电力系统继电保护原理习题

电力系统继电保护原理习题

大学课程《电力系统继电保护原理》习题

第一章 绪论

1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？ 答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；

后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备。

远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动 时，由断路器失灵保护来实现后备保护

2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。

答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。 3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。

4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。

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第二章 电网的电流保护

1、分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何，与哪些因素有关？

2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？

3、在图示网络中，试分析断路器1DL、4DL和9DL保护的最大和最小运行方式。

4、在图所示网络中，线路AB电源端装有三段式电流保护，线路BC装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示，线路AB和BC的最大负荷电流分别为2.3A和2A，线路BC的过电流保护动作时限为3S，负荷自起动系数为1。试计算：(1)、线路AB和BC各段电流继电器的动作电流继电器的动作时限灵敏度。

（

IIIIII

Krel 1.2,Krel Krel 1.1

Iset

和时间

tset

。(2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的

）

1

5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。Krel 1.3，23Krel 1.1，Krel 1.2，Kre 0.85，Kss 1.5，线路阻抗为0.4Ω/km，阻抗角为

700，AB线最大负荷电流为170A。电源阻抗XsAmin 2 ，XsAmax 3 ，

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XsBmin 15 ，XsBmax 20 ，电源相电势为

A

B

33

kV，top4 0.5s，top5 1.5s。

C

XsB

6、如图（a）所示网络中，线路AB装有三段式电流保护，各段保护的接线方式如图（b）所示。已知AB线路末端三相短路时的最大短路电流为1320A，末端三相短路时的最小短路电流为980A；限时电流速断保护的灵敏度为1.32。

（a）

(b)

I

1.25） （1）计算保护1电流速断和限时电流速断保护的定值（Krel

（2）说明各段的接线方式，除此之外还有哪些常见接线方式？说明不同接线方式的异同及其特点。

（3）当本保护出口（k1点）发生AB相间短路时，说明各继电器的动作情况，指出最后哪段保护出口跳闸。

（4）相邻线路出口（k2点）发生AC相间短路时，说明各继电器的动作情况，如果相邻线路保护拒动，说明最后哪段保护出口跳闸。

7、设各保护都配置有三段式电流保护，参数如下：EA EB 110/kV，

ZSAmin 15 、ZSAmax 20 ，ZSBmin 10 、ZSBmax 12 ，线路AB长60km，

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最大负荷电流为400A，双回线BC长100km， Krel 1.2、Krel Krel 1.1、 KSS 1.2、Kre 0.85，z1 0.4 /km， t7 1.5s，

计算保护1的各段的动作定值、动作时间并进行灵敏度校验。分析保护1的Ⅰ段是否需要加方向元件。

8、系统如图所示：各元件的阻抗角为650，保护1处装有900接线功率方向继电器，试分析：

(1) 900接线功率方向继电器的接线方式，说明采用这种接线方式在三相短路时有没有动作死区，两相短路时有没有动作死区，为什么？如果有死区，怎样消除？ (2)选择继电器的内角，写出继电器的动作方程。

(3)分析正方向发生CA相间短路（K1点）时，各功率方向继电器的动作情况。 (4) 系统正常运行时功率因数为0.85，保护1处于送电侧，分析保护1处A相功率方向继电器的动作情况。

(5) 如果电流元件与方向元件的输出接点的连接方式如图：

分析在正常运行情况下发生反方向BC两相短路（K2点）时，保护1的动作行为。 9、LG—11型功率方向继电器所比较的二电器量A KUUJ KIIJ和

B KUUJ KIIJ中的KU和KI是怎样取得的？KU、K

I的大小和幅角对该继电

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器动作特性有什么影响？比较二电器量的幅值为什么可以实现对UJ和IJ间相位的比较？相位比较与幅值比较原理之间有什么互换关系？

10、图示的双端电源网络中，各断路器均装有过电流保护，试确定： （1） 过电流保护1—4 的动作时限；（ t 0.5s）

（2） 保护1—4 中哪些应装设方向元件以保证选择性？其规律是什么？

11、如图所示系统，已知变压器、线路的零序阻抗角均为75º。当K点发生单相接地短路时

（1）画出零序网络，在图中表明零序电流分布，说明零序电压的分布情况。 （2）

分析QF1和QF2处的零序电压和零序电流之间的相位关系，并画出相位图。 （3）如果采用的零序功率方向继电器的最大灵敏角为700，试确定该继电器的接线方式。

（4）当保护出口发生接地故障时，零序功率方向继电器有没有死区，为什么？ 12、某单侧电源系统如图所示，系统阻抗ZS1 1.25ZS0，A母线发生接地短路时最大零序电流为2000A，AB线路长度为100km，ZL0 3ZL1，试计算保护1零序Ⅰ段的定值。

13、如图网络，各断路器处均装有带方向或不带方向的过电流保护，试计算保护1—4的过电流保护动作时限，并说明在哪些保护上应装设方向元件?(设电源处故

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障均有瞬动保护)。

14、在图示零序方向过电流保护原理接线图中，如果A相与B相二次线圈间出现了断线（如图中 处）。假如A、B、C三相中的一次电流等于480A，电流互感器的变比为400/5，试问：

(1)流入零序电流继电器中的电流为多少？零序电流继电器是否会误动？ (2)零序功率方向继电器是否会误动？ (3)整套保护会不会误动？

15、零序功率方向继电器在出口短路时有没有“死区”，为什么？

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第三章 电网距离保护

1、何谓阻抗继电器的测量阻抗（Zm）、整定阻抗（Zset）和动作阻抗（Zop）？就方向继电器说明它们之间的关系和区别。

2、说明什么是整定阻抗、动作阻抗、测量阻抗，以方向圆特性为例说明它们之间的关系。

3、在图3-6复数平面上，已知阻抗ZA和ZB，试求出以下动作方程的特性轨迹。

270 arg

Zm ZAZ ZA

90 270 argm 90

Zm ZBZm ZBZm ZAZ

ZA

90 270 argm 90

Zm ZBZm ZB

270 arg

4、已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量UA K1Im，

UB K2Um K1Im，动作条件为|UA|≥|UB|，试问：

.

