2025年高壓電工考試：高壓繼電保護(hù)原理與案例分析試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置的主要任務(wù)是（）。A.調(diào)節(jié)電力潮流B.改善電能質(zhì)量C.自動(dòng)投切負(fù)荷D.切除故障或發(fā)出信號(hào)2.電流保護(hù)中，限時(shí)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是（）。A.瞬時(shí)動(dòng)作B.由系統(tǒng)短路電流決定C.比相鄰下一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差D.由繼電器返回系數(shù)決定3.電壓保護(hù)通常作為電力系統(tǒng)（）的主要后備保護(hù)。A.發(fā)電機(jī)B.變壓器C.線路D.母線4.方向電流保護(hù)是為了保證在電力系統(tǒng)（）運(yùn)行方式下，保護(hù)動(dòng)作的選擇性。A.單相接地B.線路串聯(lián)C.環(huán)網(wǎng)D.線路并聯(lián)5.距離保護(hù)是利用故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)（）的電氣距離，與該距離成（）的電壓信號(hào)來動(dòng)作的保護(hù)。A.負(fù)相關(guān)B.正相關(guān)C.無關(guān)D.線性相關(guān)6.在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，反映接地故障電流大小的主要保護(hù)是（）。A.電流差動(dòng)保護(hù)B.零序電流保護(hù)C.電壓保護(hù)D.距離保護(hù)7.對(duì)于大接地電流系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)，通常采用（）作為其主要的主保護(hù)。A.電流速斷保護(hù)B.復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)C.差動(dòng)保護(hù)D.零序保護(hù)8.繼電保護(hù)裝置中的時(shí)間繼電器的作用是（）。A.實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性B.延時(shí)動(dòng)作C.實(shí)現(xiàn)保護(hù)的速動(dòng)性D.提高保護(hù)的靈敏性9.繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作電流一般按（）整定。A.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的最大負(fù)荷電流B.系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小負(fù)荷電流C.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的最小故障電流D.系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最大故障電流10.繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)是指（）。A.動(dòng)作電流與計(jì)算短路電流之比B.計(jì)算短路電流與動(dòng)作電流之比C.返回電流與動(dòng)作電流之比D.保護(hù)安裝處最小短路電流與動(dòng)作電流之比二、填空題1.繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足______、______、______和______四個(gè)基本要求。2.電流繼電器是根據(jù)通過其線圈中的______是否達(dá)到預(yù)定值來動(dòng)作的。3.電壓繼電器分為______電壓繼電器和______電壓繼電器。4.在電力系統(tǒng)中，______保護(hù)是反應(yīng)故障時(shí)電流增大而動(dòng)作的保護(hù)。5.在電力系統(tǒng)中，______保護(hù)是反應(yīng)故障時(shí)電壓降低而動(dòng)作的保護(hù)。6.差動(dòng)保護(hù)利用比較被保護(hù)元件______兩側(cè)的電氣量（電流或電壓）的原理來工作的。7.繼電保護(hù)的整定計(jì)算中，為了保證選擇性，相鄰下一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比上一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限______一個(gè)時(shí)限級(jí)差（Δt）。8.在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相的電壓會(huì)______。9.繼電保護(hù)裝置的______是指保護(hù)在規(guī)定的故障條件下能夠正確動(dòng)作的能力。10.繼電保護(hù)裝置的______是指保護(hù)不應(yīng)在規(guī)定的非故障條件下誤動(dòng)作的能力。三、判斷題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的“√”或“×”填在括號(hào)內(nèi)）1.繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限越長，其選擇性越好。（）2.電流速斷保護(hù)只能作為主保護(hù)，不能作為后備保護(hù)。（）3.距離保護(hù)在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)可能會(huì)誤動(dòng)。（）4.繼電器的返回電流總是小于其動(dòng)作電流。（）5.