華廣09-繼電保護(hù)試卷1(試題、答案)

1、華南理工大學(xué)廣州學(xué)院2011 2012學(xué)年度第 二 學(xué)期期末考試 繼電器保護(hù)原理 課程 試卷(A 卷答卷學(xué)校:專業(yè)層次:本科學(xué)號(hào):姓名:座號(hào):注意事項(xiàng) :1. 本試卷共 五 大題,滿分 100分,考試時(shí)間 120分鐘, 閉 卷;2. 考前請(qǐng)將密封線內(nèi)各項(xiàng)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(jié)束,試卷、草稿紙一并交回。 出卷要求:1、所有試卷必須依據(jù)教學(xué)大綱和考試大綱的要求出題;2、試卷內(nèi)容難度:基礎(chǔ)內(nèi)容約占 60%、中等難度內(nèi)容約占 30%、較難內(nèi)容約占 10%;3、題型一般應(yīng)該多樣化,如:判斷題、選擇題、填空題、概念解釋題、簡(jiǎn)答題、論述題、 計(jì)算題、設(shè)計(jì)

2、題,操作題、作圖題、分析題、編程題等;4、題量適當(dāng),考試時(shí)間不低于 90分鐘,一般為 120分鐘;5、同一份試卷中,相同內(nèi)容不得出現(xiàn)在不同題型中;出卷應(yīng)出 A 、 B 、 C 卷,題型相同且難 易程度相當(dāng),同題型試題內(nèi)容重復(fù)率不得超過 20%;6、試卷應(yīng)合理分配各題型分?jǐn)?shù),且注明各小題分?jǐn)?shù);7、 按照學(xué)院統(tǒng)一試卷格式要求排版, 每份試卷表頭、 得分表及密封線均應(yīng)與試卷模版所給 相同;8、每份卷給出標(biāo)準(zhǔn)(參考答案,其中論述題、分析題、操作題等應(yīng)指出得分要點(diǎn);9、試卷與答案一起上交(含電子版 ,出卷教師在試卷紙版背面簽名確認(rèn)。一 . 判斷題 (每題 1分,共 15分 1. 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) ,

3、繼電保護(hù)裝置如不能及時(shí)動(dòng)作 , 可能破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 ( 2. 繼電保護(hù)裝置的測(cè)量部分測(cè)量被保護(hù)元件的某些運(yùn)行參數(shù)并與保護(hù)的整定值進(jìn)行比較。 ( ×3. 電 力 系 統(tǒng) 發(fā) 生 故 障 時(shí) 繼 電 保 護(hù) 裝 置 通 常 應(yīng) 在 保 證 選 擇 性 的 前 提 下 , 盡 快 動(dòng) 作 。 ( 4. 采用 900接線的功率方向繼電器 , 兩相短路時(shí)有電壓死區(qū)。 (×5. 電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱相間短路時(shí),短路電流中含正序分量、負(fù)序分量、零序分量。 (× 6. 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí) , 故障線路保護(hù)通過的零序電流為本身非故障相對(duì)地電 容電流之和。 (&

4、#215; 7. 距離保護(hù)接線復(fù)雜,可靠性比電流保護(hù)高,這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。 (×8. 長(zhǎng)線路的測(cè)量阻抗受故障點(diǎn)過渡阻抗的影響比短線路大。 (×9. 電流比相式母線保護(hù)動(dòng)作判斷只與電流的相位有關(guān),而與電流的幅值無關(guān)。 ( 10. 對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng),母線保護(hù)采用三相式接線。 ( × 11. 平行線路的一回線檢修時(shí) , 橫差方向保護(hù)應(yīng)自動(dòng)退出工作。 ( 12. 相差高頻保護(hù)能作相鄰元件的后備保護(hù)。 (×13. 發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路時(shí), 短路點(diǎn)越靠近機(jī)端, 短路電流越大, 保護(hù)動(dòng)作越靈敏。 (× 14. 電氣設(shè)備過負(fù)荷時(shí) , 繼電保護(hù)應(yīng)將過負(fù)荷設(shè)備切

5、除。 ( 15. 微 機(jī) 型 保 護(hù) 與 集 成 電 路 型 保 護(hù) 相 比 , 自 檢 功 能 更 強(qiáng) , 可 靠 性 更 高 。 ( 二 . 單項(xiàng)選擇題 (每題 1分 , 共 10分 1. 繼電器按其結(jié)構(gòu)形式分類,目前主要有( C 。(A測(cè)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(yīng)型、微機(jī)型 2. 對(duì)于過電流保護(hù),計(jì)算保護(hù)靈敏系數(shù)時(shí),應(yīng)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(hù)的靈敏系數(shù) Klm要求( C (AK lm <1; (B Klm=1; (C K lm>1。4. 繼電保護(hù)用互感器一次電壓 (或電流的

