南理工紫金电力系统继电保护复习题汇编.docx
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南理工紫金电力系统继电保护复习题汇编
第一章绪论
1•电力系统继电保护一般应满足速动性、灵敏性、选择性、可靠性四个基本要求。
2•继电保护的灵敏性是指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能
力。
3•继电保护的选择性是指继电保护动作时，只能把故障元件从系统中切除,使系统非故障部分继续运行。
4.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。
5•电力系统相间短路的形式有三相短路和两相短路。
6•电力系统发生短路故障后，总伴随有电流的增大、电压的降低、线路始端测量阻抗的减小和电压与电流之间相位角的变化。
7•电力系统发生故障时•继电保护装置应动作于断路器跳闸，电力系统出现不正常工作时,继电保护装置一般应根据运行条件，发出告警信号，减负荷或跳闸。
8.电力系统最危险的故障是oC
（A）单相接地；
（B）两相短路；
（C）三相短路。
9.继电保护的基本任务？
答：
（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常；
（2）反应电力设备的不正
常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。
10.对继电保护的基本要求？
答：
（1）选择性：
仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，保证系统中非故障部分的正常工作。
（2）速动性：
保护装置能迅速动作切除故障。
（3）灵敏性：
指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
（4）可靠性：
指对于该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时它不拒动，而在任何其它该保护不应动作的情况下，则不应误动。
第—章电流保护
1.在三段式电流保护中，电流I段又称为电流速断保护，电流II段又称为限时电流速断保护，电流III段又称为定时限过电流保护。
2•中性点经消弧线圈接地根据补偿程度可分为完全补偿、欠补偿和过补偿三种方
式，实际应用中都米用过补偿万式，其中P称为过补偿度,一般取
Id
P=5%~10%。
3•线路装设过电流保护一般是为了作本线路的近后备保护及作相邻下一线路的
远「后备保护。
4•中性点直接接地电网发生单相接地短路时，零序电压最高值应在接地故障点处，最低值在变压器接地中性点处。
5.本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超过相邻下一线路的电流速断保护的保护范围，故只需带0.5s延时即保证选择性。
6.为使过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于最大负荷电流，为使过电流保护在外部故障切除后能可靠返回，其返回电流应大于最大自起动电流。
7.瞬时电流速断的保护范围随运行方式和故障类型而变。
8.装有三段式电流保护的线路，其首端故障时，一般瞬时电流速断保护动作，末端故障时一般限时电流速断保护动作。
9.采用90°接线方式的LG一11型功率方向继电器，当Ij=Ia时，Uj应为UBe当
Ij=Ic,Uj应为Uab。
10.线路保护一般装设两套，两套保护的作用是。
B
（A）主保护；
（B）一套为主保护，另一套为后备保护；
（C）后备保护。
11.电流速断保护的动作电流应大于。
A
（A）被保护线路末端短路时的最大短路电流；
（B）线路的最大负载电流；
（C）相邻下一线路末端短路时的最大短路电流。
12.电流速断保护的保护范围在行方式下最小。
C
（A）最大；
（B）正常；
（C）最小。
13.按90°接线的功率方向继电器，当线路正方向发生相间短路时，若%=60°,为
使继电器动作最灵敏，其内角
（A）-30
（B）30
（C）60
14.
