繼電保護(hù)試卷(試題、答案)

2011-2012學(xué)年度第二學(xué)期期末考試

《繼電器保護(hù)原理課程》試卷（A卷答卷）

教學(xué)中心：專業(yè)層次：繼續(xù)教育本科

學(xué)號(hào)：姓名：座號(hào)：

注意事項(xiàng)：L本試卷共五大題，滿分100分，考試時(shí)間120分鐘，閉

卷；

2.考前請(qǐng)將密封線內(nèi)各項(xiàng)信息填寫清楚；

3.所有答案直接做在試卷上，做在草稿紙上無(wú)效;

4.考試結(jié)束，試卷、草稿紙一并交回。

密

題號(hào)—?四五總分

得分

封

線出卷要求：

1、所有試卷必須依據(jù)教學(xué)大綱和考試大綱的要求出題；

內(nèi)2、試卷內(nèi)容難度：基礎(chǔ)內(nèi)容約占60%、中等難度內(nèi)容約占30%、較難內(nèi)

容約占10%；

不3、題型一般應(yīng)該多樣化，如：判斷題、選擇題、填空題、概念解釋題、

簡(jiǎn)答題、論述題、計(jì)算題、設(shè)計(jì)題，操作題、作圖題、分析題、編程題等；

答

4、題量適當(dāng)，考試時(shí)間不低于90分鐘，一般為120分鐘；

5、同一份試卷中，相同內(nèi)容不得出現(xiàn)在不同題型中；出卷應(yīng)出A、B、C

卷，題型相同且難易程度相當(dāng)，同題型試題內(nèi)容重復(fù)率不得超過(guò)20樂(lè)

6、試卷應(yīng)合理分配各題型分?jǐn)?shù)，且注明各小題分?jǐn)?shù);

7、按照學(xué)院統(tǒng)一試卷格式要求排版，每份試卷表頭、得分表及密封線均

應(yīng)及試卷模版所給相同；

8、每份卷給出標(biāo)準(zhǔn)（參考）答案，其中論述題、分析題、操作題等應(yīng)指

出得分要點(diǎn)；

9、試卷及答案一起上交（含電子版），出卷教師在試卷紙版背面簽名確

認(rèn)。

一.判斷題（每題1分，共15分）

1.電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置如不能及時(shí)動(dòng)作，可能破壞電力系統(tǒng)

運(yùn)行的穩(wěn)定性。（V）

2.繼電保護(hù)裝置的測(cè)量部分測(cè)量被保護(hù)元件的某些運(yùn)行參數(shù)并及保護(hù)的整

定值進(jìn)行比較。（X）

3.電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)繼電保護(hù)裝置通常應(yīng)在保證選擇性的前提下,盡快動(dòng)

作。（J）

4.采用90°接線的功率方向繼電器，兩相短路時(shí)有電壓死區(qū)。

（X）

5.電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱相間短路時(shí)，短路電流中含正序分量、負(fù)序分量、零

序分量。（X）

6.中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障線路保護(hù)通過(guò)的零序電流為本身

非故障相對(duì)地電容電流之和。（X）

7.距離保護(hù)接線復(fù)雜，可靠性比電流保護(hù)高，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。

（X）

8.長(zhǎng)線路的測(cè)量阻抗受故障點(diǎn)過(guò)渡阻抗的影響比短線路大。

（X）

9.電流比相式母線保護(hù)動(dòng)作判斷只及電流的相位有關(guān)，而及電流的幅值無(wú)

關(guān)。（J）

10.對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)，母線保護(hù)采用三相式接線。

（X）

11.平行線路的一回線檢修時(shí)，橫差方向保護(hù)應(yīng)自動(dòng)退出工作。

（V）

12.相差高頻保護(hù)能作相鄰元件的后備保護(hù)。

（X）

13.發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路時(shí)，短路點(diǎn)越靠近機(jī)端，短路電流越大，保護(hù)動(dòng)作越靈敏。

（X）

14.電氣設(shè)備過(guò)負(fù)荷時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)將過(guò)負(fù)荷設(shè)備切除。（J）

