繼電保護(hù)工專業(yè)理論練習(xí)題（含答案解析）一、選擇題1.繼電保護(hù)裝置的基本要求不包括以下哪一項(xiàng)（）A.選擇性B.快速性C.靈敏性D.穩(wěn)定性答案：D解析：繼電保護(hù)裝置的基本要求是選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮??；快速性是指盡可能快地切除故障，以減少故障設(shè)備和線路的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；靈敏性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)故障情況的反應(yīng)能力；可靠性是指保護(hù)裝置在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。穩(wěn)定性不是繼電保護(hù)裝置的基本要求，所以選D。2.過電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按（）來整定的。A.大于最大負(fù)荷電流B.大于最大故障電流C.大于最小負(fù)荷電流D.大于最小故障電流答案：A解析：過電流保護(hù)的動(dòng)作電流需要躲過最大負(fù)荷電流，以保證在正常最大負(fù)荷情況下保護(hù)裝置不會(huì)誤動(dòng)作。如果動(dòng)作電流小于最大負(fù)荷電流，那么在正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)就可能誤跳閘。而最大故障電流是用于校驗(yàn)保護(hù)的靈敏度等；最小負(fù)荷電流與過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定無關(guān)；最小故障電流也不是動(dòng)作電流整定的依據(jù)。所以過電流保護(hù)的動(dòng)作電流是按大于最大負(fù)荷電流來整定的，選A。3.以下哪種繼電器屬于反應(yīng)非電量的繼電器（）A.電流繼電器B.電壓繼電器C.瓦斯繼電器D.時(shí)間繼電器答案：C解析：電流繼電器和電壓繼電器是反應(yīng)電量（電流、電壓）變化而動(dòng)作的繼電器。時(shí)間繼電器是用于實(shí)現(xiàn)延時(shí)動(dòng)作的繼電器，它通常也是基于電量控制來實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。瓦斯繼電器是反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體和油流變化等非電量信號(hào)而動(dòng)作的繼電器，所以選C。4.三段式電流保護(hù)中，（）段的保護(hù)范圍最小。A.Ⅰ段B.Ⅱ段C.Ⅲ段D.一樣大答案：A解析：三段式電流保護(hù)包括電流速斷保護(hù)（Ⅰ段）、限時(shí)電流速斷保護(hù)（Ⅱ段）和過電流保護(hù)（Ⅲ段）。電流速斷保護(hù)（Ⅰ段）是按躲過被保護(hù)線路末端的最大短路電流來整定的，其動(dòng)作電流很大，所以保護(hù)范圍較小，一般只能保護(hù)線路的一部分。限時(shí)電流速斷保護(hù)（Ⅱ段）的動(dòng)作電流比Ⅰ段小，其保護(hù)范圍延伸到下一條線路的一部分，能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)。過電流保護(hù)（Ⅲ段）的動(dòng)作電流最小，保護(hù)范圍最大，能作為本線路和相鄰線路的后備保護(hù)。所以Ⅰ段的保護(hù)范圍最小，選A。5.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)能反映（）。A.變壓器油箱內(nèi)部的各種短路故障B.變壓器繞組的相間短路故障C.變壓器繞組的匝間短路故障D.以上都是答案：D解析：變壓器縱差動(dòng)保護(hù)是利用比較變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理構(gòu)成的。對(duì)于變壓器油箱內(nèi)部的各種短路故障，包括繞組的相間短路、匝間短路等，由于故障時(shí)兩側(cè)電流的大小和相位會(huì)發(fā)生變化，縱差動(dòng)保護(hù)能夠靈敏地動(dòng)作。所以它能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種短路故障、繞組的相間短路故障以及繞組的匝間短路故障，選D。二、判斷題1.繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除。（）答案：正確解析：這是繼電保護(hù)裝置的基本功能。