2011—2012学年2学期考试卷(电力系统继电保护)答案版

1 成都理工大学成都理工大学 2011 2012 学年学年 第二学期第二学期 电力系统继电保护电力系统继电保护 考试试卷考试试卷 考试时间 考试时间 120 分钟分钟 大题大题一一二二三三四四五五总分总分 得分得分 一 单项选择题 在每小题的四个备选答案中 选出一个正确答案 并将正确 答案的序号填在题干的括号内 每小题 0 5 分 共 10 分 1 能反应变压器油箱内油面降低的保护是 C A 纵差保护B 过励磁保护 C 瓦斯保护D 电流速断保护 2 相间短路电流速断保护的保护范围 在 C 情况下最大 A 最小运行方式下三相短路B 最小运行方式下两相短路 C 最大运行方式下三相短路D 最大运行方式下两相短路 3 下图为 MN 双侧电源线路 1QF 2QF 处均装有方向过电流保护 且接线正确无误 正常运行时 功率 P Q 从 M 侧送至 N 侧 1 1QF 处的方向过电流保护 A A 不会动作 B 要动作 4 相间短路保护瞬时电流速断保护不能保护本线路全长 这是因为 A A 为了区别本线路末端或相邻元件出口处短路 只好缩小保护范围 B 为了保证 I 段有足够的灵敏度 C 保护装置的固有缺陷 无法将定值调整到线路全长的整定值 5 在相间电流保护的整定计算公式中考虑继电器返回系数的保护是 B A 电流电压联锁速断保护B 定时限过电流保护 C 限时电流速断保护D 电流速断保护 6 发电机及变压器采用 复合电压起动 得 分 M 1QF 2QF N 2 的过电流保护 作为后备保护是为了 A A 提高电流电压元件的灵敏度 B 防止电流或电压互感器二次回路断 C 防止系统振荡时保护误动 7 不同动作特性阻抗继电器受过渡电阻的影响是不同的 一般来说 阻抗继电器的动作 特性在 R 轴方向所占面积愈大 则受过渡电阻的影响 C A 不受影响B 一样 C 愈小D 愈大 8 高频方向保护是利用高频信号比较被保护线路两端的 D A 功率大小B 电压大小 C 电流方向D 功率方向 9 当限时电流速断保护的灵敏系数不满足要求时 可考虑 A A 与下一级限时电流速断保护相配合B 与下一级电流速断保护相配合 C 与下一级过电流保护相配合D 采用过电流保护 10 在中性点非直接接地电网中的串联线路上发生跨线不同相两点接地短路时 三相完 全星接线电流保护只切除远离电源故障点的几率为 B A 100 B 2 3 C 1 3 D 0 11 系统振荡与短路同时发生 高频保护装置会 D A 误动 B 不定 C 拒动 D 正确动作 12 欠电压继电器是反映电压 C A 误动 B 不定 C 为额定值而动作 D 视情况而异的上升或降低而动作 13 高频阻波器所起的作用是 C A 限制短路电流 B 补偿接地电流 C 阻止高频电流向变电站母线分流 D 增加通道衰耗 14 为了限制故障的扩大 减轻设备的损坏 提高系统的稳定性 要求继电保护装置具 有 C A 选择性 B 可靠性 C 快速性 D 灵敏性 15 定时限过电流保护的动作时限采用阶梯原则 目的是为了保证 A 3 A 选择性 B 速动性 C 灵敏性 D 可靠性 16 过电流保护一只继电器接入两相电流差的连接方式能反应 B A 两相接地故障 B 相间和装有电流互感器的那一相的单相接地短路 C 各种相间短路 D 单相接地故障 17 在小电流接地系统中 某处发生单相接地母线电压互感器开口三角的电压为 C A 故障点距母线越近 电压越高 B 故障点距离母线越近 电压越低 C 不管距离远近 基本上电压一样 D 不定 18 我国电力系统中性点接地方式有三种 分别是 B A 直接接地方式 经消弧线圈接地方式和经大电抗器接地方式 B 直接接地方式 经消弧线圈接地方 式和不接接方式 C 不接地方式 经消弧线圈接地方式和经大电抗 器接地方式 D 直接接地方式 经大电抗器接地方式和不接地方式 19 中性点经消弧线圈接地电网 通常采用的补偿方式是 C A 完全补偿 B 欠补偿 C 过补偿 D 电流相应补偿方式 20 系统发生不正常运行状态时 继电保护装置的基本任务是 D A 切除所有元件 B 切电源 C 切负荷 D 给出信号 二 填空题 每空 0 5 分 共 15 分 1 高频通道的工作方式有 载波通道 微波通道 和 光纤通道 三种 2 发 电 机 横 差 保 护 反 映 发 电 机 匝间 短 路 发 电 机 纵 差 保 护 反 映 发 电 机 相间 短 路 