6、正方向規(guī)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 。(A獲取零序分量; (B 消除零序分量; (C 獲取正、負(fù)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(qū);(C防止反向出口短路動(dòng)作。7. 從減小系統(tǒng)振蕩影響出發(fā) , 距離保護(hù)的測(cè)量元件應(yīng)采用( B 阻抗繼電器。(A全; (B方向; (C偏移特性。8. 有一中性點(diǎn)不接地電網(wǎng) , 故障前的相電壓大小為 Uph, 當(dāng)該電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí) , 電壓 互感器開口三角處零序電壓 3U大

7、小為( B 。(AUph ; (B3Uph ; (C Uph 。9. 方向閉鎖高頻保護(hù)發(fā)信機(jī)起動(dòng)后 , 當(dāng)判斷為外部短路時(shí)( C 。(A兩側(cè)發(fā)信機(jī)立即停信; (B兩側(cè)發(fā)信機(jī)繼續(xù)發(fā)信;(C反方向一側(cè)發(fā)信機(jī)繼續(xù)發(fā)信。10. 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)中斷線監(jiān)視繼電器的動(dòng)作電流, 按躲過 (B 整定。 (A發(fā)電機(jī)的額定電流; (B發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流;(C發(fā)電機(jī)外部短路時(shí)的不平衡電流。 。3三 . 概念解釋題 (共 5題,每題 4分,共 20分 1. 什么是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置。答:繼電保護(hù)裝置,就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),并動(dòng)作于斷路 器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種裝置。2. 后備保

8、護(hù)的作用是什么 ? 何謂近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù) ?答:后備保護(hù)的作用是電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng), 由后備保 護(hù)以較長(zhǎng) 的時(shí)間切除故障,從而保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。 近后備保護(hù)是在保護(hù)范圍內(nèi)故障主保護(hù)拒 動(dòng)時(shí),首先動(dòng)作的后備保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)是保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí),靠近電源側(cè)的相鄰線路保護(hù) 實(shí)現(xiàn)后備作用的保護(hù)。3. 線路縱差動(dòng)保護(hù)中不平衡電流產(chǎn)生的原因是什么 ? 為什么縱差動(dòng)保護(hù)需考慮暫態(tài)過程中的 不平衡電流 ?答:線路縱差動(dòng)保護(hù)不平衡電流產(chǎn)生的原因是由于電流互感器存在勵(lì)磁電流,且兩組電流互感 器的特性不會(huì)完全一致。因?yàn)榭v差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的,為使差動(dòng)保護(hù)在外部故障時(shí)不動(dòng)作, 保護(hù)的

9、動(dòng)作電流應(yīng)大于外部故障時(shí)流經(jīng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流。4. 距離保護(hù)與電流保護(hù)相比,有哪些優(yōu)點(diǎn) ?答:突出的優(yōu)點(diǎn)是靈敏性好。距離 I 段可保護(hù)被保護(hù)線路全長(zhǎng)的 80%85%,且保護(hù)范圍 不隨運(yùn)行方式變化;距離段的保護(hù)范圍也較電流段大,且保護(hù)范圍基本上不隨運(yùn)行方式變 化;距離段也因阻抗繼電器同時(shí)反應(yīng)電流增大和電壓降低而比電流段靈敏。5. 什么是自動(dòng)重合閘 ? 電力系統(tǒng)中為什么要采用自動(dòng)重合閘 ?答:自動(dòng)重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的,永久性故障般不到 10%。因此,在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障之后,電弧將自動(dòng)熄

10、滅,絕大多數(shù)情況下短 路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。 因此, 自動(dòng)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(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)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(hù)裝置造成的誤跳閘。所以,架空線路要采用自動(dòng)重合閘裝 置。四 . 簡(jiǎn)答題 (共 7題,每題 5分,共 35分 1. 簡(jiǎn)述繼電保護(hù)的基本原理和構(gòu)成方式。答:基本原理:1、過電流保護(hù) 2、低電壓保護(hù) 3、距離保護(hù) 4、方向保護(hù) 5、差動(dòng)原理的保 護(hù) 6、瓦斯保護(hù) 7、過熱保護(hù)等。構(gòu)成方式:1、測(cè)量部分 2、邏輯部分 3、執(zhí)行部分2. 何謂 0°接線?相間短路用方向阻抗元件為什

