《電力系統繼電保護》課程綜合復習資料

一、判斷題

1.距離I段和距離II段作為本級線路的主保護（本身具有方向性），距離III段作為本線路的遠后備和

相鄰線路的近后備。

2.距離I段不能保護本線路全長，增設距離II段，以保護本線路的全長，保護范圍與下級線路距離

I段（或距離n段）相配合。

3.用作相間故障的距離保護一般采用0°接線，接入阻抗繼電器的電最為同名相的兩相電壓差與兩

相電流距離保護差。

4、發電機中性點處發生單相接地時，機端零序電壓為耳（相電動勢）；機端發生單相接地時，零序

電壓為零。

5、發變組縱差保護中的差動電流速斷保護，動作電流一般可取6?8倍額定電流，目的是避越空載

合閘時誤動c

6、只要變壓器的繞組發生了匝間短路，差動保護就一定能動作。

7.因為差動保護和瓦斯保護的動作原理不同，因而差動保護不能代替瓦斯保護。

8、變壓器采用比率制動式差動繼電器主要是為了躲勵磁涌流和提高靈敏度。

9、變壓器的復合電壓方向過流保護中，三側的復合電壓接點并聯是為了提高該保護的靈敏度。

10、對于分級絕緣的變壓器，中性點不接地或經放電間隙接地時應裝設零序過電壓和零序電流保護，

以防止發生接地故障時因過電壓而損壞變壓器。

11、在變壓器中性點直接接地系統中，當發生單相接地故障時，將在變壓器中性點產生很大的零序

電壓。

12、變壓器中性點采用經過間隙接地的運行方式時，變壓器接地保護應采用零序電流保護與零序電

壓保護并聯的方式。

13、發電機裝設縱聯差動保護，它是作為定子繞組及其引出線的相間短路保護。

14.按照母線差動保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為低阻抗用線差動保護、中阻抗以

線差動保護和高阻抗母線差動保護。

15、縱差保護只能對發電機定子繞組和變壓器繞組的相間短路起作用，不反應匝間短路。

16、發電機機端定了繞組接地，對發電機的危害比其他位置接地危害要大，這是因為機端定子繞組

接地流過接地點的故障電流及非故障相對地電壓的升高，比其他位置接地時均大。

17.電力元件上下級保護區必須重疊。

18、由于發電機運行時中性點對地電壓接近為零，故發電機中性點附近不可能發生絕緣擊穿。

19、發電機中性點處發生單相接地時，機端的零序電壓為0V。

20、發電機負序反時限保護是發電機轉子負序燒傷的唯一主保護，所以該保護電流動作值和時限與

系統后備保護無關。

21.電力系統的運行狀態分為正常狀態，不正常狀態，故障狀態。

22.繼電保護裝置指能反應電力系統中電氣設備發生故障或不正常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或