这 两 套 保 护 不能 互 相 代 替 3 在距离保护中 保护安装位置不同 受振荡影响就不同 一般来讲 越靠近 振荡 中心 受振荡的影响越大 4 零序过电流保护与相间过电流保护相比 由于其动作电流小 所以灵敏度 更高 5 电流继电器的 返回 电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数 得 分 4 6 距离保护是反应故障点到保护安装处的 阻抗 而动作的 7 全阻抗继电器的动作特性圆的圆心正好落在复平面的 坐标原点 上 8 三 段 式 零 序 电 流 保 护 中 一 般 第 I 段 不能 保 护 本 线 路 全 长 而 第 II 段 能够 保 护 本 线 路 全 长 第 III 段 与 相 应 的 相 间 电 流 保 护 第 III 段 相 比 其 动 作 时 限 较 短 9 继电保护的可靠性是指保护装置应该动作时 它不应 拒动 而不应 该动作时 它不应 误动 10 相差高频保护采用比较线路两端 正序电流 相位来反应对称短路 11 微机保护的基本算法是计算被测电气量的大小和 相位 的方法 12 电力系统发生故障时的基本特征有电流 增大 电压 降低 13 三相星形接线方式中的接线系数为 1 两相不完全相星形接线方式 适用于 小电流接地 电网 14 发电机过流保护应装于发电机的 中性点 处 变压器过流保护应装于 变压器的 电源 侧 15 发电机励磁回路一点接地时保护动作于 信号 两点接地时保护动作 于 跳闸 16 全阻抗继电器的主要缺点是 动作无方向性 17 发电机定子绕组单相接地短路时 经过发电机零序电流互感器的电流是所有线路 容性接地电流之和 的总和 18 对继 电 保 护 装 置 的 基 本 要 求 是 快速性 选择性 灵敏性 可靠性 19 低电压继电器的返回系数 大于 1 三 简答题 每小题 4 分 共 20 分 1 作图说明变压器纵联差动保护的基本原理 变压器正常运行和外部短路时 IK I1 I2 0 差动继电器 KD 不动作 得 分 5 变压器内部短路时 IK I1 单侧电源时 或 IK 2I1 双侧电源时 差动继电器 KD 动作 2 输电线路三段式电流保护各段的保护范围是哪里 答 I 段是本线路的一部分 占本线路 50 左右 II 段是本线路的全长 可做相邻下 一级线路 I 段的后备 III 段是本线路的全长 和相邻下一级线路的全长 3 方向性电流保护为什么有死区 答 当靠近保护安装处附近发生三相短路时 短路电压接近于零 方向元件不动作 方向电流保护也将拒动 出现死区 死区长短由方向继电器最小动作电压及背后系统阻 抗决定 消除方法常采用记忆回路 4 继电保护装置的基本任务是什么 答 当系统发生不正常运行状态时 能自动发出信号 当系统发生故障时 能迅速地 有选择性地和自动地切除故障 5 微机保护与常规电流电压保护有何异同 答 微机保护调试简单 维护量小 精度高 反映灵敏 保护功能通过软件实现 可靠性高 灵活性强 性能改善 功能易于扩充 维护调试方便 四 分析题 35 分 1 如图为 35KV 中性点非直接接地系统绝缘监视接线图 8 分 1 正常运行时 电压表读数是多少 开口三角形输出电压是多少 4 分 2 如 C 相接地时 各电压表读数是多少 电压继电器动作吗 为什么 4 分 解 1 1 答 正常运行时 电压表读数是 kV 开口三角形输出电压是 0V 2 答 各电压表读数是 VA 35kV VB 35kV VC 0 电压继电器能动作 因为 C 相接地时 接地相电压为零 TV KV VVV 信号 得 分 6 非接地相电压升高为线 电压 同时电网出现了零序电压 TV 的开口 三角形绕组输出电压为 3U0 所以电压继电器能动作 2 以变压器复合电压起动的过电流保护为例 回答下列问题 10 分 a 复合电压包括哪几个电压 b 负序电压滤过器什么情况有电压输出 输出的是什么电压 c 发生不对称短路时 写出动作过程 解 a 低电压和负序电压 b 当发生不对称短路事故时有电压输出 输出的电压是负序电压 c 当发生不对称短路事故时 FY 有负序电压输出 FYJ 中的低电压继电器常闭触 点断开 YJ 断电 其常闭触点闭合 YZJ 通电 接通 SJ 经延时后 接通断路器的跳闸 回路 3 完成如图所示的功率方向过电流保护按相起动的接线图 7 分 YZJ SJt U FY L FYJ a b c YJ 由电流继电 器 LJ 接点来 由电压互感器 