11、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(dāng)阻抗繼電器加入的電壓和電流為 U AB 和 I A -I B 時(shí),我們稱這為 0°接線。因?yàn)榧尤肜^電器的 電壓和電流應(yīng)滿足:1、繼電器的測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離; 2、繼電 器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān),也就是保護(hù)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(shí)不能滿足上述條件。3. 在什么情況下采用三段式電流保護(hù)?什么情況下可以采用兩段式電流保護(hù)?什么情況下可 只用一段定時(shí)限過電流保護(hù)? 、 段電流保護(hù)能否單獨(dú)使用?為什么?答

12、:越靠近電源端, 則過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限就越長(zhǎng), 因此一般都需要裝設(shè)三段式的保護(hù)。 線路倒數(shù)第二級(jí)上,當(dāng)線路上故障要求瞬時(shí)切除時(shí),可采用一個(gè)速斷加過電流的兩段式保護(hù)。 保護(hù)最末端一般可只采用一段定時(shí)限過電流保護(hù)。 I 、 II 段電流保護(hù)一般不能單獨(dú)使用, I 段不 能保護(hù)線路的全長(zhǎng), II 段不能作為相鄰元件的后備保護(hù)。4. 發(fā)電機(jī)一般應(yīng)裝設(shè)哪些繼電保護(hù)裝置?各自的作用是什么?答:根據(jù)發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)的故障和不正常工作狀態(tài),應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置:(1縱差動(dòng)保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路;(2零序保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障;(3匝間短路保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路

13、;(4后備保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)外部短路引起的過電流并作為內(nèi)部短路的后備保護(hù);(5過負(fù)荷保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)的對(duì)稱過負(fù)荷或負(fù)序過負(fù)荷;(6反應(yīng)水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的定子繞組過電壓或大容量汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組的過 電壓;(7轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地故障;(8失磁保護(hù):反應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流部分或全部消失;(9轉(zhuǎn)子回路過負(fù)荷保護(hù):反應(yīng)容量為 IOOMW 及以上并采用半導(dǎo)體勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路 過負(fù)荷;(10逆功率保護(hù):反應(yīng)大容量汽輪發(fā)電機(jī)的逆功率運(yùn)行。5. 何為潛供電流?它對(duì)于單相重合閘動(dòng)作時(shí)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(shì)經(jīng)相間藕合電容

14、向故障點(diǎn)提供的短路電流及健全相負(fù) 荷電流經(jīng)相間互感在故障相產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)通過對(duì)地電容向故障點(diǎn)提供的短路電流。 由于存在潛 供電流, 使短路點(diǎn)電弧熄滅時(shí)間、 介質(zhì)絕緣恢復(fù)時(shí)間增大, 相應(yīng)單相重合閘延時(shí)較三相重合閘延 時(shí)增大。同期合閘條件 :(1Um Ux ; (2fm fx ; (3arg(Um/Ux 06. 高頻保護(hù)運(yùn)行時(shí),為什么運(yùn)行人員每天要交換信號(hào)以檢查高頻通道 ?答:我國常采用電力系統(tǒng)正常時(shí)高頻通道無高頻電流的工作方式。由于高頻通道涉及兩個(gè)廠 站的設(shè)備,其中輸電線路跨越幾千米至幾百千米的地區(qū),經(jīng)受著自然界氣候的變化和風(fēng)、霜、 雨、雪、雷電的考驗(yàn)。高頻通道上各加工設(shè)備和收發(fā)信機(jī)元件的老化和

15、故障都會(huì)引起衰耗;高 頻通道上任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題,都會(huì)影響高額保護(hù)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),高頻通道無 高頻電流,高頻通道上的設(shè)備有問題也不易發(fā)現(xiàn),因此每日由運(yùn)行人員用啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)高頻發(fā) 信機(jī)向?qū)?cè)發(fā)送高頻信號(hào),通過檢測(cè)相應(yīng)的電流、電壓和收發(fā)信機(jī)上相應(yīng)的指示燈來檢查高頻 通道,以確保故障時(shí)保護(hù)裝置的高頻部分能可靠工作。7. 結(jié)合下圖說明帶制動(dòng)特性的變壓器差動(dòng)繼電器 (1 在外部故障時(shí)能可靠躲開的不平衡電流 的原因; (2內(nèi)部故障時(shí)提高保護(hù)靈敏度的原因。 答:變壓器差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)曲線為圖中曲線 1,其位于外部故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流曲線 2的 上方。因此外部故障時(shí),在相同故障電流情況下,工作線圈

