電力保護(hù)繼電器習(xí)題解析匯編一、緒論：繼電保護(hù)繼電器的“守護(hù)角色”與習(xí)題訓(xùn)練的價值電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行依賴于繼電保護(hù)裝置的精準(zhǔn)判斷與快速動作，而繼電器是構(gòu)成保護(hù)裝置的核心元件（如電流繼電器監(jiān)測電流異常、時間繼電器實現(xiàn)延時配合、阻抗繼電器判斷故障距離）。掌握繼電器的工作原理、整定方法與動作邏輯，是電力專業(yè)學(xué)生、繼電保護(hù)工程師的必備技能。習(xí)題訓(xùn)練是理論與實踐的橋梁：通過解析典型習(xí)題，可深化對繼電器特性（如返回系數(shù)、動作值）、保護(hù)原理（如三段式電流保護(hù)的時限配合）、故障分析（如短路時的動作判斷）的理解，培養(yǎng)“從參數(shù)到結(jié)論”的邏輯思維能力。本文基于繼電保護(hù)課程核心知識點，按“基本概念→整定計算→動作邏輯→綜合應(yīng)用”的層級，精選典型習(xí)題并展開專業(yè)解析，力求嚴(yán)謹(jǐn)實用。二、基本概念解析：厘清繼電保護(hù)的“底層邏輯”（一）核心知識點回顧1.繼電器分類（按功能）：測量繼電器：反應(yīng)電氣量（電流、電壓、功率），如電流繼電器（KA）、電壓繼電器（KV）；輔助繼電器：實現(xiàn)延時、邏輯轉(zhuǎn)換，如時間繼電器（KT）、中間繼電器（KM）；信號繼電器：發(fā)出故障信號，如信號繼電器（KS）。2.關(guān)鍵術(shù)語：動作電流（\(I_{op}\)）：繼電器開始動作的最小電流（固有特性，由彈簧彈力、鐵芯氣隙決定）；返回電流（\(I_{re}\)）：繼電器動作后恢復(fù)原狀的最大電流（\(I_{re}<I_{op}\)）；返回系數(shù)（\(K_{re}\)）：\(K_{re}=I_{re}/I_{op}\)（電磁型繼電器約0.8-0.9，微機(jī)型約0.95以上）；整定電流（\(I_{set}\)）：根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)定的動作電流（通過調(diào)整繼電器整定機(jī)構(gòu)改變\(I_{op}\)）。（二）典型習(xí)題1：術(shù)語辨析與分類判斷題目：下列關(guān)于繼電保護(hù)繼電器的描述，正確的是（）A.時間繼電器屬于測量繼電器B.返回系數(shù)越大，繼電器越難返回C.整定電流是繼電器的固有參數(shù)D.微機(jī)型繼電器的返回系數(shù)高于電磁型解析過程：選項A：時間繼電器用于實現(xiàn)延時，屬于輔助繼電器；測量繼電器反應(yīng)電氣量（如電流繼電器），故A錯誤。選項B：\(K_{re}\)越大，說明\(I_{re}\)越接近\(I_{op}\)，繼電器越容易從動作狀態(tài)返回（如故障切除后，電流下降到\(I_{re}\)時恢復(fù)，防止誤動），故B錯誤。選項C：整定電流是人為設(shè)定的值（如調(diào)整彈簧彈力改變\(I_{op}\)），而非固有參數(shù)，故C錯誤。選項D：微機(jī)型繼電器通過軟件算法優(yōu)化返回特性，\(K_{re}\)可接近1（如0.95），遠(yuǎn)高于電磁型（0.8-0.9），故D正確。答案：D拓展思考：返回系數(shù)過低會導(dǎo)致什么問題？（提示：故障切除后，電流下降到\(I_{re}\)以下時，繼電器未返回，可能造成斷路器誤跳閘。）三、整定計算專題：掌握繼電器的“參數(shù)設(shè)定”（一）核心知識點回顧電流繼電器整定（以過電流保護(hù)為例）：整定電流需滿足兩個條件：1.躲過最大負(fù)荷電流（防止正常運(yùn)行時誤動）：\[I_{set}=K_{rel}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}\]其中：\(K_{rel}\)為可靠系數(shù)（過電流保護(hù)取1.2-1.3）；\(I_{L.max}\)為線路最大負(fù)荷電流；\(K_{re}\)為返回系數(shù)（取0.8-0.9）。2.保證上下級保護(hù)配合（防止越級跳閘）：下級保護(hù)的整定電流應(yīng)小于上級保護(hù)，且動作時間差為\(\Deltat\)（10kV系統(tǒng)取0.5s）。（二）典型習(xí)題2：過電流繼電器整定計算題目：某10kV線路的最大負(fù)荷電流為\(I_{L.max}=200A\)，采用電磁型過電流繼電器（\(K_{re}=0.85\)），可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.2\)。求該繼電器的整定電流\(I_{set}\)。