继电保护期末考试.docx

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继电保护期末考试

一、判断下列说法是否正确，若有错误请改正（每题2分，共30分）

1、能使电磁式低电压继电器动断触点闭合的最小电压称为低电压继电器的动作电压。

（错）

最大电压

2、电抗变压器二次输出电压对一次电流中的谐波成分有放大作用，对一次电流中的非周期电流有抑制作用。

（对）

3、对继电保护的基本要求必需满足选择性、速动性、灵敏性。

（错）

基本要求包括选择性、速动性、灵敏性和可靠性

4、无时限电流速断保护是依靠动作时间和动作电流的整定保证选择性的。

（错）

依靠动作电流的整定

5、中性点直接接地电网发生接地故障时，故障点的零序电压最低，变压器中性点接地处的零序电压最高。

（错）故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压最低

6、小接地电流系统中，电感电流对电容电流常用的补偿方式是欠补偿。

（错）过补偿

7、在整定阻抗相同的情况下，过渡电阻对全阻抗继电器的影响小，对方向阻抗继电器影响大。

（对）

8、相差高频保护是比较被保护线路两侧功率方向原理而动作的。

（错）

比较被保护线路两侧电流相位

9、对于YN,d11接线的变压器，在装设常规纵差保护时，变压器YN侧的电流互感器二次绕组应接成星形，d侧的应接成角形，以消除由于相角差引起的不平衡电流，确保差动保护正确工作。

（错）

变压器YN侧的电流互感器二次绕组应接成角形，d侧的应接成星形

10、发电机纵差保护是发电机定子绕组匝间短路的主保护。

（错）相间短路

11、继电保护装置一般由测量元件和逻辑元件组成。

（错）由测量元件、逻辑元件和执行元件

12、过电流保护在系统运行方式变小时，保护范围将不变。

（错）变小

13、电流互感器二次绕组的人为接地是属于保护接地，其目的是防止绝缘击穿时二次侧窜入高电压，威胁人身和设备安全。

（对）

14、对线路的方向过电流保护，规定线路上电流的正方向为由线路流向母线。

（错）母线流向线路

15、零序电流保护，能反映各种不对称性短路，但不反应三相短路。

（错）

接地不对称性短路，不反应两相短路

二、简答题（每题5分，共30分）

1、画出三段式零序电流保护交流、直流展开图。

交流（2分）；直流（2分）；信号（1分）

2、简述高频闭锁方向保护通过什么原理判断是保护区内故障还是区外故障的？

外部故障时哪侧保护发出什么信号？

答：

通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。

在外部故障时，由靠近故障点一侧的保护发出闭锁信号，由两侧的高频收信机接收将保护闭锁起来的保护。

3、瓦斯保护作为变压器的主保护可反应什么故障？

为什么还要装设纵差保护？

答：

瓦斯保护可反应变压器油箱内部各种故障（2分）

因为当变压器绝缘套管及引出线短路故障时，变压器的瓦斯保护不能反应，因此需装设纵差保护来反映这样的故障。

（3分）

4、简述发电机定子绕组100%接地保护的构成及各部分的保护范围？

答：

发电机100%定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应三次谐波电压元件两部分组成。

（2分）

第一部分可保护定子绕组靠近机端侧的90%~95%（1分）而第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区，可保护定子绕组靠近中性点侧的50%。

