2025年高壓電工繼電保護(hù)原理試題型：高壓電工考試考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足的基本要求包括可靠性、選擇性、靈敏性、(______)。2.電流繼電器線圈在串聯(lián)接入被保護(hù)線路時，其額定電壓應(yīng)等于或大于被保護(hù)線路的正常工作電壓。3.GL型電流繼電器具有（______）和（______）兩種時限特性。4.在電力系統(tǒng)中，發(fā)生相間短路時，故障點(diǎn)兩側(cè)的電壓會（______）。5.電力線路距離保護(hù)的基本原理是利用故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)的（______）與（______）的比值來確定故障距離。6.限時電流速斷保護(hù)的動作電流是按照躲過被保護(hù)線路末端（______）故障時流過保護(hù)的最大短路電流來整定的。7.方向電流保護(hù)是為了防止在（______）方向發(fā)生故障時，保護(hù)誤動而裝設(shè)的。8.繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指保護(hù)對其保護(hù)對象發(fā)生（______）故障時，能夠正確動作的能力。9.電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，距離保護(hù)通常需要采?。╛_____）措施來防止誤動。10.備用電源自動投入（ATS）裝置是在工作電源因故障斷開后，自動將（______）投入工作。二、1.簡述繼電保護(hù)選擇性原則的含義及其重要性。2.解釋什么是繼電保護(hù)裝置的靈敏性，并說明常用電流保護(hù)靈敏度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。3.比較相間短路保護(hù)和單相接地保護(hù)在原理和配置上的主要區(qū)別。4.簡述GL型電流繼電器復(fù)式整定的概念及其目的。5.為什么距離保護(hù)通常需要采用方向元件？三、1.某線路采用兩相三段式電流保護(hù)。已知線路正常最大負(fù)荷電流為300A，最小負(fù)荷電流為100A，系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端BC點(diǎn)發(fā)生三相短路時，流過保護(hù)安裝點(diǎn)A點(diǎn)的最大短路電流為5000A，最小短路電流為2500A。試計(jì)算該線路A點(diǎn)電流保護(hù)I段和II段的動作電流，并說明確定整定電流時需要考慮哪些因素（至少寫三點(diǎn)）。2.如圖所示為某電力線路的單電源輻射形結(jié)線方式，AB為線路段1，BC為線路段2。已知系統(tǒng)參數(shù)和線路參數(shù)（此處省略具體數(shù)值，但假設(shè)已知），要求在AB段和BC段分別裝設(shè)三段式電流保護(hù)。請簡述AB段和BC段電流保護(hù)I、II、III段的動作特性（動作電流大小、時限整定原則）應(yīng)如何分別配置？并說明BC段電流保護(hù)I段需要考慮哪些躲過元件的影響？四、1.簡述交流濾波器在構(gòu)成方向保護(hù)時，其作用是什么？2.在距離保護(hù)中，什么是整定計(jì)算中的“系統(tǒng)最小運(yùn)行方式”和“系統(tǒng)最大運(yùn)行方式”？分別說明在什么情況下傾向于使用這兩種運(yùn)行方式進(jìn)行整定？3.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，為什么距離保護(hù)的測量元件可能會誤動？通常采用哪些方法來防止距離保護(hù)在系統(tǒng)振蕩時誤動？4.繪制一個簡單的單相接地保護(hù)原理框圖，并簡要說明其工作過程。試卷答案1.快速性2.錯誤3.定時限，反時限4.降低5.距離，電壓6.最嚴(yán)重（或：最遠(yuǎn)）7.反方向8.故障9.切換（或：閉鎖）10.重要負(fù)荷（或：備用電源）1.繼電保護(hù)選擇性原則是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置應(yīng)首先動作，將故障部分從系統(tǒng)中切除，同時保證系統(tǒng)中的其他部分繼續(xù)正常運(yùn)行。其重要性在于能夠盡快切除故障，減少故障對電力系統(tǒng)和設(shè)備的損害，保證非故障部分的正常運(yùn)行，提高供電可靠性。2.繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指保護(hù)裝置對其保護(hù)對象發(fā)生故障時，能夠正確、快速地動作的能力。