2011-2012學年度第二學期期末考試

《繼電器保護原理課程》試卷（A卷答卷）

教學中心：專業層次：繼續教育本科

學號：姓名：座號：

注意事項：L本試卷共五大題，滿分100分，考試時間120分鐘，閉

卷；

2.考前請將密封線內各項信息填寫清楚；

3.所有答案直接做在試卷上，做在草稿紙上無效;

4.考試結束，試卷、草稿紙一并交回。

密

題號—?四五總分

得分

封

線出卷要求：

1、所有試卷必須依據教學大綱和考試大綱的要求出題；

內2、試卷內容難度：基礎內容約占60%、中等難度內容約占30%、較難內

容約占10%；

不3、題型一般應該多樣化，如：判斷題、選擇題、填空題、概念解釋題、

簡答題、論述題、計算題、設計題，操作題、作圖題、分析題、編程題等；

答

4、題量適當，考試時間不低于90分鐘，一般為120分鐘；

5、同一份試卷中，相同內容不得出現在不同題型中；出卷應出A、B、C

卷，題型相同且難易程度相當，同題型試題內容重復率不得超過20樂

6、試卷應合理分配各題型分數，且注明各小題分數;

7、按照學院統一試卷格式要求排版，每份試卷表頭、得分表及密封線均

應及試卷模版所給相同；

8、每份卷給出標準（參考）答案，其中論述題、分析題、操作題等應指

出得分要點；

9、試卷及答案一起上交（含電子版），出卷教師在試卷紙版背面簽名確

認。

一.判斷題（每題1分，共15分）

1.電力系統發生故障時，繼電保護裝置如不能及時動作，可能破壞電力系統

運行的穩定性。（V）

2.繼電保護裝置的測量部分測量被保護元件的某些運行參數并及保護的整

定值進行比較。（X）

3.電力系統發生故障時繼電保護裝置通常應在保證選擇性的前提下,盡快動

作。（J）

4.采用90°接線的功率方向繼電器，兩相短路時有電壓死區。

（X）

5.電力系統發生不對稱相間短路時，短路電流中含正序分量、負序分量、零

序分量。（X）

6.中性點不接地電網發生單相接地時，故障線路保護通過的零序電流為本身

非故障相對地電容電流之和。（X）

7.距離保護接線復雜，可靠性比電流保護高，這是它的主要優點。

（X）

8.長線路的測量阻抗受故障點過渡阻抗的影響比短線路大。

（X）

9.電流比相式母線保護動作判斷只及電流的相位有關，而及電流的幅值無

關。（J）

10.對于中性點非直接接地電網，母線保護采用三相式接線。

（X）

11.平行線路的一回線檢修時，橫差方向保護應自動退出工作。

（V）

12.相差高頻保護能作相鄰元件的后備保護。

（X）

13.發電機內部短路時，短路點越靠近機端，短路電流越大，保護動作越靈敏。

（X）

14.電氣設備過負荷時，繼電保護應將過負荷設備切除。（J）

15.微機型保護及集成電路型保護相比，自檢功能更強，可靠性更高。

（V）

二單項選擇題（每題1分，共10分）

1.繼電器按其結構形式分類，目前主要有（C

（A）測量繼電器和輔助繼電器（B）電流型和電壓型繼電器（C）電磁型、

感應型、微機型

2.對于過電流保護，計算保護靈敏系數時，應用（B）。

（A）三相短路；（B）兩相短路；（C）三相或兩相短路都可以。

3.繼電保護的靈敏系數。要求（C）

（A）Klm<l；（B）Kln=l；（0Kln>lo

4.繼電保護用互感器一次電壓（或電流〉的正方向規定為（C）。

（A）從無”端指向有端;（B）任何一端指向另一端；

（C）從有端指向無端。

5.零序分量濾過器的作用是（A）o

（A）獲取零序分量；（B）消除零序分量；（C）獲取正、負分量。

6.方向阻抗繼電器中，記憶回路的作用是（B）。

（A）提高靈敏度；（B）消除正向出口三相短路的死區；

（C）防止反向出口短路動作。

7.從減小系統振蕩影響出發，距離保護的測量元件應采用（B）阻

抗繼電器。

（A）全；（B）方向；（C）偏移特性。

8.有一中性點不接地電網，故障前的相電壓大小為Uph,當該電網發生單

相接地時，電壓互感器開口三角處零序電壓3U。大小為（B）o

（A）Uph；（B）3Uph；（C）Upho

9.方向閉鎖高頻保護發信機起動后，當判斷為外部短路時

（C）o

（A）兩側發信機立即停信；（B）兩側發信機繼續發信；

（C）反方向一側發信機繼續發信。

10.發電機縱差動保護中斷線監視繼電器的動作電流，按躲過

（B）整定。

（A）發電機的額定電流；（B）發電機正常運行時的不平衡電流;

