2025年高壓電工高級(jí)工程師考試：高壓繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)與故障診斷試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。下列每題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，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，為了確保故障時(shí)保護(hù)裝置能夠有選擇地切除故障，首要遵循的原則是（）。A.速動(dòng)性B.靈敏性C.可靠性D.選擇性2.對(duì)于輸電線路的相間短路故障，能最快切除故障，但可能存在死區(qū)（靠近電源側(cè)）的保護(hù)是（）。A.限時(shí)電流速斷保護(hù)B.電流速斷保護(hù)C.過(guò)電流保護(hù)D.差動(dòng)保護(hù)3.在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相的電壓通常會(huì)（）。A.略有升高B.保持不變C.降低D.等于零4.反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，用于啟動(dòng)保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置或發(fā)出信號(hào)的中間元件是（）。A.電流互感器B.電壓互感器C.中間繼電器D.時(shí)間繼電器5.在變壓器差動(dòng)保護(hù)中，為了消除由于勵(lì)磁涌流和外部故障時(shí)的不平衡電流引起的誤動(dòng)，通常采用（）方法。A.速飽和變流器B.二次諧波制動(dòng)C.差動(dòng)速斷保護(hù)D.自耦調(diào)壓6.對(duì)于大容量、重要性高的變壓器，其主保護(hù)通常采用（）。A.過(guò)電流保護(hù)B.差動(dòng)保護(hù)C.零序保護(hù)D.繞組接地保護(hù)7.在整定計(jì)算中，保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)是指（）。A.保護(hù)范圍與系統(tǒng)額定電壓的比值B.故障時(shí)保護(hù)輸出量與動(dòng)作閾值的比值C.保護(hù)安裝處最小故障電流與保護(hù)動(dòng)作電流的比值D.保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與系統(tǒng)最大故障切除時(shí)間的比值8.高壓電網(wǎng)中，限時(shí)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限通常采用階梯原則，其動(dòng)作時(shí)限隨保護(hù)安裝位置的（）而（）。A.升高，延長(zhǎng)B.降低，縮短C.升高，縮短D.降低，延長(zhǎng)9.在微機(jī)保護(hù)裝置中，實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能的核心是（）。A.CPU（中央處理器）B.電流互感器C.電壓互感器D.輸出執(zhí)行回路10.電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間包括（）時(shí)間。A.繼電器固有動(dòng)作B.故障切除C.信號(hào)發(fā)出D.以上所有11.適用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地故障保護(hù)，能夠快速、有選擇地切除故障的是（）。A.電流速斷保護(hù)B.電壓保護(hù)C.零序電流保護(hù)D.零序電壓保護(hù)12.電力線路距離保護(hù)是利用故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的（）與（）的乘積基本恒定原理構(gòu)成的。A.電壓，電流B.電流，時(shí)間C.電壓，阻抗D.阻抗，時(shí)間13.在保護(hù)裝置的檢驗(yàn)中，功能檢驗(yàn)是指（）。A.測(cè)量保護(hù)裝置的電壓、電流B.檢驗(yàn)保護(hù)裝置各繼電器觸點(diǎn)的接觸情況C.模擬故障條件，檢驗(yàn)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為和邏輯D.檢驗(yàn)保護(hù)裝置的電源電壓是否正常14.電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，可能引起保護(hù)裝置（）。A.誤動(dòng)B.滯后動(dòng)作C.拒動(dòng)D.A或B或C15.在保護(hù)定值整定時(shí)，需要考慮的系統(tǒng)運(yùn)行方式通常是（）。A.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式B.系統(tǒng)最小運(yùn)行方式C.系統(tǒng)正常運(yùn)行方式D.A和B16.電流互感器在運(yùn)行時(shí)，其二次側(cè)（）。A.允許開(kāi)路B.允許短路C.必須可靠接地D.可以短時(shí)帶負(fù)載17.當(dāng)電力線路發(fā)生區(qū)外故障，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，這種性能稱為（）。A.選擇性B.