为了保证保护动作的可靠性，上述两部分保护装置的保护区有一段重叠。

（2分）

5、试说明汽轮发电机失磁后机端测量阻抗的变化过程。

答：

发电机失磁后，发电机端测量阻抗

末端轨迹由第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限，（2分）

当越过R轴时，无功功率改变方向，由原来发出感性无功功率变为向系统吸收感性无功，（1分）

机端测量阻抗进入第Ⅳ象限后，进一步将越过静稳阻抗边界（临界失步阻抗圆），此时发电机可能失步。

（1分）

发电机失步后，机端测量阻抗随滑差的增大将进入异步阻抗边界（异步阻抗圆），表明发电机已进入异步运行状态。

（1分）

6、变压器空载合闸时产生的励磁涌流有何特点？

采用什么方法减少其对变压器纵差动保护的影响？

答：

特点：

包含有很大的非周期分量；（1分）波形之间出现间断。

（1分）

包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；（1分）

方法：

采用具有速饱和铁芯的差动继电器；利用二次谐波制动；鉴别电流波形。

（2分）

三、分析题（每题10分，共30分）

1、输电线路方向电流保护的功率方向继电器为LG-11型，采用90°接线方式，且功率方向继电器内角为30°，在远离保护安装处正方向发生AB两相相间短路，短路阻抗角为60°，试对B相功率方向继电器分析并回答下列问题：

（1）功率方向继电器的电流、电压线圈接入的是什么量？

（2）写出功率方向继电器动作范围表达式；

（3）通过相量图分析功率方向继电器动作行为。

解：

（1）功率方向继电器的电流线圈接入B相相电流

，功率方向继电器的电压线圈接入

2分

（2）∵α＝300，继电器动作范围：

3分

（3）相量图如图1或图25分

所以

B相功率方向继电器动作

2、在输电线路AB段装设有相间短路距离保护，采用方向阻抗继电器作为测量元件，Ⅰ段阻抗继电器的整定阻抗角有

两档，Ⅰ段距离保护可靠系数

，短路阻抗角为

，试回答下列问题：

（1）方向阻抗继电器的一次整定阻抗的幅值如何确定？

整定阻抗角选多少比较合适？

（2）当线路发生金属性短路时，距离保护实际的动作阻抗是多少？

（3）若距离保护采用幅值比较原理，当线路中点发生金属性短路时，确定方向阻抗继电器的测量阻抗，写出此时Ⅰ段方向阻抗继电器的动作方程，并在动作特性圆内表示出来。

解：

（1）方向阻抗继电器的整定阻抗：

（2分）

（2）距离保护实际的动作阻抗：

（2分）

（3）当线路中点发生金属性短路时，确定方向阻抗继电器的测量阻抗:

（2分）

继电器的动作方程:

