.84CA
答案:
(总分20分)
由上可知,II回线B相先发生接地故障,甲乙II线两侧高频保护动作,跳开3、4断路器,由于是瞬时性故障,重合成功(2分)。
II线重合约1.3秒后,I回线发生靠近乙侧AC相间故障,乙侧1ZKJCK,跳开2断路器(2分),同时乙侧II回线1ZKJCK,将断路器4跳开(2分)。
I线甲侧2ZKJCK,由于乙侧无电源,因此断路器2重合成功(4分),而甲侧重合于相间永久故障,2ZKJSCK,跳开断路器1(2分)。
由于高频保护仅在启动后60ms投入,故I线高频保护不动作(2分)。
综上所述,保护动作的结果使得断路器4和断路器1断开,造成对用户停电(4分)。
I线发生相间故障时,II线乙侧应是反方向,由于保护在重合后,保护整组复归前,阻抗继电器动作区包括原点,造成II线乙侧1ZKJCK(2分)。
保护动作信息时序,0秒发生故障
18-23ms甲乙II线两侧GPI0TX
33-40甲乙II线两侧GPIOCK
1590-1612甲乙II线两侧CHCK
2925甲乙II线乙侧1ZKJCK(断路器4断开)
2950甲乙I线乙侧1ZKJCK
3720甲乙I线甲侧2ZKJCK
4517甲乙I线乙侧CHCK
5277甲乙I线甲侧CHCK
5600甲乙I线甲侧2ZKJSCK(断路器1断开)
二、(30分)某500kV系统接线图如下,甲乙两站的所有保护配置均满足有关规程及规定的要求,重合闸投单重方式,所有线路保护II段时间定值为0.6秒,失灵保护延时跳相邻断路器时间为0.3秒,断路器两侧均有足够的TA供保护接入。
某日,系统发生冲击,录波图显示发生单相接地故障,甲站I母两套母差保护动作,甲乙线两套全线速动保护均动作。
故障点找到后,经分析认为所有保护均正确动作。
试回答以下问题:
1)指出单相接地故障点的位置。
2)根据故障点位置,分析各相关保护及断路器的动作情况。
3)若甲乙线配置高频保护,母差保护动作是否停信,为什么。
4)若在本次故障中甲站22断路器拒动,试分析各保护及断路器的动作行为。
答案:
(总分30)
1故障点位于如下1)或2)所述位置。
1)21断路器和TA1之间。
(2分)
2)21断路器和TA2之间。
(2分)
2当故障点位于1)位置时,甲站母差保护动作三相跳开11、21断路器,并闭锁甲乙线21断路器重合闸(2分)。
甲站甲乙线高频保护动作单跳22断路器故障相,乙站乙甲线高频保护动作单跳断路器1故障相,两侧断路器经重合闸时间后重合成功(2分)。
当故障点位于2)位置时,甲站母差保护动作三相跳开11、21断路器,并闭锁甲乙线21断路器重合闸(2分)。
甲站甲乙线高频保护动作单跳22断路器故障相,乙站乙甲线高频保护动作单跳1断路器故障相,若为瞬时接地故障,两侧断路器经重合闸时间后重合成功(2分);若为永久故障,则22及乙侧1断路器重合后保护加速三相跳闸。
由于故障点位于甲乙线甲侧出口处,甲侧除高频保护动作外,接地距离Ⅰ段及另序电流Ⅰ段均有可能同时动作(2分)。
33/2断路器接线的母差保护动作后高频保护不停信(2分)。
如果母差保护动作后高频保护停信,当母线故障时会误切线路。
例如该系统I母故障,会使乙侧高频保护动作,误切乙站1断路器(2分)。
4若故障点位于1)位置时,虽然22断路器拒动,但母差保护动作,使21断路器三跳,切除故障,22断路器失灵保护不会动作(2分)。
若故障点位于2)位置时,虽然母差保护动作,使21断路器三跳,但故障并未切除(2分)。
甲乙线路保护动作后,22断路器故障相拒动,150-200ms后发三跳令,非故障相断路器跳开(2分)。
22断路器失灵保护动作,先按相瞬跳本断路器(2分);延时0.3秒后三跳23断路器(2分)。
同时启动甲乙线及L1线远跳,乙站1断路器在单相跳闸后重合闸动作前又三相跳闸不重合,L1线对侧断路器三相跳闸不重合(2分)。
三、(10分)附图所示为一220KV系统:
(1)乙站I母发生A相接地故障,母线保护正确动作,并跳开了所有应该跳开的断路器。
此时,甲乙I线甲侧的高频保护动作,A相跳闸,重合成功,试分析甲乙I线高频保护动作行为。
(2)甲乙I线两套高频保护因故停运,乙站I母发生A相永久接地故障,保护及断路器动作情况如下:
母线保护正确动作,并跳开了所有应该跳开的断路器,甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作,试分析故障点的位置。
(3)设在甲乙I回线上装有闭锁式的高频零序方向保护,通道加工相为C相。
当发生甲母线的C相单相金属性短路,短路后甲乙I回线甲侧C相阻波器的电容击穿,分析甲乙I回线两侧高频零序方向保护的动作行为。
参考答案:
