电力继电保护 简答题 计算题集

1、在什么情况下电流保护采用两相三继电器式接线方式？ 试画出它原理接线图。 IK原理：接于Y，d11接线变压器电源侧的过流保护。 I2、作图说明变压器纵联差动保护的基本原理

原理：流进差动继电器的电流为：IK=I1-I2变压器正常运行

I和外部短路时：IK=I1-I2=0，差动继电器KD不动作变压器

内部短路时：IK=I1（单侧电源时）或IK=2I1（双侧电源时）， 差动继电器KD动作 3 、在大接地电流系统中，采用完全星形接线方式的相间电流保护也能反应所有接地故障，为何还要采用专用的零序电流保护?

因为零序电流保护与相间电流保护相比，具有接线简单、可靠；动作电流小，灵敏度高；动作时间短的优点

4、输电线路零序功率方向过电流保护装置为何无“死区”？

因为在保护安装处附近发生接地短路时，保护安装处的零序电压最高，所以不会有电压“死区”。

5、发电机低压起动的过流保护为何比过流保护的灵敏度高？

因为低压起动的过流保护的动作值是按躲过发电机的额定电流来整定的，而过流保护是按躲过发电机的最大负荷电流来整定的，低压起动的过流保护的动作值，要小于过流保护的动作值，所以其灵敏度高

6、说出图示的发电机励磁回路绝缘检测装置的工作原理？ G 正常时，V1= V2，说明励磁回路绝缘良好； 如V1> V2，说明负极的绝缘降低；反之 如V1< V2，说明正极的绝缘降低。 V1 V2 7、输电线路三段式电流保护各段的保护范围是哪里？

G I段是本线路的一部分，占本线路50%左右

II段是本线路的全长，可做相邻下一级线路I段的后备 jX III段是本线路的全长，和相邻下一级线路的全长

Zset 8、作出全阻抗继电器的特性圆，并指出其动作区 和动作条件。？ R 动作区：圆内 动作条件：ZK

9、方向性电流保护为什么有死区?死区由何决定?如何消除? 当靠近保护安装处附近发生三相短路时， 接近于零，方向元件不动作，方向电流保护也将拒动，出现死区。死区长短由方向继电器最小动作电压及背后系统阻抗决定。消除方法常采用记忆回路。 10、阐述电力系统振荡对距离保护的影响。

(1)阻抗继电器动作特性在复平面上沿OO′方向所占面积越大，则受振荡影响就越大；

(2)振荡中心在保护范围内，则保护要受影响即误功，而且越靠近振荡中心受振

荡的影响就越大；

(3)振荡中心若在保护范围外或保护范围的反方向，则不受影响； (4)若保护动作时限大于系统的振荡周期，则不受振荡的影响。 11、光纤分相差动保护的特点是什么?

(1)能提高区内短路的灵敏性，同时又能躲过区外短路的不平衡电流； (2)具有更高可靠性； (3)不受电磁干扰。

12、变压器纵差动保护动作电流的整定原则是什么? (1)大于变压器的最大负荷电流；

(2)躲过区外短路时的最大不平衡电流； (3)躲过变压器的励磁涌流。

13、通常采用什么措施来提高3/2断路器接线母线保护的可信赖性?

采用保护双重化，即工作原理不同的两套母线保护；每套保护应分别接在电流互感器的不同的二次绕阻上；应有独立的直流电源；出口继电器触点应分别接通断路器两个独立的跳闸线圈等。 14、何谓频率混叠现象?如何消除?

对连续时间信号(频率为f0)进行数字处理时，如采样频率fa<2f0时，一个高于2fa的频率成份经采样后会被误认为是一低频信号，也就是说高频信号“混叠”到了低频段，这一现象称作频率混叠。只要使fa≥f0即可消除这一现象。 15、继电保护装置的基本任务是什么？

答：当系统发生不正常运行状态时，能自动发出信号；当系统发生故障时，能迅速地、有选择性地和自动地切除故障 16、继电保护装置的基本要求是什么？ 可靠性、选择性、快速性、灵敏性