16、只流過的由曲線 2所確定的不平衡 電流,此時(shí)顯然要小于繼電器的動(dòng)作所需的由曲線 1所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電流。因此可確保外部故障 時(shí)可靠躲開不平衡電流。內(nèi)部故障, 無論是兩側(cè)有源, 還是僅有 A 側(cè)或 B 側(cè)電源, 其起動(dòng)電流雖然可能大于 I act。 min但均 在其附近, 因此要遠(yuǎn)小于沒有制動(dòng)特性時(shí)的啟動(dòng)值 I act , 顯然其靈敏性比無制動(dòng)時(shí)的差動(dòng)保護(hù)的 靈敏系數(shù)要高。五、計(jì)算題(理科或操作題(理科或作圖題(理科 (20分 如圖示，已知：網(wǎng)絡(luò)的正序阻抗 Z1=0.45 /km，阻抗角 j L = 65 。線路上采 用三段式距離保護(hù)，其第 I、II、III 段阻抗元件均采用 0°接線的方

17、向阻抗繼 o o III 電器，繼電器的最靈敏角 j sen = 65 ，保護(hù) 2 的延時(shí) t2 = 2 s ，線路 AB、BC 的最大負(fù)荷電流均為 400A，負(fù)荷的自起動(dòng)系數(shù) Kss = 2, 繼電器的返回系數(shù) I II Kre = 1.2， K rel = 0.85 ， K rel = 1.15 ，負(fù)荷的功率因數(shù) cosjD = 0.9 ，變 并設(shè) 壓器采用了能保護(hù)整個(gè)變壓器的無時(shí)限縱差保護(hù)。試求：距離保護(hù) 1 第 I 段 的動(dòng)作阻抗，第 II 段、第 III 段的靈敏度與動(dòng)作時(shí)間。 A 1 B 30km 2 C 38km T1 62km D E A = 115 / 3kV X sA.mi

18、n = 10W X sA.max = 20W EB = 115 / 3kV X sB.min = 30W X sB.max = 40W 解：1、距離保護(hù) 1 第 I 段： T2 ZT 1 = ZT 2 = 84.7W 動(dòng)作阻抗： Z set ×1 = K rel ´ Z AB = 0.85 ´ 0.45 ´ 30 = 11.16W （1 分） 2、保護(hù) 1 的第 II 段（分兩種情況） ： （1）與相鄰線路配合： I II II I Z set ×1 = K rel ( Z AB + K rel K b×min Z BC I （1 分

19、） K b×min = ( X sA×min + Z AB 10 + 13.5 + 1 = ( + 1 = 1.59 X sB×max 40 （3 分） II Z set ×1 = 0.8(13.5 + 0.85 ´1.59 ´ 0.45 ´ 38 = 29.29W （2）與變壓器支路配合： II II I Z set ×1 = Krel (Z AB + Krel Kb×min ZT 2 （1 分） X sA×min + Z AB 10 + 13.5 + 1 = ( + 1 = 1.59 X s

20、B×max 40 （1 分） 84.7 II Z set ×1 = 0.7(13.5 + 0.7 ´1.59 ´ = 42.44W 2 （1 分） K b×min = ( 對(duì)以上兩種情況，取較小者，所以： II Z set ×1 = 29.29W （1 分） 靈敏度： K sen = II Z set × A 29.29 = = 2.17 > 1.5 Z AB 13.5 滿足要求。 分） （1 第 6 頁 （共 頁） II 動(dòng)作時(shí)間： t = 0.5s （1 分） 3、距離保護(hù) 1 的第 III 段：采用方向阻抗繼電器

21、， III Z set ×1 = Z L×min Z L×min K K re K ss cos(jL - jD ， （1 分） U 0.9 ´110 = L×min = = 142.89W I L×max 3 ´ 0.4 ， (1 分 III rel III Kre = 1.2 ， Kss = 2 ， K rel = 1.15 ， j D = cos -1 0.9 = 25.8° ， III Z set ×1 = 142.89 = 66.81W 1.15 ´1.2 ´ 2 ´ cos(65o - 25.8o （3 分） 靈敏度： （1）考慮本線