2025年注冊電氣工程師（電力系統(tǒng)）考試試卷-電力系統(tǒng)保護配置沖刺押題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述電力系統(tǒng)保護裝置應(yīng)具備的四個基本性能（原則）及其含義。二、為什么輸電線路的距離保護通常采用三段式配置？簡述各段保護的作用和特點。三、在電力系統(tǒng)中，什么是保護裝置的選擇性？實現(xiàn)保護選擇性的基本原則是什么？四、簡述發(fā)電機差動保護的基本原理。影響發(fā)電機差動保護正確動作的因素有哪些？五、Y,yn0接線的變壓器，其一次側(cè)發(fā)生接地故障時，二次側(cè)可能出現(xiàn)哪些電壓和電流情況？相應(yīng)的保護應(yīng)如何配置以實現(xiàn)選擇性？六、什么是保護裝置的靈敏性？如何校驗保護裝置的靈敏性？靈敏性校驗通常依據(jù)什么條件？七、某110kV線路采用三相三柱式電壓互感器，其二次繞組接成Y形，開口三角繞組接有絕緣監(jiān)察裝置。試簡述該絕緣監(jiān)察裝置的工作原理，并說明它在系統(tǒng)正常運行和發(fā)生單相接地故障時，其開口三角側(cè)電壓有何不同。八、在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，距離保護可能出現(xiàn)哪些不正確動作情況？通常采取哪些措施來防止距離保護誤動？九、請簡述重合閘裝置在電力系統(tǒng)中的作用。在配置重合閘裝置時，應(yīng)與保護裝置如何配合？為什么？十、對于一臺連接在電網(wǎng)中的變壓器，通常需要配置哪些主要保護？請列出這些保護的名稱，并簡要說明其基本作用。十一、試述電力系統(tǒng)運行方式變化（如潮流變化、故障類型不同）對距離保護整定計算的影響，并說明如何進行整定以適應(yīng)這些變化。十二、某輸電線路采用方向性電流保護作為主保護，采用距離保護作為后備保護。請簡述當線路發(fā)生故障時，主保護、后備保護的動作過程以及它們之間的選擇性是如何體現(xiàn)的。十三、什么是CT的飽和現(xiàn)象？CT飽和對差動保護和其他保護（如距離保護）可能產(chǎn)生什么影響？如何減小或消除CT飽和的影響？十四、在配置母線保護時，為什么通常采用差動保護作為主保護？簡述母線差動保護的優(yōu)點。十五、請簡述發(fā)電機失磁保護的基本原理及其重要性。試卷答案一、答：電力系統(tǒng)保護裝置應(yīng)具備的四個基本性能（原則）及其含義是：1.選擇性(Selectivity)：保護裝置動作時，應(yīng)只將故障元件或線路切除，保證非故障部分繼續(xù)運行。含義是近故障點保護優(yōu)先動作，遠故障點保護作為后備。2.速動性(SpeedofOperation)：保護裝置應(yīng)盡快動作，切除故障，以減少故障持續(xù)時間，降低設(shè)備損壞和系統(tǒng)損失。含義是動作時間盡可能短。3.靈敏性(Sensitivity)：保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)應(yīng)能正確反應(yīng)。含義是故障時，保護裝置輸出的繼電信號應(yīng)大于其啟動值，保證可靠動作。4.可靠性(Reliability)：保護裝置應(yīng)在其規(guī)定的使用條件下，動作正確，不誤動也不拒動。含義是正確動作（遇到故障時應(yīng)動且能動），不發(fā)生不應(yīng)動作的情況（正常運行或輕微故障時不動作）。二、答：輸電線路的距離保護采用三段式配置是為了實現(xiàn)故障的快速切除和選擇性配合。1.第一段（近端段）：保護范圍為本線路靠近保護安裝處的一段。采用瞬時或非常短的時限動作，目的是最快切除本線路近端的故障，保證選擇性。2.第二段（中間段）：保護范圍為相鄰下一線路或本線路末端。采用整定時限，通常大于第一段時限，小于第三段時限。目的是在第一段保護拒動或本線路末端故障時，切除故障，并保證與下一線路保護選擇性配合。3.第三段（遠端段/后備段）：保護范圍為更遠的前一級線路或整個電網(wǎng)。采用較長的整定時限。目的是作為本線路和相鄰線路第一、二段保護的后備，以及作為更前一級線路故障的后備，確保整個電網(wǎng)的安全。