继电保护试卷(试题、答案)

2011– 2012学年度第二学期期末考试
《 继电器保护原理课程 》试卷（A 卷答卷）
教学中心： 专业层次： 继续教育本科 学号： 姓名： 座号：
注意事项：1. 本试卷共 五 大题，满分100分，考试时间120分钟，闭卷；
2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；
3. 所有答案直接做在试卷上,做在草稿纸上无效；
出卷要求： 1、所有试卷必须依据教学大纲和考试大纲的要求出题； 2、试卷内容难度：基础内容约占60%、中等难度内容约占30%、较难内容约占10%； 3、题型一般应该多样化，如：判断题、选择题、填空题、概念解释题、简答题、论述题、计算题、设计题，操作题、作图题、分析题、编程题等； 4、题量适当，考试时间不低于90分钟，一般为120分钟； 5、同一份试卷中，相同内容不得出现在不同题型中；出卷应出A 、B 、C 卷，题型相同且难易程度相当，同题型试题内容重复率不得超过20%； 6、试卷应合理分配各题型分数，且注明各小题分数； 7、按照学院统一试卷格式要求排版，每份试卷表头、得分表及密封线均应与试卷模版所给相同；
8、每份卷给出标准（参考）答案，其中论述题、分析题、操作题等应指出得分要点；
9、试卷与答案一起上交（含电子版），出卷教师在试卷纸版背面签名确认。

一. 判断题(每题1分，共15分)
1. 电力系统发生故障时,继电保护装置如不能及时动作,可能破坏电力系统运行的稳定性。

( √ )
2. 继电保护装置的测量部分测量被保护元件的某些运行参数并与保护的整定值进行比较。

( × )
3. 电力系统发生故障时继电保护装置通常应在保证选择性的前提下,尽快动作。

( √ )
4. 采用900接线的功率方向继电器,两相短路时有电压死区。

（ × ）
5. 电力系统发生不对称相间短路时，短路电流中含正序分量、负序分量、零序分量。

(× )
6. 中性点不接地电网发生单相接地时,故障线路保护通过的零序电流为本身非故障相对地电容电流之和。

(× )
（ 密
封
线
内
不
答
题
）
7.距离保护接线复杂，可靠性比电流保护高，这是它的主要优点。

（× ）
8.长线路的测量阻抗受故障点过渡阻抗的影响比短线路大。

（× ）
9.电流比相式母线保护动作判断只与电流的相位有关，而与电流的幅值无关。

（√）
10.对于中性点非直接接地电网，母线保护采用三相式接线。

( × )
11.平行线路的一回线检修时,横差方向保护应自动退出工作。

(√)
12.相差高频保护能作相邻元件的后备保护。

（× ）
13.发电机内部短路时，短路点越靠近机端，短路电流越大，保护动作越灵敏。

（× ）
14.电气设备过负荷时,继电保护应将过负荷设备切除。

（√）
15.微机型保护与集成电路型保护相比，自检功能更强，可靠性更高。

（√）
二.单项选择题(每题1分, 共10分)
1.继电器按其结构形式分类，目前主要有（ C ）。

(A)测量继电器和辅助继电器(B)电流型和电压型继电器(C)电磁型、感应型、微机型
2.对于过电流保护，计算保护灵敏系数时，应用（ B ）。

（A）三相短路；（B）两相短路；（C）三相或两相短路都可以。

3.继电保护的灵敏系数K lm要求（ C ）
(A)K lm<1；(B) K lm=1；(C) K lm>1。

4.继电保护用互感器一次电压(或电流〉的正方向规定为（ C ）。

（A）从无“*”端指向有“*”端；（B）任何一端指向另一端；
（C）从有“*”端指向无“*”端。

5.零序分量滤过器的作用是（ A ）。

(A)获取零序分量；（B）消除零序分量；（C）获取正、负分量。

6.方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是（ B ）。

（A）提高灵敏度；(B)消除正向出口三相短路的死区；
(C)防止反向出口短路动作。

7.从减小系统振荡影响出发,距离保护的测量元件应采用（ B ）阻抗继电器。

(A)全；(B)方向；(C)偏移特性。

8.有一中性点不接地电网,故障前的相电压大小为Uph,当该电网发生单相接地时,电压互
感器开口三角处零序电压3U0大小为（ B ）。

(A)Uph ；(B)3Uph ；(C) Uph。

3
9.方向闭锁高频保护发信机起动后,当判断为外部短路时（ C ）。

(A)两侧发信机立即停信；(B)两侧发信机继续发信；
(C)反方向一侧发信机继续发信。

10.发电机纵差动保护中断线监视继电器的动作电流，按躲过（ B ）整定。

(A)发电机的额定电流；(B)发电机正常运行时的不平衡电流；
(C)发电机外部短路时的不平衡电流。

三.概念解释题(共5题，每题4分，共20分)
1.什么是电力系统继电保护装置。

答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路
器跳闸或发出信号的一种装置。

2.后备保护的作用是什么何谓近后备保护和远后备保护
答：后备保护的作用是电力系统发生故障时，当主保护或断路器拒动，由后备保护以较长的时间切除故障，从而保证非故障部分继续运行。

