继电保护习题

第一章 绪 论 思 考 题

1.何为主保护？何为后备保护？

2.何为近后备保护？何为远后备保护？

3.电流互感器和电压互感器在作用原理上有什么主要差别？ 4.简述电流互感器、电压互感器的使用注意事项。

5.负序电压、负序电流是如何取得的？在继电保护中为什么要采用这些电气量？

作 业 题

1.在电力系统中继电保护的作用是什么？（1）

2.电力系统对继电保护的基本要求是什么？如何处理这些要求之间的关系?（1）

3.电压变换器、电流变换器和电抗变换器的作用是什么？在使用上有什么差别？（2） 4.如图所示，已知系统电抗X1X211，X022，电压互感器的变比n1100。试求：在变电

所出线端K点发生单相接地短路时，变电所测到的零序电压UmnO是多少？（3）

K

（1）

Umn0

110kV

4题图

5.某技术工作者在实现零序电压零序器接线时，将电压互感器付方开口三角形侧B相绕组的极性接反了，若已知电压互感器的原方相间电压为110kV，原方绕组与开口三角形绕组之间的变比为

npTO(110/3)/0.1kV，求正常情况下m、n两端的输出电压？（3）

1

Umn

5 题图

第二章 相间短路的电流保护和方向性电流保护

思 考 题

1.电磁型过电流继电器的动作电流与哪些因素有关？

2.无时限电流速断保护为什么比带时限电流速断保护的灵敏度差？

3.低电压继电器与过电压继电器有什么不同之处？这两种电压继电器能否互相代替？ 4.在电力系统中，能采用纯电压元件作为输电线路的保护吗？为什么？

5.三段式电流保护中，那一段最灵敏？那一段最不灵敏？他们是采用什么措施来保证选择性的？ 6.过电流保护的时限是根据什么原则确定的？

7.三段式电流保护的保护范围如何确定？在一条输电线路上是否一定要采用三段式电流保护？用两段行吗？为什么？

8.在电流保护的整定计算中，采用了各种系数，如可靠系数Kk，灵敏系数K1m，返回系数Kh，分支系数Kfz，自启动系数Kzq，接线系数Kjx等等，试说明它们的意义和作用。

9.在Y/接线的变压器后发生两相短路时，采用完全星型接线方式和不完全星型两继电器接线方式的电流保护，其灵敏度有什么不同？为什么采用不完全星型三继电器接线方式就能使它的灵敏度与完全星型接线相同？

10.在什么情况下采用电流保护时必须要装设方向元件才能保证选择性？ 11.在输电线路上采用方向电流保护时，什么情况下会出现死区？

12.不同的输电线路阻抗角是不同的，为什么功率方向继电器的内角采用30或45，就能保证在不同线路阻抗角下使功率方向继电器工作在较灵敏状态？

13.按90接线的功率方向继电器在三相短路和两相短路时，会不会出现死区？为什么？ 14.功率方向继电器能单独用作线路保护吗？为什么？

15.相间短路电流保护的功率方向继电器为什么要采用90接线？

16.什么叫按相启动接线？方向电流保护为什么要采用按相启动接线？ 17.方向电流保护的保护方向通常都是由母线指向线路，如果要改变它的保护方向（由线路指向母线），应采取什么措施？

2

18.使用矢量图分析90接线功率方向继电器在大接地电流系统中发生一相接地时，故障相继电器的动作行为，当内角30时，画出故障相继电器的动作区。

19.输电线路上为什么要采用零序电流保护和零序功率方向电流保护？

20.在大接地电流系统中，发生接地短路时，零序分量与正序分量的主要区别有哪些？

21.在大接地电流系统中，从满足继电保护的基本要求出发，应如何考虑中性点的接地问题？ 22.零序电流保护与相间短路的电流保护在原理上，实现方法上和整定计算上有何异同点？ 23.试分析零序电流互感器和零序电流滤序器的优缺点。

24.零序方向电流保护的零序功率方向元件能采用90接线方式吗？为什么？ 25.在小接地电流系统中，应采取什么措施才能减少单相接地时通过接地点的电流？

作 业 题

1.无时限电流速断保护为什么要采用带延时的中间继电器？（4）

2.在如图所示系统中，各断路器均采用了定时限过电流保护，并已知：保护1和保护4采用不完全星型三继电器的接线方式，保护5采用不完全星型两继电器方式；线路AB和线路BC的最大负荷电流分别为190A和120A，负荷自启动系数分别为2.5和2.3；可靠系数KkIII1.15，返回系数Kh0.85，