差動(dòng)保護(hù)可以用于任何類型的電力設(shè)備。（）6.在整定電流保護(hù)時(shí)，為了保證在最小運(yùn)行方式下保護(hù)區(qū)末端發(fā)生金屬性短路時(shí)仍有足夠的靈敏度，應(yīng)按保護(hù)區(qū)末端最小短路電流整定動(dòng)作電流。（）7.零序電流保護(hù)是反應(yīng)接地故障時(shí)零序電流增大而動(dòng)作的保護(hù)。（）8.繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)越大，說明保護(hù)的動(dòng)作越可靠。（）9.微機(jī)繼電保護(hù)裝置比傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置具有更強(qiáng)的功能和更高的可靠性。（）10.保護(hù)裝置的信號(hào)繼電器（掉牌繼電器）的動(dòng)作表示保護(hù)已經(jīng)動(dòng)作，但并不一定能說明故障已經(jīng)切除。（）四、簡答題1.簡述電流保護(hù)、電壓保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的基本原理和主要優(yōu)缺點(diǎn)。2.什么是保護(hù)裝置的整定？整定計(jì)算中通常需要考慮哪些因素？3.為什么距離保護(hù)通常需要配合方向元件？4.簡述提高電流保護(hù)靈敏度的常用方法。5.在電力系統(tǒng)中，為什么要強(qiáng)調(diào)繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性？如何保證保護(hù)的選擇性？五、案例分析題某35kV線路，系統(tǒng)接線如圖所示（此處無圖，請(qǐng)自行想象一個(gè)簡單的放射狀或環(huán)網(wǎng)接線，包含電源、線路、母線、斷路器、保護(hù)配置信息等）。已知：線路L1額定電壓35kV，長度50km；電源為無窮大系統(tǒng)；線路L1上裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過線路末端（K2點(diǎn)）發(fā)生金屬性短路時(shí)的最大短路電流整定，整定值為1500A；定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過線路最大負(fù)荷電流整定，整定值為200A，動(dòng)作時(shí)限為1.5s。保護(hù)均采用電磁型或晶體管型?，F(xiàn)發(fā)生以下情況，請(qǐng)進(jìn)行分析：情況一：線路L1靠近K1點(diǎn)處發(fā)生金屬性相間短路，短路電流為3000A。請(qǐng)分析瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作行為，并說明原因。情況二：線路L1靠近K2點(diǎn)處發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)過渡電阻為5Ω，系統(tǒng)零序電壓為100V。請(qǐng)分析此時(shí)零序電流保護(hù)（假設(shè)該線路裝設(shè)有零序電流保護(hù)）是否會(huì)動(dòng)作？說明理由。情況三：如果在線路L1正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)突然誤動(dòng)作跳閘，可能的原因有哪些？請(qǐng)列舉至少三種。情況四：若K1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，定時(shí)限過電流保護(hù)正確動(dòng)作，但斷路器拒動(dòng)，請(qǐng)分析可能的原因，并提出防止類似情況發(fā)生的措施。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.C5.B6.B7.C8.B9.A10.B二、填空題1.選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性2.電流3.低電壓、過電壓4.電流5.電壓6.兩側(cè)7.大8.升高9.可靠性10.可靠性三、判斷題1.×2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.√四、簡答題1.簡述電流保護(hù)、電壓保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的基本原理和主要優(yōu)缺點(diǎn)。*電流保護(hù)：基本原理是反應(yīng)故障時(shí)電流增大。分為電流速斷（瞬時(shí)動(dòng)作，只反應(yīng)短路電流，靈敏度高但保護(hù)區(qū)有限）、定時(shí)限過電流（延時(shí)動(dòng)作，反應(yīng)過負(fù)荷和短路，保護(hù)區(qū)與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)，有選擇性）。優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)是靈敏度可能不足，動(dòng)作時(shí)限較長。*電壓保護(hù)：基本原理是反應(yīng)故障時(shí)電壓降低。主要用于反映接地故障，如低電壓保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)是易受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，靈敏度和可靠性不如電流保護(hù)。*差動(dòng)保護(hù)：基本原理是比較被保護(hù)元件兩側(cè)的電氣量（電流或電壓）的差值。當(dāng)差值達(dá)到一定值時(shí)動(dòng)作。分為電流差動(dòng)、電壓差動(dòng)等。