动作切除故障。
B
装有三段式电流保护的线路，当线路末端短路时，一般由
（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。
15.定时限过电流保护的动作电流需要考虑返回系数，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。
16.在中性点直接接地电网中，发生单相接地短路时，故障点零序电流和零序电压的相位关系是oA
（A）电流超前电压约90°;
（B）电压超前电流约90°;
（C）电压电流同相位。
17•在中性点直接接地电网中发生接地短路时，序电压最高。
B
（A）保护安装处；（B）接地故障点处；
（C）变压器接地中性点处。
18.若装有定时限过电流保护的线路，其末端变电所母线上有三条出线，各自的
过电流保护动作时限分别为1.5s、0.5s、1s，则该线路过电流保护的时限应整定为oB
（A）1.5s；
（B）2s；
（C）3.5s。
19.功率方向判别元件实质上是在判别什么？
为什么会存在“死区”？
什么时候要求它动作最灵敏？
答：
功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位r，并
且根据一定关系［COs（「*）是否大于0］判别出短路功率的方向。
为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值，且有最小的电压和电流要求。
当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小于最小动作电压时，就出现了电压死区。
在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏。
20.什么是系统的最大运行方式和最小运行方式？
答：
系统的最大运行方式：
对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。
最小运行方式：
对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。
21.后备保护的作用是什么？
简述远后备保护和近后备保护的优缺点？
答：
后备保护作用：
当主保护或断路器拒动时，由后备保护动作切除故障。
远后备优点：
当断路器拒动时仍可由相邻前一级保护动作切除故障。
缺点：
①扩大了停电范围
②动作时限较长
近后备优点：
当主保护拒动时由后备保护动作切除故障，不会扩大停电范围，动作时间也较短。
缺点：
当断路器拒动时，无法动作切除故障。
22.方向性电流保护动作的条件是什么？
利用什么元件来判断短路电流功率方向。
答：
当方向元件和电流元件同时动作时，保护才能动作。
可利用功率方向继电器来判断短路电流功率方向。
23•线路电流保护的保护范围为什么会受到运行方式、短路类型的影响？
答：
因为对于不同的运行方式和短路类型，短路电流值不同。
24.说明过电流继电器的动作电流、返回电流、返回系数的概念及关系？
返回系数大于1吗？
答：
动作电流：
能使继电器动作的最小电流。
返回电流：
能使继电器返回的最大电流。
返回系数：
返回电流与动作电流的比值。
返回系数恒小于1。
25.何为功率方向继电器的90。
接线，举例说明该接线方式；最大灵敏角与内角有何关系？
答：
功率方向继电器的90°接线方式是指加入继电器的电压和电流的相位差为90°例如加入继电器的电流IA和电压UBC相位差为90°。
最大灵敏角与内角的和为0。
26.瞬时电流速断与限时电流速断相比较，哪个灵敏度高？
为什么？
哪个动作时间长？
答：
限时电流速断保护比瞬时速度保护的灵敏度高。
因为限时速断的动作电流整定值比瞬时速断的小，其保护范围延伸到相邻的下一条线路。
限时电流速段要与相邻线路的瞬时速断配合，为保证选择性，其动作时限比
瞬时速断延长一个时限阶段t，故限时速断动作时间长。
27.电流保护第川段的整定原则是什么？
写出其动作电流的整定计算公式，分析为什么电流保护中的I、U段不考虑Kzq和Kh，而川段却要考虑？
答：
（1）电流保护第川段的整定原则：
起动电流按照躲开最大负荷电流来整定。
I=KkKzqI
dzf|_max
（2）动作电流的整定计算公式为心。
（3）因为I段保护范围不可能超过线路全长，在其保护范围内一旦发生故障立
即切除，不存在返回，因此无须考虑Kzq和Kh。
U段的动作电流是按照下一条线路I段动作电流值来整定的，其动作电流值远大于流过本线路的最大负荷电流击最大自启动电流，虽然其返回电流比动作电流小，但仍比最大自启动电流大很多，因此如果是下一条线路发生故障，当故障被切除后，U段电流保护一定能够返回。
对川段而言，如果仅让其动作电流为流过本线路的最大负荷电流，那么其返回电
流值一定小于流过本线路的最大负荷电流，当故障发生于其他线路上并且故障切除后，流过本线路的电流值如果是最大自启动电流，其值一定大于最大负荷电流
从而大于川段返回电流，那么继电器无法返回就会误动。
因此必须从返回时流过