（0發電機外部短路時的不平衡電流。。

三.概念解釋題（共5題，每題4分，共20分）

電力系統運行經驗表明，架空線路絕大多數的故障都是瞬時性的，永久性

故障一般不到10%。因此，在由繼電保護動作切除短路故障之后，電弧

將自動熄滅，絕大多數情況下短路處的絕緣可以自動恢復。因此，自動將

斷路器重合，不僅提高了供電的安全性和可靠性，減少了停電損失，而且

還提高了電力系統的暫態穩定水平，增大了高壓線路的送電容量，也可糾

正由于斷路器或繼電保護裝置造成的誤跳閘。所以，架空線路要采用自動

重合閘裝置。

四.簡答題（共7題，每題5分，共35分）

1.簡述繼電保護的基本原理和構成方式。

答：基本原理：1、過電流保護2、低電壓保護3、距離保護4、方向保

護5、差動原理的保護6、瓦斯保護7、過熱保護等。構成方式：1、測量部

分2、邏輯部分3、執行部分

2.何謂0°接線？相間短路用方向阻抗元件為什么常常采用0°接線？為什

么不用相電壓和本相電流的接線方式？

答：當阻抗繼電器加入的電壓和電流為UAB和IA-IB時，我們稱這為0°接

線。因為加入繼電器的電壓和電流應滿足：1、繼電器的測量阻抗正比于短路

點到保護安裝地點之間的距離；2、繼電器的測量阻抗應及故障類型無關，也

就是保護范圍不隨故障類型而變化的原因。采用0°接線可以滿足上述條件,

而采用相電壓和本相電流的接線方式時不能滿足上述條件。

3.在什么情況下采用三段式電流保護？什么情況下可以采用兩段式電流保

護？什么情況下可只用一段定口寸限過電流保護？I、II段電流保護能否單

獨使用？為什么？

答：越靠近電源端，則過電流保護的動作時限就越長，因此一般都需要

裝設三段式的保護。線路倒數第二級上，當線路上故障要求瞬時切除時，可

采用一個速斷加過電流的兩段式保護。保/最末端一般可只采用一段定時限

過電流保護。I、H段電流保護一般不能單獨使用，I段不能保護線路的全長,

II段不能作為相鄰元件的后備保護。

4.發電機一般應裝設哪些繼電保護裝置？各自的作用是什么？

答：根據發電機可能出現的故障和不正常工作狀態，應裝設相應的繼電

保護裝置：

(1)縱差動保護：反應發電機定子繞組及其引出線的相間短路；

(2)零序保護：反應發電機定子繞組單相接地故障；

(3)匝間短路保護：反應發電機定子繞組匝間短路；

(4)后備保護：反應發電機外部短路引起的過電流并作為內部短路的后備

保護；

(5)過負荷保護：反應發電機的對稱過負荷或負序過負荷；

(6)反應水輪發電機突然甩負荷引起的定子繞組過電壓或大容量汽輪發電

機定子繞組的過電壓；

(7)轉子回路一點接地或兩點接地保護：反應發電機轉子回路一點或兩點

接地故障；

(8)失磁保護：反應發電機勵磁電流部分或全部消失；

(9)轉子回路過負荷保護：反應容量為IOOMW及以上并采用半導體勵磁的發

電機轉子回路過負荷；

(10)逆功率保護：反應大容量汽輪發電機的逆功率運行。

5.何為潛供電流？它對于單相重合閘動作時間有何影響？說明同期合閘條

件？

答：潛供電流是指單跳后健全相電勢經相間藕合電容向故障點提供的短

路電流及健全相負荷電流經相間互感在故障相產生的感應電勢通過對地電容

向故障點提供的短路電流。由于存在潛供電流，使短路點電弧熄滅時間、介質

絕緣恢復時間增大，相應單相重合閘延時較三相重合閘延時增大。

同期合閘條件：(DUm4Ux；(2)fm^fx；(3)arg(Um/Ux)

