继电保护及二次回路课外练习题.docx

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继电保护及二次回路课外练习题

一、继电保护部分

1、选择题

1、电力系统继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：

由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值（C）。

A．相对愈小，动作时间愈短B．相对愈大，动作时间愈短

C．相对愈灵敏，动作时间愈短

2、继电保护（B）要求在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够准确地完成动作。

A．安全性B．可信赖性C．选择性D．快速性

3、主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护是（C）。

A．辅助保护B．异常运行保护C．后备保护D．安全自动装置

4、（B）是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增加的简单保护。

A．异常运行保护B．辅助保护c．失灵保护

5、继电保护的灵敏系数

要求（C）。

A．

B.

C.

6、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（B）。

A.提高保护的灵敏性 B.外部故障切除后保护可靠返回C.解决选择性

7、三段式电流保护中，保护范围最小的是（A）

A．瞬时电流速断保护B.限时电流速断保护C.定时限过电流保护             

8、发电机装设纵联差动保护，它作为（C）保护。

A.定子绕组的匝间短路B.定子绕组的相间短路

C.定子绕组及其引出线的相间短路

9.发电机的负序过流保护主要是为了防止（B）。

A.损坏发电机的定子线圈B.损坏发电机的转子

C.损坏发电机的励磁系统

10.大型汽轮发电机要配置逆功率保护，目的是（B）

A.防止主汽门关闭后，汽轮机反转；

B.防止主汽门关闭后，长期电动机运行造成汽轮机尾部叶片过热；

C.防止主汽门关闭后，发电机失步；

D.防止主汽门关闭后，发电机转子过热。

11．电压频率变换器（VFC）构成模数变换器时，其主要优点是：

（C）。

A．精度高B．速度快C．易隔离和抗干扰能力强

12．电压／频率变换式数据采集系统，在规定时间内，计数器输出脉冲的个数与溪拟输入电压量的（C）。

A．积分成正比B．积分成反比C．瞬时值的绝对值成正比

13．采用VFC数据采集系统时，每隔瓦从计数器中读取一个数。

保护算法运算时采用的是（C）。

A．直接从计数器中读取得的数B．瓦期间的脉冲个数

C．2T=或以上期间的脉冲个数

14．数字滤波器是（C）。

A．由运算放大器构成的B．由电阻、电容电路构成的

C．由程序实现的

15．在微机保护中经常用全周傅氏算法计算工频量的有效值和相角，当用该算法时正确的说法是（C）。

A．对直流分量和衰减的直流分量都有很好的滤波作用

B．对直流分量和所有的谐波分量都有很好的滤波作用

C．对直流分量和整数倍的谐波分量都有很好的滤波作用

16．微机保护中，每周波采样20点，则（A）。

A．采样间隔为lms，采样率为1000Hz

B．采样间隔为5/3ms，采样率为1000Hz

C．采样间隔为1ms，采样率为1200Hz

17．微机保护要保证各通道同步采样，如果不能做到同步采样，除对（B）以外，对其他元件都将产生影响。

A．负序电流元件B．相电流元件C．零序方向元件

18．微机保护一般都记忆故障前的电压，其主要目的是（B）。

A．事故后分析故障前潮流

B．保证方向元件、阻抗元件动作的正确性

C．微机保护录波功能的需要

19．微机保护中用来存放原始数据的存储器是（C）。

A．EPROMB．EEPROMC．RAM

20．微机保护硬件中EPROM芯片的作用是（A）。

A．存放微机保护功能程序代码

B．存放采样数据和计算的中间结果、标志字等信息

C．存放微机保护的动作报告信息等内容

21．在微机保护中，掉电会丢失数据的主存储器是（B）。

A．ROMB．RAMC．EPROM

22．微机保护装置在调试中可以做以下事情（A）。

A．插拔插件B．使用不带接地的电烙铁C．触摸插件电路

23．检查微机型保护回路及整定值的正确性（C）。

A．可采用打印定值和键盘传动相结合的方法

B．可采用检查VFC模数变换系统和键盘传动相结合的方法

C．只能用由电流电压端子通入与故障情况相符的模拟量，保护装置处于与投入运行完全相同状态的整组试验方法

24．在保护检验工作完毕后、投入出口连接片之前，通常用万用表测量跳闸连接片电位，当断路器在合闸位置时，正确的状态应该是（C）。

（直流系统为220V）

A．连接片下口对地为+110V左右，上口对地为一110V左右

B．连接片下口对地为+110V左右，上口对地为0V左右

C．连接片下口对地为0V，上口对地为一110V左右

D．连接片下口对地为+220V左右，上口对地为0V

2、填空题

1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将故障部分切除，电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应发出信号。