發出信號的一種自動裝置。

23.當短路故障發生時，保護裝置能敏銳感覺，正確反應，這是繼電保護的可靠性。

24.電力系統繼電保護的基本任務包括：自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統中切除，使

故障元件免于繼續遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。

25.故障發生時，要求在可能的最小區間將故障切除，這是繼電保護的選擇性。

26.要求在故障發生后，盡可能快地切除故障，這是繼電保護的速動性。

27.電力系統的短路類型包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相短路。

28.單相短路是對稱短路。

29.繼電保護的四個基本要求是：可靠性，選擇性，速動性，靈敏性。

30.要求繼電保護不發生誤動作，也不發生拒絕動作，這是維電保護基本要求中的靈敏性。

二、單選題

1.距離保護若靈敏性不滿足要求，則考慮與相鄰線路的距離I【段相配合，增加（），保證選擇性。

A.保護B.延時C.動作D.距離

2.與電流保護類似，距離保護也采用相互配合的三段式配置方式，即距離（）。

A.I段、II段B.I段、IH段C.II段和III段D.I段、【1段和III段

3.距離保護I段的保護范圍是（）。

A.該線路一半B.被保護線路全長C.被保護線路全長的80%?85%D.線路全長的20曷?50與

4.距離保護第I段動作時間是（）。

A.絕對零秒

B.保護裝置與斷路器固有的動作時間

C.可以按需要而調整

D.0.1s

5.距離保護II段保護范圍是（）。

A.不足線路全長

B.線路全長延伸至下一段線路一部分（30$-40$）

C.距離一段后備保護

D.全長的95%

6、變壓器差動保護防止勵磁涌流影響的措施有：

A.鑒別短路電流和勵磁涌流波形的區別,要求間斷角為60°?65°

B.加裝電壓元件

C.各側均接入制動繞組。

7.在不接入調相電阻的情況二，電抗變換器二次輸出電壓比一次輸入電流()°。

(A)滯后90(B)超前90(C)約0⑴)超前約90

8.電力系統發生內部故隙，兩側電流相位故隙特征為()。

(A)接近同相(B)相位差60°(C)相位差12?！?D)相位差180°

9.電流互感器的相位誤差，?般規定不應超過()。

A.VB.5°C.3°

10.電力系統振蕩時，系統兩側等效電動勢間的夾角可能在：)之間變化。

A.90°-180°B.0°-360°C.180°-360°D,0°-180°

11.負序功率方向繼電器的最大靈敏角是()。

A.70°B.-45°C.-I050

12、Y/ZkTl結線的變壓器，是指:

