電力系統(tǒng)繼電保護課后習題解析答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務是（）。A.切除故障設備B.反映不正常運行狀態(tài)C.切除故障設備和反映不正常運行狀態(tài)D.監(jiān)控系統(tǒng)運行答案：C解析：電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務一是自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免受損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行；二是反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件（如有無經常值班人員）而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。2.過電流保護的動作電流需要考慮返回系數，是為了（）。A.提高保護的靈敏性B.防止保護誤動作C.使保護裝置可靠動作D.提高保護的速動性答案：B解析：過電流保護在外部故障切除后，電流減小到正常負荷電流時，保護裝置應該返回?？紤]返回系數是為了保證在外部故障切除后，保護裝置能夠可靠返回，防止保護誤動作。3.三段式電流保護中，（）的保護范圍最小。A.電流速斷保護B.限時電流速斷保護C.過電流保護D.一樣大答案：A解析：電流速斷保護按躲開被保護線路末端最大短路電流來整定，所以其保護范圍不能保護線路全長，保護范圍最??；限時電流速斷保護的保護范圍一般能保護線路的全長；過電流保護的保護范圍通常比限時電流速斷保護還要大，可作為相鄰線路的后備保護。4.方向過電流保護中，功率方向繼電器采用90°接線方式，是為了（）。A.消除死區(qū)B.提高靈敏度C.消除動作死區(qū)和保證在各種相間短路時動作的方向性D.提高速動性答案：C解析：功率方向繼電器采用90°接線方式，在三相和各種兩相短路時都能保證動作的方向性，同時可以消除動作死區(qū)，使保護裝置在正方向故障時可靠動作，反方向故障時可靠不動作。5.距離保護第Ⅰ段的保護范圍通常為被保護線路全長的（）。A.80%85%B.100%C.20%50%D.50%70%答案：A解析：距離保護第Ⅰ段按躲開被保護線路末端短路時測量阻抗來整定，為了保證其選擇性，其保護范圍通常為被保護線路全長的80%85%。6.零序電流保護只適用于（）。A.中性點不接地系統(tǒng)B.中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)C.中性點直接接地系統(tǒng)D.以上都適用答案：C解析：只有在中性點直接接地系統(tǒng)中，當發(fā)生接地故障時才會出現零序電流，所以零序電流保護只適用于中性點直接接地系統(tǒng)。7.變壓器的過電流保護，其動作電流是按（）來整定的。A.躲開變壓器的最大負荷電流B.躲開變壓器的額定電流C.躲開外部短路時的最大短路電流D.躲開變壓器空載合閘時的勵磁涌流答案：A解析：變壓器過電流保護的動作電流按躲開變壓器可能出現的最大負荷電流來整定，以保證在正常最大負荷電流情況下保護裝置不動作，而在發(fā)生故障時能夠可靠動作。8.發(fā)電機的縱差動保護是反應（）而動作的。A.定子繞組相間短路B.定子繞組匝間短路C.定子繞組的接地短路D.發(fā)電機內部相間短路和匝間短路答案：A解析：發(fā)電機縱差動保護是通過比較發(fā)電機兩側電流的大小和相位來判斷是否發(fā)生故障，主要用于反應發(fā)電機定子繞組的相間短路故障。9.母線差動保護采用電壓閉鎖元件，主要是為了（）。A.防止區(qū)外故障時誤動B.提高保護的靈敏性C.提高保護的速動性D.防止區(qū)內故障時拒動答案：A解析：母線差動保護采用電壓閉鎖元件，是為了防止在區(qū)外故障時，由于電流互感器的誤差等原因導致差動保護誤動作。當母線電壓降低到一定值時，才允許差動保護動作，從而提高了保護的可靠性。10.自動重合閘裝置的動作次數一般為（）。A.一次B.二次C.三次D.多次答案：A解析：自動重合閘裝置一般采用一次重合閘方式，即當線路發(fā)生故障跳閘后，自動重合閘裝置只進行一次重合。這是因為大多數線路故障是瞬時性的，一次重合閘往往能恢復供電，而且多次重合可能會對系統(tǒng)造成不必要的沖擊。二、判斷題（每題2分，共20分）1.繼電保護裝置的可靠性是指保護裝置應能正確動作，且在不該動作時不發(fā)生誤動作。（）答案：正確解析：可靠性是繼電保護裝置的重要性能指標之一，包括安全性（不該動作時不發(fā)生誤動作）和可信賴性（該動作時能可靠動作）兩個方面。2.電流速斷保護的動作電流越大，其保護范圍越廣。（）答案：錯誤解析：電流速斷保護的動作電流是按躲開被保護線路末端最大短路電流來整定的，動作電流越大，其保護范圍越小。3.限時電流速斷保護可以作為本線路的主保護和相鄰線路的后備保護。（）答案：錯誤解析：限時電流速斷保護可以作為本線路的主保護，但不能作為相鄰線路的后備保護，過電流保護可作為相鄰線路的后備保護。4.方向過電流保護中，功率方向繼電器的動作角與接入的電壓和電流的相位差有關。（）答案：正確解析：功率方向繼電器的動作與否取決于接入的電壓和電流的相位差，當相位差滿足一定條件時，繼電器動作。5.距離保護的測量阻抗與故障點到保護安裝處的距離成正比。