''时间阶段t0.5s；IkI，其他参数如图所示。图中各设备的电抗均为归算至35kV测的欧姆值。

（系统最大、最小阻抗分别为10.4、6）试确定：保护4和5的动作电流，灵敏度，动作时限。（5）

4

8

8

9.8

Xmax=10.4

Xmin=6

第2题图

Y/

3.如图所示网络的AB、BC、CD上均装设了三段式定时限电流保护，变压器采用了保护整个变压器

''的无延时差动保护，并已知：保护采用了完全星型接线，IkI，线路AB的最大负荷电流为200A，

负荷自启动系数为1.5；可靠系数KkI1.25，KkII1.15，KkIII1.15，返回系数Kh0.85，时间阶段t0.5s；XXtmin13，XXtmax18，其他参数如图所示，图中各电抗值均为归算至115kV得欧姆值。试确定线路AB各段保护的动作电流（I、II、III），灵敏系数和动作时间。（5）

3

115/3kV

24

20 185 Y/

16

138.8 Y/

第3题图

4.什么是功率方向继电器的内角，当内角45时，其最灵敏角m等于多少度？（6）

5.在如图所示双电源系统中，已知电相势EMEN115/3kV，系统及线路阻抗的阻抗角相等，其他参数如图所示。若2DL和4DL上装有无时限电流速断保护，其整定值按躲开最大短路电流整定。（可靠系数为1.2），问：当系统失步而发生震荡市时，装在2DL和4DL上的电流速断保护会不会误动？（8）

40

50

EM

12.8

第5题图

EN

30

6.在如图所示多电源网络中，拟在各断路器上采用定时限过电流保护，已知时限级差t0.5s，为了保证动作的选择性，问：各断路器过电流保护的动作时限应为多少？哪些断路器上应装设方向元件？（8）

第6题图

7.在如图所示单电源网络中，各断路器上采用定时限过电流保护，已知时限级差t0.5s，为了保证

4

动作的选择性，问：

（1）各断路器过电流保护的动作时限。 （2）那些断路器上应装设方向元件？（8）

第7题图

8.有一90接线的功率方向继电器，已知内角为30（或45）时，并已知工作在最灵敏角的情况下，继电器能获得的最小动作功率。问：

（1）这种继电器的最灵敏角是多少？

（2）这种继电器用于阻抗角为多少度的线路上才能最灵敏？ （3）绘出三相短路时继电器的动作区。（8）

9.如图所示系统中，欲在断路器1DL~6DL上装设相间及零序过电流保护，已知：ttO0.5s，试确定：

（1）相间短路过电流保护的动作时限； （2）接地短路零序过电流保护的动作时限；

（3）绘出这两种保护的动作时限特性，并比较它们之间的差别。（10）

第9题图

10.零序功率方向元件有没有死区？为什么？（10）

5

第三章 电网的距离保护

思 考 题

1.请说明测量阻抗、整定阻抗、模拟阻抗、动作阻抗、短路阻抗、震荡阻抗的意义。

2.具有园特性的全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性的阻抗继电器各有什么特点？ 3.方向阻抗继电器为什么要标出电流、电压的极性？如果在实际接线中将其中之一的极性接反了，会产生什么后果？如果两个极性都接反了会出现什么现象？

4.反应接地电路的阻抗继电器能否正确反应相间短路？为什么？

5.试写出相位比较原理表达的萍果形式阻抗继电器的动作条件判别式。 6.系统频率的变化会给阻抗继电器带来什么不利的影响？

7.有记忆回路的方向阻抗继电器的静态特性和暂态特性在什么情况下才能相同？正向短路时，暂态特性包括了原点，这是否说明方向阻抗继电器在反方向短路时会误动？ 8.电力系统震荡会给继电保护带来什么影响？应如何减少它的影响？