A.一次側相電壓超前二次側相電壓30°

B.一次側線電壓超前二次側線電壓30°

C.一次側線電壓滯后二次側線電壓30°

13.繼電保護的靈敏系數(.要求()。

A.K由<1B.Ksen=1C.Ksen>1

14.已知一過甩流繼電器的動作電流hz=5A,返回電流h=4.3A,該繼電器的返回系數K?=()。

(A)1.5(B)0.86(01.16(D)1

15.有一整定阻抗為Zg=8/60。。的方向圓阻抗繼電器，當測量阻抗2川=4/30℃時,，該繼電器

處于()狀態。

A.動作B.不動作C.臨界動作

16.零序電流濾過器輸出31。時是()。

A.通入三相正序電流B.通入三相負序電流C.通入三相零序電流

17.在同一小接地電流系統中，所有出線均裝設兩相不完全星形接線的電流保護，但電流互感器不裝

在同名兩相上，這樣在發生不同線路兩點接地短路時，兩回線路保護均不動作的幾率為()。

A.土保護B.二次保護C.后備保護

29.中性點直接接地系統，最常見的短路故障是（）。

A.金屬性兩相短路B,三相短路C.單相接地短路

30.繼電保護中需要注意相鄰元件保護的配合，要求上級元件后備保護的靈敏度要（）卜級元件后備

保護的靈敏度。

A.大于B.低于C.等于

三、填空題

I.按相實現的變壓器縱差動保護，其電流互感耀變比的選擇原則是o

2.發電機的過電流保護是反應引起的過電流，同時兼作的后備保護。

3.電力系統的運行狀態指電力系統在不同運行條件下的系統與設備的工作狀態，分為_、_、

4.為了能盡量利用重合閘所提供的條件加速切除故障，繼電保護與之配合時，一般采用、—兩

種方式。

5.乩斯保護能保護變壓希油箱內的各種輕微故障，一個反應變壓器內部的小正常情況和輕微故障，

稱為，另一個反應變壓器的嚴重故障，稱為O

6.電流繼電器的電流與動作電流的比值稱為繼電器的返網系數。

7.按90。接線的功率方向繼電器用于阻抗角為60。的被保護線路上，要使繼電器最靈敏，繼電器的

內角應為。，最靈敏角為%

8.是指cose=l時，加入繼電器的電壓和電流同相。

9.使動作阻抗降為對應的測量電流，稱為最大精確工作電流，用//max

10.阻抗繼電器的0。接線是指,加入繼電器的。

四、問答題

1.什么是繼電保護裝置？繼電保護裝置的主要任務是什么？

2.對繼電保護有哪些要求？各項要求的定義是什么？

3、試分析發電機縱差保護和橫差保護的性能，兩者的保護范圍如何？能否相互代替？

4.什么是相繼動作，為什么會出現相繼動作，出現相繼動作對電力系統有何影響？

5.功率方向繼電器的90"接線方式的含義？試述其優缺點？

6.為了保證繼電保護可靠工作，對繼電器的動作特性有明確的“繼電特性”要求，試畫出過電流繼

電器的繼電特性曲線，并寫出其的返回系數表達式。

7.試畫出偏移圓特性的動作區域，并寫出其絕對值比較動作方程和相位比較動作方程。

8.以電流繼電器為例畫出電磁式繼電器的動作特性，并說明其動作原理？

仇補全下圖電流保護的兩種常用接線方式，并簡要比較他們在各種故障時的性能。

三相星形接線方式兩相星形接線方式

10.三段式距離保護I段和II段如何整定計算？

五、計算題

1.對于裝有90〃接線的功率方向繼電器，請分析：

1）90〃接線的功率方向繼電器引入的電壓電流是什么量？（寫出三個繼電器的）

2）如功率方向繼電器的內角a=30"，寫出其動作方程并畫出其動作特性。

3）對于安裝在送點側的功率方向繼電器，若負荷功率因數為0.85,分析正常運行時B相功率方向

繼電器的動作方向。

2.圖示單側電源組成網絡，線路右、&上均裝設三段式電流保護，計算線路右的三段式電流保護

的動作電流、動作時限并校驗保護的靈敏度。（保護I的可靠系數取1.2,II的可靠系數取1.1,III

段的可靠系數取L2,自啟動系數取2.2）并且，通過短路計算，以下條件為已知：

L.正常運行時最大負荷電流為120A；L2的過電流保護的動作時限為2s。

K1點的最大短路電流：皿=1.475（姑）；K1點的最小短路電流：/兌血=1.250（加）

K2點的最大短路電流：=0.862（M）；K2點的最小短路電流：=0.737（M）

K3點的最大短路電流：Zg'max=0.609（M）；K3點的最小短路電流：/:著°=0.537（公）

X$.min=13Q

二140

J.max

3.如圖所示的網絡中，各線路均裝設有距離保護,試對其中保護1的相間短路保護I,H,III段

進行整定計算。已知線路A-B的最大負荷電流/amax=35（M,功率因數COS仍）=0.9,各線路每公

里阻抗Z1=0.4Q/K〃，阻抗角％=70°,電動機的自啟動系數K*=1.5,正常時母線最低，作電

壓取等于0?94丫（。'=11優1/）.