17、为什么说复合电压起动的过流保护具有较高的灵敏度？

变压器的励磁涌流；变压器各侧绕组的接线组别不同；各侧电流互感器的型号不同；运行中改变变压器的分接头；各侧的电流互感器的计算变比与标准变比不等

18、变压器纵差保护不平衡电流较大的原因有哪些？

因为复合电压起动的过流保护的动作值是按躲过额定电流来整定的，而过流保护是按躲过最大负荷电流来整定的，复合电压起动的过流保护的动作值，要小于过流保护的动作值，所以其灵敏度高

1、简述对于双母线的母线保护选择故障母线的方法，并加以比较？ 元件固定连接的双母线电流差动保护。 当双母线按照元件固定连接方式运行时，保护装置可以保证有选择性地只切除发生故障的一组母线，而另一组母线仍可继续运行；当元件固定连接方式被破坏时，任一母线上的故障都将导致切除两组母线，使保护失去选择性。所以，从保护的角度看，希望尽量保证元件固定连接方式不被破坏，这就必然限制了电力系统调度运行的灵活性。

母联电流比相式母线差动保护。母联电流比相式母线差动保护具有运行方式灵活、接线简单等优点，在35kV ~ 220kV的双母线上得到了广泛的应用。主要缺点是：正常运行时母联断路器必须投入运行；保护的动作电流受外部短路时最大不平衡电流的影响；在母联断路器和母联电流互感器之间发生短路时，将出现死区，要靠线路对侧后备保护来切除故障。 其他方法：带比率制动特性的电流差动母线保护的应用 电流比相式母线保护的应用 2、发电机需配备那些类型的保护？ 发电机纵差动保护，发电机定子绕组匝间保护，发电机定子绕组单相接地保护，发电机失磁保护，其他（发电机的逆功率，发电机的低频保护，过电压保护，失步保护。）

3、何谓变压器的内部故障和外部故障？ 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障主要是指发生在变压 器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的 单相接地短路。。油箱外部最常见的故障主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路(直接接地系统侧)，而油箱内发生相间短路的情况比较少 4、为什么说负荷电压启动的过电流保护具有较高灵敏度？ (1) 由于负序电压继电器的整定值较小，因此，对于不对称短路，电压元件的灵敏系数较高。 (2) 由于保护反应负序电压，因此，对于变压器后面发生的不对称短路，电压元件的工作情况与变压器采用的接线方式无关。(3) 在三相短路时，如果由于瞬间出现负序电压，使继电器KVN 和KV 动作，则在负序电压消失后，KV 继电器又接于线电压上，这时，只要KV 继电器不返回，就可以保证保护装置继续处于动作状态。由于低电压继电器返回系数大于1，因此，实际上相当于灵敏系数提高了1.15 倍～1.2 倍。 5、纵联保护与阶段保护的根本区别是什么？

纵联保护反映线路两侧的电气量将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系。而阶段式的保护仅反映线路一侧的电气量。 6、高频保护的基本原理是什么？

方向高频保护是通过高频通道间接地比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被保护线路内部短路还是外部短路。以母线指向线路的功率方向为正方向；以线路指向母线的功率方向为反方向。被保护线路两侧都装有方向元件，且采用当线路发生故障时，若功率方向为正，则高频发信机不发信，若功率方向为负，则高频发信机发信的方式。

7、试说明电流三段式保护与距离三段式保护有何区别 对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式的变化而变化，保护范围不稳定，某些情况下甚至无保护区，所以不是所有情况下都能采用电流速断保护的；对于多电源复杂网络，方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性的要求整定，且动作时限长，难于满足电力系统对保护快速动作的要求。自适应电流保护，是根据保护安装处正序电压、电流的故障分量，可计算出系统正序等值阻抗，同时通过选相可确定故障类型，取相应的短路类型系数值，使自适应电流保护的整定值随系统运行方式、短路类型而变化，这样就克服了传统电流保护的缺点，从而使保护区达到最佳效果。但在高电压、结构复杂的电网中，自适应电流保护的优点还不能得到发挥。 在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是其中的一种距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置