.

.

.

.

..

(1)所构成的继电器是什么继电器； (2)在复平面上画出它的动作特性； (3)该继电器的整定值是什么?

5、消除方向阻抗继电器动作死区的措施有哪些？各有什么特点？

6、阻抗继电器的接线方式有哪些？各有什么特点，可以反应哪些故障类型？

7、系统如图所示，各线路均装有距离保护，Z1=0.4Ω/km，流过线路AB的最大

负荷电流为600A，负荷功率因数为0.85，线路阻抗角 K 700。试对保护1的

III

Krel 0.8、Krel 1.2、Kss 1.5、Kre 1.2，距离保护进行整定计算。(Krel

各段均采用方向圆特性阻抗继电器)

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110KV A

ZZB

C ZSB.max=25Ω ZS.Bmin=20Ω

8、何谓振荡中心？其位置如何确定？振荡中心的电流和电压的变化有何特点？ 9、电力系统振荡的特点是什么？对继电保护会带来什么影响？应采取哪些措施来防止？

E ej ，线路BC空载，两侧电源都处10、双侧电源系统如题2图所示，设EAB于最大运行方式，试分析：

(1)系统发生振荡，振荡周期为2.0s。写出保护1的测量阻抗的表达式，并在复平面上画出振荡轨迹，并分析保护1各段的动作行为。

(2)当振荡过程中δ=180 和90 时，在线路AB中点发生三相金属性短路，计算保护1的测量阻抗，分析各段的动作行为。

(3)当δ=0 时，保护1出口发生经10 过渡电阻的三相短路，分析保护1的动作行为。如果要保护1的Ⅰ段正确动作，试计算三相短路时可以允许的最大过渡电阻是多少？

11、“大圆套小圆”的振荡闭锁措施原理如图所示，t0 30ms， 1 1000、试分析振荡周期在什么范围内时该闭锁措施可以发挥作用，振荡周期 2 1400，

在什么范围内时该闭锁措施会失效。

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第四章 电网纵联保护

1、纵联保护和阶段式保护相比有什么异同？ 2、高频信号的种类按作用来分有哪些？

3、输电线路AB装设的电流启动方式的高频闭锁方向保护方框原理图如图所示。

通

道

系统如图所示，

(1)说明采用两个不同灵敏度起动元件的原因，时间元件t1、t2的作用。 (2)两侧保护都正常是，分别说明在K1、K2点发生故障时，保护1、2的动作情况。

(3)当保护2的收信机故障时，分别说明在K1、K2、K3点发生故障时，保护1、2的动作情况。

(4)当保护1的发信机故障时，分别说明在K1、K2、K3点发生故障时，保护1、2的动作情况。

4、系统振荡时候，相差高频保护会不会误动，为什么？

5、在图示系统中，MN线路装有相差高频保护，EM超前EN 70°，M

端系统及线路阻抗角均为60°，N端系统阻抗角为80°，MN间距离为200公里，试求闭锁角 b。当N端出口d处发生三相短路时，试用相量图分析两侧电流相位差，并求M及N侧可能测得的最大相位差。

.

.

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第五章 自动重合闸

1、线路分别配置三相一次重合闸、单相重合闸、综合重合闸，分析当发生瞬时性或永久性故障时，说明保护及重合闸装置的动作过程。 2、说明保护与重合闸之间的配合关系有哪些？举例加以说明。

3、系统如图所示，两侧配置有检无压检同期自动重合闸和三段式距离保护，保护与重合闸之间采取“后加速”配合方式。

M

N

分析：

（1）当M侧保护出口发生瞬时性故障时，说明两侧保护及重合闸的动作行为；（2）当N侧保护出口发生永久性故障时，说明两侧保护及重合闸的动作行为。

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第六章 变压器保护

1、在电磁式变压器保护中如何消除由于变压器两侧电流相位差造成的不平衡电流，两侧电流互感器之间应满足什么关系？画出原理接线。 2、励磁涌流的产生原因，影响其大小的因素，有什么特点？ 3、变压器差动保护不平衡电流的构成。

4、比率制动式差动保护需整定的参数有哪些？如何对其进行整定？

第七章 发电机保护

1、发电机保护的配置，各保护可以反应的故障类型？

2、发电机纵差、横差、纵向零序电压、定子绕组接地保护、失磁保护的基本原理。

3、发电机定子绕组接地后，零序电压、电流的特点。

第八章 母线保护

1、画出元件固定连接的双母线差动保护的原理接线。分别分析区外、Ⅰ母、Ⅱ母故障后，保护的动作行为。分别分析连接方式改变之后，区外、Ⅰ母故障后，保护的动作行为。

2、说明母联电流比相式差动保护的基本原理。

参考资料：

哈工大电力系统继电保护原理 24讲 白雪峰主讲 石油大学电力系统继电保护 11讲 仉志华主讲