電力系統(tǒng)繼電保護試題以及答案

1、一、單項選擇題（每小題 2 分，共 30 分。從四個備選答案中，選出一個正確答案, 并將正確答案的號碼寫在題目后面的括號內(nèi)。）1. 1 電流保護 I 段的靈敏系數(shù)通常用保護范圍來衡量，其保護范圍越長表明保護越（）可靠不可靠靈敏不靈敏2限時電流速斷保護與相鄰線路電流速斷保護在定值上和時限上均要配合，若（）不滿足要求，則要與相鄰線路限時電流速斷保護配合。選擇性速動性靈敏性可靠性3使電流速斷保護有最小保護范圍的運行方式為系統(tǒng)（）最大運行方式最小運行方式正常運行方式4 在中性點非直接接地電網(wǎng)中的并聯(lián)線路上發(fā)生跨線不同相兩點接地短路時，兩 相星形接線電流保護只切除一個故障點的幾率為（）。100%2/31

2、/305按 900接線的功率方向繼電器，若 IJ=-IC，則 UJ應為（）LAB-UABUB-UC6電流速斷保護定值不能保證（）時，則電流速斷保護要誤動作，需要加裝 方向元件。速動性選擇性靈敏性可靠性7 作為高靈敏度的線路接地保護，零序電流靈敏 I 段保護在非全相運行時需（）投入運行有選擇性的投入運行有選擇性的退出運行退出運行8 在給方向阻抗繼電器的電流、電壓線圈接入電流電壓時，一定要注意不要接錯極性，如果接錯極性，會發(fā)生方向阻抗繼電器拒動正向故障拒動或反向故障誤動9方向阻抗繼電器的最大靈敏角是可以調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)方法是改變電抗變換器DKB（）原邊匝數(shù)副邊匝數(shù)10距離 II 段的動作值應按分支系數(shù)

3、Kfz 為最小的運行方式來確定，目的是為了保證保護的（）。速動性選擇性11.相間短路的阻抗繼電器采用事故運行方式（）的后果誤動損壞原邊線圈中的電阻大小副邊線圈中的電阻大小靈敏性可靠性00接線。例如 IJ=IB-IA時，UJ=（ ） LA-UBLA LB LB-UA12差動保護只能在被保護元件的內(nèi)部故障時動作，而不反應外部故障，具有絕對（）。選擇性速動性靈敏性可靠性13對于間接比較的高頻保護，要求保護區(qū)內(nèi)故障時保護動作行為不受通道破壞的 影響，應該選擇的間接比較信號是（）。允許信號跳閘信號閉鎖信號任意信號14相高頻保護用 I1+KI2 為操作電流，K=6 8,主要是考慮（）相位不受兩側(cè)電 源相位

4、的影響，有利于正確比相。正序電流零序電流負序電流相電流15高頻保護基本原理是：將線路兩端的電氣量（電流方向或功率方向）轉(zhuǎn)化為高 頻信號；以（）為載波傳送通道實現(xiàn)高頻信號的傳送，完成對兩端電氣量的比較。 微波通道 光纖通道輸電線路導引線 二、（本題滿分 20 分）如圖網(wǎng)絡，試計算保護 1 電流速斷保護的動作電流，動作時限及最小保護范圍，并 說明當線路長度減到 20KM 時情況如何？由此得出什么結(jié)論？已知Kk =1.2,z1=0.4 /km,Zs.mi n=12, Zs.max=18 。Gw-12110KV60KM S.ibw解: IdBmax= Es/(Zs.min + z1XLAE)Lmin

5、=19.95 （km）被保護線路的長度很短時, 、（本題每小題 5 分，滿分 10 分）在單電源環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，饋電線路過電流保護動作時限如圖所示。 1.計算輸電線路過電流保護 動作時間；2.哪些線路過電流保護必須安裝功率方向元件？如果需要安裝，在圖中標明功率方 向元件及其動作正方向。LAB=60 km:LAB=20 km:Idz = 2.21 (kA)Idz = 3.98 (kA)1s2s匸1 3.5s0.5s2.5s91.5s3 3sCZH1091.5s0.5s11-O12-o6O5Is13 Es( -Z12 Idz.AIdz.A = KkIdB. maxminZs. max)Lmin =-8