6.高頻保護運行時，為什么運行人員每天要交換信號以檢查高頻通道？

答：我國常采用電力系統正常時高頻通道無高頻電流的工作方式。由于高

頻通道涉及兩個廠站的設備，其中輸電線路跨越幾千米至幾百千米的地區，

經受著自然界氣候的變化和風、霜、雨、雪、雷電的考驗。高頻通道上各加

工設備和收發信機元件的老化和故障都會引起衰耗；高頻通道上任何一個環

節出問題，都會影響高額保護的正常運行。系統正常運行時，高頻通道無高

頻電流，高頻通道上的設備有問題也不易發現，因此每日由運行人員用啟動

按鈕啟動高頻發信機向對側發送高頻信號，通過檢測相應的電流、電壓和收

發信機上相應的指示燈來檢查高頻通道，以確保故障時保護裝置的高頻部分

能可靠工作。

7.結合下圖說明帶制動特性的變壓器差動繼電器(1)在外部故障時能可靠

躲開的不平衡電流的原因；(2)內部故障時提高保護靈敏度的原因。

答：變壓器差動俁護的制動曲線為圖中曲線1,其位于外部故障時產生的不

平衡電流曲線2的上方。因此外部故障時，在相同故障電流情況下，工作線

圈只流過的由曲線2所確定的不平衡電流，此時顯然要小于繼電器的動作所

需的由曲線1所對應的動作電流。因此可確保外部故障時可靠躲開不平衡電

流。

內部故障，無論是兩側有源，還是僅有A測或B側電源，其起動電流雖然可

能大于I-但均在其附近，因此要遠小于沒有制動特性時的啟動值L”顯

然其靈敏性比無制動時的差動保護的靈敏系數要高。

五、計算題（理科）或操作題（理科）或作圖題（理科）（20分）

如圖示，已知：網絡的正序阻抗ZLO.45Q/km,阻抗角處二65。

線路上采用三段式距離保護，其第KII.III段阻抗元件均

采用0°接線的方句阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角8回=65,

保護2的延時空=2s,線路AB、保的最大負荷電流均為400A,

負荷的自起動系數K,=2,繼電器的返回系數K,=1.2,并設

K；“=0.85,4=1.15,負荷的功率因數83%=09,變壓器采

用了能保護整個變壓器的無時限縱差保護。試求：距離保護1

第I段的動作阻抗，第H段、第III段的靈敏度及動作時間。

______r(T)~

EB=T⑸和(V/、

T?

X、8min=30C

X；：=40。Zri=Zr2=84.7Q

解：1、距離保護1第I段:

動作阻抗:Z'/*.I=?K'fX\l9ZAB=0.85X0.45x30=11.160(1

分）

2、保護1的第IT段（分兩種情況）：

（1）及相鄰線路配合：

Z\=K*ZAB+KLK.ZBC）（1分）

Kh.=+Z,+1)=(10+13.5+1)=159

"min'丫7vAf\7

A.vBntax氣1

Z%=0.8(13.5+0.85x1.59x0.45x38)=29.29Q

（3分）

（2）及變壓器支路配合:

ZL=K〃Z.+CKj

（1分）

,nin=(-^min—+1)=(10+13,54-1)=1.59

",nun'丫，'AC\'

AsBmax"（1分）

X47

Z%=0.7(13.5+().7xl.59x寸)=42.44。

（1分）

對以上兩種情況，取較小者，所以：

Z329.290(1分)

靈敏度：

711?929

/f=±^_=±±±1=2.17>1.5

Z.13.5滿足要求。（1分）

動作時間：r〃=0?5s(1分)

3、距離保護1的第IH段:采用方向阻抗繼電器,

Z匕=

（1分）

_^.-0-9x110

Zj^minnin=142.890

6x0.4

Lmax(1分)

“=1.2K—K胃=1.15

_,

4=COS0.9=25.8°

142.89

=66.81。

1.15x1.2x2xcos（6525.8）（3分）

靈敏度：

（1）考慮本線路末端：

一型「幽

八sen近一一iqq一一力>I.'

7（1分）

（2）考慮相鄰元件