電力保護(hù)繼電器習(xí)題解析匯編一、緒論：繼電保護(hù)繼電器的“守護(hù)角色”與習(xí)題訓(xùn)練的價(jià)值電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行依賴于繼電保護(hù)裝置的精準(zhǔn)判斷與快速動(dòng)作，而繼電器是構(gòu)成保護(hù)裝置的核心元件（如電流繼電器監(jiān)測(cè)電流異常、時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)延時(shí)配合、阻抗繼電器判斷故障距離）。掌握繼電器的工作原理、整定方法與動(dòng)作邏輯，是電力專業(yè)學(xué)生、繼電保護(hù)工程師的必備技能。習(xí)題訓(xùn)練是理論與實(shí)踐的橋梁：通過(guò)解析典型習(xí)題，可深化對(duì)繼電器特性（如返回系數(shù)、動(dòng)作值）、保護(hù)原理（如三段式電流保護(hù)的時(shí)限配合）、故障分析（如短路時(shí)的動(dòng)作判斷）的理解，培養(yǎng)“從參數(shù)到結(jié)論”的邏輯思維能力。本文基于繼電保護(hù)課程核心知識(shí)點(diǎn)，按“基本概念→整定計(jì)算→動(dòng)作邏輯→綜合應(yīng)用”的層級(jí)，精選典型習(xí)題并展開專業(yè)解析，力求嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)用。二、基本概念解析：厘清繼電保護(hù)的“底層邏輯”（一）核心知識(shí)點(diǎn)回顧1.繼電器分類（按功能）：測(cè)量繼電器：反應(yīng)電氣量（電流、電壓、功率），如電流繼電器（KA）、電壓繼電器（KV）；輔助繼電器：實(shí)現(xiàn)延時(shí)、邏輯轉(zhuǎn)換，如時(shí)間繼電器（KT）、中間繼電器（KM）；信號(hào)繼電器：發(fā)出故障信號(hào)，如信號(hào)繼電器（KS）。2.關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)：動(dòng)作電流（\(I_{op}\)）：繼電器開始動(dòng)作的最小電流（固有特性，由彈簧彈力、鐵芯氣隙決定）；返回電流（\(I_{re}\)）：繼電器動(dòng)作后恢復(fù)原狀的最大電流（\(I_{re}<I_{op}\)）；返回系數(shù)（\(K_{re}\)）：\(K_{re}=I_{re}/I_{op}\)（電磁型繼電器約0.8-0.9，微機(jī)型約0.95以上）；整定電流（\(I_{set}\)）：根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)定的動(dòng)作電流（通過(guò)調(diào)整繼電器整定機(jī)構(gòu)改變\(I_{op}\)）。（二）典型習(xí)題1：術(shù)語(yǔ)辨析與分類判斷題目：下列關(guān)于繼電保護(hù)繼電器的描述，正確的是（）A.時(shí)間繼電器屬于測(cè)量繼電器B.返回系數(shù)越大，繼電器越難返回C.整定電流是繼電器的固有參數(shù)D.微機(jī)型繼電器的返回系數(shù)高于電磁型解析過(guò)程：選項(xiàng)A：時(shí)間繼電器用于實(shí)現(xiàn)延時(shí)，屬于輔助繼電器；測(cè)量繼電器反應(yīng)電氣量（如電流繼電器），故A錯(cuò)誤。選項(xiàng)B：\(K_{re}\)越大，說(shuō)明\(I_{re}\)越接近\(I_{op}\)，繼電器越容易從動(dòng)作狀態(tài)返回（如故障切除后，電流下降到\(I_{re}\)時(shí)恢復(fù)，防止誤動(dòng)），故B錯(cuò)誤。選項(xiàng)C：整定電流是人為設(shè)定的值（如調(diào)整彈簧彈力改變\(I_{op}\)），而非固有參數(shù)，故C錯(cuò)誤。選項(xiàng)D：微機(jī)型繼電器通過(guò)軟件算法優(yōu)化返回特性，\(K_{re}\)可接近1（如0.95），遠(yuǎn)高于電磁型（0.8-0.9），故D正確。答案：D拓展思考：返回系數(shù)過(guò)低會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（提示：故障切除后，電流下降到\(I_{re}\)以下時(shí)，繼電器未返回，可能造成斷路器誤跳閘。）三、整定計(jì)算專題：掌握繼電器的“參數(shù)設(shè)定”（一）核心知識(shí)點(diǎn)回顧電流繼電器整定（以過(guò)電流保護(hù)為例）：整定電流需滿足兩個(gè)條件：1.躲過(guò)最大負(fù)荷電流（防止正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)）：\[I_{set}=K_{rel}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}\]其中：\(K_{rel}\)為可靠系數(shù)（過(guò)電流保護(hù)取1.2-1.3）；\(I_{L.max}\)為線路最大負(fù)荷電流；\(K_{re}\)為返回系數(shù)（取0.8-0.9）。