三、答：保護裝置的選擇性是指在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，靠近故障點的保護裝置應(yīng)首先動作，將故障元件或線路切除，保證系統(tǒng)其他部分繼續(xù)正常運行。實現(xiàn)保護選擇性的基本原則是：1.動作時限的級差配合：相鄰的保護裝置（如線路首端保護和末端保護，或主保護與后備保護）的動作時限應(yīng)按階梯原則整定，即下一級保護的動作時限應(yīng)比上一級保護的動作時限長一個時限級差（Δt），以保證故障時由最近的保護先動。2.動作定值的配合：對于方向保護，要求故障時只有故障方向上的保護才可能動作；對于非方向保護或距離保護，其動作定值（如動作電流、動作阻抗）應(yīng)按保護區(qū)原則整定，保證下一級保護的保護范圍不超出本級的保護范圍，或保證在相鄰元件故障時，本線路保護不誤動。四、答：發(fā)電機差動保護的基本原理是基于比較發(fā)電機兩側(cè)（或內(nèi)部）電流的差值。正常工作時，兩側(cè)（或各分支）電流大小相等、方向相反，差值電流接近于零；當發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時，兩側(cè)（或各分支）電流失去平衡，差值電流增大到一定程度，差動繼電器動作，發(fā)出跳閘信號，切除故障部分。影響發(fā)電機差動保護正確動作的因素主要有：1.電流互感器（CT）誤差：兩側(cè)CT變比不同、精度不同或存在飽和，導(dǎo)致差電流增大或無法達到啟動值。2.CT極性接反：導(dǎo)致差電流方向錯誤或幅值異常。3.正常運行時的不平衡電流：如勵磁電流、負荷電流的不平衡分量，CT勵磁特性差異等，可能導(dǎo)致差動繼電器誤動。需要通過整定差動繼電器的差動電流啟動值和返回系數(shù)來躲過不平衡電流。五、答：Y,yn0接線的變壓器，一次側(cè)（Y側(cè)）發(fā)生接地故障時：1.一次側(cè)故障點處可能出現(xiàn)零序電壓和零序電流。2.由于變壓器繞組本身的電容效應(yīng)以及系統(tǒng)對地電容，故障點處的零序電壓會通過變壓器傳遞到二次側(cè)（yn0側(cè)）的N點。3.二次側(cè)N點電位升高，可能導(dǎo)致二次側(cè)相電壓發(fā)生不對稱變化，特別是中性點電壓可能升高。4.二次側(cè)可能流過零序電流，流經(jīng)的路徑包括通過負載、線路對地電容等。相應(yīng)的保護配置：1.一次側(cè)（Y側(cè)）發(fā)生接地故障時，二次側(cè)（yn0側(cè)）可能沒有零序電壓或零序電流，或者數(shù)值很小，選擇性差。2.因此，Y側(cè)保護通常配置零序電流保護或零序電壓保護作為接地故障的主保護。3.yn0側(cè)配置的保護（如過流保護）可能反應(yīng)不明顯。為提高選擇性，有時會在yn0側(cè)也配置零序保護，但要注意與Y側(cè)保護的配合，避免誤動或拒動。六、答：保護裝置的靈敏性是指保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。即當故障參數(shù)（如電流、電壓）低于保護裝置整定值但仍在允許范圍內(nèi)時，保護裝置應(yīng)能可靠動作。校驗保護裝置的靈敏性通常通過計算保護裝置在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，其測量元件（如電流繼電器、電壓繼電器）輸入的物理量（如故障電流、故障電壓）與保護裝置的啟動值之比，稱為靈敏系數(shù)（Ks）。靈敏性校驗通常依據(jù)以下條件之一：1.靈敏系數(shù)校驗：對于反應(yīng)電流的保護，如差動保護、過流保護、接地保護，要求Ks≥1.25～1.5（具體值根據(jù)標準和保護類型確定）；對于反應(yīng)電壓的保護，如失壓保護，要求在最小運行方式下，故障點的殘余電壓能使繼電器動作。2.最小故障參數(shù)校驗：計算保護范圍內(nèi)可能發(fā)生的最小故障參數(shù)（如最小故障電流、最小故障電壓），要求該參數(shù)大于保護裝置的啟動值。