或

（2分）

（2分）

3、元件固定连接的双母线电流差动保护,当元件固定连接破坏后，（如将图中3QF由Ⅱ组母线转接到Ⅰ组母线），画出当母线Ⅱ故障时电流分布？

保护动作情况如何？

试说明之。

（10分）

电流分布各1分，共8分；

保护动作情况：

1KD、2KD、3KD动作,跳开1QF、2QF、3QF、4QF、5QF。

两组母线同时停电，扩大了停电范围。

（2分）

四、计算题（共10分）

如图所示单侧电源辐射网中，线路保护1方案拟定为三段式电流保护，拟采用两相不完全星形接线。

已知线路1的最大负荷电流为90A，在最大和最小运行方式下，K1、K2及K3点发生三相短路时电流值见下表。

线路保护2的过电流保护的动作时间为1.5s。

试对保护1的一、二、三段电流保护的动作电流、动作时间进行整定及灵敏度校验。

（可靠系数：

一段为1.3，二段1.1，三段1.2。

自启动系数为1.5，返回系数为0.85，△t=0.5秒）

短路点

K1

K2

K3

最大运行方式下三相短路电流（A）

2520

750

300

最小运行方式下三相短路电流（A）

1654

650

270

解：

IⅠoper=1.3*750=975（A）（1分）

IⅡoper=1.1*1.3*300=429（A）（2分）

Ksen=0.866*650/429=1.31>1.3（1分）

IⅢoper=1.2*1.5*90/0.85=190.6A（2分）

Ksen=0.866*650/190.6=2.95>1.5（1分）

Ksen=0.866*270/190.6=1.23>1.2（1分）

tⅡ=0+0.5=0.5s（1分）

tⅡI=1.5+0.5=2S（1分）

卷七

一、填空题（每空1分，共20分）

1、继电保护中故障切除时间等于（保护动作时间）和（断路器跳闸时间）之和。

2、微机保护硬件系统一般包括（数据采集系统），（CPU主系统），数字量输入输出系统三部分

3、距离保护是通过测量被保护线路（电压）和（电流）的比值而动作的一种保护。

4、继电保护装置按保护所起的作用，保护可分为主保护，（后备保护），辅助保护。

5、纵差保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的（大小）和（相位）原理构成的。

6、为了保证差动保护动作的选择性，差动继电器动作电流必须躲过（最大不平衡电流）。

7、横联差动方向保护是建立在（双回线路）同时运行的基础上。

8、相差高频保护的基本原理主要是比较两端电流的（相位）的保护。

9、高频信号就是高频电流信号，可分为（闭锁信号）、允许信号和跳闸信号。

10、零序功率方向继电器靠比较零序电流与零序电压之间的（相位）来判别方向。

11、变压器纵联差动保护需要进行（相位校正）和（电流平衡调整）。

12、根据发电机定子绕组的接线方式和中性点分支引出端子的情况，可分为装设反应定子绕组匝间短路的保护，中性点有六个引出端应装设（单元件式横联差动保护），中性点有三个引出端应装设（纵向零序电压匝间短路保护）或测量励磁绕组2次谐波电流的匝间短路保护。

13、发电机失磁故障指的是发电机的（励磁电流）突然全部或部分消失。

14、定子单相接地故障的基波零序电压大小与定子绕组接地点的位置有关，越靠近中性点，（零序电压越低）。

三、简答题（每题6分，共30分）

1、我们学习的输电线路保护原理中哪些原理是反应输电线路一侧电气量变化的保护？

哪些是反应输电线路两侧电气量变化的保护？

二者在保护范围上有何区别?

答：

反应输电线路一侧电气量变化的保护有：

电流保护、电压保护、距离保护等；

反应输电线路两侧电气量变化的保护有：

输电线路纵联差动保护、方向高频保护、相差高频保护等。

反应输电线路一侧电气量变化的保护的瞬时段保护的保护范围为被保护线路全长的一部分；

反应输电线路两侧电气量变化的保护的保护范围为被保护线路全长。

2、简述高频闭锁方向保护通过什么原理判断是保护区内故障还是区外故障的？

内部故障时线路两侧发信机和两侧保护如何工作？

答：

（1）通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。

（2）在内部故障时，线路两侧发信机均不发出闭锁信号，由两侧的高频收信机接收不到闭锁信号，将保护开放，线路两侧的保护判断为保护区内部故障，保护动作。

（3分）

3、写出电流互感器10%误差曲线的定义，并画出示意图。

答：

所谓电流互感器10%误差曲线是指：

电流互感器比值误差为10%，角度误差小于7

，电流互感器一次电流倍数m（m=

）与允许的二次负载阻抗

之间的关系曲线。

（3分）

（3分）

4、变压器纵联差动保护中消除励磁涌流影响的措施有哪些？

它们分别利用了励磁涌流的哪些特点？

答：

（1）采用具有速饱和中间变流器的差动继电器；利用励磁涌流中包含有很大的非周期分量特点；

（2）二次谐波制动的方法；利用励磁涌流中包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；

（3）鉴别波形间断角的方法；利用励磁涌流的波形会出现间断角的特点。

5、发电机从失磁开始到进入稳态异步运行，一般可分为哪三个阶段？

各个阶段都有哪些特征？

答：

（1）发电机失磁后到失步前：

发电机送出电磁功率P基本保持不变，发电机变为吸收感性无功功率；机端测量阻抗

末端轨迹呈现等有功阻抗圆。

（2分）

（2）临界失步点：

发电机功角

；发电机向系统吸收感性无功功率，且为一常数；机端测量阻抗

末端轨迹呈现静稳阻抗边界阻抗圆。

（2分）

（3）静稳破坏后的异步运行阶段：

发电机失步后，机端测量阻抗随滑差的增大将进入异步阻抗边界（异步阻抗圆）。

（2分）

三、分析题（每题10分，共30分）

1、输电线路方向电流保护的功率方向继电器为LG-11型，采用90°接线方式，且功率方向继电器内角为30°，在远离保护安装处正方向发生AB两相相间短路，短路阻抗角为60°，试对B相功率方向继电器分析并回答下列问题：