6、.92（km）電流速斷保護可能沒有保護范圍四、（本題滿分 10）如圖所示，各線路均裝有距離保護，已知：Zs1.max=20 , Zsl.min=15,Zs2.max=25 ，Zs2.min=20，z1= 0.4/km, Kk =0.8。計算保護 1 的距離 II段動作定值并校驗動作靈敏度。Kb=lbc/lab= 1+（zs1+zab）/zs2;Kb.min = 1+（15+18）/25=2.32;ZdZA= Kk （ZAB+KbXZBC） =36.67Klm= ZdZA/ ZAB=2.041.25五、（本題每小題 5 分，滿分 15 分）高頻閉鎖方向保護的原理框圖如下。1.分別敘述保護動作區(qū)內(nèi)

7、部與外部故障時的保 護的動作過程；2.說明原理框圖中各元件的功能與作用；3.如果通道遭到破壞，當內(nèi)部故 障和外部故障時，保護的工作會受到何影響？1 .動作過程：?保護區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)保護方向元件I,I ,S+動作，I ,S+動作后閉鎖發(fā)訊，兩側(cè)保護均不發(fā)訊，保護動作跳閘?保護區(qū)外故障：近故障側(cè)保護方向元件S+不動作，I 動作后啟動發(fā)訊，閉鎖對側(cè)保護2. 元件的功能與作用：S+ :保護正方向故障時動作的功率方向元件；I， I :故障起動元件t1:區(qū)外故障切除后，近故障端保護繼續(xù)發(fā)訊 t1 以閉鎖對端保護，用于防止近故障端保護 I 先 返回（停止發(fā)訊）、遠故障端 S+，I 后返回時引起的誤動t2:通

8、道配合延時。區(qū)外故障時，遠故障端S+，I 動作，需經(jīng) t2 延時才能出口，以保證可靠收到對側(cè)閉鎖信號3.如果通道遭到破壞，內(nèi)部故障 /外部故障時，保護正確/錯誤動作。六、（本題每小題 5 分，滿分 15 分）1.零序電流靈敏 I 段與零序電流不靈敏 I 段的區(qū)別是什么？分別在那種情況下起作用?區(qū)110KV45KM30KM別：零序電流靈敏 I 段與零序電流不靈敏 I 段的定值整定原則不同，動作靈敏度不同1.-AB-1解 :IdB.max= Es/(Zs.min + z1minIdz.A = KkI可解得：dB. max兒AB)1 ,-3 Es( -Z12 Idz.AZs.max零序電流靈敏 I

9、段動作靈敏度高，作為全相運行、發(fā)生接地故障時的接地保護，非全相運行時需退 出運行；零序電流不靈敏 I 段的動作靈敏度低，作為非全相運行、發(fā)生接地故障時的接地保護2 說明三種圓特性阻抗繼電器，那一種受過渡電阻影響最??？那一種受系統(tǒng)振蕩影響最小？那一種躲負荷能力最強？受過渡電阻影響最小依次為：全阻抗繼電器/偏移/方向；受系統(tǒng)振蕩影響最小依次為：方向/偏移/全阻抗繼電器；躲負荷能力最強依次為：方向/偏移/全阻抗繼電器；3 閉鎖式方向高頻保護中采用負序功率方向繼電器有何優(yōu)點？(1) 可反應所有不對稱故障；增加電壓記憶后，也可反應三相對稱故障；(2) 沒有電壓死區(qū)；保護區(qū)外故障時，近故障側(cè)負序電壓(功率

10、)高于遠故障側(cè)負序電壓(功率)，容易實現(xiàn)靈敏度配合(3) 振蕩時三相對稱，不存在負序分量，負序功率方向元件不誤動試題2答案一、(本題每小題 2 分，滿分 20 分)1 定時限過電流保護的動作時限是按階梯時限特性來選擇的。2.在中性點非直接接地電網(wǎng)中的串聯(lián)線路上發(fā)生跨線不同相兩點接地短路時，三相完全星接線電流保護只切除遠離電源故障點的幾率為100 %。3. 零序過電流保護與相間過電流保護相比，由于其動作電流小，所以靈敏度高4.按 90接線的功率方向繼電器，若IJ=-Ic，則 UJ應為UB。5.全阻抗繼電器的主要缺點是無方向性。6.短距離輸電線路比長距離輸電線路受過渡電阻的影響要大。7 距離 II

