∵|Es|=|ER|，振荡中心在ZΣ/2处；

ZΣ/2=（1 2 10 1）/2Ω=7Ω，位于NP线路距N母线4Ω处。振荡中心不在1、2阻抗Ⅰ段的动作特性内，所以1、2阻抗Ⅰ段继电器不误动。

振荡中心在3、4阻抗Ⅰ段的动作特性内，所以3、4阻抗Ⅰ段继电器误动。

3）  按系统参数振荡中心正好位于3号阻抗Ⅰ段动作特性圆的圆心，动作特性如图所示。振荡时测量阻抗端点变化的轨迹是SR线的垂直平分线。如图所示。

∴CN=4Ω，SC=7Ω,

∴SN=(42 72)1/2≈8Ω，∴∠CSN= 300，故

∠CNS= 600，

∴∠RNS=δ1=1200，

同理求得δ2=2400，两侧电势夹角在δ1~δ2期间阻抗继电器误动。

误动时间t=(δ2-δ1)/3600×T=(2400-1200)/3600×1.5=0.5秒。

发电专业试题

说明：第1题（20分）为必选题；2-6题（每题10分）可任选其中4道题做答，其余题目不得做答。判卷时在1题及2-6题中依次评阅，且2-6题只评阅4道题（请将答案写在答题纸上）。

1．如图所示，发电机经YN,d11变压器及断路器B1接入高压母线，在准备用断路器B2并网前，高压母线发生A相接地短路，短路电流为IAK。变压器配置有其两侧TA接线为星-角的分相差动保护，并设变压器零序阻抗小于正序阻抗。

1）画出差动保护两侧TA二次原理接线图（标出相对极性及差动继电器差流线圈）。（6分）

2）画出故障时变压器两侧的电流、电压相量图及序分量图。（8分）

3）计算差动保护各侧每相的电流及差流（折算到一次）。（3分）

4）写出故障时各序功率的流向。（3分）

答：1）画出的差动保护TA二次原理图如下图所示：

2）变压器高压侧接地故障时，设A相短路电流为IAK，则

变压器高压侧电流、电压及序量向量图如下图

变压器低压侧电流、电压向量图

3）变压器低压侧各相短路电流

由变压器高压侧流入各相差动继电器的电流

A相：

B相： 0

C相：

A相差动保护差流

C相差动保护差流

4)零序功率及负序功率由故障点流向变压器，而正序功率则由变压器流向故障点。

2． 发电机经穿墙套管、裸导线与室外主变联接。发电机配置有双频式100%的定子接地保护，其三次谐波电压保护的动作方程为 

式中：

为幅值、相位平衡系数，K3为制动系数；分别为机端及中性点三次谐波电压，基波零序电压3U0取自机端TV开口绕组。

1）大雨天，基波零序电压保护及三次谐波电压保护同时动作，请指出故障点可能所在的范围。（5分）

2）简述机端TV及中性点TV的一次侧分别断线时，基波零序电压保护及三次谐波电压保护的可能动作行为。（5分）

答：1）基波零序电压保护及三次谐波电压保护动作重叠区是由机端部分定子绕组到厂高变高压侧及主变低压接地故障。在大雨天，被雨淋的部分容易发生接地故障，因此从穿墙套管至主变套管之间的三相导线容易经水灰流接地。接地故障可能在这个范围。

3）机端TV一次断线时，如没有TV断线闭锁，基波零序电压保护要误动，三次谐波电压保护也可能误动。当中性点TV一次断线时，基波零序电压保护不会动作，而三次谐波电压保护一定误动。

3．水轮发电机，Sn=700MW，Un=20kV，每相5并联分支，每分支36匝，中性点侧可引出各分支端子；定子铁心共540槽，槽内上下层线棒短路共540种，其中a)相间短路60种（约占总短路故障的11%）；b)同相不同分支匝间短路60种；c)同相同分支匝间短路420种，短路匝数分别为1、3、5、7匝各105种。请回答：

1）  主保护配置要求双重化，你建议装设哪些主保护？指出它们的优缺点。（8分）

2）  相应的电流互感器如何配置？（2分）

答：1）裂相横差保护：对匝间短路灵敏，但对机端和引线相间短路无效；

2）零序电流横差保护：对匝间短路灵敏，但对机端和引线相间短路无效；

3）不完全纵差保护：对相间（包括引线）短路和匝间短路能反映，但可能灵敏度差；

4）传统纵差保护：只在对相间短路主保护双重化条件下才装设。

4．变压器差动保护在外部短路暂态过程中产生不平衡电流（两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿）的主要原因是哪些（要求答出5种原因）？（10分）

答：在两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿好的条件下，产生不平衡电流的主要原因是：

1）如外部短路电流倍数太大，两侧TA饱和程度不一致；

2）外部短路非周期分量电流造成两侧TA饱和程度不同；

3）二次电缆截面选择不当，使两侧差动回路不对称；

4）TA设计选型不当，应用TP型于500KV，但中低压侧用5P或10P；

5）各侧均用TP型TA，但TA的短路电流最大倍数和容量不足够大；

6）各侧TA二次回路的时间常数相差太大。

5．发电机负序反时限保护（I22t>A）的最大和最小动作电流分别为Iop.max和Iop.min，对应的最短和最长动作时限为tmin和tmax，问Iop.max、Iop.min、tmax、tmin如何整定？要不要与系统相邻元件保护配合整定？（10分）

答：取tmin=1000”，得

Iop.min= 

取Iop.max= 

tmax=

整定计算以上保护参数不必于系统相邻元件后备保护配合。

式中，Xd”, X2--发电机次暂态电抗（不饱和值）及负序电抗；

Ksat---饱和系数，一般取Ksat≈0.8

Xt---升压变短路电抗

I2∞---发电机长期允许的负序电流（标幺值）

Ign---发电机额定电流（KA）

na---TA变比

6．Y,d11变压器，在Y侧端口BC两相金属性短路时，设额定电压为Un=1（标幺值）,试分析△侧三相电压Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc的大小和相位。

（10分）

答：Y侧三相相量图如下图所示

△侧三相线电压Uab=/2，Ubc=/2，Uca=-；

三角形侧个相对地电压为Ua=/2，Ub=0，Uc=-/2。

Uab-Ubc=0=Ua Ub Uc-3Ub

∵Ua Ub Uc=0,∴Ub=0,Ua=0.5,Uc=-0.5。