（1）功率方向继电器的电流、电压线圈接入的是什么电压量和电流量？

（2）写出功率方向继电器动作范围表达式（动作方程）；

（3）通过相量图分析功率方向继电器动作行为。

解：

（1）功率方向继电器的电流线圈接入B相相电流

，功率方向继电器的电压线圈接入

2分

（2）∵α＝300，继电器动作范围：

3分

（3）相量图如图15分

所以

B相功率方向继电器动作

2、画出比幅式方向阻抗继电器的动作特性，写出阻抗动作方程。

某方向阻抗继电器整定阻抗

，当继电器的测量阻抗为（a）

；（b）

；（c）

；（d）

时，该继电器是否动作？

为什么？

答：

阻抗动作方程：

3分

动作特性3分

（a）不动作，动作阻抗为2Ω；（b）动作，动作阻抗为3。

464Ω；（c）动作，动作阻抗为4Ω；（d）不动作，测量阻抗在第三象限，没有在方向阻抗继电器的动作区内。

（各1分）

3、元件固定连接的双母线电流差动保护,当元件固定连接破坏后，（如将图中3QF由Ⅱ组母线转接到Ⅰ组母线），画出当母线Ⅱ故障时电流分布？

保护动作情况如何？

试说明之。

（10分）

电流分布各1分，共8分；

保护动作情况：

1KD、2KD、3KD动作,跳开1QF、2QF、3QF、4QF、5QF。

两组母线同时停电，扩大了停电范围。

（2分）

四、计算题（每题20分，共20分）

在下图所示的单侧电源辐射网中，线路上均装设了三段式电流保护，保护均采用三相完全星形接线。

已知线路MN的最大负荷电流为200A，在最大和最小运行方式下，K1、K2点发生三相短路时的电流值见表（均已折算到电源侧）。

保护3、4的过电流保护的动作时间分别为1．5s、2s。

试计算保护1各段的动作电流及动作时间，校验保护Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。

（可靠系数：

一段为1.25，二段1.15，三段1.2；自启动系数为1.5，返回系数为0.85，△t=0.5秒，第二段保护灵敏度要求不小于1.25；第三段作为本线路的后备保护灵敏度要求不小于1.5，作为相邻线路的后备保护灵敏度要求不小于1.2，）