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置通過對(duì)故障信號(hào)的檢測(cè)和判斷，自動(dòng)地發(fā)出跳閘命令，迅速地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，并且根據(jù)選擇性的要求，只切除故障設(shè)備，盡量縮小停電范圍，以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2.過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是按階梯原則來整定的。（）答案：正確解析：過電流保護(hù)為了保證動(dòng)作的選擇性，其動(dòng)作時(shí)限是按階梯原則來整定的。即離電源越近的保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)。相鄰的上下級(jí)保護(hù)之間，動(dòng)作時(shí)限相差一個(gè)時(shí)間級(jí)差，一般為0.5s左右。這樣可以保證在故障發(fā)生時(shí)，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置先動(dòng)作，將故障切除，避免不必要的停電范圍擴(kuò)大。3.電流互感器的二次側(cè)可以開路。（）答案：錯(cuò)誤解析：電流互感器的二次側(cè)不允許開路。因?yàn)殡娏骰ジ衅髡＿\(yùn)行時(shí)，二次側(cè)接有負(fù)載，其阻抗很小，近似于短路狀態(tài)。當(dāng)二次側(cè)開路時(shí)，二次電流為零，一次電流全部用于勵(lì)磁，會(huì)使鐵芯中的磁通急劇增加，鐵芯嚴(yán)重飽和，從而產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可能會(huì)擊穿二次繞組的絕緣，危及設(shè)備和人身安全，同時(shí)也會(huì)使鐵芯過熱，損壞互感器。4.方向過電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)，功率方向繼電器不動(dòng)作。（）答案：正確解析：方向過電流保護(hù)中的功率方向繼電器是根據(jù)功率的方向來判斷是否動(dòng)作的。在正常運(yùn)行時(shí)，功率是按照正常的輸送方向流動(dòng)的，其方向不符合功率方向繼電器的動(dòng)作條件，所以功率方向繼電器不動(dòng)作。只有當(dāng)發(fā)生故障且功率方向滿足動(dòng)作條件時(shí)，功率方向繼電器才會(huì)動(dòng)作，與過電流元件共同作用，使保護(hù)裝置動(dòng)作。5.變壓器的過負(fù)荷保護(hù)通常采用定時(shí)限過電流保護(hù)。（）答案：正確解析：變壓器的過負(fù)荷保護(hù)主要是為了防止變壓器長(zhǎng)時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行而損壞。定時(shí)限過電流保護(hù)具有動(dòng)作時(shí)間固定的特點(diǎn)，能夠在變壓器過負(fù)荷達(dá)到一定時(shí)間后動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)或跳閘，以保護(hù)變壓器。它的動(dòng)作電流是按躲過變壓器的最大負(fù)荷電流來整定的，所以變壓器的過負(fù)荷保護(hù)通常采用定時(shí)限過電流保護(hù)。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述繼電保護(hù)裝置的基本組成及各部分的作用。答案：繼電保護(hù)裝置一般由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成。測(cè)量部分：其作用是測(cè)量被保護(hù)對(duì)象的有關(guān)物理量，如電流、電壓等，并與給定的整定值進(jìn)行比較，以判斷是否發(fā)生故障或異常情況。例如，電流繼電器通過測(cè)量電路中的電流大小，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，為后續(xù)邏輯判斷提供信號(hào)。邏輯部分：根據(jù)測(cè)量部分輸出的信號(hào)，按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行判斷，確定是否應(yīng)該使保護(hù)裝置動(dòng)作。