2025年注冊(cè)電氣工程師（繼電保護(hù)）考試試卷繼電保護(hù)原理專(zhuān)項(xiàng)強(qiáng)化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述電流保護(hù)、電壓保護(hù)、方向保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)在原理和工作特性上的主要區(qū)別。二、解釋什么是保護(hù)裝置的“選擇性”。在電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)通常有哪些基本原則和常用方法？三、試述GL型感應(yīng)式電流繼電器（帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)用）的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。其感應(yīng)元件和制動(dòng)元件的作用分別是什么？四、在電力系統(tǒng)中，為什么線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)通常不能作為本線路的最終后備保護(hù)？它主要作為哪條線路或哪類(lèi)設(shè)備的后備保護(hù)？五、簡(jiǎn)述三段式距離保護(hù)的工作原理。請(qǐng)分別說(shuō)明第一段、第二段、第三段保護(hù)在保護(hù)范圍、動(dòng)作時(shí)限和實(shí)現(xiàn)方式上的主要特點(diǎn)。六、解釋什么是差動(dòng)保護(hù)的基本原理。簡(jiǎn)述電力變壓器差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生不平衡電流的主要因素有哪些，并說(shuō)明如何減小不平衡電流的影響？七、在采用方向電流保護(hù)（90度接線）的電力系統(tǒng)中，若某線路AB兩側(cè)均裝設(shè)了方向電流保護(hù)。試分析當(dāng)在線路AB的A側(cè)發(fā)生相間短路時(shí)，兩側(cè)保護(hù)的動(dòng)作行為（是否動(dòng)作，以及可能存在的情況）。八、試述中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓會(huì)發(fā)生什么變化？零序電流是如何出現(xiàn)的？基于此，簡(jiǎn)述零序電流保護(hù)的基本原理及其在單相接地故障中的應(yīng)用。九、某輸電線路采用BCH-2型差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。已知線路正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流經(jīng)繼電器的電流為Iop，制動(dòng)電流為Ibr。請(qǐng)根據(jù)BCH-2型繼電器的制動(dòng)特性，說(shuō)明當(dāng)Iop和Ibr滿足以下三種情況時(shí)，繼電器的工作狀態(tài)（動(dòng)作或可靠不動(dòng)作）：1)Iop>Ibr；2)Iop<Ibr；3)Iop=f(Ibr)曲線（即臨界制動(dòng)狀態(tài)）。十、某發(fā)電機(jī)采用比率制動(dòng)特性繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)。請(qǐng)解釋什么是比率制動(dòng)系數(shù)，并說(shuō)明增加制動(dòng)系數(shù)對(duì)差動(dòng)保護(hù)性能（如抗外部故障能力、內(nèi)部故障靈敏度）的影響。十一、在整流型距離保護(hù)中，采用整流橋?qū)⒔涣麟妷汉碗娏鬓D(zhuǎn)換成直流電壓進(jìn)行比較。簡(jiǎn)述此過(guò)程中，為消除交流分量影響而設(shè)置濾波回路的作用。十二、試分析電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)運(yùn)行方式（如系統(tǒng)電壓、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化）對(duì)繼電保護(hù)的整定計(jì)算和實(shí)際工作性能可能產(chǎn)生哪些影響？保護(hù)工程師應(yīng)如何應(yīng)對(duì)這些影響？試卷答案一、電流保護(hù)主要基于故障時(shí)電流的急劇增大進(jìn)行動(dòng)作，通常無(wú)方向性（或只有簡(jiǎn)單的方向性），動(dòng)作時(shí)限與故障地點(diǎn)有關(guān)，通常為階梯時(shí)限特性。