8、距离保护装置一般由哪几部分组成：启动部分 测量部分 延时部分 振荡闭锁部分 电压回路断线失压闭锁部分

9、何谓电流保护的接线方式，三种接线方式的应用范围是什么？

电流保护的接线方式是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式。

1) 三相三继电器的完全星形接线 它主要用于中性点直接接地电网中进行各种相间短路保护和单相接地短路保护。2) 两相两继电器的不完全星形接线 应用在中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网中，广泛作为相间短路保护的接线方式。3) 两相一继电器的两相电流差接线 主要用于低压线路保护和电动机保护中灵敏度较易满足的场合。

10后备保护是指当主保护或断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。后被保护可分为远后备和近后备保护两种，远后备是指主保护或断路器拒绝时，由相邻元件的保护部分实现的后备；近后备是指当主保护拒绝动作时，由本原件的另一套保护来实现的后备。

分析题

1、如图所示的WL1、WL2均装设了三段式电流保护。

（1）当K1和K2点发生短路时，应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？请分

K3 QF3 别说明之。 答：K1：应由1动作，跳开QF1。K2：应由2动作，跳开QF1。

（2）当K3点发生短路时，问 ：①如保护5 因故拒动，这时应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？这个保护对WL2所起的保护作用称为什么？

答：应由保护3动作，跳开QF1开关。个保护对WL2所起的保护作用称为近后备保护。

②如WL1的保护3正确跳开QF1，试分析原因？该保护对WL2所起的保护作用称为什么？ 电压回路断

跳

线信号 答：原因是保护5、6拒动或QF2拒动。 保护对WL2所起的保护作用称为远后+ + 闸 备。 SJ t YZ2、以变压器复合电压起动的过电流保护为例，回答下列问题。 - J 由电流继a、复合电压包括哪几个电压？ + - 电器 UYJ b、负序电压滤过器什么情况有电压输出？输出的是什么电压？。 ULJ接点来 < c、发生不对称短路时，写出动作过程（10分） > 答：a、低电压和负序电压。 FYFYb、当发生不对称短路事故时有电压输出， L J a

b

输出的电压是负序电压。 c 由电压互感c、当发生不对称短路事故时，FY有负序器来 电压输出，FYJ中的低电压继电器常闭触点 断开，YJ断电，其常闭触点闭合，YZJ通电，

接通SJ，经延时后，接通断路器的跳闸回路。

1、示电网中线路AB及BC均装有三段式距离保护（第Ⅲ段采用全阻抗继电器），试整定计算保护1各段的动作阻抗ZDZ，并进行灵敏度校验（若灵敏度不满足要求，不要求采取措施）。第Ⅲ段灵敏度校验按近后备进行校验。设线路长l=60km,线路阻抗按0.4Ω/km计算，KKI =0.85, II 段KKII =0.8, III 段 KKIII = 1.25, Kh = 1.15, Kzq = 2.5,相邻线路BC考虑分支影响后的动作阻抗Kfz Z I DZ.3=12.6Ω, Zfh.min=220Ω（10分） 解：（一）距离I段整定计算 （1）整定阻抗 Zzd.1I=KkIZAB=0.85?0.4?60=20.4(Ω) （2）动作时间 t1I=0秒 （3）保护范围 为线路全长的85%。 （二）距离II段整定计算

（1）整定阻抗 Zzd.1II=KkII（ZAB+Kfz.minZzd.3I）=0.85?(24+12.6)=29.28(Ω)

29.28Z（2）灵敏度校验 KlmII=zd.1==1.22<1.5 灵敏度不满足要求。

ZAB0.4?60三）距离III段整定

11III

?220=61.22(Ω) Zfh.min=zd.1=

1.25?1.15?2.5KkKfhKzg

灵敏度 ＫLM=

61.22=2.55>1.5 满足要求。 24（计算 Ｚ

2003-----2004学年上学期期考试题

1、 某一线路AB采用三段式距离保护,已知I段的整定阻抗为ZZD =10 ?600 ?, 若测量阻抗为Zj =9?300 ? ,试问当采用方向阻抗继电器时能否动作？如分别改用全阻抗继电器或者? = 20%的偏移型阻抗继电器时能否动作？请作图分析。（10分）