(1)母差停信。
(3)
(2)开关与CT间故障。
(3)
(3)乙侧的高频零序方向保护由于起动元件起动,F0-元件不动作,F0+元件动作,又收不到M侧高频信号将误动。
甲侧的高频零序方向保护虽然起动元件也起动了,收信机也收不到信号,但是由于F0-元件动件F0+元件不动作,高频保护不能跳闸。
(4)
四、(20分)比率制动型微机母线保护动作行为分析。
如图所示为某110kV变电站主接线图。
正常运行方式为:
I母、II母通过母联开关110并联运行。
各间隔TA变比为600/5,101和102为电源联络线,103和104为负荷馈线。
该站母线了装设了微机母线保护装置。
其中,比例制动系数整定Kr=2,差动电流门槛Idset=5A。
Id为差流,Ir为和(绝对值和)电流。
差动保护的动作条件为:
Id>Idset且Id>Kr(Ir-Id)。
运行过程中,母线保护装置发“母线分列运行”信号,运行值班人员到保护屏上确认并复归了该信号(事后查明,该信号是由于110开关位置开入光耦故障所引起。
且当时I、II母负荷正好各自平衡,母联开关电流几乎为零。
)
上述运行方式下,在103开关出口处发生A相接地短路故障(事故后录波显示103、102和101的故障电流分别为1400A、700A和700A),在103开关线路保护跳闸的同时,微机母线保护动作跳II母上所有开关,造成110kVII母线失压。
(注:
母差保护的动作逻辑为,母线并列运行时,大差作为总启动元件,闭锁整套保护,大、小差同时动作,才能出口;母线分列运行时,母联电流不参与差流计算,大差退出,小差自行判别故障并出口。
)
试对该微机母线保护动作行为进行分析。
参考答案:
1、由于微机母线保护装置光耦发生故障,且运行人员未认真核对现场运行方式,使微机母差保护装置工作于与一次设备不对应的方式下,故在母线区外故障时,造成其中一段母线保护误动作,切除无故障母线,造成不了必要的损失。
“母线分裂运行”为装置误发信号,且由于运行人员的确认和实际运行方式的巧合,使母线保护将双母线并列运行方式误判断为分裂运行方式。
(5分)
2、II母小差动作行为:
差流为流过110的短路电流(110TA已退出比较),故符合小差动作条件,误将区外故障判为区故障,出口跳II母上所有开关(102、104、110),因110位置误判,故不跳。
(5分)
简化计算法:
设101和103向短路点均衡提供故障电流,则Id=I101=700/5=140(A),远大于整定值(5A),且Id=140/(140-140)=140/0=∞,远大于Kr整定值2。
满足整定动作条件。
3、I母小差由于是在103出口处短路,尽管110TA电流未参与比较引起差流,但由于比例制动和103TA饱和,故I母小差仍能正确判断为区外故障,故不动作。
简化计算法:
Id=I110=I101=700/5=140A,远大于整定值(5A),但
Kr(Ir-Id)=2×((140+280)-140)=540(A),即Id小于Kr(Ir-Id),不满足差动动作的条件。
故I母差动不动作。
(10分)
五、某220kV线路MN,如附图1所示,配置闭锁式纵联保护及完整的距离、零序后备保护。
线路发生故障并跳闸,经检查:
一次线路N侧出口处A相断线,并在断口两侧接地。
N侧保护距离I段(Z1)动作跳A相,经单重时间重合不成后加速跳三相。
M侧保护纵联零序方向(O++)动作跳A相,经单重时间重合不成后加速跳三相。
N侧故障录波在线路断线时启动。
试通过N侧故障录波图(附图2),分析两侧保护的动作行为。
(注:
N侧为母线TV,两侧纵联保护不接单跳位置停信,投单相重合闸。
纵联保护通道在C相上。
二段时间t2=0.5秒。
)
参考答案:
答:
1.从N侧录波图0秒启动由没有故障表现,就此推断大约300ms前只发生了断线故障。
(1分)
2.两侧保护均没感受到故障,到录波图大约300ms处发生断口母线侧(与N侧相联结部分)A相接地故障,N侧保护由于感受到出口接地故障所以距离一段动作。
由于M侧(断口的线路侧)这时仍感受不到故障,所以在收到N侧高频信号后,远方启动发信保护不停信,N侧纵联保护被闭缩不动作。
(1分)
3.从N侧录波图看:
到录波图大约1070ms处发生M侧(断口的线路侧)A相接地故障,M侧保护启动发信并停信,N侧保护远方启动发信保护不停信,所以M侧保护被闭锁。
只能走2段时间跳闸。
(2分)
4.N侧保护大约经1010ms重合于A相故障,后加速三相跳闸。
此时N侧保护起信并停信,所以M侧零序纵联保护(大约1440ms)动作,跳A相,经单重时间重合不成后加速跳三相。
(1分)
附图1。
系统接线图
附图2:
N侧故障录波图。