2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时不拒动，不应动作时不误动。

3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的最大短路电流整定，其灵敏性通常用保护范围的大小来表示。

4、距离保护是反应故障点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的—种保护。

5、直流回路正电源数字标号组的最后一个数字为“1”，负电源数字标号组的最后一个数字为“2”。

6、对于汽轮发电机，程序跳闸是指首先（关闭主汽门），待逆功率继电器动作后，再（跳开发电机断路器）并灭磁。

7.发电机—变压器组应装设双重快速保护，即装设发电机纵联差动保护，变压器纵联差动保护和发电机—变压器组共用纵联差动保护这只适应于容量在300MW及以上的汽轮发电机—变压器组。

8．发电机定子完全差动保护不能反应定子内部匝间短路和分支开焊故障。

9．发电机纵差保护是相间短路的主保护，其保护范围是发电机中性点电流互感器与发电机出口电流互感器之间。

10.发电机短路故障后备保护，主要作为发电机外部相间短路和发电机主保护的后备保护。

11．继电保护有选择地切除故障，是为了（尽量缩小停电范围）。

12．A／D变换器的两个重要指标是A／D转换的（分辨率）和（转换速度）。

13．某型微机保护装置每周波采样12个点，则采样间隔是：

（5／3）ms，采样率为（600）Hz。

14．微机保护使用的两点乘积法的原理是利用任意两个相隔（

）的正弦量的瞬时值，算出该正弦量的（有效值、相角）。

15．一个完整的RS-232串口接口共22根线，采用标准的25芯插头座，其信号传输速率最高（20K）

，最大传输距离（30）m。

16．RS-485串口常用的信号传输速率有4800、9600、19200

，典型传输距离为（1000）m。

17．二进制1011101011110010的十六进制为（BAF2）。

某微机保护定值中的（控制字）KG=847BH，将其转化为二进制为（1000010001111011）B。

18．微机保护装置在采样之前加上低通模拟滤波回路，主要是防止出现（频率混叠）现象，当采样频率为

时，低通滤波器的截止频率应小于（1/2）

。

19．按照采样定律，采样频率

必须大于

（2）倍的输入信号中的最高次频率

，否则会出现（频率混叠）现象。

20.对线路的方向过流保护，规定线路上电流的正方向由（母线）流向（线路）。

简答题

1、在《继电保护和安全自动装置技术规程》中关于“停机”的含义是什么?

（5分）

答：

停机一断开发电机断路器、灭磁。

对汽轮发电机还要关闭主汽门；对水轮发电机还要关闭导水翼。

2、发电机故障的类型有哪几种?

（5分）

答：

1）定子绕组相间短路；2）定子绕组一相的匝间短路；

3）定子绕组单相接地；4）转子励磁电流消失等。

3、为什么发电机纵差保护不能反应匝间短路?

（8分）

答：

发电机纵差保护在原理上只反映绕组中性点与机端电流之差，而匝间短路主要发生在发电机的同一相绕组上，从该相绕组中性点与机端电流互感器上测得的电流幅值相等，相位相差180°，故纵差保护不反应匝间短路。

4、大型发电机定子接地保护应满足哪几个基本要求?

（6分）

答：

应满足三个基本要求：

（1）故障点电流不应超过安全电流。

（2）有100%的保护区。

（3）保护区内任一点发生接地故障时，保护应有足够高的灵敏度。

5、变压器纵差保护、瓦斯保护主要反映何种故障和异常？

 （6分）

答：

（1）纵差保护主要反映变压器绕组、引线的相间短路，及大电流接地系统侧的绕组、引出线的接地短路；

（2）瓦斯保护主要反映变压器绕组匝间短路及油面降低、铁芯过热等本体内的任何故障。

6、什么是主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护?

请举例说明。

（10分）

答：

（1）主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

（2）后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。

后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种：

远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。

（3）辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

（4）异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。

7、发电机为什么要装设负序电流保护?