解析過程：根據(jù)躲過最大負(fù)荷電流的整定公式：\[I_{set}=K_{rel}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}=1.2\times\frac{200}{0.85}\approx282A\]答案：約282A拓展思考：若\(K_{re}\)取0.9（更高），整定電流會如何變化？（提示：\(K_{re}\)增大，分母變大，\(I_{set}\)減小，更接近\(I_{L.max}\)，但需確保返回系數(shù)足夠，防止誤動。）四、動作邏輯分析：理解繼電器的“配合機(jī)制”（一）核心知識點回顧三段式電流保護(hù)的時限配合：Ⅰ段（瞬時電流速斷）：無延時（\(t_1=0s\)），整定電流躲過本線路末端短路電流，保護(hù)線路首端約80%；Ⅱ段（限時電流速斷）：延時\(t_2=\Deltat\)（0.5s），整定電流躲過下級線路Ⅰ段末端短路電流，保護(hù)本線路全長；Ⅲ段（過電流保護(hù)）：延時\(t_3=t_2+\Deltat\)（1.0s），整定電流躲過最大負(fù)荷電流，作為后備保護(hù)。邏輯關(guān)系：Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段依次動作，形成“階梯型時限特性”，保證近故障點保護(hù)先動作。（二）典型習(xí)題3：三段式電流保護(hù)的動作判斷題目：某10kV線路采用三段式電流保護(hù)，Ⅰ段整定電流\(I_{set1}=1000A\)（無延時），Ⅱ段整定電流\(I_{set2}=600A\)（延時0.5s），Ⅲ段整定電流\(I_{set3}=300A\)（延時1.0s）。若線路中點發(fā)生短路，短路電流\(I_k=800A\)，問哪些段會動作？解析過程：1.Ⅰ段動作條件：\(I_k>I_{set1}\)（800A<1000A，不滿足）；2.Ⅱ段動作條件：\(I_k>I_{set2}\)（800A>600A，滿足），且延時0.5s；3.Ⅲ段動作條件：\(I_k>I_{set3}\)（800A>300A，滿足），但Ⅱ段延時更短（0.5s<1.0s），故Ⅱ段先動作，Ⅲ段被閉鎖。答案：Ⅱ段動作，Ⅰ段、Ⅲ段不動作。拓展思考：若短路點在下級線路末端，短路電流\(I_k=500A\)，問上級線路的Ⅲ段是否動作？（提示：下級線路的Ⅲ段整定電流應(yīng)小于上級線路的Ⅲ段，若下級線路Ⅲ段動作（延時0.5s），上級線路Ⅲ段（延時1.0s）不會動作，實現(xiàn)后備保護(hù)。）五、故障場景應(yīng)用：解決實際運(yùn)行中的“保護(hù)問題”（一）核心知識點回顧短路故障的保護(hù)動作邏輯：電流繼電器：當(dāng)短路電流\(I_k>I_{set}\)時，觸點閉合，啟動時間繼電器；時間繼電器：達(dá)到整定延時后，觸點閉合，啟動中間繼電器；中間繼電器：放大觸點容量，驅(qū)動斷路器跳閘。關(guān)鍵結(jié)論：短路故障時，保護(hù)裝置的動作與否取決于短路電流與整定電流的大小關(guān)系，以及時限配合。（二）典型習(xí)題4：短路故障的動作分析題目：某線路采用電流繼電器（\(I_{set}=500A\)）與時間繼電器（\(t_{set}=0.5s\)）組成過電流保護(hù)。若線路發(fā)生三相短路，短路電流\(I_k=600A\)，且故障持續(xù)時間為0.3s（斷路器快速跳閘），問繼電器是否動作？解析過程：1.電流條件：\(I_k=600A>I_{set}=500A\)，電流繼電器動作，啟動時間繼電器；2.時限條件：時間繼電器需要0.5s才能動作，但故障持續(xù)時間僅0.3s（斷路器已跳閘，電流下降到0），故時間繼電器未達(dá)到整定延時，觸點未閉合，保護(hù)裝置不動作？糾正：上述分析錯誤！電流繼電器的動作是“瞬時”的（只要\(I_k>I_{set}\)，立即閉合觸點），但時間繼電器需要“累積時間”才能動作。若故障持續(xù)時間短于時間繼電器的整定延時（0.3s<0.5s），時間繼電器未動作，故保護(hù)裝置不跳閘？正確結(jié)論：保護(hù)裝置是否動作取決于時間繼電器是否完成延時。若故障持續(xù)時間（0.3s）小于整定延時（0.5s），時間繼電器未動作，故保護(hù)裝置不跳閘。但實際中，斷路器的跳閘時間（約0.1-0.2s）遠(yuǎn)小于時間繼電器的整定延時（0.5s），因此短路故障時，保護(hù)裝置會動作（電流繼電器動作→啟動時間繼電器→中間繼電器動作→斷路器跳閘），而時間繼電器的延時是為了配合上下級保護(hù)，防止越級跳閘。答案：保護(hù)裝置動作（斷路器跳閘）。拓展思考：若時間繼電器的整定延時為0.2s（小于斷路器跳閘時間），會導(dǎo)致什么問題？（提示：斷路器未完成跳閘，時間繼電器已動作，可能造成保護(hù)裝置誤動作。）六、綜合案例實戰(zhàn)：多繼電器協(xié)同保護(hù)系統(tǒng)（一）案例背景某10kV配電線路（L1）連接電源（S）與負(fù)荷（F），線路全長5km，最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=150A\)，末端短路電流\(I_{k.end}=800A\)。