電壓保護(hù)主要基于故障時(shí)系統(tǒng)電壓的顯著下降進(jìn)行動(dòng)作，通常具有方向性，動(dòng)作時(shí)限一般較長(zhǎng)。方向保護(hù)除了檢測(cè)電流增大外，還需檢測(cè)故障方向的功率方向，具有明確的方向性，動(dòng)作時(shí)限也通常較長(zhǎng)。差動(dòng)保護(hù)基于比較被保護(hù)元件兩側(cè)（或回路）的電流差值進(jìn)行動(dòng)作，理論上內(nèi)部故障時(shí)差值為零（或接近零），外部故障時(shí)差值不為零，幾乎無(wú)動(dòng)作時(shí)限（或具有非常短的時(shí)限），具有極高的靈敏度和速動(dòng)性。二、保護(hù)裝置的選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置應(yīng)優(yōu)先、快速地動(dòng)作，切除故障，而系統(tǒng)中的其他相鄰保護(hù)裝置或非故障線路的保護(hù)裝置應(yīng)保持不動(dòng)（或具有更長(zhǎng)的延時(shí)）。實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)的主要原則是保證動(dòng)作的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。常用方法包括：采用階梯時(shí)限特性（如電流保護(hù)的逐級(jí)增加時(shí)限）、利用故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)的距離（如距離保護(hù)的整定距離）、利用故障方向（如方向保護(hù)的功率方向）等。三、GL型感應(yīng)式電流繼電器主要由電磁系統(tǒng)（包括感應(yīng)元件和制動(dòng)元件）和機(jī)械整定裝置組成。其工作原理是：感應(yīng)元件（通常由帶鐵心的線圈和可轉(zhuǎn)動(dòng)鋁盤(pán)組成）對(duì)通過(guò)繼電器的電流（包括故障電流和正常負(fù)荷電流）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，該力矩與電流的平方成正比。制動(dòng)元件（通常由另一套電磁系統(tǒng)構(gòu)成）對(duì)通過(guò)繼電器的電流產(chǎn)生制動(dòng)磁通，該制動(dòng)磁通與電流成正比，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩也隨電流增大而增大。繼電器動(dòng)作取決于感應(yīng)元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩克服彈簧的反作用力矩，動(dòng)作電流由整定旋鈕設(shè)定。感應(yīng)元件用于測(cè)量電流大小，制動(dòng)元件用于在外部故障發(fā)生、差動(dòng)電流增大時(shí)提供制動(dòng)作用，防止繼電器誤動(dòng)。四、線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)通常采用無(wú)方向性的電流繼電器，其動(dòng)作電流按躲過(guò)本線路末端（或下一級(jí)）保護(hù)的動(dòng)作電流或最大負(fù)荷電流整定，因此其保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和負(fù)荷影響較大，且動(dòng)作時(shí)限固定，通常只有一個(gè)延時(shí)級(jí)。這導(dǎo)致當(dāng)本線路發(fā)生靠近末端或輕微越過(guò)下一級(jí)保護(hù)范圍的故障時(shí)，本線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)可能無(wú)法瞬時(shí)動(dòng)作，或者動(dòng)作時(shí)限過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法滿足速動(dòng)性要求。因此，它不能作為本線路的最終后備保護(hù)。它主要用于作為電源側(cè)相鄰線路或環(huán)網(wǎng)中其他線路的保護(hù)的后備，或者作為本線路其他后備保護(hù)（如過(guò)電流保護(hù)）的補(bǔ)充。五、三段式距離保護(hù)由三個(gè)部分組成，分別對(duì)應(yīng)不同的保護(hù)范圍和動(dòng)作時(shí)限：第一段距離保護(hù)（瞬時(shí)距離保護(hù)）：采用高靈敏度、短動(dòng)作時(shí)限（接近瞬時(shí)）的繼電器，保護(hù)范圍為本線路靠近保護(hù)安裝點(diǎn)的一段，通常為線路全長(zhǎng)的60%-80%。