15.微機(jī)型保護(hù)及集成電路型保護(hù)相比，自檢功能更強(qiáng)，可靠性更高。

（V）

二單項(xiàng)選擇題（每題1分，共10分）

1.繼電器按其結(jié)構(gòu)形式分類，目前主要有（C

（A）測(cè)量繼電器和輔助繼電器（B）電流型和電壓型繼電器（C）電磁型、

感應(yīng)型、微機(jī)型

2.對(duì)于過(guò)電流保護(hù)，計(jì)算保護(hù)靈敏系數(shù)時(shí)，應(yīng)用（B）。

（A）三相短路；（B）兩相短路；（C）三相或兩相短路都可以。

3.繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)。要求（C）

（A）Klm<l；（B）Kln=l；（0Kln>lo

4.繼電保護(hù)用互感器一次電壓（或電流〉的正方向規(guī)定為（C）。

（A）從無(wú)”端指向有端;（B）任何一端指向另一端；

（C）從有端指向無(wú)端。

5.零序分量濾過(guò)器的作用是（A）o

（A）獲取零序分量；（B）消除零序分量；（C）獲取正、負(fù)分量。

6.方向阻抗繼電器中，記憶回路的作用是（B）。

（A）提高靈敏度；（B）消除正向出口三相短路的死區(qū)；

（C）防止反向出口短路動(dòng)作。

7.從減小系統(tǒng)振蕩影響出發(fā)，距離保護(hù)的測(cè)量元件應(yīng)采用（B）阻

抗繼電器。

（A）全；（B）方向；（C）偏移特性。

8.有一中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，故障前的相電壓大小為Uph,當(dāng)該電網(wǎng)發(fā)生單

相接地時(shí)，電壓互感器開口三角處零序電壓3U。大小為（B）o

（A）Uph；（B）3Uph；（C）Upho

9.方向閉鎖高頻保護(hù)發(fā)信機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)判斷為外部短路時(shí)

（C）o

（A）兩側(cè)發(fā)信機(jī)立即停信；（B）兩側(cè)發(fā)信機(jī)繼續(xù)發(fā)信；

（C）反方向一側(cè)發(fā)信機(jī)繼續(xù)發(fā)信。

10.發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)中斷線監(jiān)視繼電器的動(dòng)作電流，按躲過(guò)

（B）整定。

（A）發(fā)電機(jī)的額定電流；（B）發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流;

（0發(fā)電機(jī)外部短路時(shí)的不平衡電流。。

三.概念解釋題（共5題，每題4分，共20分）

電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的，永久性

故障一般不到10%。因此，在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障之后，電弧

將自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。因此，自動(dòng)將

斷路器重合，不僅提高了供電的安全性和可靠性，減少了停電損失，而且

還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大了高壓線路的送電容量，也可糾

正由于斷路器或繼電保護(hù)裝置造成的誤跳閘。所以，架空線路要采用自動(dòng)

重合閘裝置。

四.簡(jiǎn)答題（共7題，每題5分，共35分）

1.簡(jiǎn)述繼電保護(hù)的基本原理和構(gòu)成方式。

答：基本原理：1、過(guò)電流保護(hù)2、低電壓保護(hù)3、距離保護(hù)4、方向保

護(hù)5、差動(dòng)原理的保護(hù)6、瓦斯保護(hù)7、過(guò)熱保護(hù)等。構(gòu)成方式：1、測(cè)量部

分2、邏輯部分3、執(zhí)行部分

2.何謂0°接線？相間短路用方向阻抗元件為什么常常采用0°接線？為什

么不用相電壓和本相電流的接線方式？

答：當(dāng)阻抗繼電器加入的電壓和電流為UAB和IA-IB時(shí)，我們稱這為0°接

線。因?yàn)榧尤肜^電器的電壓和電流應(yīng)滿足：1、繼電器的測(cè)量阻抗正比于短路

點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離；2、繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)及故障類型無(wú)關(guān)，也