9.电力系统震荡对全阻抗继电器、方向阻抗继电器和功率方向继电器的影响哪个大些？请说明其理由。

10.过渡电阻对阻抗保护的影响在长线路上大，还是在短线上大？为什么？

11.电压互感器的二次侧断线，会不会影响阻抗继电器的正确动作？为什么？

12.利用零序电压原理构成断线闭锁装置时，要采取什么措施才能防止三相同时断线时，断线闭锁装置拒动？

13.影响距离保护正确动作的因素有哪些？在构成距离保护时，为什么有的影响因素要考虑？有的影响却不考虑？

14.三段式距离保护在多电源环网中能否保证选择性？为什么？

15.三段式距离保护的整定原则与三段式电流保护的整定原则有何异同之处？ 16.何为阻抗继电器的动作特性？它与变量的选择有什么关系？

作 业 题

1.距离保护的基本原理是什么？它是否一定要做成三段式？试画出三段式距离保护的延时特性。（13） 2.阻抗继电器能否采用90接线？为什么？（14）

3.方向阻抗继电器为什么引入极化电压？引入极化电压时要注意哪些问题？（15）

4.阻抗继电器精确工作电流的含义是什么？阻抗继电器为什么要考虑精确工作电流？（15） 5.网络的参数如图所示，已知，线路的正序阻抗z10.4/km，在平行线路上装设距离保护作为主要保护，可靠系数KkIKkII0.8，试确定距离保护A和B的I、II段整定阻抗和灵敏度。（16）

6

EAEB115/3KV,ZAmin20,ZBmin15,ZAmaxZBmax25

第5题图

6.上题中，如果双回路线路的长度不相等，一回长80km，一回长70km。试求距离保护A的二段整定值和灵敏度。

7.已知线路的阻抗角L65，通过线路的负荷功率因数为0.9，在此线路上装设有按0接线的相间距离保护。当线路发生金属性短路时，距离保护启动元件的灵敏度是采用方向阻抗继电器大，还是采用全阻抗继电器大？大多少？

8.在上题中，若线路阻抗角为75，负荷功率因数为0.95，方向阻抗继电器的灵敏角为65，当线路发生金属性短路时，方向阻抗启动元件的灵敏度又会比全阻抗启动元件的灵敏度大多少？

9.在如图所示双电源系统中，ZL5075,ZM3075,ZN2075，线路M侧距离保护装有

I0接线的方向阻抗继电器，其第I段的整定阻抗Zzd40,Lm75,EMEN，问：

（1）当系统发生震荡且电势相角差为157.4，方向阻抗继电器会不会误动？ （2）系统震荡时，若电势相角差136.4，方向阻抗继电器会不会误动？ （3）若系统震荡周期为1.5s，阻抗继电器误动的时间是多少？（16）

EM

ZL

EN

ZM

第9题图

ZN

10.如图所示网络，已知：网络的正序阻抗Z10.4/km，阻抗角L65，A、B变电所装有反应相间短路的二段式距离保护，它的第I、II段测量元件均系方向阻抗继电器。

试求A变电所距离保护各段的整定值（取）KkIKkII0.8，并分析：

7

（1）当在线路AB距A侧55km和65km处发生相间金属性短路时，A变电所各段保护的动作情况。 （2）当在线路AB距A侧30km处发生Rg个=12的相间弧光短路时，A变电所各段保护的动作情况。

（3）若A变电所的电压为115kV，通过变电所的负荷功率因数为0.9，问送多少负荷电流时，A变电所距离保护的II段会误动？（16）

第10题图

g

11.在如10题图网络中，若已知：接入保护的电压互感器变比npT110000/100，接入保护的电流互感器变比ncT2000/5；阻抗继电器DKB的转移阻抗ZT2。KkIKkII0.8；试求：

（1）当线路AB、BC的长度分别为100km和20km时，A变电所保护I、II段的整定值，并校验灵敏度；

（2）当线路AB、BC的长度分别为20km和100km时，重新计算A变电所保护I、II段的整定值，并校验灵敏度；

（3）求出上述两种情况下，保护A I段、II段阻抗继电器整定电压变换器的抽头百分数。（16）

第四章 输电线纵联差动保护

思 考 题

1.电流、电压保护和距离保护为什么不能无延时的切除被保护线路上任意点的故障？为了被保护线路上任意点发生故障都能无延时动作，可以采用哪些方法来构成保护？ 2.高频通道是有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？