邏輯部分可以由各種繼電器或邏輯電路組成，它綜合考慮多個(gè)測(cè)量信號(hào)，如過電流、過電壓等信號(hào)，判斷故障的類型和范圍，決定是否發(fā)出跳閘命令。執(zhí)行部分：當(dāng)邏輯部分判斷需要保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，執(zhí)行部分就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，如使斷路器跳閘，切除故障設(shè)備，或者發(fā)出信號(hào)通知運(yùn)行人員。執(zhí)行部分通常是由出口繼電器等組成，它將邏輯判斷的結(jié)果轉(zhuǎn)化為實(shí)際的操作動(dòng)作。2.什么是電流互感器的誤差？產(chǎn)生誤差的原因有哪些？答案：電流互感器的誤差是指其二次電流的測(cè)量值與一次電流按變比折算到二次側(cè)的理論值之間的差異。誤差分為變比誤差和相位誤差。產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點(diǎn)：-勵(lì)磁電流的存在：電流互感器正常運(yùn)行時(shí)，需要一部分電流用于勵(lì)磁，使鐵芯產(chǎn)生磁通。這部分勵(lì)磁電流不參與二次電流的變換，導(dǎo)致二次電流與一次電流按變比折算的值存在差異，從而產(chǎn)生變比誤差和相位誤差。-鐵芯的非線性：鐵芯的磁化曲線是非線性的，當(dāng)一次電流變化時(shí)，鐵芯的飽和程度也會(huì)發(fā)生變化，使得勵(lì)磁電流的大小和波形發(fā)生改變，進(jìn)而影響二次電流的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生誤差。-二次負(fù)載的影響：二次負(fù)載的大小和性質(zhì)會(huì)影響電流互感器的工作狀態(tài)。如果二次負(fù)載過大，會(huì)使二次電流增大，導(dǎo)致鐵芯飽和程度增加，誤差增大。而且負(fù)載的功率因數(shù)也會(huì)影響相位誤差。3.簡(jiǎn)述變壓器差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生不平衡電流的原因及減小不平衡電流的措施。答案：產(chǎn)生不平衡電流的原因主要有：-變壓器兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不同：不同型號(hào)的電流互感器，其勵(lì)磁特性和變比可能存在差異，會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)電流在變換過程中產(chǎn)生不平衡電流。-變壓器的勵(lì)磁涌流：當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，其數(shù)值可達(dá)額定電流的6-8倍，且含有大量的非周期分量和高次諧波，這會(huì)使差動(dòng)回路中出現(xiàn)不平衡電流。-變壓器兩側(cè)繞組的接線方式不同：例如變壓器采用Y-d11接線方式，兩側(cè)電流的相位會(huì)相差30°，即使兩側(cè)電流大小相等，也會(huì)在差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流。-變壓器有載調(diào)壓：變壓器在運(yùn)行過程中進(jìn)行有載調(diào)壓時(shí)，會(huì)改變變壓器的變比，從而導(dǎo)致兩側(cè)電流的大小關(guān)系發(fā)生變化，產(chǎn)生不平衡電流。減小不平衡電流的措施有：-采用特性相同的電流互感器：盡量選用型號(hào)和特性一致的電流互感器，以減小因電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流。-采用勵(lì)磁涌流制動(dòng)措施：如采用二次諧波制動(dòng)、間斷角原理等方法來識(shí)別勵(lì)磁涌流，當(dāng)檢測(cè)到勵(lì)磁涌流時(shí)，使差動(dòng)保護(hù)閉鎖，防止誤動(dòng)作。-采用相位補(bǔ)償：對(duì)于變壓器兩側(cè)繞組接線方式不同導(dǎo)致的不平衡電流，可以通過對(duì)電流互感器的接線方式進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償，使兩側(cè)電流相位一致。-采用平衡線圈：在差動(dòng)保護(hù)中設(shè)置平衡線圈，通過調(diào)整平衡線圈的匝數(shù)，補(bǔ)償因變壓器變比變化等因素產(chǎn)生的不平衡電流。四、計(jì)算題1.