BC

A

o_

~~I

4=115/6kV

Xs.max=25c

X.5.1.mi.n=20Q

X—二25。

4.如圖所示系統，在線路MN上裝設縱聯電流相位差動保護（相差高頻保護）。已知EM=￡,v/的，

Zv=區,卜心，Zw=|4/怙"°"線路長400km,電流互感器和保護裝置角度誤差分別為7。和15°，

裕度角外取0"。問：

（1）求保護的閉鎖角處

（2）當k點（N出口）發生三相短路時，以下一頁給出的￡“為基準向量，畫出兩端電勢、故障電

流的向量圖，并分析兩側保護能否同時動作？

%

5.如圖所示網絡和已知條件，設K：,=1.25,K胃=1.1,K胃=1.2,K感=1.5,

KK=0.85,Z,=0.4Q/初W=0.55。

試對對保護1進行三段式電流保護整定計算。

且要求:/*%>15%,K.2近=1.5,K2遠>1.2

綜合復習資料參考答案

一、判斷題

題號12345678910

答案XVVXXXVXV7

題號11121314151617181920

f

答案X7VVXVVX77

題號21222324252627282930

1/

答案V7XV弋yVXVX

二、單選題

題號12345678910

答案BDCBBADAAB

題號11121314151617181920

答案CCCBACBACC

題號21222324252627282930

答案ACBAABCACB

三、填空題

1.答案：兩側CT變比的比值等于變壓器的變比的倒數。

2.答案：外部短路、縱差動保護

3.答案：常狀態、不正常狀態、故障狀態

4.答案：重合閘前加速、重合閘后加速

5.答案：輕瓦斯、重瓦斯

6.答案：返回

7.答案:30,-30

8.答案：阻抗繼電器的0。接線

9.答案：0.9

10.答案：COS。=1時,電壓和電流同相

四、問答題

1.答：繼電保護裝置，就是指反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動作于斷路

黯跳閘或發出信號的一種自動裝置。

主要任務：

(1)發生故障時，自動地、迅速地借助于斷路器將故障設備從電力系統中切除，以保證系統無故障部

分繼續正常運行。此外，也使故障設備免于繼續遭受破壞。

某些故障，如小接地電流系統的單相接地，由于它不會直接破壞電力系統的運行，因此在大多數情

況下，繼電保護裝置只作用于信號，而不立即動作短路器跳閘。

(2)反應電氣設備的不正常工作情況。根據不正常工作情況的種類和設備運行維護的條件(例如有無

經常值班人員)，發出信號由值班人員進行處理或自動地進行調整或將那些繼續運行會引起事故的電

氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置容許帶一定的延時動作。

2.答：電力系統繼電保護的基本性能應滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。

選擇性：是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系

統中的無故障部分仍能繼續安全運行。

速動性：短路時快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對用尸工作的

影響，提高電力系統的穩定性。

靈敏性：是指對于保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力。

可靠性：是指在規定的保護范圍內發生了屬于它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在其他

不屬于它應該動作的情況下，則不應該誤動作。

3、答：發電機縱差保護是相間短路的主保護，它反映發電機中性點至出口同一相電流的差值，保護

范圍即中性點電流互感器與出口電流互感器之間部分。因為反應同一相電流差值，故不能反應同相

繞組匝間短路，所以不能替代匝間保護。

發電機橫差保護，是定子繞組匝間短路的保護，兼做定子繞組開焊保護。它反應定子雙星形繞

組中性點連線電流的大小。當某一繞組發生匝間短路時，在同一相并聯支路中產生環流使保護動作。

對于相間短路故障，橫差保護雖可能動作，但死區可達繞組的15%?20%,且不能切除引出線上的相

間短路，所以它不能代替縱差保護。

4.答：在輸電線路保護中，一側保護先動作跳閘后，另一側保護才能動作的現象稱為相繼動作。

隨著被保護線路的增長，為了保證區外故障時不誤動作，要求保護的閉鎖角增大，從而使動作區域

變小，內部故障時有可能進入保護的不動作區。由于在內部故障時高頻信號的傳輸延時對于電流相

位超前側和滯后側的影響是不同的，對于滯后的N側來說，超前側M發出的高頻信號經傳輸延遲后，

相當于使兩者之間的相位差縮小，高頻信號的間斷角加大，有利于其動作，所以N側是可以動作的；

但對于超前的M側來說，N側發來的信號經延時后相對于加大了兩側電流的相位差，使M側感受到

的高頻信號的間斷角變得更小，有可能小于整定的閉鎖角，從而導致不動作。為解決“端不能跳閘

問題，當N側跳閘后，停止發高頻信號，M側只能收到自己發的高頻信號，間隔180。，滿足跳閘條

件隨之跳閘。出現相繼動作后，保護相繼動作的一端故障切除的時間變慢。

5.答案：指系統三相對稱情況下，cos”=1時，@里工=90°的接線方式。如乙，口品。

Ur

優點：①對各種兩相短路都沒有死區；

②適當選擇內角。后，對線路上各種相間故障保證動作的方向性；

缺點：三相短路時仍有死區。

Z〃「3（ZM+Z陽2）&g1（Z.M一2陽2）

2

-90"<arg?<90”

Z〃i-

8.答案：繼電器的動作特性如圖所示。

Y八

動作原理：當輸入量"（〃篦時，輸一

出量Y=0。

當［j=U?j時,觸電閉合，繼電器

o-------------------------------->

動作，輸出量Y突變。%公4

當乙減小時，若L”h?j,則Y保持

不變。

當乙降到等于4?，時，觸點斷開，Y突降至零，繼電器返回。

9.答案：

三相星形接線方式兩相星形接線方式

1）對各種相間短路，兩種接線方式均能正確反映：只是動作繼電器的個數不同。

2）中性點直接接地系統的單相接地短路，三相星形可反應各種接地故障，兩相（AC）星形不能反映

B相接地故障

3）在小接地電流系統中，發生異地兩點接地時，

①異地兩點接地發生在相互串聯的兩條線路上：

a、三相星行接線：100%切除后一線路；

b、兩相星行接線：2/3機會切除NP（A-B）線。（即1/3機會無選擇性動作）；

②異地兩點接地發生在同一母線的兩條并行線路上：

a、三相星行接線：'=1,保護1和保護2同時動作,切除線路I、H；

b、兩相星行接線：當發生兩相接地短路時即使乙二’2條件滿足，也只有2/3機會只切除一條線路。

4）Y/△接線變壓器一側兩相短路流過另一側保護中電流的分析d（2）

當在Y/△變壓器的△側發生兩相短路時：滯后相電流是其它兩相電流的兩倍并與它們反相位。

當在Y/△變壓器的Y側發生兩相短路時：超前相電流是其它兩相電流的兩倍，并與它們反相位。

10.答案：1)距離保護I段整定阻抗

按躲過相鄰線路出口短路的原則來整定

Z：八二

其中K：=O80.85

2)距離保護II段整定阻抗

(1)與相鄰線路距離I段配合

其中K胃=0.8

(2)與相鄰變壓器的快速保護相配合

ZL心(ZAB+KFZT)

其中C=0-7-0.75

動作時間的選擇

d=g+Af

r"=rT+Ar

靈敏度校驗

要求七。125

若靈敏度不滿足要求，改為與相鄰元件的保護n段相配合

五、計算題

1、答案：

1)A相繼電器引入的電壓、電流分別為"隨、h

B相繼電器引入的電壓、電流分別為“A、4

c相繼電器引入的電壓、電流分別為心。、八

2)功率方向繼電器的動作方程為：

-90p-of<arg^<90°-?