3.高频保护中，高频电流是如何传输的？高频电流在通道中传输时，为什么会产生衰耗？ 4.何谓高频通道的短路时发讯方式和长期发讯方式？各有什么优缺点？

5.常用的高频保护有几种？试从构成原理上说明这几种高频保护的异同之处。

6.何谓高频收发讯机的单频率制工作方式和双频率制工作方式，这两种工作方式有什么不同？

7. 在高频闭锁方向保护中，当采用电流继电器作为启动元件时，为什么要采用两个不同定值的启动元件？当采用功率方向元件作为启动元件时，为什么就不需要？

8.在高频闭锁方向保护中，能否采用按90接线的功率方向继电器作为它的方向元件？若采用这种方向继电器会带来什么不良后果？

9. 在高频保护中，其高频信号所使用的频率范围是多少？

作 业 题

1.在如图所示单电源系统中，在AB线路上装设了用I1KI2为操所电流的相差高频保护。已知：线

8

sx2s7,xOs10。问：在略去负荷电流影路的阻抗x10.4/km,xO1.4/km；电源的电抗x1响的情况下，K为何值时，在线路AB末端K点发生两相接地短路时，保护将拒绝动作？（18）

115/3kV

第1题图

2.如图所示为电流启动的高频闭锁方向保护的原理框图。试说明：

（1）I及I´两个电流元件的灵敏度如何配合才能保证保护的正确动作？ （2）框图中为什么要设置t1,t3两个时间元件？（18）

第2题图

3.在如图所示系统中，在线路MN两侧装设了相差高频保护，已知：电势

EMENej60,ZMZMej70,ZNZNej80；线路MN长度为400km；电流互感器及操作滤过器的角

误差分别为7和15；问：当相差高频保护的相位闭锁角b60和b70时，两侧保护是否能保证在线路K点三相短路时正确动作？为什么？（19）

EM

ZM

第3题图

EN

ZN

4.在上题中，若已知：电势EMENej70,ZMZMej70,ZNZNej90；电流互感器及操作过滤器的角误差分别为7和15；相位闭锁角采用b60时，线路MN两侧的相差高频保护在多长的线路上

9

使用，才能保证内部三相短路时能正确动作？

第五章 自动重合闸装置

思 考 题

1.在电力系统中为什么要采用动作重合闸装置？对重合闸装置有哪些要求？ 2.为什么通常要求自动重合闸装置只重合一次？用什么方法保证重合一次？ 3.什么叫三相一次重合闸？什么叫单相重合闸和综合重合闸？

4.在两端电源的输电线上装设重合闸装置和单侧电源线路上的重合闸装置有什么不同？ 5.双侧电源线路的重合闸有哪几种方式？它们在什么情况下应用比较合适？

6.在双电源线路上采用检查同期重合闸方式时，采取什么措施以改善断路器的工作条件？

7.什么叫“前加速”？什么叫“后加速”？它们各自有什么优缺点？它们在什么样的网络上使用比较合适？为什么？

8.在单相重合闸装置中为什么要设置故障判别元件和选相元件？ 9.潜供电流是怎样产生的？它对重合闸会产生什么影响？

10.当在线路上采用单相重合闸方式时，它会对继电保护带来什么影响？

11.在综合重合闸装置中，通常设有M、N、Q、R四个端子，这四个端子的作用是什么？

作 业 题

1.在如图所示单电源供电网络中，已知：在变电所A的断路器1DL上采用了重合闸前加速保护动作的接线，它利用电流速断保护实现重合闸前的非选择性动作。此电流速断保护的动作时间为0.1s；A、B、C三变电所过电流保护的动作时间分别为1.5s、1s、0.5s；所有断路器的合闸时间均为0.35s，跳闸时间为0.07s；三相一次自动重合闸装置的准备动作时间为15s，自动重合闸装置整定时间为0.8s；试问：

（1）当K1点永久性故障，断路器2DL拒绝动作时，经过多长时间才能由1DL切除K1故障? （2）若K1点发生自消性故障16.4s后，K2点又发生永久性故障，在K2点故障几秒后才由3DL切除故障？

（3）若K1点发生自消性故障10s后， K2点又发生永久性故障，在K2点故障几秒后有哪个断路器来切除故障？（21）

第1题图

10

2.在如图所示双电源电路上采用了检查同期重合闸方式。已知：线路两侧除装有重合闸装置外，在A侧装有检查无电压的低电压继电器，在B侧装有检查同期的继电器TJJ；线路两侧采用距离保护作为主保护，其动作时间为I段为0.05s，II段为0.5s，I段的可靠系数为0.8，A侧采用空气断路器。断路器和装置的参数如下：合闸时间为0.3s；跳闸时间为0.08s；重合闸时间为0.8s；B侧采用油断路器，断路器和装置的参数如下：合闸时间为0.8s；跳闸时间为0.1s；重合闸时间为0.8s；裕度时间为0.3s（包括检查同期继电器的动作时间在内）。