常用電流保護(hù)的靈敏性通常用靈敏系數(shù)（Ksen）來衡量，對于電流保護(hù)，靈敏系數(shù)一般定義為故障時保護(hù)安裝處流過的最小短路電流（或故障電流）與繼電器動作電流的比值，即Ksen=最小故障電流/繼電器動作電流。要求靈敏系數(shù)大于等于一定的數(shù)值（如1.5或2），以保證保護(hù)在故障情況下能夠可靠動作。3.相間短路保護(hù)主要反映相與相之間的故障，如AB相間短路、BC相間短路等，通常采用電流保護(hù)、電壓保護(hù)或距離保護(hù)。其原理是利用故障回路中的電流、電壓變化來啟動保護(hù)。單相接地保護(hù)主要反映相與地之間的故障，通常采用零序電流保護(hù)或零序電壓保護(hù)。其原理是利用故障點(diǎn)引起的零序電流或零序電壓的增加來啟動保護(hù)。在配置上，相間短路保護(hù)通常需要考慮方向性，而單相接地保護(hù)則利用了電網(wǎng)的零序網(wǎng)絡(luò)特性。4.GL型電流繼電器復(fù)式整定是指利用繼電器的兩種時限特性（定時限和反時限）進(jìn)行整定。其目的是為了在保證選擇性原則的前提下，實(shí)現(xiàn)更靈活、更經(jīng)濟(jì)的保護(hù)配置。例如，對于靠近電源端的線路，可以采用反時限特性作為主保護(hù)，以快速切除近端故障；對于遠(yuǎn)離電源端的線路，可以采用定時限特性作為后備保護(hù)，以提供遠(yuǎn)后備或近后備。通過復(fù)式整定，可以根據(jù)線路的長度、重要性等因素，選擇合適的時限特性組合，優(yōu)化保護(hù)性能。5.距離保護(hù)主要用于反映故障點(diǎn)與保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近決定動作時限。在電力系統(tǒng)中，不同方向的線路可能存在同一點(diǎn)故障的情況（例如，在T接線的分支點(diǎn)發(fā)生故障）。為了防止在反方向發(fā)生故障時，距離保護(hù)誤判為區(qū)內(nèi)故障并快速動作，需要裝設(shè)方向元件。方向元件（通常是功率方向繼電器）能夠判斷短路功率的方向，只有當(dāng)短路功率方向與預(yù)定保護(hù)方向一致時，距離保護(hù)才可能動作，從而保證了保護(hù)的選擇性。1.根據(jù)題意，線路末端BC點(diǎn)三相短路時流過A點(diǎn)的最大短路電流Imax=5000A，最小短路電流Imin=2500A。正常最大負(fù)荷電流Ilmax=300A，最小負(fù)荷電流Ilmin=100A。*計(jì)算I段動作電流（躲過最小負(fù)荷電流和保證一定靈敏性）：Iop1=(1.05~1.25)*Ilmin=(1.05~1.25)*100A=105A~125A（取整，設(shè)為120A）要求靈敏系數(shù)Ksen=Imin/Iop1≥1.5，校驗(yàn)：2500A/120A≈20.8>1.5，滿足要求。所以，I段動作電流整定為Iop1=120A。*計(jì)算II段動作電流（躲過下一線路末端故障最小短路電流，保證選擇性）：Iop2=(1.1~1.25)*Imin下一（假設(shè)下一線路末端最小短路電流大于2500A，設(shè)為3000A）Iop2=(1.1~1.25)*3000A=3300A~3750A（取整，設(shè)為3500A）要求靈敏系數(shù)Ksen=Imin/Iop2≥1.25，校驗(yàn)：2500A/3500A≈0.71<1.25，不滿足要求。說明此題數(shù)據(jù)設(shè)定有問題，或假設(shè)下一線路參數(shù)需調(diào)整。為完成題目，假設(shè)下一線路最小短路電流仍為2500A（例如，BC段較短或參數(shù)相同）：Iop2=(1.1~1.25)*2500A=2750A~3125A（取整，設(shè)為2800A）靈敏系數(shù)Ksen=2500A/2800A≈0.89<1.25，仍不滿足。說明按此數(shù)據(jù)，II段按下一線路最小短路電流整定無法滿足對下一線路末端故障的靈敏度要求。實(shí)際整定需保證整條線路末端故障有足夠靈敏度，且與下一級選擇性配合。此處按題目給定的最小值計(jì)算，但指出其不合理性。為簡化，假設(shè)II段按躲過本線路末端最小短路電流整定（即與I段配合，但失去遠(yuǎn)后備）：Iop2=(1.1~1.25)*2500A=2750A~3125A（取整，設(shè)為2800A）靈敏度校驗(yàn)：2500A/2800A≈0.89<1.25。說明此題數(shù)據(jù)設(shè)置導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)整定方法矛盾。實(shí)際中，II段應(yīng)躲過下一線路末端故障電流，但若靈敏度不足，需犧牲選擇性或采用其他后備方式。此處按2800A記錄，并注明問題。*解析思路：計(jì)算電流保護(hù)整定電流的核心是“躲過”和“靈敏”。I段躲過本線路最小負(fù)荷電流，并保證末端最小短路電流下的靈敏性；II段躲過下一線路末端（或更遠(yuǎn)點(diǎn)）故障時的最小短路電流，并保證本線路末端故障時的靈敏性。