可靠性C.靈敏性D.返回系數(shù)18.構(gòu)成發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的主要因素不包括（）。A.電流互感器變比誤差B.系統(tǒng)運(yùn)行方式變化C.勵(lì)磁涌流D.發(fā)電機(jī)負(fù)荷電流19.在分析保護(hù)裝置不動(dòng)作的事故原因時(shí)，首先應(yīng)檢查（）。A.保護(hù)裝置的定值B.電流互感器和電壓互感器的二次回路C.保護(hù)裝置的電源D.A和B20.對(duì)于大接地電流系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)，其接地保護(hù)通常采用（）。A.電流保護(hù)B.電壓保護(hù)C.零序電流保護(hù)D.零序電壓保護(hù)二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。下列每題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、漏選、多選均不得分）21.繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足的基本要求包括（）。A.選擇性B.速動(dòng)性C.靈敏性D.可靠性E.經(jīng)濟(jì)性22.可能引起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的內(nèi)部故障包括（）。A.變壓器繞組匝間短路B.差動(dòng)回路接線錯(cuò)誤C.變壓器外部故障引起的穿越性短路電流D.勵(lì)磁涌流E.變壓器空載合閘23.電力線路零序保護(hù)的主要配置位置包括（）。A.中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)B.中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的變壓器C.中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的輸電線路D.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)E.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中的輸電線路24.影響電流保護(hù)靈敏性的因素包括（）。A.故障類型B.故障發(fā)生地點(diǎn)C.保護(hù)裝置的接線方式D.電流互感器的變比E.保護(hù)裝置的動(dòng)作電流整定值25.微機(jī)保護(hù)裝置通常由哪些部分組成？（）A.中央處理單元（CPU）B.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（A/D）C.輸出執(zhí)行回路D.電源部分E.人機(jī)接口26.在進(jìn)行保護(hù)裝置的校驗(yàn)時(shí)，通常需要校驗(yàn)的項(xiàng)目包括（）。A.繼電器動(dòng)作電壓（電流）B.繼電器返回電壓（電流）C.時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)限D(zhuǎn).中間繼電器的動(dòng)作特性E.保護(hù)裝置的整體邏輯功能27.電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置拒動(dòng)可能的原因包括（）。A.保護(hù)裝置本身故障B.電流互感器或電壓互感器二次回路斷線C.保護(hù)裝置的整定值整定錯(cuò)誤D.操作電源消失E.故障點(diǎn)距離保護(hù)安裝點(diǎn)太遠(yuǎn)28.構(gòu)成電力線路距離保護(hù)的基本元件通常有（）。A.電流繼電器B.電壓繼電器C.時(shí)間繼電器D.方向繼電器E.中間繼電器29.影響保護(hù)裝置可靠性的因素包括（）。A.元件的質(zhì)量B.保護(hù)裝置的接線方式C.運(yùn)行維護(hù)水平D.系統(tǒng)運(yùn)行方式E.環(huán)境條件30.在分析保護(hù)動(dòng)作信息進(jìn)行故障診斷時(shí)，需要查閱的信息通常包括（）。A.故障發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行方式B.保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告或打印信息C.故障錄波圖D.電流互感器和電壓互感器的變比E.故障發(fā)生前后設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）31.簡(jiǎn)述電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)在保護(hù)范圍和動(dòng)作時(shí)限方面的主要區(qū)別。32.為什么在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，一般不立即切除故障線路？其保護(hù)配置原則是什么？33.簡(jiǎn)述微機(jī)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)電磁型保護(hù)裝置相比，在性能方面的主要優(yōu)勢(shì)。34.在進(jìn)行保護(hù)裝置的整定計(jì)算時(shí)，通常需要考慮哪些主要因素？