电力系统继电保护课后习题及答案完整版

电力系统继电保护课后习题及答案完整版一、单项选择题（每题2分，共20分）1.电力系统最危险的故障是（）。A.单相接地B.两相短路C.三相短路D.两相接地短路2.限时电流速断保护的保护范围（）。A.本线路全长B.本线路及下级线路一部分C.下级线路全长D.本线路一部分3.过电流保护的动作电流是按躲过（）而整定的。A.最大负荷电流B.最大短路电流C.最小负荷电流D.最小短路电流4.零序电流保护能反映（）。A.相间短路B.三相短路C.各种不对称短路和接地短路D.对称短路5.纵联差动保护是利用比较被保护元件各端（）原理构成的。A.电流大小B.电流相位C.电压大小D.电流大小和相位6.距离保护第Ⅰ段一般保护线路全长的（）。A.80%85%B.20%50%C.100%D.50%70%7.方向阻抗继电器的最大灵敏角是指（）。A.测量阻抗与整定阻抗之间的夹角B.动作阻抗与整定阻抗之间的夹角C.最大动作阻抗与整定阻抗之间的夹角D.使继电器动作阻抗最大时的测量阻抗的阻抗角8.变压器过励磁保护是反应（）而动作的。A.变压器过负荷B.变压器过电压C.变压器铁芯过励磁D.变压器过热9.发电机纵联差动保护的动作电流应大于（）。A.发电机的额定电流B.发电机的最大负荷电流C.发电机外部短路时的最大不平衡电流D.发电机内部短路时的最小不平衡电流10.母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的（）均接入差动回路。A.电流互感器B.电压互感器C.负荷D.开关二、多项选择题（每题3分，共15分）1.继电保护装置的基本要求有（）。A.选择性B.速动性C.灵敏性D.可靠性2.电流保护的接线方式有（）。A.三相星形接线B.两相星形接线C.两相电流差接线D.三相三角形接线3.影响距离保护正确动作的因素有（）。A.短路点过渡电阻B.电力系统振荡C.电压回路断线D.互感器误差4.变压器的故障类型有（）。A.油箱外绝缘套管及引出线上的相间短路B.油箱内绕组的相间短路C.油箱内绕组的匝间短路D.油箱内绕组的单相接地短路5.发电机的不正常运行状态有（）。A.过负荷B.定子绕组过电流C.定子绕组过电压D.发电机失磁三、判断题（每题2分，共10分）1.继电保护装置动作时，只切除故障设备，使停电范围尽量缩小，这是选择性的体现。（）2.限时电流速断保护的动作时限比过电流保护的动作时限短。（）3.零序电流保护不受系统振荡的影响。（）4.距离保护的Ⅰ段可以保护本线路的全长。（）5.变压器的纵联差动保护可以反应变压器内部的各种故障。（）四、简答题（每题10分，共30分）1.简述继电保护装置的基本组成及各部分的作用。2.分析电流速断保护为什么不能保护线路全长，而限时电流速断保护能保护线路全长？3.说明变压器差动保护产生不平衡电流的原因及减小不平衡电流的措施。五、计算题（每题12.5分，共25分）1.已知某电力系统中，线路的最大负荷电流为300A，可靠系数取1.2，返回系数取0.85，求过电流保护的动作电流。2.某线路装设三段式电流保护，已知线路首端母线电压为110kV，线路长度为50km，线路单位长度正序阻抗为0.4欧姆每千米，求距离保护第Ⅰ段的整定阻抗。答案一、单项选择题1.C。三相短路是电力系统最严重、最危险的故障，会产生很大的短路电流，对设备造成严重损害。2.B。限时电流速断保护的保护范围为本线路及下级线路一部分，其动作时限比电流速断保护长，以保证选择性。3.A。过电流保护的动作电流按躲过最大负荷电流整定，以避免在正常最大负荷时误动作。4.C。零序电流保护能反映各种不对称短路和接地短路，因为只有在不对称短路和接地短路时才会出现零序电流。5.D。纵联差动保护利用比较被保护元件各端电流大小和相位的原理构成，当两端电流的大小和相位关系不满足正常运行情况时动作。6.A。距离保护第Ⅰ段一般保护线路全长的80%85%，以保证其动作的快速性和选择性。7.D。方向阻抗继电器的最大灵敏角是指使继电器动作阻抗最大时的测量阻抗的阻抗角。8.C。变压器过励磁保护是反应变压器铁芯过励磁而动作的，当变压器铁芯的磁通密度超过允许值时，保护动作。9.C。发电机纵联差动保护的动作电流应大于发电机外部短路时的最大不平衡电流，以防止在外部短路时误动作。10.A。母线完全差动保护将母线上所有连接元件的电流互感器均接入差动回路，通过比较各电流互感器二次侧电流的大小和相位来判断母线是否发生故障。二、多项选择题1.ABCD。继电保护装置的基本要求包括选择性、速动性、灵敏性和可靠性。选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除；速动性要求快速切除故障；灵敏性是指保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力；可靠性是指保护装置在规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，不拒动，而在任何其他该保护不应动作的情况下，不误动。2.ABC。电流保护的接线方式有三相星形接线、两相星形接线和两相电流差接线。