解：以10 ? 60o为直径作方向阻抗继电器动作特性圆； 以10 ? 60o为半径作全阻抗继电器动作特性圆； 以12? 60o为直径作移型阻抗继电器动作特性圆； 可见，测量阻抗为Zj =9∠30o位于全阻抗继电器动作特性 圆内，而落在方向阻抗继电器动作特性圆和偏移型阻抗继 电器动作特性圆外。所以，采用全阻抗继电器可以动作， 采用方向阻抗继电器和偏移型阻抗继电器不能动作。

2、如图为35KV中性点非直接接地系统绝缘监视接线图。

（1）正常运行时，电压表读数是多少？开口三角形输出电压是多少？ （4分） 答：正常运行时，电压表读数是kV; 信开口三角形输出电压是0V

TKV V V

（2）如A相接地时，各电压表读数 是多少？ 电压继电器动作吗？为什么？

答：各电压表读数是VA=0, VB=35kV, VC=35kV

电压继电器能动作。因为A相接地时，接地相电压为零，非接地相电压升高为线电压，同时电网出现了零序电压，TV的开口三角形绕组输出电压为3U0，所以电压继电器能动作。

（3）如发生了单相接地故障，用什么方法寻找接地故障线路？（4分）

答：应逐条切断母线上的出线，同时观察电压表的变化。如电压表无变化，则所切除的出线没有故障。如电压表的读数恢复为相电压，则所切除的出线为故障线路。

四、分析作图题：（共35分）

1、完成如图所示的功率方向过电流保护按相起动的接线图。假设方向元件采用LG—11型功率方向继电器, 内角为45o。试作出继电器的灵敏线和动作区.

解：

KW1 KA1

2 4 6 KA2 KW2 TA2 TA1 Ibc Iab XA RA XC RC a m n b c

KV1

2、如图所示是负序电压继电器的内部接线 3 X A ,RC=1/ √ 3 XC , Iab 和Ibc分别超前Uab和Ubc30o和60o。试用图。已知RA=√向量图来分析说明当输入负序电压时继电器的输出电压Umn。 解： UU- Iab

- mn Ibc

- Iab

UU m n

U

- Ibc

四、分析作图题：（共35分）

1、如图所示是发电机低压起动的过流保护展开图。问：（共15分） ①电流互感器TA为何要装在发电机尾端的中性点处？

②当发电机定子相间短路时，说出此保护装置的继电器的动作过程。 ③时间继电器KT1和KT2相比，哪个的延时更长些？

答：①这样能反映发电机定子绕组的短路况。

②当发电机定子相间短路时，电流增大，KA动作，电压降低，KV动作，KML动作，因此KT1通电，经延时后，接通KOM出口跳闸。

③KT1的时间更长些。因为发电机低压起动的过流保护应以较短的时间先跳开母联开关和主变，以提高供电可靠性。 2、如图为带断线监视的发电机纵差动保护的原理接线图，请完成图示元件未完成的接线并回答以下问题：（共10分） （1）正常情况下流进差动继电器KD电流是少?

(2)假设互感器TA2二次侧的b相发生了断线, 差动继电器KD会动作吗,为什么? (3)试验盒EB有何作用?

(1)什么情况下有最大不平衡电流流进差动继电器KD?

(2)假设互感器TA1二次侧的c相发生了断线, 断线监视继电器KSB会动作吗,为什么?

(3)感器TA1二次侧能装设熔断器吗，为什么？

①是发电机两端的电流差，几乎等于零，只有很小的不平衡电流。

②不能动作。因茶动保护应按躲过电流互感器二次断线时的电流来整定。 ③用于测量差动回路的电流。 ①电流互感器二次侧断线时；

②线监视继电器KSB会动作。 因为这时中性线上出现了不平衡电流。

③不能。因为一旦熔断器熔断，会造成电流互感器开路运行，产生危险的过电压，这是不允许

3、完成如图所示的功率方向过电流保护按相起动的线图。假设方向元件采用LG—11型功率方向继电器, 内角为30°。试作出继电器的灵敏线和动作区.