35.如果發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置在模擬故障時(shí)動(dòng)作遲緩，可能的原因有哪些？如何處理？36.在處理保護(hù)裝置誤動(dòng)事故時(shí)，一般應(yīng)遵循怎樣的思路和步驟？四、計(jì)算題（每題10分，共20分）37.有一臺(tái)變壓器，其額定電壓為110/11kV，接線組別為YNd11。在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，變壓器低壓側(cè)B相發(fā)生金屬性三相短路時(shí)，流過(guò)高壓側(cè)差動(dòng)回路的故障電流為2000A。已知差動(dòng)繼電器采用DL-11型，其整定電流為100A。若要求差動(dòng)保護(hù)在故障電流達(dá)到整定值的5倍時(shí)可靠動(dòng)作，試計(jì)算差動(dòng)繼電器的整定電流應(yīng)如何整定？（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和結(jié)果）38.有一條輸電線路，長(zhǎng)度為80km，采用BZT型重合閘裝置。已知線路末端發(fā)生瞬時(shí)性故障，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s。為使故障線路能在第一次切除后實(shí)現(xiàn)重合閘，并保證重合閘成功率，試計(jì)算BZT重合閘裝置的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為多少秒？（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和結(jié)果）五、論述題（每題15分，共30分）39.試論述在高壓電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性之間存在的矛盾，以及在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中如何權(quán)衡和協(xié)調(diào)這些要求。40.結(jié)合一個(gè)具體的故障案例（例如線路區(qū)外故障導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，或保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致事故擴(kuò)大等），分析故障診斷的過(guò)程和關(guān)鍵點(diǎn)，并說(shuō)明如何通過(guò)有效的故障診斷避免類似問(wèn)題再次發(fā)生。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.B3.A4.C5.B6.B7.C8.A9.A10.D11.C12.C13.C14.D15.D16.C17.A18.D19.D20.C二、多項(xiàng)選擇題21.ABCD22.BDE23.BE24.ABCDE25.ABCDE26.ABCDE27.ABCDE28.BCD29.ABCE30.ABCDE三、簡(jiǎn)答題31.電流速斷保護(hù)只保護(hù)線路的一部分（通常為本線路靠近電源側(cè)），動(dòng)作時(shí)限為瞬時(shí)動(dòng)作（或極短時(shí)間）；限時(shí)電流速斷保護(hù)保護(hù)本線路全長(zhǎng)，但存在一個(gè)時(shí)限，該時(shí)限比下一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng)一個(gè)時(shí)限級(jí)差，以保證選擇性。32.單相接地故障通常不立即切除，因?yàn)楣收想娏鬏^小，對(duì)系統(tǒng)影響不大，且非故障相電壓升高不超過(guò)額定值，可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。保護(hù)配置原則通常是在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置，在接地電流大于一定值（如5A）時(shí)發(fā)出接地信號(hào)；在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補(bǔ)償容性電流，使故障點(diǎn)電流接近于零，保護(hù)通常只作信號(hào)。33.微機(jī)保護(hù)裝置相比傳統(tǒng)電磁型保護(hù)裝置，具有：1)性能更優(yōu)越，計(jì)算精度高，靈敏度高；2)功能更完善，可實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，并具備故障錄波、事件記錄、自檢等功能；3)可靠性高，元件少，無(wú)機(jī)械磨損；4)運(yùn)行維護(hù)方便，可通過(guò)通訊接口進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控和定值整定；5)易于實(shí)現(xiàn)保護(hù)與自動(dòng)化系統(tǒng)的集成。34.進(jìn)行保護(hù)裝置的整定計(jì)算時(shí)，通常需要考慮：1)保護(hù)安裝處的系統(tǒng)運(yùn)行方式（最大、最小運(yùn)行方式）；2)本線路及相鄰線路的保護(hù)配置和整定參數(shù)；3)被保護(hù)設(shè)備（如變壓器、發(fā)電機(jī)）的參數(shù)和允許值；4)繼電器的技術(shù)特性（動(dòng)作電壓、電流、時(shí)限等）；5)系統(tǒng)故障類型和故障時(shí)的最大/最小故障電流、電壓；6)確保選擇性、靈敏性和可靠性。