（10分）

答：

电力系统发生不对称短路或者三相不对称运行时，发电机定子绕组中就有负序电流，这个电流在发电机气隙中产生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速。

因此在转子部件中出现倍频电流，该电流使得转子上电流密度很大的某些部位局部灼伤，严重时可能使护环受热松脱，使发电机造成重大损坏。

另外100Hz的交变电磁力矩，将作用在转子大轴和定子机座上，引起频率为100Hz的振动。

为防止上述危害发电机的问题发生，必须设置负序电流保护。

8、为什么大型发电机变压器组保护应装设非全相运行保护，而且该保护必须启动断路器失灵保护?

（10分）

答：

（1）非全相运行保护是为断路器一相拒合或一相拒跳而设置的。

在这种异常工况下，发电机中流过负序电流，对发电机有危害，若靠反时限负序电流保护动作，则动作时间较长，因此应装设非全相保护。

（2）断路器一相拒合或一相拒跳，是由于断路器本身及其控制回路失灵所引起，在某些情况下，即使非全相保护动作，仍不能将发生故障的断路器三相完全跳开，因此需要通过启动断路器失灵保护将母线上相邻元件跳闸。

9、什么叫继电保护的选择性?

答：

选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现对断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。

10、继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，请问，它可以分为哪两个方面?

答：

可信赖性与安全性。

11、微机型保护硬件系统通常包括哪几个部分?

答：

1）数据采集单元，即模拟量输入系统；

2）数据处理单元，及微机主系统：

3）输入／输出接口，即开关量输入输出系统；

4）通信接口；

5）电源。

综合分析题

1、如图所示系统中，若发电机、变压器各装有图示的保护，若k点发生两相短路时，发电机和变压器各有哪些保护会起动？

应由哪个保护最先动作？

跳开哪些断路器？

（20分）

答：

k点发生两相短路时，发电机的过电流保护与过负荷保护会起动；变压器的纵差保护、过电流保护、过负荷保护会起动。

应由变压器的主保护纵差动保护先动作，跳开2QF与3QF。

如果变压器的纵差动保护未动作，则由变压器的后备保护过电流保护动作，跳开2QF与3QF。

如果变压器的过电流保护也未动作，将由发电机的过电流保护作为远后备而动作，跳开1QF。

两者的过负荷保护过了9秒后再动作于发信号。

2、微机保护采用每周波采样12点，请问微机保护能正确反映电流和电压的最高次谐波为多少次谐波?

答：

微机保护能正确反映的最高次谐波电流和电压为6次谐波（采样频率为

12／0．02=600，根据采样定律，被采样信号所含最高频率成分为

／2=300，为6次谐波）。

3、微机保护测量的动作电流整定值为1A，测量的动作值为0．9A，1．05A．1．1A．问动作电流的离散值为多少?

答：

根据离散值计算公式：

可得：

离散值=

4、如果发电机与无穷大系统母线相连，其功角特性曲线如图1-10所示。

如果原动机的功率为PM，则有两个工作点A、B分别对应功角δ1和δ1。

（1）用静态稳定分析法说明A点是稳定运行工作点，B点不是稳定运行工作点。

（2）静稳极限的边界对应的功角δ是多少度?

答：

（1）A工作点：

当有一个小扰动使得功角δ增大时，发电机输出功率P将随之增大，由于原动机提供功率

不能随之瞬时改变，所以

，原动机的动作特性小于发电机的制动转矩。

发电机便要减速，随着转速n的下降，功角δ亦将变小，工作点还可以回到原来的A点。

所以A点是稳定的工作点。

B工作点：

当有一个小扰动使得功角δ增大时，发电机输出功率P将随之下降，原动机提供功率

不变，所以

，原动机的动作特性大于发电机的制动转矩，在剩余转矩作用下发电机将加速，随着转速n的上升，功角δ将进一步上升，而δ的上升使得发电机输出功率P再进一步下降，如此恶性循环发电机的工作点回不到B点，造成系统振荡。

所以B点是不稳定的工作点。

（2）静稳极限边界的功角δ=90°。

二、二次回路部分

1、电压互感器有几种接线方式?

答：

有三种分别为：

Y，y，d接线，Y，y接线，V，v接线。

2、发电机手动同期并列应具备哪些条件?

答：

发电机并列条件：

待并发电机的电压、频率、相位与运行系统的电压、频率、相位之差小于规定值。

3.电压互感器和电流互感器在作用原理上有什么区别?

答：

主要区别是正常运行时工作状态很不相同，表现为：

1）电流互感器二次可以短路，但不得开路；电压互感器二次可以开路，但不得短路；

2）相对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大，以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。

3）电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时磁通密度下降；电流互感器正常工作时磁通密度很低，而短路时由于一次侧短路电流变得很大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值

4..电流互感器的二次负载阻抗如果超过了其容许的二次负载阻抗．为什么准确度就会下降?