近后备保护是在保护范围内故障主保护拒动时，首先动作的后备保护。

远后备保护是保护或断路器拒动时，靠近电源侧的相邻线路保护实现后备作用的保护。

3.线路纵差动保护中不平衡电流产生的原因是什么为什么纵差动保护需考虑暂态过程中的不
平衡电流
答：线路纵差动保护不平衡电流产生的原因是由于电流互感器存在励磁电流，且两组电流互感器的特性不会完全一致。

因为纵差动保护是瞬时动作的，为使差动保护在外部故障时不动作，保护的动作电流应大于外部故障时流经保护的暂态不平衡电流。

4.距离保护与电流保护相比，有哪些优点
答：突出的优点是灵敏性好。

距离I段可保护被保护线路全长的80%～85％，且保护范围不随运行方式变化；距离Ⅱ段的保护范围也较电流Ⅱ段大，且保护范围基本上不随运行方式变化；距离Ⅲ段也因阻抗继电器同时反应电流增大和电压降低而比电流Ⅲ段灵敏。

5.什么是自动重合闸电力系统中为什么要采用自动重合闸
6.答：自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。

7.电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障—般不到
10％。

因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。

因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量，也可纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。

所以，架空线路要采用自动重合闸装置。

四.简答题(共7题，每题5分，共35分)
1.简述继电保护的基本原理和构成方式。

答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。

构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分
2.何谓0°接线相间短路用方向阻抗元件为什么常常采用0°接线为什么不用相电压和本相电流
的接线方式
答：当阻抗继电器加入的电压和电流为U和I-I时，我们称这为0°接线。

因为加入继电器的电压和电流应满足：1、继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离；2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化的原因。

采用0°接线可以满足上述条件，而采用相电压和本相电流的接线方式时不能满足上述条件。

3.在什么情况下采用三段式电流保护什么情况下可以采用两段式电流保护什么情况下可只用
一段定时限过电流保护Ⅰ、Ⅱ段电流保护能否单独使用为什么
答：越靠近电源端，则过电流保护的动作时限就越长，因此一般都需要装设三段式的保护。

线路倒数第二级上，当线路上故障要求瞬时切除时，可采用一个速断加过电流的两段式保护。

保护最末端一般可只采用一段定时限过电流保护。

I、II段电流保护一般不能单独使用，I段不能保护线路的全长，II段不能作为相邻元件的后备保护。

4.发电机一般应装设哪些继电保护装置各自的作用是什么
答：根据发电机可能出现的故障和不正常工作状态，应装设相应的继电保护装置：
(1)纵差动保护：反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路；
(2)零序保护：反应发电机定子绕组单相接地故障；
(3)匝间短路保护：反应发电机定子绕组匝间短路；
(4)后备保护：反应发电机外部短路引起的过电流并作为内部短路的后备保护；
(5)过负荷保护：反应发电机的对称过负荷或负序过负荷；
(6)反应水轮发电机突然甩负荷引起的定子绕组过电压或大容量汽轮发电机定子绕组的过电压；
(7)转子回路一点接地或两点接地保护：反应发电机转子回路一点或两点接地故障；
(8)失磁保护：反应发电机励磁电流部分或全部消失；
(9)转子回路过负荷保护：反应容量为IOOMW及以上并采用半导体励磁的发电机转子回路过负荷；
(10)逆功率保护：反应大容量汽轮发电机的逆功率运行。

5.何为潜供电流它对于单相重合闸动作时间有何影响说明同期合闸条件
答：潜供电流是指单跳后健全相电势经相间藕合电容向故障点提供的短路电流及健全相负荷电流经相间互感在故障相产生的感应电势通过对地电容向故障点提供的短路电流。

由于存在潜供电流，使短路点电弧熄灭时间、介质绝缘恢复时间增大，相应单相重合闸延时较三相重合闸延时增大。

同期合闸条件:(1)Um≈Ux；(2)fm≈fx；(3)arg(Um/Ux)≈0
6.高频保护运行时，为什么运行人员每天要交换信号以检查高频通道
答：我国常采用电力系统正常时高频通道无高频电流的工作方式。

