電力系統(tǒng)繼電保護試題以及答案

電力系統(tǒng)繼電保護試題以及答案一、單項選擇題（本大題共15小題，每小題1分，共15分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1過電流繼電器的返回系數(shù)（ ）A等于0                                                 B小于1C等于1                                                 D大于12限時電流速斷保護的靈敏系數(shù)要求（ ）A大于2                                                 B大于1.31.5C大于1.2                                              D大于0.853在中性點非直接接地電網(wǎng)中,由同一變電所母線引出的并列運行的線路上發(fā)生兩點異相接地短路,采用不完全星形接線保護的動作情況是（ ）A有 機會只切除一條線路                   B有 機會只切除一條線路C100%切除兩條故障線路                      D不動作即兩條故障線路都不切除4在雙側(cè)電源系統(tǒng)中,采用方向元件是為了提高保護的（ ）A方向性                                                B可靠性C靈敏性                                                D選擇性5在中性點直接接地電網(wǎng)中,零序功率方向繼電器采用的接線方式是（ ）A90接線                                            B3 0、3 0C.-3 、-3                                                                                  D-30、3 06正方向出口相間短路,存在動作“死區(qū)” 的阻抗繼電器是（ ）A全阻抗繼電器                                     B方向阻抗繼電器C偏移特性阻抗繼電器                           D上拋圓阻抗繼電器7在中性點直接接地系統(tǒng)中，反應接地短路的阻抗繼電器接線方式是（ ）A0接線                                              B90接線C3 0、3 0                                         D A、 A+ 3 0零序補償電流的接線方式8由于過渡電阻的存在，一般情況下使阻抗繼電器的（ ）A測量阻抗增大，保護范圍減小             B測量阻抗增大，保護范圍增大C測量阻抗減小，保護范圍減小             D測量阻抗減小，保護范圍增大9在距離保護的、段整定計算中乘以一個小于1的可靠系數(shù)，目的是為了保證保護動作的（ ）A選擇性                                                B可靠性C靈敏性                                                D速動性10在校驗距離段保護遠后備靈敏系數(shù)時，分支系數(shù)取最大值是為了滿足保護的（ ）A選擇性                                                B速動性C靈敏性                                                D可靠性11距離段保護，采用方向阻抗繼電器比采用全阻抗繼電器（ ）A靈敏度高                                            B靈敏度低C靈敏度一樣                                         D保護范圍小12高頻阻波器的作用是（ ）A限制短路電流                                     B防止工頻電流竄越C防止高頻電流竄越                              D補償接地電流13對于Y，d11接線變壓器，為保證正常運行時差動回路兩臂的電流相等，應使變壓器Y側(cè)電流互感器變比（ ）A等于變壓器變比n T                                                          B增大 倍C減少 倍                                          D增大3倍14發(fā)電機橫差保護的作用是（ ）A保護定子繞組匝間短路                       B保護定子繞組相間短路C保護定子繞組接地短路                       D保護轉(zhuǎn)子繞組一點接地故障15對于大型發(fā)電機，反應轉(zhuǎn)子表層過熱的主保護是（ ）A低電壓起動的過電流保護                    B復合電壓起動的過電流保護C負序電流保護                                     D阻抗保護二、填空題（本大題共23小題，每小題1分，共23分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。16反應故障時電流增大而動作的保護稱為_。17對本元件的主保護起后備作用的保護稱為_。18所謂靈敏性是指對_發(fā)生故障的反應能力。19動作電流是指能使繼電器動作的_。20按階梯時限原則整定的過電流保護，越靠近電源側(cè)，短路電流越大，動作時限_。21可靠系數(shù)K 取值比K 要小，主要原因是考慮短路電流中_已經(jīng)衰減。22在系統(tǒng)最大運行方式下，電流速斷保護范圍為_。23在兩相不完全星形接線的中性線上增設一只電流繼電器，目的是為了提高保護的_。24相間短路的功率方向繼電器的最大靈敏角 sen=_。25.按90接線的功率方向繼電器，若 m= c,則 m=_。26.中性點不接地電網(wǎng)單相接地短路時，故障線路保護安裝處通過的零序電流為該電網(wǎng)所有_的零序電容電流之和。27.距離保護段和段共同構(gòu)成本線路的_。28.反應相間短路的阻抗繼電器采用的接線方式是_。29.零序過電流保護的動作電流應躲過下一條線路首端發(fā)生三相短路時由零序電流過濾器輸出的最大_。30.零序功率方向繼電器在保護安裝處出口接地短路時_死區(qū)。31.為防止過渡電阻的影響，一般在距離段保護上采用_。32.在整定距離段的整定阻抗時，分支系數(shù)應取_。33.阻抗繼電器的動作特性在阻抗平面上沿 方向所占面積越大，則受振蕩影響就越_。34.縱差動保護暫態(tài)情況下的不平衡電流表達式是i unb.max=_。35.反應變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面降低的保護稱_。36.當變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復時，可能出現(xiàn)很大的勵磁電流，稱其為_。37.對于發(fā)電機定子繞組的相間短路，要求容量在1MW以上的發(fā)電機，應裝設_。38.電流比相式母線保護的基本原理是比較各連接元件_的不同來區(qū)別母線內(nèi)部或外部短路的。三、簡答題（本大題共7小題，每小題4分，共28分）39繼電保護裝置的基本任務是什么？40功率方向繼電器90接線方式的主要優(yōu)點是什么？41零序電流速斷保護的整定原則是什么？42對于偏移特性阻抗繼電器，試寫出：（1）圓心向量；（2）半徑r的表達式；（3）比幅式動作條件；（4）比相式動作條件。43試述高頻閉鎖方向保護的基本原理。44寫出變壓器縱差動保護不平衡電流表達式并說明式中各量的含義。45試述單繼電器式橫差動保護的基本原理，在什么情況下帶延時跳閘？為什么？四、綜合分析題（本大題共2小題，每小題7分，共14分）46.如圖所示,在單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)中,試求出過電流保護18的動作時限,并指出哪些保護應裝設方向元件?47.如圖所示,為發(fā)電機定子繞組A相單相接地短路示意圖。為短路點K到中性點的匝數(shù)占總匝數(shù)的百分數(shù)，試：（1）畫出發(fā)電機單相接地短路時的零序等值電路。（2）分析發(fā)電機內(nèi)部和外部單相接地短路時，流過機端電流互感器TA的電流特點，并寫出電流大小的表達式。+五、計算題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）48如圖所示，試計算保護1限時電流速斷保護的動作電流、動作時限及校驗靈敏度。已知K =1.2;Z1=0.4/km; K =1.2。49如圖所示，各線路均裝設距離保護，試對保護1的距離段保護進行整定計算，并求出最小分支系數(shù)。