2、下图所示电网中,无专门的母线保护,发电机组装有纵差保护,横差保护,过流保护;变压器装有瓦斯保护、纵差保护、过流保护,当D1点短路时（套管处）由（变

压器纵差保护）保护跳开（3DL、2DL）

断路器,当此保护拒动时由（变压器过流保护）保护跳开（3DL、2DL）断路器。当D2点短路时由（变压器瓦斯保护、纵差保护）保护跳开（4DL、5DL）断路器, 当D3点短路时由（发电机过流保护）保护跳开（7DL、8DL）断路器,当D4点短路时由（发电机纵差保护）保护跳开（8DL）断路器。（20分）

3、有一台发电机采用纵联差动保护, 由于装于发电机出口A相电流互感器二次线圈端子坏了,造成了断线。互感器的变比为200/5,此时一次侧电流为200A,试求出图中各电流表的读数（ 设互感器特性相同）

??解：AI：I?=IB?IC=?cos60o=5（A）

AII：I?==5（A） AIII：I?=5?5?0（A）

???AV：I?=IA?IB?IC=0（A） AIV：I?=5?5?0（A）

37.如图所示为一中性点不接地电网，当d点发生金属性单相接地短路时：

(1)画出全网电容电流的分布；如右图： (2)写出各元件首端零序电流的表达式； F：3I0f= L1：3I01=

L2：3I02=

(3)提出中性点不接地电网单相接地短路保护方案。 保护方案有：

① 绝缘监视装置；② 零序电流保护；③ 零序功率方向保护。

38.已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量 ，且动作条件为

(1)所构成的继电器是什么继电器；

≥

，试问：

≤ ≤ ≤ 它是方向阻抗继电器；

(2)在复平面上画出它的动作特性； (3)该继电器的整定值是什么?

Zset=

39.画出发电机三次谐波等值电路，得出定子绕组单相接地时机端三次谐波电压和中性点三次谐波电压随接地点变化的曲线。 设定子绕组距中性点α处发生金属性单相接地由等值电路可见，将三次谐波电势分成了：

和

两部分。

无论中性点经消弧线圈接地否，都有：

40.如图网络，试计算保护1电流速断保护的动作电流，动作时限及最小保护范围，并说明当线路长度减到40km、20km时情况如何?由此得出什么结论? .解：IAB=60KM IK〃B〃max= =1.84KA

=1.2×1.84=2.2IKA

lmin=

lmin%=33.25%>15%， 当lAB=40KM时：

=os

=2.84KA，lmin%=14%<15%,

当lAB=20KM时：

=os

=3.984KA,lmin%=-44.5%,即没有保护范围，t1I=os

由此得出结论：当线路较短时，电流速断保护范围将缩短，甚至

没有保护范围。 线路AB、BC装设有方向过电流保护,母线B无专门的保护,若线路保护动作正常,则D1 点短路时保护（2、3）动作,跳开关（2、3）。当D2点短路时保护（2、5）动作,跳开关（2、5）。

如图所示的线AB、BC的电源侧以及变压器B1和B2都装有相间短路的过电流保护和零序过电流保护,已知各套过电流保护的动作时t1=1秒, t2=1.5秒, t6=0.7秒, t7=1.5秒, t8=2秒,取时限?t=0.5秒,试整定计AB、BC线路及变压器各自的过流保护动作时间。(6分)

解： t3 = t2+?t =1.5+0.5=2.0 秒 t4= t3 +?t =2.0+0.5=2.5 秒 B1 = t4+?t =2.5+0.5=3.0 秒

3、如图所示的35K单侧电源网络中，已知AB、BC、CD线路的电源侧都装有相间短路的阶段式电流保护，4DL处电流互感器变比nL =200\\5，其电流回路如图所示，试计算: 1、正常运行时,线路AB的负荷电流为 160安,问此时电流继电器1~7LJ各流过多少电流?（4分） 2、假设d1点发生两相短路且Id.c=-Id.a=1200安时,问短路继电器1~7LJ各流过多

少电流? （4分） 3、若各套过电流保护的动作时限t1 =0.5秒, t5=1.0秒, t6 =0.7秒, t7 =1.5秒, t8 =1.0秒, t9 = 2 .0秒, 取时限?t =0.5秒,试整定计算AB、BC、CD线路过流保护的动作时间； 答：（1）电流继电器1~7LJ为＝４（Ａ）

（2）电流继电器1~６LJ为＝30（Ａ） ７ＬＪ为２?３０＝６０（Ａ） （3）、t２ =1.5秒 t3=2.5秒 t4 =3.0秒

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