2011—2012學年2學期考試卷(電力系統(tǒng)繼電保護)答案版

1、5. -1- 成都理工大學 2011 2011 20122012 學年 第二學期電力系統(tǒng)繼電保護考試試卷 考試時間：120120 分鐘 大題 -一一 -二二 -三 四 五 總分 得分 、單項選擇題（在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答 3. 下圖為 MN 雙側(cè)電源線路，1QF 2QF 處均裝有方向過電流保護，且接線正確無誤。 1QF 正常運行時，功率 P、Q 從 M 側(cè)送至 N 側(cè) 1. A. C. 2. A. C. 案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題 能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)油面降低的保護是（ 縱差保護 瓦斯保護 相間短路電流速斷保護的保護范圍，在（ 最小運行方式下三相短路 最大運

2、行方式下三相短路 0.5 分，共 10 分）得分 ）。 B.過勵磁保護 D.電流速斷保護 C ）情況下最大。 B.最小運行方式下兩相短路 D.最大運行方式下兩相短路 2QF 1) A. 1QF 處的方向過電流保護（ A ） 不會動作 要動作 4. A. 相間短路保護瞬時電流速斷保護不能保護本線路全長，這是因為（ 為了區(qū)別本線路末端或相鄰元件出口處短路，只好縮小保護范圍 A )。 B. 為了保2 A. 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護 B.定時限過電流保護 保護裝置的固有缺陷，無法將定值調(diào)整到線路全長的整定值 在相間電流保護的整定計算公式中考慮繼電器返回系數(shù)的保護是（ C. 3 不同動作特性阻抗繼電器受過渡

3、電阻的影響是不同的，一般來說，阻抗繼電器的動作 特性在+R 軸方向所占面積愈大，則受過渡電阻的影響（ 13.高頻阻波器所起的作用是 A. 限制短路電流 14.為了限制故障的擴大，減輕設(shè)備的損壞，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求繼電保護裝置具有 C 限時電流速斷保護 D.電流速斷保護 6. 發(fā)電機及變壓器采用 “復(fù)合電壓起動的過電流保護” 作為后備保護是為了 （ A ）。 A. 提高電流電壓元件的靈敏度 B. 防止電流或電壓互感器二次回路斷 C. 防止系統(tǒng)振蕩時保護誤動 7. ）。 A. 不受影響 B. 樣 C. 愈小 D.愈大 8. 高頻方向保護是利用高頻信號比較被保護線路兩端的（ ）。 A. 功率大小

4、 B.電壓大小 C. 電流方向 D.功率方向 9. 當限時電流速斷保護的靈敏系數(shù)不滿足要求時，可考慮 ）。 A. 與下一級限時電流速斷保護相配合 B.與下一級電流速斷保護相配合 C. 與下一級過電流保護相配合 D.采用過電流保護 10.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 A. 100% . 2/3 C. 1/3 .0 11.系統(tǒng)振蕩與短路同時發(fā)生，高頻保護裝置會 A.誤動 ( D ) .不定 C.拒動 .正確動作 12.欠電壓繼電器是反映電壓 A.誤動 .不定 C.為額定值而動作 .視情況而異的上升或降低而動作

5、 .補償接地電流 C.阻止高頻電流向變電站母線分流 .增加通道衰耗。 .可靠性 .靈敏性 4 A 選擇性 C.快速性5- 15定時限過電流保護的動作時限采用階梯原則，目的是為了保證 A.選擇性 B .速動性 C.靈敏性 D .可靠性 16.過電流保護一只繼電器接入兩相電流差的連接方式能反應(yīng)。 （B ） A.兩相接地故障 B .相間和裝有電流互感器的那一相的單相接地短路 C.各種相間短路 D .單相接地故障 17 .在小電流接地系統(tǒng)中，某處發(fā)生單相接地母線電壓互感器開口三角的電壓為 （C ）。 A.故障點距母線越近，電壓越高 B .故障點距離母線越近，電壓越低； C.不管距離遠近，基本上電壓一樣