35.保護(hù)裝置模擬故障時(shí)動(dòng)作遲緩，可能的原因有：1)時(shí)間繼電器內(nèi)部元件故障或整定值錯(cuò)誤；2)邏輯回路接線錯(cuò)誤或元件特性不良；3)模擬量輸入回路問(wèn)題（如A/D轉(zhuǎn)換器故障、濾波不良）；4)CPU運(yùn)算處理速度慢或程序邏輯缺陷；5)軟件缺陷或需要重新下裝程序。處理方法：1)檢查并核對(duì)時(shí)間繼電器整定值和動(dòng)作情況；2)檢查邏輯回路接線端子、繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)；3)測(cè)試模擬量輸入信號(hào)；4)進(jìn)行CPU自檢和程序版本核對(duì)；5)優(yōu)化軟件或重新下裝程序。36.處理保護(hù)裝置誤動(dòng)事故時(shí)，一般應(yīng)遵循：1)保護(hù)動(dòng)作后，立即檢查系統(tǒng)運(yùn)行方式和設(shè)備狀態(tài)，初步判斷誤動(dòng)可能性；2)查閱保護(hù)動(dòng)作報(bào)告、故障錄波圖等信息，分析保護(hù)動(dòng)作行為和故障情況；3)檢查保護(hù)裝置本身，包括定值、壓板投退、接線、元件狀態(tài)、通訊信息等；4)檢查相關(guān)二次回路，特別是電流互感器和電壓互感器的二次回路；5)必要時(shí)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證保護(hù)功能和定值；6)根據(jù)查找到的原因，進(jìn)行針對(duì)性處理，如修改定值、更換元件、處理回路問(wèn)題等；7)事故處理完畢后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善反事故措施。四、計(jì)算題37.解：差動(dòng)繼電器在故障電流If=2000A時(shí)可靠動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作電流Iop=2000A。要求繼電器在故障電流達(dá)到整定值的5倍時(shí)動(dòng)作，即If=5*Iop。則應(yīng)有：2000A=5*Iop。解得：Iop=2000A/5=400A。已知差動(dòng)繼電器采用DL-11型，其整定電流通常為5A或10A的倍數(shù)。需要整定的電流為400A，但DL-11型繼電器本身沒(méi)有400A的整定檔位，通常需要通過(guò)改變差動(dòng)繼電器與電流互感器二次繞組的連接方式（如采用中間CT或改變?cè)褦?shù)比）來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果題目?jī)H要求計(jì)算繼電器應(yīng)達(dá)到的動(dòng)作安匝，則答案為400A。若需具體接線方案，則需額外說(shuō)明，例如：若差動(dòng)繼電器額定動(dòng)作電流為5A，則需要在差動(dòng)回路中串聯(lián)8個(gè)5A的導(dǎo)線（或使用匝數(shù)比為1:40的中間CT），使得流過(guò)繼電器的電流為5A時(shí)，總安匝達(dá)到（5A）*（匝數(shù)比40）=200安匝。當(dāng)外部故障電流為2000A時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為2000A/40=50A，此時(shí)繼電器安匝為（50A）*（8匝）=400安匝，滿足動(dòng)作要求。答案：差動(dòng)繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作于400A電流，需通過(guò)調(diào)整差動(dòng)回路（如改變導(dǎo)線匝數(shù)或使用中間CT）使繼電器在流過(guò)相應(yīng)電流時(shí)安匝達(dá)到400。38.解：線路末端發(fā)生瞬時(shí)性故障，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s。為使故障線路能在第一次切除后實(shí)現(xiàn)重合閘，重合閘裝置必須在此0.5s動(dòng)作時(shí)限之后發(fā)出重合閘脈沖。BZT型重合閘裝置的動(dòng)作時(shí)限包括保護(hù)動(dòng)作時(shí)限和重合閘固有延時(shí)。假設(shè)重合閘固有延時(shí)（從保護(hù)發(fā)出分閘信號(hào)到重合閘裝置發(fā)出合閘脈沖的時(shí)間）為t_bz。則重合閘裝置的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限（從故障開(kāi)始到發(fā)出重合閘脈沖的總時(shí)間）應(yīng)大于保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，即t_bz+保護(hù)動(dòng)作時(shí)限>保護(hù)動(dòng)作時(shí)限。為保證能在第一次切除后重合，需要重合閘脈沖在保護(hù)動(dòng)作切除故障之后發(fā)出，即重合閘裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)至少等于保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。