11、I 段的靈敏度校驗應按分支系數(shù)Kfz為最大的運行方式來確定，目的是為了保證靈敏性。&在雙側(cè)電源系統(tǒng)中， 當兩電壓電勢模值相同且系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等時，振蕩中心處 于 Zs/2處。9.相差高頻保護采用比較線路兩端正序電流相位來反應對稱短路。10.對于母線保護，通常把 可靠性放在重要位置。二、(本題每小題 10 分，滿分 20 分)如圖所示，在 110KV 輸電線路中，單位線路長度的阻抗為：X1=0.4( /km),可靠系數(shù)Kk =1.25 ;系統(tǒng)阻抗為：Zs.max=6 , Zs.min=4。1.計算：線路 AB 的電流速斷保護一次動作值與電流速斷保護最小保護范圍。比較不完全星形接線兩繼電

12、器方式與三繼電器方式過電流保護的差別。5s110kV 45km 30km2.Idz = 3.77 (kA)Lmin =23.1(km)三、（本題每小題 5 分，滿分 10 分）在雙電源系統(tǒng)中，饋電線路過電流保護動作時限如圖所示（設電源處故障均有瞬動保護）。1. 計算輸電線路過電流保護動作時間；2. 哪些線路過電流保護必須安裝功率方向元件？如果需要安裝，在圖中標明功率方向元件及其動作正方向。11-o解：t5=0s , t3=maxt5,t11,t12+ t=2.5s+0.5s=3s , t 仁 maxt3,t9,t10+ t=3s+0.5s=3.5st2=maxt7,t8+ t=2.5s+0.5

13、s=3s , t4=maxt2,t911,t10+ t=3s+0.5s=3.5s ,t6=maxt4,t11,t12+ t=3.5s+0.5s=4s圖中標明了功率方向元件動作正方向四、（本題每小題 10 分，滿分 20 分）如圖所示，各線路均裝有采用方向阻抗繼電器的距離保護，已知：Zs1.max=15 , Zs1.min=10,Zs2.max=20 , Zs2.min=15 , z1= 0.4 / km, lm=75, d=75;可靠系數(shù) Kk =Kk =0.81.5s1s2.5s2.5s1.5s102s12110KV50KM25KM1.計算保護 1 的距離 II 段動作定值并校驗動作靈敏度。

14、2. 在保護安裝處出口短路時， 距離保護一段容許的過渡電阻是多少？距離保護一段容許的最大過渡電阻又是多少？保護 A 出口 20KM 處發(fā)生相間短路，過渡電阻分別為10、15 和 25 時，保護 A 一段是否動作？ 為什么？解：1. Kb=lbc/lab= 1+（zs1+zab）/zs2;Kb.min = 1+（10+20）/20=2.5;ZdzA= Kk（ZAB+KbXZBC） =32；Klm= ZdZA/ ZAB=1.61.252.線路 AB 的一段定值為：ZdZA= 16;方向阻抗繼電器園半徑為：r=ZdZA /2=8，因此，保護 A 出口20KM 處發(fā)生金屬性相間短路時，短路阻抗為：Zd

15、=20X0.4=8，位于方向園的園心；過渡電阻分別為 10、15 和 25 時，保護 A 一段均不動作，因為此時過渡電阻大于園半徑，測量阻抗均位于園外五、（本題每小題 5 分，滿分 10 分）高頻閉鎖方向保護的原理框圖如下：1.分別敘述保護動作區(qū)內(nèi)部與外部故障時的保護的動作過程，說明原理框圖中各元件的功能與作用。為什么要采用兩個靈敏性不同的起動元件？2.如果通道遭到破壞，當內(nèi)部故障和外部故障時，保護的工作會受到何影響？解：1 .動作過程：?保護區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)保護方向元件1,1 ,S+動作，I ,S+動作后閉鎖發(fā)訊，兩側(cè)保護均不發(fā)訊，保護動作跳閘?保護區(qū)外故障：近故障側(cè)保護方向元件S+不動作，I