6、 D .不定。 18. 我國電力系統(tǒng)中性點接地方式有三種，分別是 （B ） A. 直接接地方式、經(jīng)消弧線圈接地方式和經(jīng)大電抗器接地方式； B. 直接接地方式、經(jīng)消弧線圈接地方 式和不接接方式； C. 不接地方式、經(jīng)消弧線圈接地方式和經(jīng)大電抗 器接地方式； D. 直接接地方式、經(jīng)大電抗器接地方式和不接地方式。 19. 中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)， 通常采用的補償方式是 （C ） A.完全補償 B .欠補償 C.過補償 D .電流相應(yīng)補償方式 20. 系統(tǒng)發(fā)生不正常運行狀態(tài)時， 繼電保護裝置的基本任務(wù)是 （D ） A.切除所有元件 B .切電源 C.切負荷 D .給出信號 二、填空題（每空 0.5

7、分，共 15 分） 1. _ 高頻通道的工作方式有_ 載波通道 光纖通道 2. _ 發(fā)電機橫差保護反映發(fā)電機匝間_ 短路，發(fā)電機縱差 保護反映發(fā)電機_ 相間 _ 短路，這兩套保護 _ 不能 得分 _ 微波通道 三種。 6- _ 互相代替。 3. 在距離保護中，保護安裝位置不同，受振蕩影響就不同。一般來講，越靠近 振蕩中 心_ ，受振蕩的影響越大。 4. 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 _ 更高7- 5電流繼電器的 _ 返回 _ 電流與動作電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)。 6 距離保護是反應(yīng)故障點到保護安裝處的 _ 阻抗 _ 而動作的。 7.全阻抗繼電器的動作特

8、性圓的圓心正好落在復(fù)平面的 _坐標原點_ 上。 &三段式零序電流保護中，一般第 I段 _不能_ 保護本線路 全長，而第 II段 _ 能夠 _ 保護本線路全長，第 III段與相應(yīng) 的相間電流保護第 III段相比，其動作時限較短 _ 。 9繼電保護的可靠性是指保護裝置應(yīng)該動作時，它不應(yīng) 拒動 _ ;而不應(yīng)該 動作時，它不應(yīng)_ 誤動 _ 。 10.相差高頻保護采用比較線路兩端 _ 正序電流 _ 相位來反應(yīng)對稱短路。 11 微機保護的基本算法是計算被測電氣量的大小和 _相位_ 的方法。 12 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的基本特征 有電流增大 _ 、電壓 _ 降低 。 13 三相星形接線方式中的接線系數(shù)為 _

9、1 _ ;兩相不完全相星形接線方式適 用于小電流接地_ 電網(wǎng)。 14發(fā)電機過流保護應(yīng)裝于發(fā)電機的 _中性點 _ 處，變壓器過流保護應(yīng)裝于 變壓器的_ 電源 _ 側(cè)。 15發(fā)電機勵磁回路一點接地時保護動作于 信號 _ ，兩點接地時保護動作 于_ 跳閘 _ 。 16.全阻抗繼電器的主要缺點是 _動作無方向性 _ 。 17 發(fā)電機定子繞組單相接地短路時，經(jīng)過發(fā)電機零序電流互感器的電流是所有線路 _容 性接地電流之和 _ 的總和。 18.對繼電保護裝置的基本要求是 快速性、選擇性、靈敏性、可靠性 _ 19低電壓繼電器的返回系數(shù)大于 1 _ 三、簡答題（每小題 4 分，共 20 分） 1 作圖說明變壓器