特點(diǎn)是動(dòng)作最快，但保護(hù)范圍小，受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較大。第二段距離保護(hù)（限時(shí)距離保護(hù)）：采用中等靈敏度和中等動(dòng)作時(shí)限（略長(zhǎng)于第一段），保護(hù)范圍為本線路全長(zhǎng)或延伸至下一線路的一部分。特點(diǎn)是具有一定的速動(dòng)性，保護(hù)范圍適中，選擇性較好。第三段距離保護(hù)（遠(yuǎn)后備或方向性后備距離保護(hù)）：采用低靈敏度和較長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)限，保護(hù)范圍為相鄰下一線路的全長(zhǎng)或更遠(yuǎn)。特點(diǎn)是作為本線路和下一線路保護(hù)的后備，保護(hù)范圍最遠(yuǎn)，但動(dòng)作最慢，通常用于構(gòu)成遠(yuǎn)后備或方向性后備。六、差動(dòng)保護(hù)的基本原理是在被保護(hù)元件（如變壓器、線路）兩端安裝電流互感器，比較流入和流出該元件的電流（或其差值）的大小。當(dāng)被保護(hù)元件內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，電流互感器二次側(cè)的電流差（差動(dòng)電流）理論上為零（或接近零），差動(dòng)繼電器不動(dòng)作。當(dāng)被保護(hù)元件外部發(fā)生故障時(shí)，電流互感器二次側(cè)的電流差不為零（差動(dòng)電流大于繼電器動(dòng)作電流），差動(dòng)繼電器動(dòng)作。產(chǎn)生不平衡電流的主要因素包括：兩端的電流互感器變比不同；兩端的電流互感器存在勵(lì)磁誤差（勵(lì)磁磁通不同）；被保護(hù)元件內(nèi)部故障時(shí)，電流互感器飽和；外部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)回路斷路器、母線等的電流；線路三相負(fù)荷不平衡等。減小不平衡電流影響的方法包括：選擇變比相近的電流互感器；采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器（如BCH型、比率制動(dòng)型）以減小外部故障時(shí)的不平衡電流影響；提高電流互感器的精度等級(jí)；在回路中加裝平衡線圈或差動(dòng)濾過(guò)器等。七、在線路AB的A側(cè)發(fā)生相間短路時(shí)，假設(shè)為A相B相短路（A相接地故障）。A側(cè)方向電流保護(hù)檢測(cè)到A相和B相（或A相與地）之間的功率方向，若為相間短路，則功率方向應(yīng)為正（指向短路點(diǎn)）。根據(jù)接線方式（如90度接線），A側(cè)方向電流保護(hù)若整定正確且短路功率方向滿足要求，則會(huì)啟動(dòng)并可能動(dòng)作。同時(shí)，A側(cè)電流保護(hù)檢測(cè)到A、B相（或A相）電流增大，若超過(guò)定值，則電流保護(hù)也會(huì)啟動(dòng)并可能動(dòng)作。B側(cè)方向電流保護(hù)檢測(cè)到A相和B相（或A相與地）之間的功率方向，若功率方向指向A側(cè)（即反方向），則B側(cè)方向電流保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作。B側(cè)電流保護(hù)檢測(cè)到B相（或A相、C相）電流可能有所變化，但通常不會(huì)超過(guò)定值，除非故障點(diǎn)非?？拷麭側(cè)。因此，A側(cè)保護(hù)（方向和電流）可能動(dòng)作，B側(cè)保護(hù)（方向和電流）通常不動(dòng)作，體現(xiàn)了選擇性。八、在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓瞬間降至接近零，非故障相（正常相）的電壓會(huì)升高，升高到線電壓。這是因?yàn)橄到y(tǒng)總電壓不變，故障相對(duì)地電壓近似為零，根據(jù)電壓相量關(guān)系，非故障相對(duì)地電壓（線電壓）近似等于原相電壓的相量和。此時(shí)，故障相電流（電容性接地電流）通過(guò)接地的故障點(diǎn)流入大地。非故障相雖然電壓升高，但由于線路對(duì)地存在分布電容，會(huì)產(chǎn)生電容性電流，此電流滯后于相電壓90度。由于三個(gè)非故障相的電容性電流相位互差120度，其相量和不為零，這個(gè)相量和電流即為零序電流，它沿著非故障相的導(dǎo)線流回系統(tǒng)，并最終流入故障點(diǎn)。