答：

电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的准确度有很大影响。

这是因为，如果电流互感器的二次负载阻抗增加得很多，超出了所容许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会大大增加，而使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，一次电流的很大一部分将用来提供励磁电流，从而使互感器的误差大为增加，其准确度就随之下降了。

5．电流互感器在运行中为什么要严防二次侧开路?

答：

电流互感器在正常运行时，二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流甚小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。

如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律正＝4．44／fNB，就会在二次绕组两端产生很高（甚至可达数千伏）的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全。

再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。

因此，电流互感器二次侧开路是绝对不允许的，这是电气试验人员的一个大忌。

鉴于以上原因，电流互感器的二次回路中不能装设熔断器；二次回路一般不进行切换，若需要切换时，应有防止开路的可靠措施。

6．电压互感器在运行中为什么要严防二次侧短路?

答：

电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流，当二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。

因此，电压互感器二次侧短路是电气试验人员的又一大忌。

7.跳闸位置继电器与合闸位置继电器有什么作用？

答：

它们的作用如下：

1）可以表示断路器的跳、合闸位置如果是分相操作的，还可以表示分相的跳、合闸信号。

2）可以表示断路器位置的不对应或表示该断路器是否在非全相运行壮态。

3）可以由跳闸位置继电器的某相的触点去启动重合闸回路。

4）在三相跳闸时去高频保护停信。

5）在单相重合闸方式时，闭锁三相重合闸。

6）发出控制回路断线信号和事故音响信号。

8．哪些回路属于连接保护装置的二次回路?

答：

连接保护装置的二次回路有以下几种回路：

（1）从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继电保护装置的二次回路（对多油断路器或变压器等套管互感器，自端子箱开始）。

（2）从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路。

（3）从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路。

（4）继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。

9．举例简述二次回路的重要性。

答：

二次回路的故障常会破坏或影响电力生产的正常运行。

例如若某变电所差动保护的二次回路接线有错误，则当变压器带的负荷较大或发生穿越性相间短路时，就会发生误跳闸；若线路保护接线有错误时，一旦系统发生故障，则可能会使断路器该跳闸的不跳闸，不该跳闸的却跳了闸，就会造成设备损坏、电力系统瓦解的大事故；若测量回路有问题，就将影响计量，少收或多收用户的电费，同时也难以判定电能质量是否合格。

因此，二次回路虽非主体，但它在保证电力生产的安全，向用户提供合格的电能等方面都起着极其重要的作用。

10．什么是二次回路标号?

二次回路标号的基本原则是什么?

答：

为便于安装、运行和维护，在二次回路中的所有设备间的连线都要进行标号，这就是二次回路标号。

标号一般采用数字或数字和文字的组合，它表明了回路的性质和用途。

　　回路标号的基本原则是：

凡是各设备间要用控制电缆经端子排进行联系的，都要按回路原则进行标号。

此外，某些装在屏顶上的设备与屏内设备的连接，也需要经过端子排，此时屏顶设备就可看作是屏外设备，而在其连接线上同样按回路编号原则给以相应的标号。

为了明确起见，对直流回路和交流回路采用不同的标号方法，而在交、直流回路中，对各种不同的回路又赋于不同的数字符号，因此在二，次回路接线图中，我们看到标号后，就能知道这一回路的性质而便于维护和检修。

11．二次回路标号的基本方法是什么?

答：

（1）用三位或三位以下的数字组成，需要标明回路的相别或某些主要特征时，可在数字标号的前面（或后面）增注文字符号。

（2）按“等电位”的原则标注，即在电气回路中，连于一点上的所有导线（包括接触连接的可折线段）须标以相同的回路标号。

（3）电气设备的触点、线圈、电阻、电容等元件所间隔的线段，即看为不同的线段，一般给予不同的标号；对于在接线图中不经过端子而在屏内直接连接的回路，可不标号。

12．同述直流回路的标号细则：

答：

（1）对于不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制和保护回路用001～099及l一599，励磁回路用601～699。

（2）控制和保护回路使用的数字标号，按熔断器所属的回路进行分组，每一百个数分为一组，如101～199，201～299，301—399，…，其中每段里面先按正极性回路（编为奇数）由小到大，再编负极性回路（偶数）由大到小，如100，101，103，133，…，142，140，…。