10、縱聯(lián)差動保護的基本原理。 得分 O 8- 變壓器正常運行和外部短路時： IK=l1-l2=0，差動繼電器 KD 不動作9- 變壓器內(nèi)部短路時：IK=I1 (單側(cè)電源時)或 IK=2I1 (雙側(cè)電源時)，差動繼電器 KD 動作。 2輸電線路三段式電流保護各段的保護范圍是哪里？ 答：I段是本線路的一部分，占本線路 50%左右；II段是本線路的全長，可做相鄰下 一級線路 I段的后備；III 段是本線路的全長，和相鄰下一級線路的全長。 3.方向性電流保護為什么有死區(qū) ？ 答：當靠近保護安裝處附近發(fā)生三相短路時，短路電壓接近于零，方向元件不動作， 方向電流保護也將拒動，出現(xiàn)死區(qū)。死區(qū)長短由方向繼電器最小

11、動作電壓及背后系統(tǒng)阻抗 決定。消除方法常采用記憶回路。 4繼電保護裝置的基本任務(wù)是什么？ 答當系統(tǒng)發(fā)生不正常運行狀態(tài)時， 能自動發(fā)出信號； 當系統(tǒng)發(fā)生故障時， 能迅速地、 有選擇性地和自動地切除故障、 5 微機保護與常規(guī)電流電壓保護有何異同? 答：微機保護調(diào)試簡單、維護量小、精度高、反映靈敏；保護功能通過軟件實現(xiàn) 可靠性高； 靈活性強；性能改善，功能易于擴充；維護調(diào)試方便。 四、分析題(35 分) 1 .如圖為 35KV 中性點非直接接地系統(tǒng)絕緣監(jiān)視接線圖。( 8 分) (1) 正常運行時，電壓表讀數(shù)是多少？開口三角形輸出電壓是多少？( (2) 如 C 相接地時，各電壓表讀數(shù)是多少？電壓繼電器

12、動作嗎？為什么? 解： (1) ( 1)答：正常運行時，電壓表讀數(shù)是 kV; 開口三角形輸出電壓是 0V (2) 答：各電壓表讀數(shù)是 VA=35kV, VB=35kV, VC=0 得分 4 分） 4 分） 嚴 信號 -fr 電壓繼電器能動作。因為 C 相接地時，接地相電壓為零，11- 非接地相電壓升高為線 電壓，同時電網(wǎng)出現(xiàn)了零序電壓， TV 的開口 三角形繞組輸出電壓為 3U0,所以電壓繼電器能動作 2以變壓器復(fù)合電壓起動的過電流保護為例，回答下列問題。（ 10 分） a、 復(fù)合電壓包括哪幾個電壓？ b、 負序電壓濾過器什么情況有電壓輸出？ 輸出的是什么電壓？。 c、 發(fā) 生 不 對 稱 短

13、 路時，寫出動作過程 由電壓互感器 來 低電壓和負序電壓。 b、 當發(fā)生不對稱短路事故時有電壓輸出，輸出的電壓是負序電壓。 c、 當發(fā)生不對稱短路事故時， FY 有負序電壓輸出，F(xiàn)YJ 中的低電壓繼電器常閉觸 點斷開，YJ 斷電，其常閉觸點閉合， YZJ 通電，接通 SJ,經(jīng)延時后，接通斷路器的跳閘 回路。 解：a、 a b c 3. 完成如圖所示的功率方向過電流保護按相起動的接線圖。（ 7 分）13- 4. 如圖所示的 WL1、WL2 均裝設(shè)了三段式電流保護。（ 10 分） （1 ）當 K1 和 K2 點發(fā)生短路時，應(yīng)由哪一個 保護動作，跳開哪一個開關(guān)？請分別說明之。 （2 ）當 K3 點發(fā)

14、生短路時，問 ：如保護 5 因故拒動，這時應(yīng)由哪一個保護動 作，跳開哪一個開關(guān)？這個保護對 WL2 所起的保護作用稱為什么？ 解： （1）K1 :應(yīng)由 1 動作，跳開 QF1。K2 :應(yīng)由 2 動作，跳開 QF1。 （2）應(yīng)由保護 6 動作，跳開 QF2 開關(guān)。這個保護對 WL2 所起的保護作用稱 為近后備保護。 五、計算題（共 20 分） 在圖 5-1 所示的單側(cè)電源輻射網(wǎng)中，線路 AB 的保護采用三段式電流保護，采用電流互感 器三相完全星形接線。已知線路 AB 的最大負荷電流為 300A，電流互感器變比為 400/5, 在最大和最小運行方式下， K1、K2 及 K3 點發(fā)生三相短路時的電流