就是保護(hù)范圍不隨故障類型而變化的原因。采用0°接線可以滿足上述條件,

而采用相電壓和本相電流的接線方式時(shí)不能滿足上述條件。

3.在什么情況下采用三段式電流保護(hù)？什么情況下可以采用兩段式電流保

護(hù)？什么情況下可只用一段定口寸限過(guò)電流保護(hù)？I、II段電流保護(hù)能否單

獨(dú)使用？為什么？

答：越靠近電源端，則過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限就越長(zhǎng)，因此一般都需要

裝設(shè)三段式的保護(hù)。線路倒數(shù)第二級(jí)上，當(dāng)線路上故障要求瞬時(shí)切除時(shí)，可

采用一個(gè)速斷加過(guò)電流的兩段式保護(hù)。保/最末端一般可只采用一段定時(shí)限

過(guò)電流保護(hù)。I、H段電流保護(hù)一般不能單獨(dú)使用，I段不能保護(hù)線路的全長(zhǎng),

II段不能作為相鄰元件的后備保護(hù)。

4.發(fā)電機(jī)一般應(yīng)裝設(shè)哪些繼電保護(hù)裝置？各自的作用是什么？

答：根據(jù)發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)的故障和不正常工作狀態(tài)，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的繼電

保護(hù)裝置：

(1)縱差動(dòng)保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路；

(2)零序保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障；

(3)匝間短路保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路；

(4)后備保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)外部短路引起的過(guò)電流并作為內(nèi)部短路的后備

保護(hù)；

(5)過(guò)負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)的對(duì)稱過(guò)負(fù)荷或負(fù)序過(guò)負(fù)荷；

(6)反應(yīng)水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過(guò)電壓或大容量汽輪發(fā)電

機(jī)定子繞組的過(guò)電壓；

(7)轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)

接地故障；

(8)失磁保護(hù)：反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流部分或全部消失；

(9)轉(zhuǎn)子回路過(guò)負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)容量為IOOMW及以上并采用半導(dǎo)體勵(lì)磁的發(fā)

電機(jī)轉(zhuǎn)子回路過(guò)負(fù)荷；

(10)逆功率保護(hù)：反應(yīng)大容量汽輪發(fā)電機(jī)的逆功率運(yùn)行。

5.何為潛供電流？它對(duì)于單相重合閘動(dòng)作時(shí)間有何影響？說(shuō)明同期合閘條

件？

答：潛供電流是指單跳后健全相電勢(shì)經(jīng)相間藕合電容向故障點(diǎn)提供的短

路電流及健全相負(fù)荷電流經(jīng)相間互感在故障相產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)通過(guò)對(duì)地電容

向故障點(diǎn)提供的短路電流。由于存在潛供電流，使短路點(diǎn)電弧熄滅時(shí)間、介質(zhì)

絕緣恢復(fù)時(shí)間增大，相應(yīng)單相重合閘延時(shí)較三相重合閘延時(shí)增大。

同期合閘條件：(DUm4Ux；(2)fm^fx；(3)arg(Um/Ux)

6.高頻保護(hù)運(yùn)行時(shí)，為什么運(yùn)行人員每天要交換信號(hào)以檢查高頻通道？

答：我國(guó)常采用電力系統(tǒng)正常時(shí)高頻通道無(wú)高頻電流的工作方式。由于高

頻通道涉及兩個(gè)廠站的設(shè)備，其中輸電線路跨越幾千米至幾百千米的地區(qū)，

經(jīng)受著自然界氣候的變化和風(fēng)、霜、雨、雪、雷電的考驗(yàn)。高頻通道上各加

工設(shè)備和收發(fā)信機(jī)元件的老化和故障都會(huì)引起衰耗；高頻通道上任何一個(gè)環(huán)

節(jié)出問(wèn)題，都會(huì)影響高額保護(hù)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，高頻通道無(wú)高

頻電流，高頻通道上的設(shè)備有問(wèn)題也不易發(fā)現(xiàn)，因此每日由運(yùn)行人員用啟動(dòng)

按鈕啟動(dòng)高頻發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)發(fā)送高頻信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)的電流、電壓和收