2.保證上下級(jí)保護(hù)配合（防止越級(jí)跳閘）：下級(jí)保護(hù)的整定電流應(yīng)小于上級(jí)保護(hù)，且動(dòng)作時(shí)間差為\(\Deltat\)（10kV系統(tǒng)取0.5s）。（二）典型習(xí)題2：過(guò)電流繼電器整定計(jì)算題目：某10kV線路的最大負(fù)荷電流為\(I_{L.max}=200A\)，采用電磁型過(guò)電流繼電器（\(K_{re}=0.85\)），可靠系數(shù)\(K_{rel}=1.2\)。求該繼電器的整定電流\(I_{set}\)。解析過(guò)程：根據(jù)躲過(guò)最大負(fù)荷電流的整定公式：\[I_{set}=K_{rel}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}=1.2\times\frac{200}{0.85}\approx282A\]答案：約282A拓展思考：若\(K_{re}\)取0.9（更高），整定電流會(huì)如何變化？（提示：\(K_{re}\)增大，分母變大，\(I_{set}\)減小，更接近\(I_{L.max}\)，但需確保返回系數(shù)足夠，防止誤動(dòng)。）四、動(dòng)作邏輯分析：理解繼電器的“配合機(jī)制”（一）核心知識(shí)點(diǎn)回顧三段式電流保護(hù)的時(shí)限配合：Ⅰ段（瞬時(shí)電流速斷）：無(wú)延時(shí)（\(t_1=0s\)），整定電流躲過(guò)本線路末端短路電流，保護(hù)線路首端約80%；Ⅱ段（限時(shí)電流速斷）：延時(shí)\(t_2=\Deltat\)（0.5s），整定電流躲過(guò)下級(jí)線路Ⅰ段末端短路電流，保護(hù)本線路全長(zhǎng)；Ⅲ段（過(guò)電流保護(hù)）：延時(shí)\(t_3=t_2+\Deltat\)（1.0s），整定電流躲過(guò)最大負(fù)荷電流，作為后備保護(hù)。邏輯關(guān)系：Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段依次動(dòng)作，形成“階梯型時(shí)限特性”，保證近故障點(diǎn)保護(hù)先動(dòng)作。（二）典型習(xí)題3：三段式電流保護(hù)的動(dòng)作判斷題目：某10kV線路采用三段式電流保護(hù)，Ⅰ段整定電流\(I_{set1}=1000A\)（無(wú)延時(shí)），Ⅱ段整定電流\(I_{set2}=600A\)（延時(shí)0.5s），Ⅲ段整定電流\(I_{set3}=300A\)（延時(shí)1.0s）。若線路中點(diǎn)發(fā)生短路，短路電流\(I_k=800A\)，問(wèn)哪些段會(huì)動(dòng)作？解析過(guò)程：1.Ⅰ段動(dòng)作條件：\(I_k>I_{set1}\)（800A<1000A，不滿足）；2.Ⅱ段動(dòng)作條件：\(I_k>I_{set2}\)（800A>600A，滿足），且延時(shí)0.5s；3.Ⅲ段動(dòng)作條件：\(I_k>I_{set3}\)（800A>300A，滿足），但Ⅱ段延時(shí)更短（0.5s<1.0s），故Ⅱ段先動(dòng)作，Ⅲ段被閉鎖。答案：Ⅱ段動(dòng)作，Ⅰ段、Ⅲ段不動(dòng)作。拓展思考：若短路點(diǎn)在下級(jí)線路末端，短路電流\(I_k=500A\)，問(wèn)上級(jí)線路的Ⅲ段是否動(dòng)作？（提示：下級(jí)線路的Ⅲ段整定電流應(yīng)小于上級(jí)線路的Ⅲ段，若下級(jí)線路Ⅲ段動(dòng)作（延時(shí)0.5s），上級(jí)線路Ⅲ段（延時(shí)1.0s）不會(huì)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)。）五、故障場(chǎng)景應(yīng)用：解決實(shí)際運(yùn)行中的“保護(hù)問(wèn)題”（一）核心知識(shí)點(diǎn)回顧短路故障的保護(hù)動(dòng)作邏輯：電流繼電器：當(dāng)短路電流\(I_k>I_{set}\)時(shí)，觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)時(shí)間繼電器；時(shí)間繼電器：達(dá)到整定延時(shí)后，觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)中間繼電器；中間繼電器：放大觸點(diǎn)容量，驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘。關(guān)鍵結(jié)論：短路故障時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作與否取決于短路電流與整定電流的大小關(guān)系，以及時(shí)限配合。