16、 動作后啟動發(fā)訊，閉鎖對側(cè)保護2. 元件的功能與作用：S+ :保護正方向故障時動作的功率方向元件；I ,1 :故障起動元件t1:區(qū)外故障切除后， 近故障端保護繼續(xù)發(fā)訊 t1 以閉鎖對端保護，用于防止近故障端保護 I 先 返回(停止發(fā)訊)、 遠故障端 S+ ,I 后返回時引起的誤動t2:通道配合延時。區(qū)外故障時，遠故障端S+ , I 動作，需經(jīng) t2 延時才能出口，以保證可靠收到對側(cè)閉鎖信號3. 如果通道遭到破壞，內(nèi)部故障 /外部故障時，保護正確/錯誤動作。六、(本題每小題 5 分，滿分 20 分)1.中性點直接接地系統(tǒng)為什么不利用三相相間電流保護兼作零序電流保護，而要采用零序電流保護？答：由于

17、中性點直接接地系統(tǒng)中，單相接地短路故障幾率很大(總故障80%以上)，大電流接地系統(tǒng)單相接地短路出現(xiàn)很大故障相與零序短路電流，而相電流保護靈敏度不夠，故需單獨設零 序電流保護。2.說明雙側(cè)電源線路上實現(xiàn)同期重合閘時，檢同期重合閘和檢無壓重合閘的工作方式與同期合閘條件。答：兩側(cè)保護跳閘后，線路無壓，則無壓檢定側(cè)首先合閘，使線路充電，同步檢定側(cè)檢查同步 條件合格后允許同步合閘。如果無壓檢定側(cè)DL 偷跳，因?qū)?cè)有壓，不允許 ZCH 動作；為此在無壓檢定側(cè)同時使用同步檢定，由同步檢定起動ZCH 重合閘于故障時，無壓檢定側(cè) DL 連續(xù)兩次切除故障電流，工作條件惡劣，需定期更換檢定方式。注意：同步檢定側(cè)不允

18、許投入無壓 檢定方式。同期合閘條件為： UmUx ；fm fx ； (3)arg(Um/Ux)03.相高頻保護為什么用 I1+KI2 為操作電流？ K 值過大或過小對保護有何影響？答：相差高頻保護中，將三相電流綜合為復合電流 (I1+KI2)比相，可正確反映各種不同類型的故 障；(I1+KI2)控制高頻發(fā)訊機發(fā)訊(對高頻電流進行調(diào)制)，稱為操作電流。K=68,保證了各 種區(qū)內(nèi)各種不對稱故障的靈敏性；I1 保證了在區(qū)內(nèi)三相對稱故障時操作元件的可靠工作。 K 值 過大時難以保證三相故障時保護的靈敏度，過小則不利于不對稱故障時的正確比相。4.機定子裝有縱差動和橫差動保護時，發(fā)生何種故障時兩種保護會同

19、時動作？答：相間故障時兩種保護會同時動作。試題3答案一、（本題每小題 2 分，滿分 20 分）1 故障和不正常工作情況若不及時處理，將引起事故 。2.在中性點非直接接地電網(wǎng)中的并聯(lián)線路上發(fā)生跨線不同相兩點接地短路時，兩相不完全星接線電流保護只切除一個故障點的幾率為2/3。3定時限過電流保護的動作時限是按階梯時限特性來選擇的。4.按 90接線的功率方向繼電器，若IJ=-Ic ,貝 U UJ應為一 UAB。5.全阻抗繼電器的主要缺點是 無方向性。6阻抗繼電器的動作特性在 +R 軸方向所占面積越大，耐受過渡電阻的能力越強 。7距離n段的整定阻抗應按分支系數(shù)Kfz為最小的運行方式來確定，目的是為了保證