请问：在下述自消性故障情况下，在故障发生后几秒，线路才能恢复正常供电？

（1）在线路中点K1点短路；

（2）在线路A侧断路器的出口K2点短路； （3）在线路B侧断路器的出口K3点短路。（21）

第2题图

第六章 电力变压器的继电保护

思 考 题

1.电力变压器可能发生的故障和不正常运行状态有哪些？应装设哪些保护？

2.为了提高变压器差动保护的灵敏度并保证选择性，应采用哪些措施来减少不平衡电流及其对保护的影响？

3.何为变压器的励磁电流？它是如何产生的？有什么主要特点？

4.在变压器差动保护装置中，为什么对励磁涌流产生的不平衡电流要千方百计采取措施减少其影响？而对正常运行和外部故障情况下，由励磁电流产生的不平衡电流却不采取措施？ 5.变压器差动保护产生不平衡电流的原因有哪些？与哪些因素有关？（

6.一台变压器如果采用Y/1的接线方式，那么，在构成差动保护时，变压器两侧的电流互感器应采用什么样的接线方式，才能补偿变压器两侧的电流相位差？施用矢量图分析其相位情况，并会出其接线图。

7.BCH-1型与BCH-2型差动保护的主要区别在哪里？它们各有什么优缺点？ 8.何谓变压器差动继电器制动曲线？

9.为什么有制动特性的差动保护去灵敏度比无制动特性的差动保护高？ 10.正确完成下图各变压器差动保护的单项原理接线图。

11

第9题图

11.变压器相间保护的后备保护常用的有哪些方式，是比较它们的优缺点。 12.在三绕组变压器上采用过电流保护时，应注意什么问题？

作 业 题

1.何为变压器的励磁电流？它是如何产生的？有什么主要特点？（22）

2.在如图所示单独运行的降压变压器中，采用了BCH-2型差动保护，已知：变压器参数为20MVW，变比为（110122.5%/11）KV，短路电压Uk10.5%,Y/11接线，归算到平均电压10.5kV的系统最大电抗Xxtmax0.44，最小电抗Xxtmin0.22，11kV侧的最大负荷电流为900A。试确定差动保护装置的动作电流，差动线圈、平衡线圈的整定匝数和灵敏度，并绘出构成差动保护的单相原理接线图。（24）

第1题图

3.在一个距电源较远的降压变压所内有一台变压器，已知：变压器的参数为：3200kVA，35/6.3kV，短路电压为Uk7%，Y/11接线，在最大运行方式下35kV母线三相短路容量为185MVA，在最小运行方式下三相短路容量为95MVA，试问：这个变电所的变压器能否采用电流速断保护或差动电流速断保护。

4.在一台汽轮发电机上装设了由BCH-2型继电器构成的纵差动保护，已知：发电机的参数为额定功率200MW，额定电压为16kV，额定功率因数为0.85，次暂态直轴电抗为0.14。电流互感器变比为12000/5；纵差动保护采用了高灵敏度接线；继电器的动作安匝为60，可靠系数为1.1，试确定保护的动作电流、差动线圈匝数、平衡线圈匝数并校验灵敏度。

12

第七章 发电机的继电保护

思 考 题

1.发电机差动保护的不平衡电流比变压器差动保护的不平衡电流大还是小？为什么？

2.什么叫同步发电机的失磁？失磁过程中发电机端阻抗变化的情况可以用哪些园来描述？这几个园有什么用途？

3.简要说明发电机正常运行时，外部故障时和系统震荡时的机端测量阻抗的变化轨迹与发电机失磁时的机端测量阻抗的变化轨迹的区别？

4.什么叫反时限电流保护？它与定时限电流保护的不同之处在哪里？

作 业 题

1.发电机差动保护的不平衡电流比变压器差动保护的不平衡电流大还是小？为什么？（26） 2.发电机可能发生的故障和不正常运行状态有哪些？应装设哪些保护？（26） 3.同步发电机定子单相接地断路具有哪些特点？（27）

4.当同步发电机失磁后而异步运行时，会对电力系统和发动机产生什么影响？（27）

第八章 母线的继电保护

思 考 题

1.母线可能发生的故障和不正常工作状态有哪些？是否在任何情况下都要装设专门的母线保护？为什么？

2.何谓不完全差动保护？何谓完全差动保护？各在什么情况下使用？

作 业 题

1.正确完成下图母线差动保护的单项原理接线图。

第1题图

13