采用三段式電流保護(hù)，上下級保護(hù)配合要求：Ⅰ段：保護(hù)線路首端80%（即4km處），無延時；Ⅱ段：保護(hù)線路全長，延時0.5s；Ⅲ段：作為后備保護(hù)，延時1.0s。（二）習(xí)題要求1.計算Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段的整定電流；2.分析線路中點（2.5km）發(fā)生短路時的動作情況。（三）解析過程1.整定電流計算Ⅰ段（瞬時電流速斷）：整定電流需躲過線路末端（5km）短路電流，可靠系數(shù)\(K_{rel1}=1.3\)：\[I_{set1}=K_{rel1}\cdotI_{k.end}=1.3\times800=1040A\]（保護(hù)范圍：線路首端約80%，即4km處，短路電流\(I_{k.4km}>I_{set1}\)）。Ⅱ段（限時電流速斷）：整定電流需躲過下級線路（若有）Ⅰ段末端短路電流，此處假設(shè)無下級線路，故躲過本線路Ⅰ段末端（4km）短路電流，可靠系數(shù)\(K_{rel2}=1.1\)：線路4km處的短路電流\(I_{k.4km}\)（按線性分布，\(I_k\)與距離成反比）：\[I_{k.4km}=\frac{5}{4}\timesI_{k.end}=1.25\times800=1000A\]故：\[I_{set2}=K_{rel2}\cdotI_{k.4km}=1.1\times1000=1100A？不，此處錯誤！Ⅱ段的整定電流應(yīng)小于Ⅰ段，以保護(hù)本線路全長。正確的做法是：Ⅱ段的整定電流需躲過本線路Ⅰ段的保護(hù)范圍末端（4km）的短路電流，即\(I_{set2}<I_{k.4km}\)，同時可靠系數(shù)\(K_{rel2}=1.1\)（躲過Ⅰ段的動作電流）：正確公式：\(I_{set2}=K_{rel2}\cdotI_{set1下}\)（\(I_{set1下}\)為下級線路Ⅰ段整定電流），若無下級線路，Ⅱ段的整定電流應(yīng)等于或略小于Ⅰ段的整定電流，以保護(hù)本線路全長。此處可能題目設(shè)定簡化，假設(shè)Ⅱ段的整定電流為\(I_{set2}=600A\)（躲過最大負(fù)荷電流的1.2倍，即\(1.2\times150=180A\)，但需滿足與Ⅰ段的配合）。（注：實際工程中，Ⅱ段的整定電流需通過“保護(hù)范圍重疊”計算，此處為簡化案例，假設(shè)\(I_{set2}=600A\)，\(t_{set2}=0.5s\)。）Ⅲ段（過電流保護(hù)）：整定電流需躲過最大負(fù)荷電流，可靠系數(shù)\(K_{rel3}=1.2\)，返回系數(shù)\(K_{re}=0.85\)：\[I_{set3}=K_{rel3}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}=1.2\times\frac{150}{0.85}\approx212A\]延時\(t_{set3}=t_{set2}+\Deltat=0.5+0.5=1.0s\)。2.中點短路動作分析線路中點（2.5km）的短路電流\(I_{k.2.5km}\)（按線性分布）：\[I_{k.2.5km}=\frac{5}{2.5}\timesI_{k.end}=2\times800=1600A\]Ⅰ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set1}=1040A\)，無延時，立即動作；Ⅱ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set2}=600A\)，但Ⅰ段已動作（無延時），故Ⅱ段被閉鎖；Ⅲ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set3}=212A\)，但Ⅰ段先動作，故Ⅲ段不動作。結(jié)論：Ⅰ段動作，斷路器瞬時跳閘，切除故障。（四）拓展思考若Ⅰ段保護(hù)拒動（如繼電器故障），中點短路時哪些段會動作？（提示：Ⅱ段動作（延時0.5s），切除故障；若Ⅱ段也拒動，Ⅲ段動作（延時1.0s），作為后備保護(hù)。）七、總結(jié)：從習(xí)題到實踐的“能力提升”本文通過基本概念→整定計算→動作邏輯→綜合應(yīng)用的層級解析，覆蓋了繼電保護(hù)繼電器的核心知識點。習(xí)題訓(xùn)練的關(guān)鍵不僅是“做對答案”，更是理解背后的原理（如返回系數(shù)對可靠性的影響、時限配合對越級跳閘的防止），并聯(lián)系實際工程（如10kV系統(tǒng)的可靠系數(shù)取值、斷路器跳閘時間的配合）。建議讀者在練習(xí)時，注重“三步法”：1.回顧知識點（明確公式、術(shù)語的含義）；2.分析習(xí)題條件（找出關(guān)鍵參數(shù)，如\(I_