七、答：該絕緣監(jiān)察裝置的工作原理是基于中性點不接地系統(tǒng)（或經(jīng)高阻接地系統(tǒng)）發(fā)生單相接地故障時，故障點會產(chǎn)生零序電壓。電壓互感器二次側(cè)開口三角（△）繞組的電壓近似等于零序電壓。1.正常運行時：三相電壓互感器二次側(cè)對稱，Ua'+Ub'+Uc'=0，開口三角側(cè)電壓接近于零。2.發(fā)生單相接地故障時：假設(shè)A相接地，Ua'≈0，Ub'≈-Uc'，此時開口三角側(cè)電壓Uo'=Ua'+Ub'+Uc'≈0+(-Uc')+Uc'=100V（線電壓），出現(xiàn)一個約100V的零序電壓，驅(qū)動儀表（如電壓表或信號燈）動作，發(fā)出接地信號。八、答：電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)內(nèi)各點電壓和電流的幅值與相位會周期性地變化，導(dǎo)致距離保護的測量阻抗（Zm=Um/Im）也周期性地劇烈變化，可能進入或退出保護的動作區(qū)，引起距離保護誤動（無故障時動）或拒動（故障時不動）。為防止距離保護誤動，通常采取以下措施：1.采用帶有振蕩閉鎖環(huán)節(jié)的距離保護：正常運行或非故障情況下，若檢測到系統(tǒng)發(fā)生振蕩，閉鎖距離保護，防止其誤動。故障時振蕩停止，閉鎖解除，距離保護再根據(jù)故障參數(shù)正確動作。2.利用阻抗繼電器特性：采用具有方向性或特殊特性（如偏移特性、指向特性）的阻抗繼電器，使其在振蕩時不易進入動作區(qū)。3.整定值調(diào)整：適當調(diào)整距離保護的動作阻抗和靈敏度，但可能影響保護的性能。九、答：重合閘裝置的作用是在電力線路因故障（通常是暫時性故障）跳閘后，經(jīng)過一段延時自動將線路重新投入運行，以恢復(fù)供電，提高供電可靠性。配置重合閘裝置時，應(yīng)與保護裝置配合：1.保護先跳閘，重合閘后動：重合閘裝置必須設(shè)置在保護裝置的出口回路中，確保只有保護動作跳閘后，重合閘才可能啟動。2.選擇性配合：重合閘動作必須受保護選擇性的約束。對于瞬時性故障，重合閘成功，系統(tǒng)恢復(fù)正常；對于持續(xù)性故障，保護在重合閘后再次動作，將線路最終切除。3.防止非故障跳閘重合：對于由操作（如倒閘操作）引起的非故障跳閘，不允許重合閘動作，需要設(shè)置防止誤入重合閘的閉鎖裝置（如防跳繼電器或邏輯閉鎖）。4.與保護時限配合：重合閘的延遲時間應(yīng)與保護的動作時限、線路的充電時間相配合。十、答：對于一臺連接在電網(wǎng)中的變壓器，通常需要配置以下主要保護：1.差動保護：作為變壓器內(nèi)部繞組、套管、引線等相間短路的主保護，動作迅速。2.瓦斯保護：作為變壓器內(nèi)部繞組匝間短路、鐵芯故障等產(chǎn)生的氣體引起油位、油流變化的保護，反應(yīng)內(nèi)部故障。3.過流保護：作為差動保護、瓦斯保護的后備，以及作為變壓器外部短路或內(nèi)部故障引起過負荷時的保護。4.零序保護：對于中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，配置零序電流保護或零序電壓保護，作為外部接地故障或內(nèi)部接地故障（通過勵磁電流）的后備保護。5.過勵磁保護：監(jiān)測變壓器運行電壓與額定電壓之比，防止因電壓過高或頻率過低導(dǎo)致鐵芯過飽和、勵磁電流過大而損壞。6.溫度保護：監(jiān)測變壓器繞組、油箱等溫度，超限時發(fā)出信號或跳閘。十一、答：電力系統(tǒng)運行方式變化對距離保護整定計算的影響主要體現(xiàn)在：1.故障點距離變化：系統(tǒng)運行方式（如潮流分布、網(wǎng)絡(luò)拓撲）改變，會導(dǎo)致線路不同點的短路阻抗不同，從而影響距離保護的動作范圍和測量阻抗值。2.故障類型與參數(shù)變化：不同類型的故障（如單相接地、相間短路、三相短路）以及故障點的具體電氣參數(shù)（電壓、電流）會隨運行方式變化而變化，影響保護的靈敏度和定值選擇。3.線路阻抗變化：線路本身阻抗（電阻、電抗）受通過電流大小（負荷大?。┖皖l率影響（略）。距離保護整定計算需適應(yīng)這些變化：1.按最大運行方式整定：為保速動性和選擇性，通常按系統(tǒng)最小阻抗（即最大運行方式，如空載或最小負荷）下保護可能出現(xiàn)的最大測量阻抗來整定，此時動作阻抗取最大值。