20、選擇性。&在雙側(cè)電源系統(tǒng)中， 當兩電壓電勢模值相同且系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等時，振蕩中心處于 Z2/2 。9.高頻保護采用允許信號的主要優(yōu)點是加快動作速度。10對于中性點可接地或不接地的變壓器的接地故障需要裝設零序電流保護和零序電流電壓保護 。二、（本題每小題 10 分，滿分 20 分）如圖所示，在 110KV 輸電線路中，線路AB 的負荷電流為 175A”系統(tǒng)阻抗為：Xs=4 ,單位線路長度的阻抗為:X=0.4（ /km）,Kk =1.25; Kk =Kk=1.15; Kzq=1.5; Kh=0.85。1. 計算：電流速斷保護、限時電流速斷保護、過電流保護動作值與動作時間。2. 比較不完全

21、星形接線兩繼電器方式與三繼電器方式過電流保護的差別。E|2.ID1.1 1.25(4 45 0.4 30 0.4)動作時間：tA=0.5S1.5s110kV 45km30km解：1.線路AB 的保護 A 速斷保護dz.AKK1Id3B.max(Zs.minZAB)115/ .31.253.77( KA)(4 45 0.4)AB 的保護 A 的 II 段保護2.線路求動作電流（與下條線路電流速斷動作值配合）EIdz.AKK2KK1Id3C.max(Zs.minZABZBC)115/ 32.25(KA)靈敏度校驗:三、(本題每小題在單電源環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，饋電線路過電流保護動作時限如圖所示。1.計算輸電

22、線路過電流保護動作時間；哪些線路過電流保護必須安裝功率方向元件？如果需要安裝，在圖中標明功率方向元件及其動作正方向。2s t5=t7+ t=2s , t3=maxt5,t8+ t=2s+0.5s=2.5s , t1=maxt3,t9+ t=2.5s+0.5s=3st2=maxt7+ t=1.5s+0.5s=2s , t4=maxt2,t9+ t=2.5s+0.5s=3s ,t6=maxt4,t8+ t=3s+0.5s=3.5st1t6,t2t3,t5t4,因此保護 1 , 2, 5 設置功率方向元件，動作正方向：母線指向線路四、(本題每小題 10 分，滿分 20 分)巳知采用幅值比較方式構(gòu)成繼

23、電器的兩個電壓量：U=KI j,U=KUUj-KIlj,且動作條件為|U1| |U2| ,試問：(1)所構(gòu)成的繼電器是什么繼電器？該繼電器的整定值是什么？(2)測量阻抗為 Zj，整定阻抗為 Zzd 時，根據(jù)動作方程畫出相應的交流回路結(jié)線圖及動作特 性阻抗圓。解：(1)由動作方程，有 |1/2*(2KI/KU)| |ZJ- 1/2*(2KI/KU)|因此，該繼電器是方向阻抗繼電器，且其整定阻抗為2K/KU(2)相應的交流回路結(jié)線圖及動作特性阻抗圓如下1.3KK3Kzq12 15聖（lfmax）230 0.487（kA）Kh0.855 分，滿分 10 分）2.解:1dz.A五、（本題每小題 5 分

24、，滿分 10 分）（1）完成變壓器（Y/ -11 接線）差動保護二次回路接線的原理圖。2）標出二次回路中電流的方向，寫出差動電流的表達式。（一次側(cè)電流方向：丫宀；一次側(cè)電 流正方向：流出變壓器電流為負，流入變壓器為正）解：（1）二次回路接線的原理圖及電流方向如下。/吉一垃線交圧游羞創(chuàng)侏護扌妾戟耳中司音田（2）差動電流的表達式（A 相為例）ledA= （IYA2-IYB2）-IAA2六、（本題每小題 5 分，滿分 20 分）1何為系統(tǒng)最大/最小運行方式？在電流保護整定 /校驗時各選擇那種方式？答：短路時通過該保護的短路電流為最大/最小的可能運行方式，稱為系統(tǒng)最大/最小運行方式。在電流保護整定/校驗時各選擇最大/最小運行方式。2. 高頻閉鎖方向保護中采用按 900接線方式的功率方向繼電器作為方向元件時帶來什么問題？如采用負序功率方向繼電器會有何優(yōu)點？此時的缺點是什么？答：900接線功率方向元件有電壓死區(qū)，振蕩時可能誤動。采用負序功率方向繼電器的優(yōu)點：（1）可反應所有不對稱故障；