零序電流保護(hù)就是利用這個(gè)零序電流進(jìn)行工作的。其基本原理是檢測(cè)到零序電流的存在，當(dāng)零序電流達(dá)到一定整定值時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作。它在單相接地故障中用于切除故障線路，或發(fā)出信號(hào)。九、BCH-2型差動(dòng)繼電器具有制動(dòng)特性，其動(dòng)作與否取決于差動(dòng)電流（Iop）和制動(dòng)電流（Ibr）的比值以及制動(dòng)電流的大小。1)當(dāng)Iop>Ibr時(shí)，即差動(dòng)電流大于制動(dòng)電流，差動(dòng)繼電器產(chǎn)生的動(dòng)作安匝大于制動(dòng)安匝，繼電器將動(dòng)作。2)當(dāng)Iop<Ibr時(shí)，即差動(dòng)電流小于制動(dòng)電流，差動(dòng)繼電器產(chǎn)生的動(dòng)作安匝小于制動(dòng)安匝，繼電器將可靠不動(dòng)作。3)當(dāng)Iop=f(Ibr)曲線（即臨界制動(dòng)狀態(tài)）時(shí)，即差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系點(diǎn)位于繼電器的制動(dòng)特性曲線上，此時(shí)動(dòng)作安匝等于制動(dòng)安匝，繼電器處于臨界狀態(tài)，可能動(dòng)作也可能不動(dòng)作，但通常設(shè)計(jì)為在此臨界點(diǎn)上繼電器不動(dòng)作，以保證可靠性。十、比率制動(dòng)系數(shù)（通常用Kbrk表示）是差動(dòng)繼電器制動(dòng)特性曲線斜率的倒數(shù)，定義為在達(dá)到100%制動(dòng)安匝時(shí)，允許的最大差動(dòng)電流與100%制動(dòng)安匝之比。即Kbrk=(最大允許差動(dòng)電流/100%制動(dòng)安匝)。增加制動(dòng)系數(shù)Kbrk，意味著繼電器在制動(dòng)電流較小時(shí)就需要更大的差動(dòng)電流才能動(dòng)作，或者說(shuō)，在相同的差動(dòng)電流下，需要更大的制動(dòng)電流才能將其制動(dòng)住。這會(huì)顯著提高差動(dòng)保護(hù)在外部故障發(fā)生、差動(dòng)電流增大時(shí)的制動(dòng)能力，有效防止外部故障時(shí)的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。但同時(shí)，也可能略微降低內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度（即對(duì)于相同的內(nèi)部故障差動(dòng)電流，可能需要稍大的差動(dòng)電流才能動(dòng)作），但通常這種影響不大，主要目的是提高抗外部故障能力。十一、在整流型距離保護(hù)中，為了準(zhǔn)確比較交流電壓和電流的幅值或相位，需要將它們轉(zhuǎn)換為直流電壓。但交流電壓和電流本身含有較大的直流分量和各次諧波分量，如果直接整流，這些非基波分量會(huì)疊加在基波分量上，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換后的直流電壓不準(zhǔn)確，從而影響比較結(jié)果的正確性。濾波回路的作用就是濾除這些交流分量中的直流分量和不需要的諧波分量，只允許基波分量通過(guò)，從而確保轉(zhuǎn)換后的直流電壓能夠真實(shí)反映交流電壓或電流的基波特性，保證距離保護(hù)測(cè)量和比較的準(zhǔn)確性。十二、電力系統(tǒng)中運(yùn)行方式的變化對(duì)繼電保護(hù)的整定計(jì)算和實(shí)際工作性能有顯著影響：1)系統(tǒng)電壓變化：系統(tǒng)電壓的波動(dòng)會(huì)影響基于電壓原理的保護(hù)（如低電壓保護(hù)）的動(dòng)作電壓整定，以及基于功率方向或阻抗的繼電器的測(cè)量結(jié)果（如距離保護(hù)、方向保護(hù)的動(dòng)作方向和靈敏系數(shù)）。電壓過(guò)高或過(guò)低都可能影響保護(hù)的正確動(dòng)作。2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化：線路投切、聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行方式改變（如并列、解列）、變壓器分接頭調(diào)整等，會(huì)改變系統(tǒng)阻抗參數(shù)、潮流分布和故障時(shí)的短路電流水平。這直接影響各類(lèi)保護(hù)的整定電流、定值（如距離保護(hù)整定距離、時(shí)