優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作速度快、靈敏度高、不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響（對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)部故障）；缺點(diǎn)是接線復(fù)雜，對(duì)區(qū)外故障可能誤動(dòng)（需配合其他措施）。2.什么是保護(hù)裝置的整定？整定計(jì)算中通常需要考慮哪些因素？*整定：指根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的具體情況和系統(tǒng)運(yùn)行方式，計(jì)算并確定保護(hù)裝置各元件（如動(dòng)作電流、時(shí)限、靈敏度等）參數(shù)的過程。*整定計(jì)算中通常需要考慮的因素：*保證選擇性：保護(hù)動(dòng)作應(yīng)具有選擇性，即故障點(diǎn)附近的保護(hù)先動(dòng)作，切除故障，保護(hù)距離故障點(diǎn)較遠(yuǎn)的上一級(jí)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作或延時(shí)動(dòng)作。*保證速動(dòng)性：盡快切除故障，減少故障對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的損害。*保證靈敏性：在規(guī)定保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度使保護(hù)可靠動(dòng)作。*保證可靠性：保護(hù)應(yīng)在規(guī)定的故障條件下可靠動(dòng)作，在非故障條件下不誤動(dòng)。*系統(tǒng)運(yùn)行方式：最大、最小運(yùn)行方式下的短路電流和負(fù)荷電流。*被保護(hù)對(duì)象的特性：設(shè)備額定參數(shù)、允許的故障電流和持續(xù)時(shí)間等。*相鄰保護(hù)配合：與相鄰線路或設(shè)備保護(hù)的動(dòng)作電流、時(shí)限的配合關(guān)系。3.為什么距離保護(hù)通常需要配合方向元件？*距離保護(hù)是根據(jù)測(cè)量到的電壓和電流的相量關(guān)系（通過阻抗繼電器實(shí)現(xiàn)）來判斷故障方向和距離的。在線性網(wǎng)絡(luò)中，如果保護(hù)安裝點(diǎn)兩側(cè)都有電源，當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，故障電流可能從對(duì)側(cè)電源流過保護(hù)安裝點(diǎn)，此時(shí)故障點(diǎn)的測(cè)量阻抗可能落在保護(hù)測(cè)量范圍之內(nèi)（甚至靠近本側(cè)保護(hù)區(qū)末端），但故障電流方向與正常運(yùn)行時(shí)相反。如果僅依靠距離元件的動(dòng)作，可能會(huì)因測(cè)量阻抗不合格或進(jìn)入死區(qū)而拒動(dòng)，或者誤判方向?qū)е抡`動(dòng)。方向元件（如方向繼電器）根據(jù)故障時(shí)電壓、電流的相位關(guān)系判斷故障方向，確保只有當(dāng)故障電流從被保護(hù)線路流向故障點(diǎn)（即方向正確）時(shí)，距離保護(hù)才動(dòng)作，從而提高了保護(hù)的選擇性和可靠性。4.簡述提高電流保護(hù)靈敏度的常用方法。*減小動(dòng)作電流：在保證選擇性（躲過正常運(yùn)行最大負(fù)荷電流）的前提下，盡可能減小繼電器的動(dòng)作電流。但這會(huì)降低保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的適應(yīng)性。*利用故障類型：對(duì)于單相接地故障，可以采用零序電流保護(hù)，其靈敏度通常較高。*采用復(fù)合電壓起動(dòng)：對(duì)于過電流保護(hù)，可增設(shè)低電壓起動(dòng)元件。在發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)電壓會(huì)降低，低電壓元件動(dòng)作，與過電流元件構(gòu)成復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)，此時(shí)過電流元件的動(dòng)作電流可以按躲過最大負(fù)荷電流整定，從而提高對(duì)較小短路電流的靈敏度。*選擇合適的接線方式：對(duì)于三相星形接線（Y接），故障時(shí)流過繼電器的電流為線電流，靈敏度較高。5.在電力系統(tǒng)中，為什么要強(qiáng)調(diào)繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性？如何保證保護(hù)的選擇性？*原因：電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且龐大的網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)線路和設(shè)備之間相互連接。如果保護(hù)裝置在動(dòng)作時(shí)不具有選擇性，當(dāng)某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，離故障點(diǎn)最近的保護(hù)可能不動(dòng)作，而距離故障點(diǎn)較遠(yuǎn)的上一級(jí)或下一級(jí)保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致擴(kuò)大停電范圍，影響更多用戶，造成更大的損失。選擇性保證了故障能被最靠近故障點(diǎn)的保護(hù)迅速切除，最大限度地減少停電影響。*保證選擇性的方法：*時(shí)限配合：上下級(jí)保護(hù)之間設(shè)置不同的動(dòng)作時(shí)限，確保下一級(jí)保護(hù)先動(dòng)作，或動(dòng)作時(shí)限短于上一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。