需要同時滿足選擇性和靈敏性要求。計(jì)算時需考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式和負(fù)荷電流的影響，并留有適當(dāng)?shù)脑６龋ㄓ孟禂?shù)1.05~1.25等表示）。本題數(shù)據(jù)可能存在矛盾或需要假設(shè)。*整定電流確定因素：①被保護(hù)線路末端的最大、最小短路電流；②被保護(hù)線路的正常最大、最小負(fù)荷電流；③相鄰下一線路末端（對后備保護(hù)）的最大、最小短路電流；④繼電器本身的特性（如返回系數(shù)）；⑤系統(tǒng)運(yùn)行方式（最大/最?。?；⑥保護(hù)裝置的接線方式（三相/兩相）；⑦靈敏系數(shù)要求；⑧選擇性原則要求。*解析思路：簡述整定原則時，應(yīng)從躲過條件和保證靈敏性兩方面入手，并結(jié)合選擇性原則進(jìn)行說明。對于三段式保護(hù)，要分別說明各段的整定依據(jù)和原則。2.AB段保護(hù)：線路段1，電源側(cè)。其電流保護(hù)I段（速斷）動作電流應(yīng)按躲過本線路末端BC點(diǎn)發(fā)生三相短路時的最大短路電流整定，以保證選擇性。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路BC段最長時間限（假設(shè)為tII）加一個時間級差Δt（例如0.5s），即tI=tII+Δt。其電流保護(hù)II段（限時速斷）動作電流應(yīng)按躲過本線路末端BC點(diǎn)發(fā)生三相短路時的最小短路電流整定，并保證一定的靈敏性。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路BC段最短時限（假設(shè)為tIII）加一個時間級差Δt，即tII=tIII+Δt。其電流保護(hù)III段（過流）動作電流應(yīng)按躲過本線路正常最大負(fù)荷電流整定，并保證足夠的靈敏性。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路最短時限（tIII）加兩個時間級差（2Δt），即tIII=tIII+2Δt（通常取0.5s+1s=1.5s或根據(jù)系統(tǒng)要求整定）。BC段保護(hù)：線路段2，負(fù)荷側(cè)或下一級。其電流保護(hù)I段動作電流應(yīng)按躲過本線路末端（或下一重要設(shè)備）發(fā)生三相短路時的最大短路電流整定。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路最短時限（假設(shè)為tIII）加一個時間級差Δt，即tI=tIII+Δt。其電流保護(hù)II段動作電流應(yīng)按躲過本線路末端發(fā)生三相短路時的最小短路電流整定，并保證一定的靈敏性。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路最短時限（tIII）加一個時間級差Δt，即tII=tIII+Δt。其電流保護(hù)III段動作電流應(yīng)按躲過本線路正常最大負(fù)荷電流整定，并保證足夠的靈敏性。動作時限應(yīng)設(shè)置為本線路最短時限（tIII）加兩個時間級差（2Δt），即tIII=tIII+2Δt。解析思路：單電源輻射形網(wǎng)絡(luò)中，各級保護(hù)的配置遵循“近后備”和“遠(yuǎn)后備”的原則。電源端的線路（AB段）需要考慮本線路末端故障（由本線路保護(hù)I段切除）和下一線路（BC段）末端故障（由本線路保護(hù)II段作為遠(yuǎn)后備切除）的情況。因此，AB段需要配置三段式保護(hù)。負(fù)荷端的線路（BC段）主要考慮本線路末端故障（由本線路保護(hù)I段切除）和電源端故障（由本線路保護(hù)II段作為近后備切除，如果電源端設(shè)置了針對BC段末端故障的后備保護(hù)）的情況。因此，BC段通常也配置三段式保護(hù)。各級保護(hù)的動作電流整定遵循“躲過”原則（躲過正常負(fù)荷、躲過最小故障電流以保證靈敏度），動作時限整定遵循“階梯原則”（本級保護(hù)時限比下一級保護(hù)時限長一個時間級差Δt）。具體整定值需根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和線路參數(shù)計(jì)算確定。1.交流濾波器在構(gòu)成方向保護(hù)時，其作用是濾除電網(wǎng)中可能存在的工頻變化分量（如三次諧波、直流分量等）對方向繼電器（特別是功率方向繼電器）工作特性的影響。這些變化分量可能導(dǎo)致方向繼電器在故障和非故障情況下均處于動作狀態(tài)或返回狀態(tài)，從而降低方向保護(hù)的可靠性。通過接入交流濾波器，可以有效地削弱這些干擾分量，使功率方向繼電器能夠更準(zhǔn)確地根據(jù)故障時短路功率的方向來動作，提高了方向保護(hù)的正確性和可靠性。