保护的电流去考虑，返回时流过保护的最大自启动电流为Kzq」fmax，留有一定
裕度，并求起动电流得KkJ'g，这样便能保证川段返回。
虽然这是起动
Kh
电流比最大负荷电流要大一些，但相对短路电流而言还是很小的，当系统发生故障时，仍能保证川段的起动，能够保证它的灵敏性。
28•三段式电流保护各段的灵敏性是如何校验的？
答：
电流I段保护的灵敏性是通过保护范围的大小来衡量的，要求其最小保护范
围不得小于15%的本线路全长；
电流U段的灵敏性是用灵敏系数（即在系统最小运行方式下本线路末端发生两相金属性短路时流过保护的短路电流与动作电流之比）来校验的，要求灵敏系数大于1.3~1.5;
电流川段的灵敏性校验包括作近后备时和远后备时两种情况：
作近后备时，校验
方法同U段保护；作远后备时，应取最小运行方式下相邻线路末端两相金属性短路电流来计算灵敏系数，要求大于1.2。
29.在继电保护中对方向继电器的基本要求是什么，对于相间短路的功率方向继电器，写出其动作方程，画出其动作特性？
答：
（1）具有明确的方向性；
（2）故障时继电器的动作有足够的灵敏度。
U-i®m
0接线时动作方程为9^_argUje•——-90，动作特性如图（a）所示；
Ij
Uej（90査）
90接线时动作方程为90-argJ90，动作特性如图（b）所示;
IJ
30.中性点直接接地系统发生单相接地故障时成零序分量的参数具有哪些特点？
答：
零序电压：
故障点的零序电压最高；变压器中性点接地处的零序电压为0。
零序电流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动，并由大地构成回路。
零序电流比正序、负序电流流动范围少。
零序功率：
对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率的方向实际上是由线路流向母线。
31.中性点不直接接地系统为什么可以采用零序电压保护反应单相接地短路，具体如何实现选择故障线路呢？
答：
在中性点不直接接地系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级的所有发电厂和母线上，都将出现数值较高的零序电压。
判断故障线路需要由运行人员依次短时断开每条线路，并继之将断开线路投
入，当断开某条线路时，零序电压的信号消失，即表明故障是在该线路上。
32.中性点不直接接地系统（没有消弧线圈）可以采用零序电流保护反应单相接地短路，为什么？
答:
在中性点不直接接地系统中发生单相接地后，在非故障元件中流过的零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，而在故障元件中流过的零序电流，其数值为全系统非故障元件对地电容电流之总和，当系统中元件较多时，故障元件流过
的零序电流明显大于非故障元件流过的零序电流。
故可利用零序电流保护来反应
单相接地短路故障。
33.图示网络中，MN线路装有不完全星形接线的三段式电流保护，线路末端三相短路时的最大短路电流为1500A，该点三相短路时的最小短路电流为1000A,限时电流速断保护的灵敏度为1.5，klei=1.25，试完成：
（1）什么是电流保护的不完全星形接线方式？
（2）计算保护1的瞬时电流速断和限时电流速断的定值。
解：
（1）电流保护的不完全星形接线是指在电流保护中，电流互感器与电流继电器之间采用二相星形接线，即三相中只有A、C两相接有电流互感器。
（2）爲=Klilkl.=1.255500=1875A
34.图示网络中，MN线路装有不完全星形接线的三段式电流保护，krIel=1.25,
kr；=1.2，试完成:
（1）计算保护1的瞬时电流速断动作值；
（2）计算保护1的瞬时电流速断保护范围解：
（1）保护1电流速断动作值
母线处最大三相短路电流:
（2）保护1电流速断保护范围
35.线路正序阻抗乙-0.41/km，试对该线路AB进行三段式电流保护的整定,
三段保护均采用两相星型接线方式，计算保护各段的一次动作电流、二次动作电流、灵敏系数和动作时限。
已知线路的最大负荷电流lfmax=100A，Kzq=2，电流互感器变比为300/5,
解:
1.I段一次电流I1hkelIkB'max=1.2".5=1.8kA
set.1
即豪汽W42
s.max11・35
即Lmin=13.7（15-20%）线路全长
动作时限t；=0
2II段一次电流匚2=k；ilk3C・max=1.27.62=0.744kA
所以W-kreil1=1.150.744=0.856kA
set.1set.2
n0856
二次电流lop=亠—=14.26A
pnTA300/5
I⑵142
灵敏系数Ksen二理竺一1.661.3
|H0.856
set.1
动作时限t；，0.5s
3III段一次电流I3et.1=字色If.max=270.6A
Kre
二次电流
13
I：
psetJ=4.5A^TA
灵敏系数
近后备：
K3_Ik2B.min_1.42"000飞药
senI3t1270.6.
