大学课程《电力系统继电保护原理》习题 (一)

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曙拒动时，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（安全性利信赖幸），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DI、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护

应动作跳闸。

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，与哪些因索有

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ABW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lo试计算：（1）、线路AB和BC各段电流继电器的动作电流却和时间

继电器的动作时限孰。（2）、求出无时限电流速断的保护范围和校验II、III段的

灵敏度。

K，=1.2,K〃=K〃/=]J

(relrelrei)

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。K1万1.3,

K2=1.1,K3=1.2,K=0.85,K=1.5,线路阻抗为0.4。/km,阻抗角为

relrelress

700,AB线最大负荷电流为170Ao电源阻抗X.M„un=2。，X.s4max=3Q,

1M$

(4)相邻线路出口(k2点)发生AC相间短路1寸，说明编电器的动籍情况，

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：E.=&="()/60，

ZSA*=15。、Zw=20。，Z$8mM=1℃、Z.””二12。，线路AB长60km,

最大负荷电流为400A,双回线BC长100km,/=1.2、Kn=I.l>

Are/一八rd

rel

Kss=1.2>Kre=0.85,zi=0.4Q/km,=1.55,

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65°，保护1处装有90°接线功率方向继电

器，试分析：

(1)90°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。

⑶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。

KW八KAA

/~~~/一

~/---------/-------------

KWCKAC

(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二KvUj+K,lj和

B=KyUj-K,Ij中的Ku和K,是怎样取得的?K.J、K,的大小和幅角对该继电

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；（Z=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75°。当K点发生单相

接地短路时

T1K

——

T3

（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70。，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Zsi=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,Z7,。=3Z〃，试计算保护1零序

I段的定值。

110KVAB

©-<X---------个------

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

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x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？

⑶整套保护会不会误动？

来自PT开口三角侧

15、零序功率方向继电器在出口短路时有没有“死区”，为什么？

第三章电网距离保护

1、何谓阻抗继电器的测量阻抗(Z，)、整定阻抗(Zm)和动作阻抗(z“p)?

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，己知阻抗Z八和Z”试求出以下动作方程的特性轨迹。

Z—Z+Zi

270。>arg^—>为。270。>arg"八〉如

Zm-ZBZ,“-ZB

z—z&z+z、

270°>arg~270°>arg»~

>90°>90°

Zm+ZB+ZB

4、已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量UA=Ki小,

UB=K2Um-K\Im，动作条件为|UA|2|UB|，试问：⑴

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，Z.=0.4Q/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”=70。。试对保护1的

距离保护进行整定计算。（K*=K〃=Q8、犬"=1.2、K,$=1.5、K=1.2,

relre

rel

各段均采用方向圆特性阻抗继电器）

1I0KVABC

-------——►

Zs.Amax=20Q

Zs.Amin=l5QV>~

ZsB.max=250

Zs.Bmin=20。

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？

10、双侧电源系统如题2图所示，设①=巨"於，线路BC空载，两侧电源都处

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6=180。和90。时，在线路AR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b=0。时，保护1出口发生经10Q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，访=30ms,在=100°、

&=140°,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

在什么范围内时该闭锁措施会失效。

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，

AB

---------—

⑴说明采用两个不同灵敏度起动元件的原囚，时间元件，|、弓的作用。

⑵两侧保护都正常是，分别说明在KI、K2点发生故障时，保护1、2的动作情

况。

⑶当保护2的收信机故障时，分别说明在KI、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KI、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，反超前&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8。

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。

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