来 电压回路断线信 号 跳 闸 KA1 KA2 KW1 KW2 TA1 TA2 a b c 7 4 如图所示的 WL1 WL2 均装设了三段式电流保护 10 分 1 当 K1 和 K2 点发生短路时 应由哪一个 保护动作 跳开哪一个开关 请分别说明之 2 当 K3 点发生短路时 问 如保护 5 因故拒动 这时应由哪一个保护动作 跳开哪一个开关 这个保护对WL2 所起的保护作用称为什么 解 1 K1 应由 1 动作 跳开 QF1 K2 应由 2 动作 跳开 QF1 2 应由保护 6 动作 跳开 QF2 开关 这个保护对 WL2 所起的保护作用称 为近后备保护 五 计算题 共 20 分 在图 5 1 所示的单侧电源辐射网中 线路 AB 的保护采用三段式电流保护 采用电流互感 器三相完全星形接线 已知线路 AB 的最大负荷电流为 300A 电流互感器变比为 400 5 在最大和最小运行方式下 K1 K2 及 K3 点发生三相短路时的电流值见下表 均 已折算到电源侧 保护 6 7 8 的过电流的动作时间分别为 1 5 2 和 0 9 试计算保 护 1 各段的动作电流和动作时间 检验保护的灵敏度 同时简述保护 1 各段的特点 表 5 1 短路电流值 短路点K1K2K3 最大运行方式下三相短路电流 A 30001250650 8 最小运行方式下三相短路电流 A 25001040500 1 A B I I I I I I 2 7 6 5 YN d11 8 K1 K2 K3 图 5 1 解 1 保护 1 的无时限电流速断 4 分 一次动作电流为 3 1 1 maxoperrelK IKI 继电器动作电流为 1 1 con g operoper TA K II n 2 保护 1 的限时电流速断保护 6 分 先计算出保护 2 的无时限电流速断保护动作电流 3 2 2 maxoperrelK IKI 保护 1 的限时电流速断保护应与保护 2 的无时限电流速断保护动作电流相配合整定 1 2operreloper IKI 继电器动作电流 1 1 con g operoper TA K II n 动作时限 12 0 5ttts 灵敏度校验应大于 1 3 2 1 min 1 k sen oper I K I 3 过电流保护 6 分 9 保护 1 的过电流保护为 11 max relss oper res KK II K 继电器动作电流 1 1 con g operoper TA K II n 动作时限按阶梯型时限特性为 124 2ttttt 灵敏度校验 4 分 作为本线路的近后备保护 应大于 1 5 2 1 min 1 k sen oper I K I 作 BQ 线路的后备保护 应大于 1 2 2 2 min 1 k sen oper I K I 作变压器的后备保护 应大于 1 2 2 3 min 1 1 3 k sen oper I K I 灵敏度应满足要求 如果不满足 采取措施提高灵敏度 三 简答题 共 32 分 1 何谓主保护 后备保护 何谓近后备保护 远后备保护 8 分 答 所谓主保护是指能以较短时限切除被保护线路 或元件 全长上的故障的保护 装置 2 分 考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护 称为后备保护 2 分 当电气元件的主保护拒动时 由本元件的另一套保护起后备作用 称为近后备 2 分 当主保护或其断路器拒动时 由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备 2 分 2 有一方向阻抗继电器 若正常运行时的测量阻抗为3 5 30 要使该方向阻抗 继电器在正常运行时不动作 则整定阻抗最大不能 超过多少 设 75 sen 8 分 答 为了使该方向阻抗继电器在正常运行时不动 作 30 75 set Z m Z jx R 10 其对应于 30 m 时的动作阻抗 m Z 最大不能超过3 5 3 分 又知其 75 sen 如图所示 整定阻抗最 大不能超过 3 5 cos 7530 4 95 set Z 5 分 3 何谓比率制动特性 对具有比率制动特性的差动继电器 何谓最大制动比 最小 工作电流 拐点电流 8 分 答 比率制动特性是指继电器的动作电流和继电器的制动电流的关系特性 2 分 如图 最大制动比 max max max set res res I K I 2 分 g 