因此，BZT重合閘裝置的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，即0.5秒。答案：BZT重合閘裝置的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)整定為0.5秒。五、論述題39.解：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性是衡量繼電保護(hù)性能的四個(gè)基本要求，但在實(shí)際應(yīng)用中它們之間往往存在矛盾，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行權(quán)衡和協(xié)調(diào)。*選擇性要求保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)只切除故障部分，不影響非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。這通常要求保護(hù)裝置具有精確的動(dòng)作判據(jù)和合理的時(shí)限配合，犧牲一定的速動(dòng)性（如限時(shí)電流速斷保護(hù)為與瞬時(shí)電流速斷保護(hù)配合而帶延時(shí)）和靈敏性（如限時(shí)電流速斷保護(hù)對(duì)靠近本線路末端故障的靈敏性可能不足）。*速動(dòng)性要求保護(hù)裝置在故障發(fā)生后盡快切除故障，以減小故障造成的損失。速動(dòng)性要求保護(hù)動(dòng)作時(shí)限盡可能短，但這可能與選擇性要求發(fā)生沖突（如瞬時(shí)電流速斷保護(hù)可能誤動(dòng)于區(qū)外故障），也可能與靈敏性要求沖突（如速動(dòng)保護(hù)可能需要降低定值，導(dǎo)致對(duì)輕微故障不夠靈敏）。*靈敏性要求保護(hù)裝置對(duì)規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生的故障都能可靠動(dòng)作。提高靈敏性通常需要降低保護(hù)的動(dòng)作閾值，但這可能導(dǎo)致速動(dòng)性下降（如動(dòng)作時(shí)限延長(zhǎng)），也可能影響選擇性（如過(guò)電流保護(hù)在正常運(yùn)行方式下可能出現(xiàn)誤動(dòng)）。*可靠性要求保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不拒動(dòng)，不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)。提高可靠性需要選用高質(zhì)量元件、合理設(shè)計(jì)保護(hù)方案、加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，但這可能增加成本，有時(shí)也會(huì)影響速動(dòng)性或靈敏性（如為防止誤動(dòng)而采取的復(fù)雜判據(jù)或制動(dòng)措施可能增加延時(shí)）。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，通常優(yōu)先保證選擇性，這是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。在滿足選擇性的前提下，盡量提高速動(dòng)性和靈敏性。對(duì)于不同電壓等級(jí)、不同重要性的線路和設(shè)備，其保護(hù)設(shè)計(jì)的要求是不同的。例如，對(duì)于重要負(fù)荷和主變壓器等，保護(hù)設(shè)計(jì)會(huì)優(yōu)先考慮速動(dòng)性和靈敏性，即使這意味著犧牲部分選擇性（如采用差動(dòng)保護(hù)）。對(duì)于一般線路，則可能更強(qiáng)調(diào)選擇性和可靠性。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)設(shè)備的重要性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、故障影響等因素，綜合分析，確定各項(xiàng)性能的側(cè)重，選擇合適的保護(hù)方案和參數(shù)整定值，實(shí)現(xiàn)最佳的綜合保護(hù)效果。40.解：故障診斷是解決保護(hù)問(wèn)題、避免事故擴(kuò)大的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以線路區(qū)外故障導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)為例：假設(shè)線路L1發(fā)生區(qū)外故障，但保護(hù)裝置Pr1（如電流速斷）錯(cuò)誤地動(dòng)作，跳閘了線路L1。故障診斷過(guò)程和關(guān)鍵點(diǎn)如下：*信息收集：首先確認(rèn)系統(tǒng)實(shí)際故障情況（通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控信息、調(diào)度報(bào)告），確認(rèn)L1確實(shí)未發(fā)生故障。查閱Pr1保護(hù)裝置的動(dòng)作報(bào)告或打印信息，記錄動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作元件、故