通常采用階梯時(shí)限原則，相鄰兩級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限差一個(gè)時(shí)限級(jí)差（Δt）。*電流配合（平行線路）：對(duì)于平行的線路，相鄰線路的保護(hù)動(dòng)作電流按一定比例配合（如1.05～1.1倍），確保故障線路的保護(hù)可靠動(dòng)作，而相鄰平行線路的保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)可靠不動(dòng)作。*方向配合：在具有方向性的保護(hù)（如方向過流保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等）之間，利用方向元件確保只有故障電流方向正確的保護(hù)才動(dòng)作。*利用保護(hù)原理本身的特性：如差動(dòng)保護(hù)只反應(yīng)被保護(hù)元件兩側(cè)的差值，本身具有選擇性的特點(diǎn)。五、案例分析題1.情況一：線路L1靠近K1點(diǎn)處發(fā)生金屬性相間短路，短路電流為3000A。請(qǐng)分析瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作行為，并說明原因。*瞬時(shí)電流速斷保護(hù)：整定值為1500A，現(xiàn)短路電流為3000A。因?yàn)?000A>1500A，且是瞬時(shí)動(dòng)作，所以瞬時(shí)電流速斷保護(hù)將______（填“動(dòng)作”或“不動(dòng)作”）。原因：故障電流大于整定值，且為瞬時(shí)動(dòng)作。*定時(shí)限過電流保護(hù)：整定值為200A，動(dòng)作時(shí)限為1.5s。雖然故障電流（3000A）遠(yuǎn)大于其整定值（200A），但由于是定時(shí)限動(dòng)作，且靠近K1點(diǎn)短路，該處短路電流可能也很大，可能等于或小于1500A（瞬時(shí)速斷整定值）。假設(shè)此處短路電流為2500A，小于1500A，則定時(shí)限過電流保護(hù)不動(dòng)作。即使假設(shè)此處短路電流也為3000A，也遠(yuǎn)大于200A，但需要1.5s時(shí)限，故障點(diǎn)K1距離較近，可能被瞬時(shí)電流速斷保護(hù)先動(dòng)作切除。因此，定時(shí)限過電流保護(hù)______（填“動(dòng)作”或“不動(dòng)作”）。原因：雖然電流遠(yuǎn)大于整定值，但為延時(shí)動(dòng)作，且可能被更靠近故障點(diǎn)的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)先切除，或者故障點(diǎn)實(shí)際電流未達(dá)到其啟動(dòng)值（假設(shè)條件）。*結(jié)論：瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，定時(shí)限過電流保護(hù)不動(dòng)作（或根據(jù)具體短路電流大小判斷是否動(dòng)作，但通常在此類分析中，瞬時(shí)速斷優(yōu)先）。2.情況二：線路L1靠近K2點(diǎn)處發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)過渡電阻為5Ω，系統(tǒng)零序電壓為100V。請(qǐng)分析此時(shí)零序電流保護(hù)（假設(shè)該線路裝設(shè)有零序電流保護(hù)）是否會(huì)動(dòng)作？說明理由。*分析：零序電流保護(hù)反應(yīng)接地故障時(shí)的零序電流。零序電流I?=U?/(Z?s+R?)。其中U?為系統(tǒng)零序電壓，Z?s為零序綜合阻抗（通常很小，可近似為0），R?為過渡電阻。I?≈U?/R?=100V/5Ω=20A。*判斷：需要比較零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流定值I?.set與實(shí)際零序電流I?。假設(shè)零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定值I?.set（通常按躲過正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的零序電流整定，如系統(tǒng)接地電容電流等，一般較小，可能為幾安到幾十安）小于計(jì)算出的零序電流20A，則零序電流保護(hù)______（填“會(huì)動(dòng)作”或“不會(huì)動(dòng)作”）。原因：實(shí)際零序電流（20A）大于保護(hù)的動(dòng)作電流定值。*結(jié)論：零序電流保護(hù)是否會(huì)動(dòng)作取決于其動(dòng)作電流定值。若定值小于20A，則會(huì)動(dòng)作；若定值大于20A，則不會(huì)動(dòng)作。通常設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使定值小于可能的最大零序電流，因此很可能動(dòng)作。3.如果在線路L1正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)突然誤動(dòng)作跳閘，可能的原因有哪些？請(qǐng)列舉至少三種。*原因一：繼電器內(nèi)部元件故障，如電流線圈匝間短路或接點(diǎn)接觸不良，導(dǎo)致在正常負(fù)荷電流下就誤發(fā)動(dòng)作信號(hào)。*原因二：電流互感器（CT）二次側(cè)開路，導(dǎo)致CT二次側(cè)出現(xiàn)高電壓，可能使電流繼電器誤動(dòng)。*原因三：保護(hù)裝置外部接線錯(cuò)誤，如誤將直流電源正負(fù)極接反，或引入了錯(cuò)誤的操作信號(hào)。*原因四：電源電壓波動(dòng)或干擾過