点所对应的动作电流 minset I 称为最 小动作电流 2 分 相对应的制动电流 res g I 称为称为拐点电流 2 分 4 变压器纵差动保护中 不平衡电流产生的原因是什么 8 分 答 不平衡电流产生的原因是 1 变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致 2 分 2 变压器带负荷调节分接头 2 分 3 电流互感器有传变误差 2 分 4 变压器的励磁电流 2 分 四 计算题 共 38 分 1 如图 2 所示的网络中 已知 线路每公里的正序阻抗 1 0 4 kmZ 10 5 3kV E max 0 3 s X min 0 3 s X max 150A A B L I 1 251 11 2 relrelrel KKK 1 8 ss K 0 85 re K 3 0 5ts 试对保护 1 进行三段式电流保护的整定计算 14 分 1 23 ABC 10kmt3III 0 5s15km 11 图 2 解 1 保护 1 电流 I 段整定计算 1 求动作电流 1 分 2 灵敏度校验 即求最小保护范围 满足要求 2 分 3 动作时间 1 0ts 1 分 2 保护 1 电流 II 段整定计算 1 求动作电流 2 分 2 灵敏度校验 满足要求 2 分 3 动作时间 1 2 0 50 5tts 1 分 2 保护 1 电流 III 段整定计算 1 求动作电流 3 1 max 10 5 10 1 251804 27A 3 0 20 4 10 setrelk B IKI 3 min max 1 1 131310 5 10 0 3 6 52km 20 423 1804 27 s set E lX zI min 6 52 65 2 15 10 AB l l 3 1 2 max 10 5 10 1 1 1 25817 23 3 0 20 4 25 A setrelsetrelrelk C IKIKKI 3 min 1 310 5 10 23 0 30 4 10 1 491 3 817 23 k B sen set I K I 1 max 1 2 1 5 150317 65 0 85 A relss setA B L re KK II K 12 1 分 2 灵敏度校验 近后备 满足要求 1 分 远后备 满足要求 2 分 3 动作时间 1 分 2 如图 3 已知 网络的正序阻抗 Z1 0 45 km 阻抗角 65 L 线路上采用三 段式距离保护 其第 I II III 段阻抗元件均采用 0 接线的方向阻抗继电器 继电 器的最灵敏角 65 sen 保护 2 的延时 2 2ts 线路 AB BC 的最大负荷电流均 为 400A 负荷的自起动系数 2 ss K 继电器的返回系数 1 2 re K 并设 0 85 I rel K 1 15 II rel K 负荷的功率因数cos 0 9 D 变压器采用了能保护整个变压器的无 时限纵差保护 试求 距离保护 1 第 I 段的动作阻抗 第 II 段 第 III 段的灵敏度与 动作时间 24 分 38km62km A AB BC CD D 30km 115 3 A EkV min 10 sA X max 20 sA X 115 3 B EkV min 30 sB X max 40 sB X 1 12 84 7 TT ZZ T1 T2 2 图 3 3 min 1 310 5 10 23 0 30 4 10 3 841 3 317 65 k B sen set I K I 3 min 1 310 5 10 23 0 30 4 25 1 61 2 317 65 k C sen set I K I 13 0 50 51 5tts 13 解 1 距离保护 1 第 I 段 动作阻抗 1 0 85 0 45 3011 16 I setrelAB ZKZ 1 分 2 保护 1 的第 II 段 分两种情况 1 与相邻线路配合 1min III setrelABrelbBC ZKZKKZ 1 分 min min max 10 13 5 1 1 1 59 40 sAAB b sB XZ K X 2 分 1 0 8 13 50 85 1 59 0 45 38 29 29 set Z 1 分 2 与变压器支路配合 1min 2 III T setrelABrelb Z ZKZKK 1 分 min min max 10 13 5 1 1 1 59 40 sAAB