已知某110kV線路的最大負(fù)荷電流為300A，過電流保護(hù)的可靠系數(shù)$K_{rel}=1.2$，自啟動(dòng)系數(shù)$K_{ss}=1.5$，返回系數(shù)$K_{re}=0.85$，試計(jì)算過電流保護(hù)的動(dòng)作電流。答案：過電流保護(hù)動(dòng)作電流的計(jì)算公式為：$I_{op}=\frac{K_{rel}K_{ss}}{K_{re}}I_{L.max}$其中，$I_{L.max}$為最大負(fù)荷電流，$K_{rel}$為可靠系數(shù)，$K_{ss}$為自啟動(dòng)系數(shù)，$K_{re}$為返回系數(shù)。將題目中的數(shù)據(jù)代入公式可得：$I_{op}=\frac{1.2\times1.5}{0.85}\times300$$=\frac{1.8}{0.85}\times300$$\approx635.3$（A）所以，過電流保護(hù)的動(dòng)作電流約為635.3A。2.某變壓器采用縱差動(dòng)保護(hù)，已知變壓器的額定容量$S_{N}=10MVA$，額定電壓$U_{N1}=110kV$，$U_{N2}=10kV$，試計(jì)算變壓器兩側(cè)電流互感器的變比（電流互感器的二次額定電流$I_{n2}=5A$）。答案：首先計(jì)算變壓器兩側(cè)的額定電流。高壓側(cè)額定電流$I_{N1}$的計(jì)算公式為：$I_{N1}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N1}}$將$S_{N}=10\times10^{6}VA$，$U_{N1}=110\times10^{3}V$代入可得：$I_{N1}=\frac{10\times10^{6}}{\sqrt{3}\times110\times10^{3}}\approx52.5$（A）則高壓側(cè)電流互感器的變比$n_{TA1}=\frac{I_{N1}}{I_{n2}}=\frac{52.5}{5}=10.5$，實(shí)際中應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)變比，可選擇110/5的電流互感器。低壓側(cè)額定電流$I_{N2}$的計(jì)算公式為：$I_{N2}=\frac{S_{N}}{\sqrt{3}U_{N2}}$將$S_{N}=10\times10^{6}VA$，$U_{N2}=10\times10^{3}V$代入可得：$I_{N2}=\frac{10\times10^{6}}{\sqrt{3}\times10\times10^{3}}\approx577.4$（A）則低壓側(cè)電流互感器的變比$n_{TA2}=\frac{I_{N2}}{I_{n2}}=\frac{577.4}{5}=115.48$，實(shí)際中可選擇600/5的電流互感器。五、案例分析題某110kV變電站發(fā)生故障，110kV線路的過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘。請(qǐng)分析可能的故障原因及處理步驟。答案：可能的故障原因：-線路發(fā)生短路故障：如相間短路、單相接地短路等。短路故障會(huì)導(dǎo)致線路中的電流急劇增大，超過過電流保護(hù)的整定值，從而使保護(hù)動(dòng)作跳閘。短路故障可能是由于線路絕緣損壞、雷擊、外力破壞等原因引起的。-過負(fù)荷：當(dāng)線路長(zhǎng)時(shí)間承受超過其額定負(fù)荷的電流時(shí)，也會(huì)使過電流保護(hù)動(dòng)作。過負(fù)荷可能是由于用戶用電量突然增加、設(shè)備故障導(dǎo)致負(fù)載增大等原因造成的。-保護(hù)裝置誤動(dòng)作：保護(hù)裝置本身可能存在故障，如繼電器觸點(diǎn)誤閉合、定值設(shè)置錯(cuò)誤等，導(dǎo)致在沒有實(shí)際故障的情況下發(fā)出跳閘命令。-電流互感器故障：電流互感器的二次回路開路或短路，會(huì)使測(cè)量的電流值不準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致過電流保護(hù)誤動(dòng)作。處理步驟：-檢查保護(hù)動(dòng)作信息：查看保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告，確定是哪條線路的過電流保護(hù)動(dòng)作，記錄動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作電流等信息，以便分析故障情況。-檢查一次設(shè)備：對(duì)故障線路進(jìn)行全面檢查，包括檢查線路的絕緣子是否有破損、放電痕跡，導(dǎo)線是否有斷股、接地等情況，檢查斷路器、隔離開關(guān)等