1ni

帶入二的大小可以得到:

-120"Wa「g3

<60"

1m

下圖分別是以電流、電壓為參考向量的動作特性:

3）功率囚數角：^=arccos0.85=31.7

對于B相功率方向繼電器：

（pm=arg2=90"-317=58.3"

所以：4

滿足動作條件，所以繼電器會動作。

2.答案：整定計算：

保護I段：心水小/心、=L2x1.475=1.77（碗

保護II段：/或=K^-2=1-1x1-2x0.862=1.138[M）

/⑵125

K=A2min==11<13

W"I"1138

靈敏度校驗：叩i靈敏度不滿足要求。

故應該考慮和相鄰線路L2的II進行配合。

^.2=^x7；3=1.1x1.2x0.609=0.88W

故L1的H動作電流為：心=KWQ=1.1x0.803=0.883(4

/⑵125

K^=-^=2±±1.416>1.3

■WMnJIInQQQ=

靈敏度校驗：呼」靈敏度滿足要求。

動作時限整定:t"=t"+A/=Q；+Ar)+Ar=15

保護III段：

按照最大的負荷電流進行整定計算:

K/K,12x2.2

IIIX/L.maxx().12=O.373Q⑷

op.0.85

校驗靈敏度:

/⑵125

K小=-^=-^-=3.35\>\.5

I1110373

作為近后備：印』,靈敏度滿足要求。

(2)0737

K女3.min―上々=1.976〉1.2

senIll0373

作為遠后備：op.,靈敏度滿足要求。

動作時限整定：+~=2+05=2.5s

3.答案:

(1)有關元件的阻抗計算:

線路1-2的正序阻抗：Z『2=z/42=64x30=12(0

線路3-4,5-6的正序阻抗：Z3Y=25^=2/1=0.4x60=24(C)

QU%U；10.51152人“C、

Z=KA：X—=^—X-----=44.1(Q)

r100

變壓器的等效阻抗：ST10031.5

(2)整定計算：

距離保護I段：Z：=K、xZj_2=0.85x12=10.2(Q)

動作時限：〃二°s

距離保護II段：

與下一級相鄰最短線路配合。

Z1=K胃x(Z,-2+)=0.8x(12+1.19x20.4)=29(0)

其中：K1=().85,K—=0.8Z[.3=K]x=0.85x24=20.4(。)

最小分支系數的求解如"

JTX(?一

K4min=芋XX+L1+015)Z=('手+D甘

X2Zx

,20+12“115

二+l)x---=1.19

2

按躲過相鄰變壓器低壓側出口短路整定:

Z*=長2X(乙_2+K.minZ/)=。.7X(12+2.07x44.1)=723(C)

其中K胃=0.7,最小分支系數的求解如下:

X.min+Xj2+1=20+12+]=2.07

Y

八.v2.max3()

取以上兩者中較小者作為II的整定值，即Z普」二290

Z.329

Ksen=—=2.47>1.25

12滿足要求。

校驗靈敏度：按照本線路末端求靈敏系數乙1-2

則『二匕+'=°.5$,它能同時滿足與相鄰保護以及

動作時限整定：與相鄰保護3的I段配合,

與相鄰變壓器保護配合的要求。

（3）距離保護III段整定

整定阻抗：按照躲過最小負荷阻抗整定

7UL.min0.9X110“鼻V/C\

ZL..nin=------=Fn”=163.5(Q)

IV3x0.35

/D.max

Zanin

///163.5

7=11Q2(Q)

4量，.10n

KnlKn,-(pL)1.2x1.15x1.5xcospO-25.8)

r

其中：Kmi=1.2=1.15Kw=1.5(p^=70(pD=arccos().9)=25.8

靈敏度校驗;

本線路末端短路時的靈敏系數:

y//Z11Q2

八貨〃一7=9.18>1.5

Zl