表短路电流值

短路点

K1

K2

最大运行方式下三相短路电流（A）

1795

760

最小运行方式下三相短路电流（A）

1660

650

解1．保护1的无时限电流速断

=

＝1.25*1795=2244（A）2分

动作时限为

2分

2．保护1的限时电流速断保护

保护1的Ⅱ段动作电流

＝1.25*760=950（A）1分

2分

动作时限为

2分

灵敏度校验

=

2分

3．过电流保护

过电流保护动作电流为

3分

动作时限按阶梯型时限特性，整定为

2分

灵敏度校验

作本线路近后备保护：

=

2分

作NQ线路后备保护：

=

2分

卷八/

一、判断对错，若有错误请改正（每题2分，共30分）

1、输电线路三段电流I、II段保护区是稳定的，不随系统运行方式改变。

（错）不稳定的，随

2、电流保护的接线系数定义为：

电流互感器的二次电流与流入继电器的电流比值。

（错）

流入继电器的电流与电流互感器的二次电流比值。

3、下一相邻元件是Y，D11点接线的变压器，为了提高电流保护在变压器后面三相短路的灵敏度，可以采用两相三继电器式接线。

（错）两相短路

4、负序电压滤过器指输出的三相或单相电压只与输入的三相电压中的正序分量成正比的一种装置。

（错）负序分量

5、中性点直接接地电网发生接地故障时，故障点的零序电压最低，变压器中性点接地处的零序电压最高。

（错）故障点的零序电压最高，变压器中性点接地处的零序电压最低

6、在整定阻抗相同的情况下，过渡电阻对全阻抗继电器的影响小，对方向阻抗继电器影响大。

（对）

7、相差高频保护是比较被保护线路两侧功率方向原理而动作的。

（错）

比较被保护线路两侧电流相位

8、高频闭锁方向保护中，由判断功率方向为正的保护发出闭锁信号，闭锁两侧保护。

（错）

功率方向为负

9、发电机纵差保护是发电机定子绕组匝间短路的主保护。

（错）相间短路

10、线路的方向过电流保护，规定线路上电流的正方向为由线路流向母线。

（错）

母线流向线路

11、某些整流型功率方向继电器，由于其电压回路具有记忆作用，所以在被保护线路始端三相短路时不存在电压死区。

（对）

12、对于YN,d11接线的变压器，在装设常规纵差保护时，变压器YN侧的电流互感器二次绕组应接成星形，d侧的应接成角形，以消除由于相角差引起的不平衡电流，确保差动保护正确工作。

（错）

变压器YN侧的电流互感器二次绕组应接成角形，d侧的应接成星形

13、变压器励磁涌流中只含有很大的周期分量，且波形之间出现间断角。

（错）

还有很大的高次谐波（二次谐波）

14、母联电流比相式母线差动保护，当元件固定连接方式破坏后发生母线故障，仍能正确选择故障母线。

（对）

15、元件固定连接的双母线电流差动保护,当元件固定连接破坏后，保护装置能够有选择性地动作。

（错）

保护将失去选择性

四、简答题（每题6分，共30分）

1、输电线路方向电流保护的功率方向继电器为LG-11型，采用90°接线方式，且功率方向继电器内角为45°，在保护安装处正方向发生AB两相相间短路，短路阻抗角为60°，试对A相功率方向继电器回答下列问题：