2.按最小運行方式校驗：為保靈敏性，需校驗系統(tǒng)最大阻抗（即最小運行方式，如最大負荷）下保護范圍內(nèi)故障時可能出現(xiàn)的最小測量阻抗，確保其大于啟動值。3.采用自動調(diào)節(jié)裝置：對于重要的、運行方式變化頻繁的線路，可采用自動整定裝置，根據(jù)實時運行數(shù)據(jù)自動調(diào)整保護定值。4.分段整定與配合：三段式距離保護的整定要考慮相鄰線路和元件在不同運行方式下的影響，確保各級時限和定值的正確配合。十二、答：某輸電線路采用方向性電流保護作為主保護，采用距離保護作為后備保護。動作過程與選擇性體現(xiàn)：1.故障發(fā)生：線路發(fā)生故障。2.主保護（方向性電流保護）動作：故障電流流過電流繼電器，且電流方向符合預(yù)設(shè)的方向繼電器判斷（對于相間故障），若電流大于啟動值，則方向性電流保護動作。3.選擇性體現(xiàn)（近端故障）：由于方向性電流保護動作時限通常為瞬時或極短延時，且靠近故障點安裝，它將最先動作，并發(fā)出跳閘脈沖，切除故障線路，選擇性得到保證。4.后備保護（距離保護）動作：如果方向性電流保護因故拒動，或者故障點在本線路末端附近，方向性電流保護雖然動作，但其動作時限可能仍需延時。此時，距離保護開始測量故障時的阻抗。如果故障點在距離保護的保護范圍內(nèi)，且測量阻抗小于整定值，距離保護將動作。5.后備選擇性體現(xiàn)：距離保護的動作時限通常比方向性電流保護長（如0.5s、1s等），并且按級差配合原則整定。它作為后備，用于保護本線路方向性電流保護范圍之外的部分，或用于切除方向性電流保護拒動后的故障。如果故障發(fā)生在下一線路，距離保護也可能根據(jù)配合原則動作，切除下一線路的故障，起到相鄰線路后備的作用。6.配合關(guān)系：方向性電流保護與距離保護之間，在動作時限上存在級差，在定值選擇上（電流保護按躲過最大負荷，距離保護按最大運行方式）和方向性上（電流保護本身具有方向性）存在配合。十三、答：CT的飽和現(xiàn)象是指當一次側(cè)流過遠大于額定電流的故障電流時，CT鐵芯磁通達到飽和狀態(tài)，磁導(dǎo)率急劇下降，導(dǎo)致其二次電流不再與一次電流成線性比例關(guān)系，出現(xiàn)波形畸變，且二次電流幅值可能小于預(yù)期值甚至接近于零。CT飽和對差動保護的影響：1.差動電流減?。涸诎l(fā)生內(nèi)部故障且電流較大時，若CT飽和，則差動回路中可能出現(xiàn)差電流，但由于一側(cè)或兩側(cè)CT飽和程度不同，導(dǎo)致飽和側(cè)二次電流嚴重衰減，使得總的差動電流可能不足以使差動繼電器可靠動作，造成差動保護拒動。2.影響方向判別：飽和可能使CT二次電流波形畸變，影響基于電流相位或波形的差動或方向性判別元件的準確性。CT飽和對距離保護的影響：1.測量誤差：距離保護的阻抗測量是基于電壓和電流的比值（Zm=Um/Im）。飽和時，電流二次值可能嚴重衰減或畸變，導(dǎo)致測量阻抗計算結(jié)果不準確，可能使保護誤動或拒動。2.保護范圍變化：由于測量誤差，距離保護的apparentactionzone（視在動作區(qū)）可能會擴大或縮小，甚至出現(xiàn)非故障時動作的情況。減小或消除CT飽和影響的措施：1.采用具有制動特性的差動繼電器：現(xiàn)代差動保護廣泛采用帶有制動特性的繼電器（如比率制動式差動繼電器）。制動電流取自差動回路一側(cè)或兩側(cè)的電流，當差動電流增大時，制動電流也隨之增大，提高了繼電器的制動能力，有效防止了在CT飽和時差動保護誤動或拒動。2.采用高精度、大容量CT：選擇飽和特性更好的CT。3.采用差動保護速飽和電流互感器（DCCT）：DCCT內(nèi)部包含速飽和鐵芯，能在電流較大時快速飽和，但對小電流（正?；蜉p微故障）的傳輸特性影響很小，常用于差動保護中抑制飽和影響。4.合理選擇CT變比和接線方式：盡量使CT在一次故障時不至于嚴重飽和。5.距離保護抗飽和措施：采用具有飽和識別功能的算法，或限制保護在檢測到CT飽和跡象時不發(fā)出跳閘命令。十四、答：母線保護通常采用差動保護作為主保護，主要原因在于：1.高可靠性：差