15、值見下表 （均已折算到 電源側(cè)）.保護 6、7、8 的過電流的動作時間分別為 1.5 s、2 s和 0.9 s，試計算保護 1 各段的 動作電流和動作時間，檢驗保護的靈敏度，同時簡述保護 1 各段的特點. 表 5-1 短路電流值 短路點 K1 K2 K3 最大運仃方式下三相短路電流（A） 3000 1250 650 15- 最小運行方式下二相短路電流 （A） 2500 1040 500 解：1 保護 1 的無時限電流速斷（4 分） 繼電器動作電流 K con t 0.5s 靈敏度校驗Ksen - k1mL應(yīng)大于 1.3 I oper.1 3 .過電流保護（6 分）一次動作電流為 1 oper.

16、1 K I rel K.I.max 繼電器動作電流為 1 g .oper.1 Kcon | 1 oper.1 nTA 6 分） 2 保護 1 的限時電流速斷保護（ 先計算出保護 2 的無時限電流速斷保護動作電流 I K I oper.2 rel K .2.max 保護 1 的限時電流速斷保護應(yīng)與保護 2 的無時限電流速斷保護動作電流相配合整定 oper.1 Krell oper.2 g .oper.1 oper.1 30 動作時限按階梯型時限特性為 靈敏度校驗：（4 分） 靈敏度應(yīng)滿足要求，如果不滿足，采取措施提高靈敏度。 三、簡答題（共 32 分） 1、何謂主保護、后備保護？何謂近后備保護、

17、遠后備保護？ （8 分） 答：所謂主保護是指能以較短時限切除被保護線路（或元件）全長上的故障的保護裝 置。（2分） 考慮到主保護或斷路器可能拒動而配置的保護，稱為后備保護。 （2 分） 當電氣元件的主保護拒動時， 由本元件的另一套保護起后備作用， 稱為近后備。（2 分） 當主保護或其斷路器拒動時，由相鄰上一元件的保護起后備作用稱為遠后備。 （2 分） 2、有一方向阻抗繼電器，若正常運行時的測量阻抗為 3.5 30 ，要使該方向阻抗繼 電器在正常運行時不動作，則整定阻抗最大不能超 過多少？（設(shè) sen 75 ） （ 8 分） 答：為了使該方向阻抗繼電器在正常運行時不動 作， -9-保護 1 的過

18、電流保護為 1 oper.1 K rel K ss K res h.max 繼電器動作電流I K con | g.oper.1 nTA oper.1 作為本線路的近后備保護 sen I -，應(yīng)大于 I oper.1 1.5 作 BQ 線路的后備保護K sen | -，應(yīng)大于 1.2 | oper.1 作變壓器的后備保護 Ksen 1 八 3lk.3.min十十千 ，應(yīng)大于 1 oper.1 1.2 R 75 10km 15km 3、何謂比率制動特性？對具有比率制動特性的差動繼電器，何謂最大制動比、最小 工作電流、拐點電流？ （ 8分） 答：比率制動特性是指繼電器的動作電流和繼電器的制動電流的關(guān)

19、系特性。 1 set.max . K res.max ； 如圖，最大制動比 1 res.max （2 分） g 點所對應(yīng)的動作電流Iset.min稱為最 小動作電流；（2 分）相對應(yīng)的制動電流 Ires.g稱為稱為拐點電流。（2 分） B 其對應(yīng)于 又知其 sen 大不能超過 m Zset 30時的動作阻抗Zm最大不能超過3.5 , （3 分） o ，如圖所示，整定阻抗最 3.5/cos（75 30 ） 4.95 Q （5 分） （2 4、變壓器縱差動保護中，不平衡電流產(chǎn)生的原因是什么？（ 答：不平衡電流產(chǎn)生的原因是： 8 分） 1、 變壓器兩側(cè)電流互感器的計算變比與實際變比不一致（ 2、 變