远后备：
心Fimin0.551000
Ksen一3一—2.U3
13270.6
set.1
动作时限t3=0.52.^2.7s
第三章距离保护
1•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一种保护。
启动，当用相位比较方式判断动作特性时，用Zj与（Zj-Zzd）之间的相位差二作为判别的依据，当270_—90，继电器动作；当-90_—90，继电器不动作。
3.阻抗继电器通常采用接线方式，该接线方式的优点是测量阻抗Zj与故障类
型无关，且基本不随运行方式变化。
4•系统振荡对距离保护I、U段有影响，对川段没有影响。
5•利用动作时间来躲过振荡影响的保护是.C
（A）距离I段保护（B）距离U段保护
（C）距离川段保护（D）距离段保护
6.故障点过渡电阻主要对距离保护影响。
B
（A）I段；
（B）U段；
（C）川段。
7.考虑助增电流的影响，在整定距离保护II段的动作阻抗时，分支系数应取
.B
（A）大于1,并取可能的最小值
（B）大于1，并取可能的最大值
（C）小于1,并取可能的最小值。
8.三种圆特性的阻抗继电器中，既能测量故障点的远近，又能判别故障点
方向.B
（A）全阻抗继电器；
（B）方向阻抗继电器；
（C）偏移特性阻抗继电器。
9.采用0°接线方式的阻抗继电器，当Uj=Uab时,Ij应为。
C
（B）Ic
（C）Ia-Ib
10.从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用—阻抗继电器。
B
（A）全；
（B）方向；
（C）偏移特性。
11.有一整定阻抗为Zzd=675门的方向阻抗继电器，当测量阻抗乙=530门时,
该继电器处于状态。
A
（A）不动作；
（B）动作；
（C）临界状态。
12.距离保护第Ill段不加振荡闭锁是因为。
B
（A）第Ill段的测量元件不受系统振荡的影响；
（B）第Ill段带较长延时，可躲过振荡；
（C）允许第ll段在系统振荡时误动。
13.画出方向阻抗继电器的动作特性圆，写出幅值比较的动作方程，并分析动作特性。
1
1
ZZ
Jm—Jset
2
<
2Zset
答：
幅值比较动作方程:
或：
Um
-SmZset
<
blZ
I'm厶set
2
2
动作特性分析：
对于不同的Zm的阻抗角，其动作阻抗也不同，在整定阻抗方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗，其它方向的动作阻抗都小于整定阻抗。
在整定阻抗的相反方向，动作阻抗降为0,反方向故障时不会动作，具有明确的方向性，但在正向出口附近发生故障，继电器可能拒动。
14•为什么距离保护不能采用具有直线特性的阻抗继电器？
答：
首先是由于过渡电阻的存在，其次由于电流、电压互感器有角度误差，测量电压和测量电流不能落在一直线上，所以不能采用直线特性的阻抗继电器。
15•电力系统振荡时距离保护一定会误动吗，试解释。
答：
电力系统振荡时，当振荡中心位于保护范围以外时，其测量阻抗不会进入保护的动作区，故保护不会误动。
当振荡中心位于保护范围以内时，其测量阻抗当振荡角=180附近时会进入保
护的动作区，这时保护就会误动。
16.反应接地短路的阻抗继电器在发生单相接地短路、两相接地短路和三相短路时故障相阻抗继电器的测量阻抗分别是多少？
答：
为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护采用三个阻抗继电器，其接
线方式分别为：
Ua、IaK3Io；Ub、IbK3Io；Uc、IcK3Io。
这种接线方式能够反应于单相接地短路、两相接地短路和三相短路，此时接于故障相的阻抗继电器的测量阻抗都是Z」
17.当方向阻抗继电器的订不能刚好等于-时，从减少过渡电阻的影响出发，是选择:
m好？
还是选择；：
m<；：
d好？
答：
由于阻抗继电器动作特性园在R轴方向所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小，从减少过渡电阻的影响出发，选择■-<；：
d好。
18.影响距离保护正确动作的因素有哪些?