Krel=1.25;Kres=1.2;Kss=1;Z1=0.4/km;Uloa.min=0.9110KV試題 1答案一、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)。)11 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                     事故運行方式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         23           13           05按 900接線的功率方向繼電器，若 IJ=-Ic，則 UJ應為( )U AB           -U AB           U B              -U C6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( )的后果。拒動                                       誤動正向故障拒動或反向故障誤動                 損壞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)原邊線圈中的電阻大小                副邊線圈中的電阻大小10距離 II段的動作值應按分支系數(shù) Kfz為最小的運行方式來確定，目的是為了保證保護的( )。速動性        選擇性           靈敏性          可靠性11相間短路的阻抗繼電器采用 00接線。例如 IJ=IB-IA時，U J=(   )。U B            U B-UA            U A-UB           U A12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=68，主要是考慮(   )相位不受兩側(cè)電源相位的影響，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.min=12, Zs.max=18。解：I dB.max = Es/(Zs.min + z1LAB)Idz.A = Kk'IdB.max      )23(1max.'minsAdzZIEZlLAB=60 km:                      LAB=20 km:Idz = 2.21 (kA)                Idz = 3.98 (kA)    Lmin =19.95 (km)                Lmin =-8.92(km)被保護線路的長度很短時，電流速斷保護可能沒有保護范圍。三、(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。2s                1s              2.5s  0.5s                  1.5s              1.5s             0.5s    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，Zs1.min=15 ，Zs2.max=25，Zs2.min=20，z1= 0.4km, 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。110KV                45KM                         30KMKb=Ibc/Iab= 1+(zs1+zab)/zs2;Kb.min = 1+(15+18)/25=2.32;ZdzA= Kk(ZAB+KbZBC) =36.67Klm= ZdzA/ ZAB=2.04>1.25五、(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)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)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，動作靈敏度不同零序電流靈敏 I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 )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 90o接線的功率方向繼電器，若 IJ =-Ic，則 UJ應為        UCB                       。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 III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     。8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                         Z /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。2比較不完全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。                                                                  1.5s110kV       45km            30km解：I dB.max = Es/(Zs.min + z1LAB)Idz.A = Kk'IdB.max      )23(1max.'minsAdzZIEZl可解得：                     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。1.5s                1s              2.5s  2.5s                  1.5s              2s  解：t5=0s , t3=maxt5,t11,t12+t=2.5s+0.5s=3s , t1=maxt3,t9,t10+t=3s+0.5s=3.5st2=maxt7,t8+t=2.5s+0.5s=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= 0.4km, lm=750，d=75 0；可靠系數(shù) Kk=Kk=0.8。110KV                50KM                     25KM1.計算保護 1的距離 II段動作定值并校驗動作靈敏度。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=Ibc/Iab= 1+(zs1+zab)/zs2;Kb.min = 1+(10+20)/20=2.5;ZdzA= Kk(ZAB+KbZBC) =32 ；Klm= Zdz A/ ZAB=1.6>1.252.線路 AB的一段定值為：Zdz A16 ；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=200.4=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 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)不允許投入無壓檢定方式。    同期合閘條件為：(1)Um Ux； (2)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 90o接線的功率方向繼電器，若 IJ =-Ic，則 UJ應為            U AB                。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     選擇性        。8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   Z /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。                                                                  1.5s110kV      45km            30km解：1.線路 AB 的保護 A 速斷保護 )(7.3)405(/12.min.)3(ax.1'. KAZEIKI BsBdAdz 2.線路 AB 的保護 A 的 II 段保護求動作電流（與下條線路電流速斷動作值配合）：)(25.)4.03.45(/12.1min.)3(ax.'. KAZEIKI BCAscdAdz 動作時間 ：t A''=0.5s靈敏度校驗： 3.1425.)4.0312( )('.max.'.min AdzBsAdzBl IZEIK3.線路 AB 的保護 A 的 III 段保護 )(87.08.01)(max.3. kAIKIfhzqAdz 三、(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。1.5s