20、壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭（2 分）； 3、 電流互感器有傳變誤差（2 分）； 2 分）； 四、 計1、如圖 2 所 乙 IA 七3 0.4 /km, B.Lmax 150A 0.5s。 Krel 網(wǎng)絡(luò) 10.5/ 一 3kV, 1.25, 中，已知，線路 X s.max Krel 1.2, Krel I 每 0.3 , Kss=1.8, 的正序阻抗 Xs.min .3 , Kre 0.85, 試對保護 1 進行三段式電流保護的整定計算。 （14 A (1)求動作電流 -18 - IE x丄III t3 =0.5s (1)求動作電流 -19 - 解：1、保護 1 電流 I段整定計算 (1)求動作電流

21、 2、保護 1 電流 II段整定計算 (1)求動作電流 (2 分) (2)靈敏度校驗 (3)動作時間：t1 t2 0.5 0.5s( 1 分) 2、保護 1 電流 III段整定計算1 set.1 (1 分) Krell k.B.max 1.25 10.5 103 .3(0.2 0.4 10) 1804.27A (2)靈敏度校驗，即求最小保護范圍。 1 .73 E lmin Z1 2 I set.1 1 X s.max ) ( 0.4 10.5 103 - - 0.3) - 6.52km ,3 1804.27 lmin 6.52 IAB 10 65.2% 15%, 滿足要求。 (2 分) (3)

22、 動作時間: t1 0s ( 1 分) I set.1 K rel I set.2 K rel ( K rel I k.C .max ) 1. 1.25 10.5 103 “ - 817.23A .3(0.2 0.4 25) 蟲 _K 丨 k.B.min 2 I 10.5 103 1.3 滿足要求。(2 分) X sB.max -20 - KrelK ss 1.2 1.5 I set.1 I A B.Lmax 150 317.65A Kre 0.85 （1分） （2）靈敏度校驗 10.5 103 近 K I k.Bin 2 sen 3(0.3 0備 10) 3.84 1.3 滿足要求。（1 分

23、） I set.1 317.65 10.5 103 遠 K I kCin 2 sen V3(0.3 0備 25) 16 12 滿足要求。（2 分） I set.1 317.65 2、如圖 3，已知：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗 Zi=0.45 Q /km，阻抗角L 65。線路上采用三段 式距離保護，其第 I、II、III段阻抗元件均采用 0接線的方向阻抗繼電器，繼電器的 最靈敏角sen 65，保護 2的延時t2 2s，線路 AB、BC 的最大負荷電流均為 400A， 負荷的自起動系數(shù)Kss 2,繼電器的返回系數(shù)Kre 2,并設(shè)Krei 0.85， Kei 1.15，負荷的功率因數(shù)cos D .9，變壓器采用

24、了能保護整個變壓器的無時 限縱差保護。試求：距離保護 1 第 I段的動作阻抗，第 II段、第 III段的靈敏度與動 作時間。（24 分） 30km EA 115/ ,3kV sA.min sAmax 10 20 EB 115/.3kV sB.min 30 40 （3） 動作時間: ti t3 0.5 0.5 1.5s (1 分) -21 - 解: 1、距離保護 1 第 I 段: 動作阻抗：Zset 1 Krel Z AB 0.85 0.45 30 11.16 （ 1 分） 2、保護 1 的第 II段（分兩種情況）： （1）與相鄰線路配合： Z set 1 K rel （ZAB K rel Kb min ZBC ） Kb min （1 （XsAmin Z AB ） z10 135 X sBmax 40 分） 1） 1.59 （2 分） 0.8（13.5 0.85 1.59 0.45 （2）與變壓器支路配合： Z set 1 38） 29.29 （1 分） Zset1 K rel （ZAB Krel Kb min Kb min （XsAmin ZAB X sBmax 1） （1 分） （詈1） 1