發(fā)信機(jī)上相應(yīng)的指示燈來(lái)檢查高頻通道，以確保故障時(shí)保護(hù)裝置的高頻部分

能可靠工作。

7.結(jié)合下圖說(shuō)明帶制動(dòng)特性的變壓器差動(dòng)繼電器(1)在外部故障時(shí)能可靠

躲開的不平衡電流的原因；(2)內(nèi)部故障時(shí)提高保護(hù)靈敏度的原因。

答：變壓器差動(dòng)俁護(hù)的制動(dòng)曲線為圖中曲線1,其位于外部故障時(shí)產(chǎn)生的不

平衡電流曲線2的上方。因此外部故障時(shí)，在相同故障電流情況下，工作線

圈只流過(guò)的由曲線2所確定的不平衡電流，此時(shí)顯然要小于繼電器的動(dòng)作所

需的由曲線1所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電流。因此可確保外部故障時(shí)可靠躲開不平衡電

流。

內(nèi)部故障，無(wú)論是兩側(cè)有源，還是僅有A測(cè)或B側(cè)電源，其起動(dòng)電流雖然可

能大于I-但均在其附近，因此要遠(yuǎn)小于沒(méi)有制動(dòng)特性時(shí)的啟動(dòng)值L”顯

然其靈敏性比無(wú)制動(dòng)時(shí)的差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)要高。

五、計(jì)算題（理科）或操作題（理科）或作圖題（理科）（20分）

如圖示，已知：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗ZLO.45Q/km,阻抗角處二65。

線路上采用三段式距離保護(hù)，其第KII.III段阻抗元件均

采用0°接線的方句阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角8回=65,

保護(hù)2的延時(shí)空=2s,線路AB、保的最大負(fù)荷電流均為400A,

負(fù)荷的自起動(dòng)系數(shù)K,=2,繼電器的返回系數(shù)K,=1.2,并設(shè)

K；“=0.85,4=1.15,負(fù)荷的功率因數(shù)83%=09,變壓器采

用了能保護(hù)整個(gè)變壓器的無(wú)時(shí)限縱差保護(hù)。試求：距離保護(hù)1

第I段的動(dòng)作阻抗，第H段、第III段的靈敏度及動(dòng)作時(shí)間。

______r(T)~

EB=T⑸和(V/、

T?

X、8min=30C

X；：=40。Zri=Zr2=84.7Q

解：1、距離保護(hù)1第I段:

動(dòng)作阻抗:Z'/*.I=?K'fX\l9ZAB=0.85X0.45x30=11.160(1

分）

2、保護(hù)1的第IT段（分兩種情況）：

（1）及相鄰線路配合：

Z\=K*ZAB+KLK.ZBC）（1分）

Kh.=+Z,+1)=(10+13.5+1)=159

"min'丫7vAf\7

A.vBntax氣1

Z%=0.8(13.5+0.85x1.59x0.45x38)=29.29Q

（3分）

（2）及變壓器支路配合:

ZL=K〃Z.+CKj

（1分）

,nin=(-^min—+1)=(10+13,54-1)=1.59

",nun'丫，'AC\'

AsBmax"（1分）

X47

Z%=0.7(13.5+().7xl.59x寸)=42.44。

（1分）

對(duì)以上兩種情況，取較小者，所以：

Z329.290(1分)

靈敏度：

711?929

/f=±^_=±±±1=2.17>1.5

Z.13.5滿足要求。（1分）

動(dòng)作時(shí)間：r〃=0?5s(1分)

3、距離保護(hù)1的第IH段:采用方向阻抗繼電器,

Z匕=

（1分）

_^.-0-9x110

Zj^minnin=142.890

6x0.4

Lmax(1分)

“=1.2K—K胃=1.15

_,

4=COS0.9=25.8°

142.89

=66.81。

1.15x1.2x2xcos（6525.8）（3分）

靈敏度：

（1）考慮本線路末端：

一型「幽

八sen近一一iqq一一力>I.'

7（1分）

（2）考慮相鄰元件