由于高频通道涉及两个厂站的设备，其中输电线路跨越几千米至几百千米的地区，经受着自然界气候的变化和风、霜、雨、雪、雷电的考验。

高频通道上各加工设备和收发信机元件的老化和故障都会引起衰耗；高频通道上任何一个环节出问题，都会影响高额保护的正常运行。

系统正常运行时，高频通道无高频电流，高频通道上的设备有问题也不易发现，因此每日由运行人员用启动按钮启动高频发信机向对侧发送高频信号，通过检测相应的电流、电压和收发信机上相应的指示灯来检查高频通道，以确保故障时保护装置的高频部分能可靠工作。

7.结合下图说明带制动特性的变压器差动继电器（1）在外部故障时能可靠躲开的不平衡电
流的原因；（2）内部故障时提高保护灵敏度的原因。

答：变压器差动保护的制动曲线为图中曲线1，其位于外部故障时产生的不平衡电流曲线2的上方。

因此外部故障时，在相同故障电流情况下，工作线圈只流过的由曲线2所确定的不平衡电流，此时显然要小于继电器的动作所需的由曲线1所对应的动作电流。

因此可确保外部故障
时可靠躲开不平衡电流。

内部故障，无论是两侧有源，还是仅有A侧或B侧电源，其起动电流虽然可能大于I act。

min但均在其附近，因此要远小于没有制动特性时的启动值I act，显然其灵敏性比无制动时的差动保护的灵敏系数要高。

五、计算题（理科）或操作题（理科）或作图题（理科）(20分)
如图示，已知：网络的正序阻抗Z 1=Ω/km ，阻抗角65L ϕ=。

线路上采用三段式距离保护，其第I 、II 、III 段阻抗元件均采用0°接线的方向阻抗继电器，
继电器的最灵敏角65sen ϕ=，保护2的延时
22t s III =，线路AB 、BC 的最大负荷电流均为400A ，负荷的自起动系数2,ss K =继电器的返回系数 1.2re K =，
并设0.85I rel K =，
1.15II rel K =，负荷的功率因数cos 0.9D ϕ=，变压器采用了能保护整个变压器的无时限纵差保护。

试求：距离保护1第 I 段的动作阻抗，第II 段、第III 段的灵敏度与动作时间。

.max 40sB X =Ω
12T T
解：1、距离保护1第I 段： 动作阻抗：
10.850.453011.16I set rel AB Z K Z I ⋅=⨯=⨯⨯=Ω （1分） 2、保护1的第II 段（分两种情况）：
（1）与相邻线路配合：
1min ()II I set rel AB rel b BC Z K Z K K Z II ⋅⋅=+ （1分）
min min max 1013.5(
1)(1) 1.5940sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=
10.8(13.50.85 1.590.4538)29.29set Z II ⋅=+⨯⨯⨯=Ω （3分） （2）与变压器支路配合：
1min ()2II I T set rel AB rel b Z Z K Z K K II ⋅⋅=+ （1分）
min min max 1013.5(1)(1) 1.5940sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+= （1分）
184.70.7(13.50.7 1.59)42.442set Z II ⋅=+⨯⨯
=Ω （1分） 对以上两种情况，取较小者，所以：
129.29set Z II ⋅=Ω （1分）
灵敏度：
29.29 2.17 1.513.5II set A sen AB Z K Z ⋅===> 满足要求。

（1分）
动作时间：0.5II t s =（1分）
3、距离保护1的第III 段：采用方向阻抗继电器，
min
1cos()L set III rel re ss L D Z Z K K K ϕϕIII ⋅⋅=-， （1分）
min min max 142.89L L L U Z I ⋅⋅⋅=
==Ω， (1分) 1.2re K =，2ss K =， 1.15III rel K =，
1cos 0.925.8D ϕ-==︒，
1142.8966.811.15 1.22cos(6525.8)set Z III ⋅==Ω⨯⨯⨯- （3分） 灵敏度：
（1）考虑本线路末端：
166.81 4.93 1.513.5set AB Z K Z III ⋅===>sen 近 （1分）
（2）考虑相邻元件
a ：相邻线路末端
1max set AB b BC Z K Z K Z III ⋅⋅=set 远＋， （1分）
max max min 2013.5(1)(1) 2.1230sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=，（1分） 1max 66.81 1.34 1.213.5 2.1217.1set AB b BC Z K Z K Z III ⋅⋅===>⨯sen 远＋＋ 满
足要求。

（1分）
b ：相邻变压器低压侧出口
1max set AB b T Z K Z K Z III ⋅⋅=sen 远
＋ （1分） ''max max
''min 2013.5(1)(1) 2.1230sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+= （1分） 1max 66.810.33 1.213.5 2.1284.7set AB b T Z K Z K Z III ⋅⋅===<⨯sen 远＋＋ （1分） 不满足要求，认为III 段不能作为变压器的后备保护
动作时间：
1220.5 2.5t t t s III III =+∆=+= （3分）。