三相星形接线能反应各种短路故障；两相星形接线广泛应用于中性点不直接接地系统；两相电流差接线主要用于610kV中性点不接地系统的相间短路保护。3.ABCD。影响距离保护正确动作的因素有短路点过渡电阻、电力系统振荡、电压回路断线和互感器误差等。短路点过渡电阻可能使测量阻抗增大或减小，导致距离保护误动或拒动；电力系统振荡会使测量阻抗发生周期性变化，可能引起距离保护误动作；电压回路断线会使距离保护失去正确的电压测量值；互感器误差会影响测量阻抗的计算结果。4.ABCD。变压器的故障类型包括油箱外绝缘套管及引出线上的相间短路、油箱内绕组的相间短路、匝间短路和单相接地短路等。5.ABCD。发电机的不正常运行状态有过负荷、定子绕组过电流、定子绕组过电压和发电机失磁等。过负荷会使发电机温度升高，加速绝缘老化；定子绕组过电流可能是由于外部短路或发电机内部故障引起；定子绕组过电压可能导致绝缘损坏；发电机失磁会使发电机进入异步运行状态，影响电力系统的稳定运行。三、判断题1.√。继电保护装置的选择性就是在故障发生时，只切除故障设备，使停电范围尽量缩小，保证非故障部分继续正常运行。2.√。限时电流速断保护的动作时限比过电流保护短，过电流保护的动作时限是按照阶梯原则整定的，时限较长，而限时电流速断保护主要是为了快速切除本线路及下级线路一部分的故障，动作时限较短。3.√。零序电流保护不受系统振荡的影响，因为系统振荡时三相电流仍然对称，没有零序电流产生。4.×。距离保护的Ⅰ段不能保护本线路的全长，一般保护线路全长的80%85%，以保证其动作的快速性和选择性。5.√。变压器的纵联差动保护可以反应变压器内部的各种故障，如相间短路、匝间短路和单相接地短路等，通过比较变压器两侧电流的大小和相位来判断是否发生故障。四、简答题1.继电保护装置主要由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。测量部分：其作用是测量被保护对象的有关物理量，如电流、电压等，并与给定的整定值进行比较，以判断是否发生故障或出现不正常运行状态。例如，电流互感器将一次侧的大电流变换为二次侧的小电流，测量部分对该电流进行测量和分析。逻辑部分：根据测量部分的输出结果，按照一定的逻辑关系进行判断，确定是否应该使保护装置动作。逻辑部分可以由各种逻辑元件组成，如与门、或门、非门等，根据不同的保护原理和要求构成相应的逻辑回路。执行部分：当逻辑部分判断需要保护装置动作时，执行部分发出相应的动作指令，如跳闸命令，使断路器跳闸，切除故障设备；或发出信号，提醒运行人员设备出现不正常运行状态。2.电流速断保护不能保护线路全长的原因：电流速断保护的动作电流是按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定的。当短路点靠近线路末端时，短路电流较小，可能小于电流速断保护的动作电流，此时电流速断保护就不能动作，所以不能保护线路全长。限时电流速断保护能保护线路全长的原因：限时电流速断保护的动作电流比电流速断保护小，其动作时限比电流速断保护长。它的动作电流按躲过下级线路电流速断保护的最大动作电流来整定，这样在本线路全长范围内发生短路时，短路电流都能使限时电流速断保护动作，同时通过设置适当的动作时限来保证选择性，所以能保护线路全长。3.变压器差动保护产生不平衡电流的原因：变压器两侧电流互感器的变比和特性不一致，会导致两侧二次电流大小和相位不同，从而产生不平衡电流。变压器带负荷调节分接头时，变压器的变比会发生变化，使两侧电流的大小关系改变，产生不平衡电流。变压器励磁涌流的影响，当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，会产生很大的励磁涌流，励磁涌流只流过变压器的一侧，会导致差动回路出现不平衡电流。减小不平衡电流的措施：采用特性和变比相同的电流互感器，并对电流互感器进行适当的选型和校验，以减小因电流互感器特性不一致产生的不平衡电流。对于变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流，可以在差动保护中引入补偿措施，如采用具有比率制动特性的差动保护，根据外部短路电流的大小自动调整保护的动作门槛。为了减小励磁涌流对差动保护的影响，可以采用二次谐波制动原理，当差动电流中的二次谐波含量超过一定比例时，闭锁差动保护；也可以采用间断角原理，利用励磁涌流的波形特点来区分励磁涌流和故障电流。五、计算题1.过电流保护的动作电流计算公式为：\[I_{op}=\frac{K_{rel}}{K_{re}}I_{L.max}\]其中，\(K_{rel}\)为可靠系数，\(K_{re}\)为返回系数，\(I_{L.max}\)为最大负荷电流。已知\(K_{rel}=1.2\)，\(K_{re}=0.85\)，\(I_{L.max}=300A\)，代入公式可得：\[I_{op}=\frac{1.2}{0.85}\times300\approx423.53A\]所以，过电流保护的动作电流约为423.53A。2.距离保护第Ⅰ段的整定阻抗