答：
（1）短路点过渡电阻；
（2）电力系统振荡；
（3）电压回路断线；
（4）串联电容补偿；
（5）短路电流中的暂态分量，TA、TV的过渡过程，输电线路的非全相运行等。
19.在图示网络中，各线路首端均装设距离保护，线路的正序阻抗乙=04工km
试计算保护A的距离I、U段的动作阻抗，动作时限及校验U段的灵敏性。
BC
解：
1）距离I段
Zdzi=KkZilAB=0.850.430=10.2（"）
Zdz2^KkZjBc=0.850.480=27.2（门）
2）
距离U段：
当保护2距离I段保护范围末端短路时流过保护2的电流
I
Kf^-BC=0.575
IAB
■Zdz1.二KkZABKfzZdz2=0.80.4400.57527.2=25.31（门）
3）动作时限：
鮎=0s,t2=0s,h=t2：
t=0.5s
4）灵敏性校验：
二竝25311.5821.3满足要求
Zab0.440
20.如图所示网络，已知：
网络正序阻抗乙=0.4^km，线路阻抗角\=70;A、
B变电所装有反应相间短路的两段式距离保护，其距离I、II段的测量元件均采用方向阻抗继电器和0接线方式。
求A变电所距离保护的各段整定值，并分析：
（1）在线路AB上距A侧65km和75km处发生金属性相间短路时，A变电所距离保护各段的动作情况；
（2）在距A侧40km处发生Rg=16门的相间弧光短路时，A变电所距离保护各
段的动作情况
解：
ZdZA=0.85Zab-0.85850.4=28970门
ZdZB=0.85Zbc=0.85600.4=20470门
zdzA=kkZabkfzZdzB=0.8850.4120.41=43.52701
（1）在线路AB上距A侧65km处发生金属性相间短路时
Zj=650.4=26.70门
In
■■■ZjZdzAWZdzA
二变电所A的保护I,U段均起动。
由I段动作瞬时跳闸在线路AB上距A侧75km处发生金属性相间短路时
Zj-750.4=30.70门
In
'ZdzA：
:
：
ZJ：
:
：
ZdzA
■变电所A的保护I段不动作，而以U段动作跳闸
（2）在距A侧40km处发生Rg=16门的相间弧光短路时：
Zj=400.47016二26.2135门
ZdzA35°TZdzAcos（70「—35”）=28.9cos35‘=23.67^35®）
ZdzA3SQ=zdzAcos（70：
—35"）=43.52cos35°=35.64^35"（0）
ZdzA35ZJZdzA35
变电所A的保护I段不动作，U段动作跳闸。
21.
网络参数如图所示，已知：
（1）网络的正序阻抗乙=0.45"/km阻抗角\=65°;
（2）线路上采用三段式距离保护，阻抗元件均采用方向阻抗继电器，继电器最
大灵敏角：
im=65°；
（3）保护B的川段时限为2s;
（4）线路AB、BC的最大负载电流lL.max=400A，负荷自起动系数2,负荷的功率因数cos0.9
（5）变压器采用差动保护。
试求保护A各段动作阻抗，灵敏系数及动作时限。
解：
（1）保护A的I段动作阻抗：
Z；z.a=0.85x0.45x30=11.48（0）
（2）保护A的U段动作阻抗：
1）与相邻线路保护B的I段配合：
Zdz.B=0.85X0.45X38=14.54（0）
心最小值的情况下是XB.max二：
:
，即B电源断开，
乙Z.A二Kk（Z"LABKfzZdz.B）=0.8（0.453014.54）=22.43」
2）与变电所B降压变压器的速动保护配合:
Zdz.A二Kkb（Z1LABKfz.bZb.min）
由于Zb二空叵=84.7门
10015
所以Z；z.A=0.7（0.45X30+42.35）=39.090
取二者较小值为动作阻抗，即：
Z；z.a=22.43。
2243
灵敏度：
K^0^=16615满足要求
（3）保护A的川段动作阻抗:
Zdz.A
=0.9Ue.x
KkKzqKhIf.maxCOS（'m-；：
f）
-63.96'1
0.950
31.251.1520.4cos（650-260）
其中：
f二cos'0.9=26
灵敏度校验:
2远后备:
Klm远=
Zdz.A
=1.461.2
13.51.7817.1
动作时限：
tA=2+0.5=2.5s
第四章输电线纵联保护
1.电力系统高频保护是利用非故障线路靠近故障二侧向本端及本线路对端发出闭锁信号，保证非故障线路不跳闸。
2.在高频保护中，按高频通道传送信号的性质可分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。
在高频闭锁距离保护中，其保护启动元件必须采用全阻抗继电器。
3.相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧电流的相位而高频闭锁方向保护则是比较两侧功率方向。
4.相差高频保护中比相元件的作用是根据被保护线路两侧电流的相位来判断是内部故障还是外部故障的。
5.一般，国产高频保护装置大多采用（）A
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