（）答案：正確解析：在理想情況下，距離保護的測量阻抗等于故障點到保護安裝處的線路阻抗，而線路阻抗與距離成正比，所以測量阻抗與故障點到保護安裝處的距離成正比。6.零序電流保護的靈敏度比相間電流保護的靈敏度高。（）答案：正確解析：在中性點直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時零序電流較大，而零序電流保護的動作電流較小，所以零序電流保護的靈敏度比相間電流保護的靈敏度高。7.變壓器的過負荷保護應動作于跳閘。（）答案：錯誤解析：變壓器過負荷保護一般動作于信號，提醒運行人員注意變壓器的負荷情況，而不是動作于跳閘，因為過負荷情況通常不是立即需要切除變壓器的嚴重故障。8.發(fā)電機的失磁保護是反應發(fā)電機勵磁電流消失而動作的。（）答案：正確解析：發(fā)電機失磁保護主要是為了監(jiān)測發(fā)電機勵磁電流是否消失或降低到一定程度，當勵磁電流消失時，保護裝置動作。9.母線差動保護在母線發(fā)生故障時，應瞬時動作于跳閘。（）答案：正確解析：母線是電力系統(tǒng)的重要樞紐，母線發(fā)生故障會對系統(tǒng)造成嚴重影響，所以母線差動保護在母線發(fā)生故障時應瞬時動作于跳閘，以迅速切除故障母線。10.自動重合閘裝置可以提高電力系統(tǒng)的供電可靠性。（）答案：正確解析：自動重合閘裝置可以在線路發(fā)生瞬時性故障跳閘后，自動進行重合，恢復供電，從而提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述繼電保護裝置的基本要求。答案：繼電保護裝置的基本要求主要包括以下四個方面：（1）選擇性：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應能有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。即只切除故障設備，盡量縮小停電范圍。（2）速動性：要求保護裝置能盡快地切除故障，以減少故障設備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少對用戶的影響。一般主保護的動作時間在0.060.12s左右。（3）靈敏性：指保護裝置對其保護范圍內發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。通常用靈敏系數來衡量，靈敏系數應滿足規(guī)定的要求，以保證在故障發(fā)生時保護裝置能夠可靠動作。（4）可靠性：包括安全性和可信賴性。安全性是指保護裝置在不該動作時不發(fā)生誤動作；可信賴性是指保護裝置在該動作時能可靠動作。可靠性取決于保護裝置本身的質量、安裝調試質量以及運行維護水平等。2.簡述三段式電流保護的組成及各段的作用。答案：三段式電流保護由電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流保護組成。（1）電流速斷保護：按躲開被保護線路末端最大短路電流來整定，其動作電流大，動作迅速，沒有動作延時。它的作用是快速切除被保護線路首端的短路故障，但其保護范圍不能保護線路全長，只能保護線路的一部分。（2）限時電流速斷保護：按躲開下一條相鄰線路的電流速斷保護的動作電流來整定，其動作電流比電流速斷保護的動作電流小，動作時間一般為0.30.6s。它的作用是作為電流速斷保護的后備，能夠保護線路的全長，當電流速斷保護范圍以外的故障發(fā)生時，限時電流速斷保護能夠可靠動作。（3）過電流保護：按躲開變壓器可能出現的最大負荷電流來整定，其動作電流最小，動作時間最長。它的作用是作為本線路和相鄰線路的后備保護，當本線路和相鄰線路發(fā)生故障，而前面的保護裝置都拒動時，過電流保護能夠動作切除故障。3.簡述距離保護的工作原理及影響距離保護正確動作的因素。答案：工作原理：距離保護是利用短路時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，該比值反應故障點到保護安裝處的距離，當測量距離小于整定值時，保護裝置動作。具體來說，距離保護通過測量保護安裝處的電壓和電流，計算出測量阻抗，將測量阻抗與整定值進行比較，如果測量阻抗小于整定值，則判斷為區(qū)內故障，保護裝置動作；如果測量阻抗大于整定值，則判斷為區(qū)外故障，保護裝置不動作。影響距離保護正確動作的因素主要有：（1）短路點的過渡電阻：過渡電阻會使測量阻抗增大，可能導致距離保護的測量范圍縮小，甚至使保護拒動。（2）電力系統(tǒng)振蕩：振蕩時系統(tǒng)中電流、電壓會發(fā)生周期性變化，可能使測量阻抗進入距離保護的動作區(qū)，導致保護誤動作。（3）電壓回路斷線：電壓回路斷線會使距離保護的測量電壓發(fā)生變化，可能導致保護誤動作或拒動。（4）電流互感器和電壓互感器的誤差：互感器的誤差會使測量的電流和電壓不準確，從而影響測量阻抗的計算，導致保護動作不準確。四、計算題（每題10分，共20分）1.已知某110kV線路，最大負荷電流為300A，負荷自啟動系數Kss=1.5，返回系數Kr=0.85，求過電流保護的動作電流。答案：過電流保護的動作電流計算公式為：$I_{op}=\frac{K_{ss}}{K_{r}}I_{L.max}$其中，$I_{L.max}$為最大負荷電流，$K_{ss}$為負荷自啟動系數，$K_{r}$為返回系數。將題目中的數據代入公式可得：$I_{op}=\frac{1.5}{0.85}\times300\approx529.4$（A）所以，過電流保護的動作電流約為529.4A。2.