2.在距離保護(hù)中，“系統(tǒng)最小運(yùn)行方式”是指系統(tǒng)在故障后，發(fā)電機(jī)容量相對最小時、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對最簡單、阻抗角最大、線路阻抗最小的運(yùn)行方式。在這種方式下，從保護(hù)安裝點(diǎn)到系統(tǒng)參考點(diǎn)（如無窮大電源）的阻抗最大，故障點(diǎn)的短路電流最小。使用最小運(yùn)行方式進(jìn)行整定，是為了保證在系統(tǒng)發(fā)生最嚴(yán)重故障（短路電流最小、距離最遠(yuǎn)）時，距離保護(hù)仍能可靠動作，即保證保護(hù)的靈敏性?！跋到y(tǒng)最大運(yùn)行方式”是指系統(tǒng)在正常運(yùn)行時、發(fā)電機(jī)容量相對最大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對最復(fù)雜、阻抗角最小、線路阻抗最小的運(yùn)行方式。在這種方式下，從保護(hù)安裝點(diǎn)到系統(tǒng)參考點(diǎn)的阻抗最小，故障點(diǎn)的短路電流最大。使用最大運(yùn)行方式進(jìn)行整定，是為了保證在系統(tǒng)發(fā)生最輕故障（短路電流最大、距離最近）時，距離保護(hù)的動作阻抗不大于線路末端允許的保護(hù)區(qū)，即保證保護(hù)的選擇性，防止在正常運(yùn)行或非故障情況下誤動。*解析思路：距離保護(hù)的整定需要考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式的極端情況。最小運(yùn)行方式對應(yīng)故障最嚴(yán)重、距離最遠(yuǎn)的情況，整定目的是保證靈敏性。最大運(yùn)行方式對應(yīng)故障最輕微、距離最近的情況，整定目的是保證選擇性（防止誤動）。選擇哪種方式整定取決于保護(hù)的配置和目的，通常I段按最大方式整定保證選擇性，II、III段按最小方式整定保證靈敏性，或者綜合考慮。3.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)中各點(diǎn)電壓和電流的幅值及相位會周期性地、同步地變化，導(dǎo)致距離保護(hù)的測量元件（如阻抗繼電器）的測量阻抗（電壓與電流的相量之比）也隨著振蕩的進(jìn)行而周期性地變化。如果距離保護(hù)的整定值設(shè)置得過小，或者沒有采取防振蕩措施，測量阻抗就可能周期性地進(jìn)入或退出繼電器的動作區(qū)，導(dǎo)致距離保護(hù)反復(fù)動作和返回，即發(fā)生振蕩閉鎖。這會嚴(yán)重干擾電網(wǎng)的正常運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞。通常采用的方法來防止距離保護(hù)在系統(tǒng)振蕩時誤動包括：*振蕩閉鎖裝置：在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，檢測到振蕩的特征（如頻率、幅度變化等），發(fā)出閉鎖信號，暫時禁止距離保護(hù)動作。當(dāng)振蕩平息、故障發(fā)生時，振蕩閉鎖裝置解除閉鎖，距離保護(hù)才能重新動作。*利用繼電器特性：選擇具有防振蕩性能的繼電器，例如帶記憶或延時的阻抗繼電器，使其在阻抗周期性變化時不易誤動。*整定值調(diào)整：適當(dāng)增大距離保護(hù)的動作整定值，使其在振蕩時不易被觸發(fā)。*相角閉鎖：利用故障時相角變化與振蕩時相角變化不同的特點(diǎn)進(jìn)行閉鎖。*快速檢測與響應(yīng)：采用快速振蕩檢測算法，快速判斷是否發(fā)生振蕩并執(zhí)行閉鎖。*解析思路：理解振蕩對距離保護(hù)的影響在于其測量阻抗的周期性變化可能導(dǎo)致繼電器反復(fù)動作。防止振蕩誤動的核心是檢測振蕩并采取措施（閉鎖）或選擇不易受振蕩影響的元件/策略。振蕩閉鎖是最常用和有效的手段。4.（以下為文字描述的原理框圖及其說明，無法繪制圖形符號）原理框圖文字描述：+------------------++------------------++-----------------+|||||||故障檢測元件+----->+方向判斷元件+----->+啟動回路|||||||+------------------++------------------++-----------------+|||+------------------------------+||v+-----------------------------+|||零序電流（或零序電壓）||或其他啟動量|||+-----------------------------+|v+-----------------------------+|