（3）信号回路的数字标号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。

（4）开关设备、控制回路的数字标号组，应按开关设备的数字序号进行选取。

例如有3个控制开关1KK、2KK、3KK，则1KK对应的控制回路数字标号选101～199，2KK所对应的选201～299，3KK对应的选301～399。

（5）正极回路的线段按奇数标号，负极回路的线段按偶数标号；每经过回路的主要压降元（部）件（如线圈、绕组、电阻等）后，即行改变其极性，其奇偶顺序即随之改变。

对不能标明极性或其极性在工作中改变的线段，可任选奇数或偶数。

（6）对于某些特定的主要回路通常给予专用的标号组。

例如：

正电源为101、201，负电源为102、202；合闸回路中的绿灯回路为105、205、305、405；跳闸回路中的红灯回路编号为35、135、235、……等。

13．简述交流回路的标号细则。

答：

（1）交流回路按相别顺序标号，它除用三位数字编号外，还加有文字标号以示区别。

例如A411、B411、C411，如表9—1所示。

（2）对于不同用途的交流回路，使用不同的数字组，如表9—2所示。

　　电流回路的数字标号，一般以十位数字为一组。

如A401～A409，B401～B409，C401一C409，…，A591～A599，B591～B599。

若不够亦可以20位数为一组，供一套电流互感器之用。

　　几组相互并联的电流互感器的并联回路，应先取数字组中最小的一组数字标号。

不同相的电流互感器并联时，并联回路应选任何一相电流互感器的数字组进行标号。

　　电压回路的数字标号，应以十位数字为一组。

如A601～A609，B60l～B609，C601～C609，A791～A799，…，以供一个单独互感器回路标号之用。

．

　　（3）电流互感器和电压互感器的回路，均须在分配给它们的数字标号范围内，自互感器引出端开始，按顺序编号，例如“TA'’的回路标号用411～419，“2TV'’的回路标号用621～629等。

　　（4）某些特定的交流回路（如母线电流差动保护公共回路、绝缘监察电压表的公共回路等）给予专用的标号组。

14．对断路器控制回路有哪些基本要求?

答：

（1）应有对控制电源的监视回路。

断路器的控制电源最为重要，一旦失去电源断路器便无法操作。

因此，无论何种原因，当断路器控制电源消失时，应发出声、光信号，提示值班人员及时处理。

对于遥控变电所，断路器控制电源的消失，应发出遥信。

（2）应经常监视断路器跳闸、合闸回路的完好性。

当跳闸或合闸回路故障时，应发出断路器控制回路断线信号。

　　（3）应有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置，发生“跳跃”对断路器是非常危险的，容易引起机构损伤，甚至引起断路器的爆炸，故必须采取闭锁措施。

断路器的“跳跃”现象一般是在跳闸、合闸回路同时接通时才发生。

“防跳”回路的设计应使得断路器出现“跳跃”时，将断路器闭锁到跳闸位置。

　　（4）跳闸、合闸命令应保持足够长的时间，并且当跳闸或合闸完成后，命令脉冲应能自动解除。

因断路器的机构动作需要有一定的时间，跳合闸时主触头到达规定位置也要有一定的行程，这些加起来就是断路器的固有动作时间，以及灭弧时间。

命令保持足够长的时间就是保障断路器能可靠的跳闸、合闸。

为了加快断路器的动作，增加跳、合闸线圈中电流的增长速度，要尽可能减小跳、合闸线圈的电感量。

为此，跳、合闸线圈都是按短时带电设计的。

因此，跳合闸操作完成后，必须自动断开跳合闸回路，否则，跳闸或合闸线圈会烧坏。

通常由断路器的辅助触点自动断开跳合闸回路。

　　（5）对于断路器的合闸、跳闸状态，应有明显的位置信号，故障自动跳闸、自动合闸时，应有明显的动作信号。

　　（6）断路器的操作动力消失或不足时，例如弹簧机构的弹簧未拉紧，液压或气压机构的压力降低等，应闭锁断路器的动作，并发出信号。

　　SF6气体绝缘的断路器，当SF6气体压力降低而断路器不能可靠运行时，也应闭锁断路器的动作并发出信号。

　　（7）在满足上述的要求条件下，力求控制回路接线简单，采用的设备和使用的电缆最少。

15．直流正、负极接地对运行有哪些危害?

答：

直流正极接地有造成保护误动的可能。

因为一般跳闸线圈