（1）功率方向继电器的电流、电压线圈接入的是什么电流、电压量？

最大灵敏角是多少？

（2）写出功率方向继电器动作范围表达式；

答：

（1）功率方向继电器的电流线圈接入B相相电流

，功率方向继电器的电压线圈接入

；2分

－45°1分

（2）∵α＝45°，继电器动作范围：

3分

2、什么叫阻抗继电器的测量阻抗？

动作阻抗？

整定阻抗？

答：

测量阻抗：

——测量阻抗（2分）

动作阻抗：

——测量阻抗正好位于动作区边界上，继电器刚好动作，称为继电器的动作阻抗。

整定阻抗：

动作阻抗的最大值。

（2分）

3、为什么变压器纵差保护和瓦斯保护不能互相代替？

答：

瓦斯保护可反应变压器油箱内部各种故障，如铁芯过热烧伤、油面降低等，纵差保护不能反应。

因为当变压器绝缘套管及引出线短路故障等油箱外部故障时，变压器的瓦斯保护不能反应，因此需装设纵差保护来反映这样的故障。

（3分）

4、简述发电机定子绕组100%接地保护的构成及各部分的保护范围？

答：

（1）发电机100%定子接地保护由反应基波零序电压元件和反应三次谐波电压元件两部分组成。

（2分）

（2）第一部分可保护定子绕组靠近机端侧的90%~95%（2分）

（3）第二部分是用以消除基波零序电压元件保护的死区，可保护定子绕组靠近中性点侧的50%。

为了保证保护动作的可靠性，上述两部分保护装置的保护区有一段重叠。

（2分）

5、微机保护硬件系统由哪几部分组成？

简述部分作用？

答：

（1）数据采集系统，作用将模拟量转换成数字量。

（2分）

（2）CPU主系统，作用微处理器对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。

（2分）

（3）开关量输入/输出系统，作用完成保护的出口跳闸、警报、外部接点输入及人机对话等功能。

（2分）

三、分析题（每题10分，共20分）

1、电网接线如下图所示，线路L1装设三段式电流保护，保护采用不完全星型接线，试画出三段式电流保护交流回路、直流回路、信号回路展开图。

展开图：

交流回路3分，直流回路5分，信号回路2分

2、元件固定连接的双母线电流差动保护,当元件固定连接破坏后，如将图中3QF由Ⅱ组母线转接到Ⅰ组母线，当母线Ⅰ故障时电流分布如何？

在图中标出。

保护动作情况如何？

试说明之。

电流分布各1分，共8分；

保护动作情况：

1KD、2KD、3KD动作,跳开1QF、2QF、3QF、4QF、5QF。

两组母线同时停电，扩大了停电范围。

（2分）

五、计算题（每题10分，共20分）

1、已知：

定时限过电流保护如下图所示接线，继电器动作电流为7A，AB两相短路电流为800A，电流互感器变比为200/5，分析说明，该保护能否正确动作？

假设正常运行时线路负荷电流为100A，该保护能否误动作？

答：

1、AB两相短路继电器1KA和3KA中电流为继电器动作5分

2、正常运行时1KA、2KA和3KA中电流为不动作5分

2、在下图所示电网中，拟定在断路器1QF一5QF上装设反应相间短路的过电流保护，在断路器2QF一5QF处装设反应接地短路的零序过电流保护，取

，试

（1）确定相间短路过电流保护和接地零序过电流保护的动作时限；

（2）对其时限特性进行评价。

解：

（1）t5=1.5st4=2.5st3=3st2=3.5st1=4s

t05=0st04=1st03=1.5st02=2.5s

（2）零序过电流保护的动作时限较相间短路过电流保护动作时限短；越靠近电源过电流保护的动作时限越长。

卷九/

一/填空题（每空1分，共14分）

1、可靠性是指在保护范围内发生故障时，保护不应该（拒）动，而在保护范围外发生故障时，则不应（误）动。

2、电流互感器二次电流的大小随（一次）电流大小而变化，而一次电流一般不受（二次）负载大小的影响。

3、电流保护接线系数是流入（继电器）的电流与（电流互感器二次）电流之比。

3、在中性点非直接接地电网中，发生不同相两点接地时，采用两相星形接线电流保护有（2/3）机会有选择动作。

4、距离保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响（越大）；在整定阻抗相等情况下，阻抗继电器的动作特性在+R轴方向所占面积越大，则受过渡电阻的影响越（越小）。

5、瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在（变压器）与（油枕）之间连接管道上。

6、Y，d11接线的变压器纵差动保护中，通常将变压器星形侧的三个电流互感器接成（角）形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成（星）形。

7、发电机从失磁开始进入稳态异步运行一般分为失磁后到失步前、（临界失步点）、失步后的异步运行三个阶段。

二、判断对错，若有错误请改正。

（每题2分，共16分）

1、定时限过电流保护是依靠动作时间的整定保证选择性的。

（错）动作电流和动作时间

2、输电线路零序电流速断保护的保护范围不应延伸到下一相邻线路，因此，其动作电流应小于被保护线路末端故障时流过本保护的最大零序电流。

（错）大于

3、零序电流保护不反映电网的正常负荷、振荡和相间短路。

（对）

4、在距离Ⅱ段动作阻抗整定公式中所用的分支系数应取可能出现的最大值。

（错）最小值

5、在整定阻抗相同时，系统振荡对方向阻抗继电器的影响大于对全阻抗继电器的影响。

（错）小于

6、纵差保护是按照比较流经被保护元件两端电流的大小原理而构成的一种保护。

（错）大小和相位

7、当被保护线路反方向故障时，靠近故障点的高频闭锁方向保护发出高频闭锁信号，将两端保护闭锁。

（对）

8、中性点具有六个引出端的发电机，匝间保护可装设单元件式的横差保护。

（对）

三、简答题（每题5分，共30分）

1、什么叫阻抗继电器的测量阻抗？

动作阻抗？

整定阻抗？

答：

测量阻抗：

——测量阻抗（2分）

动作阻抗：

——测量阻抗正好位于动作区边界上，继电器刚好动作，称为继电器的动作阻抗。

整定阻抗：

动作阻抗的最大值。

（1分）

2、变压器空载合闸时产生的励磁涌流有何特点？

采用什么方法减少其对变压器纵差动保护的影响？

答：

特点：

有很大