（二）典型習(xí)題4：短路故障的動(dòng)作分析題目：某線路采用電流繼電器（\(I_{set}=500A\)）與時(shí)間繼電器（\(t_{set}=0.5s\)）組成過(guò)電流保護(hù)。若線路發(fā)生三相短路，短路電流\(I_k=600A\)，且故障持續(xù)時(shí)間為0.3s（斷路器快速跳閘），問(wèn)繼電器是否動(dòng)作？解析過(guò)程：1.電流條件：\(I_k=600A>I_{set}=500A\)，電流繼電器動(dòng)作，啟動(dòng)時(shí)間繼電器；2.時(shí)限條件：時(shí)間繼電器需要0.5s才能動(dòng)作，但故障持續(xù)時(shí)間僅0.3s（斷路器已跳閘，電流下降到0），故時(shí)間繼電器未達(dá)到整定延時(shí)，觸點(diǎn)未閉合，保護(hù)裝置不動(dòng)作？糾正：上述分析錯(cuò)誤！電流繼電器的動(dòng)作是“瞬時(shí)”的（只要\(I_k>I_{set}\)，立即閉合觸點(diǎn)），但時(shí)間繼電器需要“累積時(shí)間”才能動(dòng)作。若故障持續(xù)時(shí)間短于時(shí)間繼電器的整定延時(shí)（0.3s<0.5s），時(shí)間繼電器未動(dòng)作，故保護(hù)裝置不跳閘？正確結(jié)論：保護(hù)裝置是否動(dòng)作取決于時(shí)間繼電器是否完成延時(shí)。若故障持續(xù)時(shí)間（0.3s）小于整定延時(shí)（0.5s），時(shí)間繼電器未動(dòng)作，故保護(hù)裝置不跳閘。但實(shí)際中，斷路器的跳閘時(shí)間（約0.1-0.2s）遠(yuǎn)小于時(shí)間繼電器的整定延時(shí)（0.5s），因此短路故障時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)動(dòng)作（電流繼電器動(dòng)作→啟動(dòng)時(shí)間繼電器→中間繼電器動(dòng)作→斷路器跳閘），而時(shí)間繼電器的延時(shí)是為了配合上下級(jí)保護(hù)，防止越級(jí)跳閘。答案：保護(hù)裝置動(dòng)作（斷路器跳閘）。拓展思考：若時(shí)間繼電器的整定延時(shí)為0.2s（小于斷路器跳閘時(shí)間），會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題？（提示：斷路器未完成跳閘，時(shí)間繼電器已動(dòng)作，可能造成保護(hù)裝置誤動(dòng)作。）六、綜合案例實(shí)戰(zhàn)：多繼電器協(xié)同保護(hù)系統(tǒng)（一）案例背景某10kV配電線路（L1）連接電源（S）與負(fù)荷（F），線路全長(zhǎng)5km，最大負(fù)荷電流\(I_{L.max}=150A\)，末端短路電流\(I_{k.end}=800A\)。采用三段式電流保護(hù)，上下級(jí)保護(hù)配合要求：Ⅰ段：保護(hù)線路首端80%（即4km處），無(wú)延時(shí)；Ⅱ段：保護(hù)線路全長(zhǎng)，延時(shí)0.5s；Ⅲ段：作為后備保護(hù)，延時(shí)1.0s。（二）習(xí)題要求1.計(jì)算Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段的整定電流；2.分析線路中點(diǎn)（2.5km）發(fā)生短路時(shí)的動(dòng)作情況。（三）解析過(guò)程1.整定電流計(jì)算Ⅰ段（瞬時(shí)電流速斷）：整定電流需躲過(guò)線路末端（5km）短路電流，可靠系數(shù)\(K_{rel1}=1.3\)：\[I_{set1}=K_{rel1}\cdotI_{k.end}=1.3\times800=1040A\]（保護(hù)范圍：線路首端約80%，即4km處，短路電流\(I_{k.4km}>I_{set1}\)）。Ⅱ段（限時(shí)電流速斷）：整定電流需躲過(guò)下級(jí)線路（若有）Ⅰ段末端短路電流，此處假設(shè)無(wú)下級(jí)線路，故躲過(guò)本線路Ⅰ段末端（4km）短路電流，可靠系數(shù)\(K_{rel2}=1.1\)：線路4km處的短路電流\(I_{k.4km}\)（按線性分布，\(I_k\)與距離成反比）：\[I_{k.4km}=\frac{5}{4}\timesI_{k.end}=1.25\times800=1000A\]故：\[I_{set2}=K_{rel2}\cdotI_{k.4km}=1.1\times1000=1100A？不，此處錯(cuò)誤?、蚨蔚恼娏鲬?yīng)小于Ⅰ段，以保護(hù)本線路全長(zhǎng)。正確的做法是：Ⅱ段的整定電流需躲過(guò)本線路Ⅰ段的保護(hù)范圍末端（4km）的短路電流，即\(I_{set2}<I_{k.4km}\)，同時(shí)可靠系數(shù)\(K_{rel2}=1.1\)（躲過(guò)Ⅰ段的動(dòng)作電流）：正確公式：\(I_{set2}=K_{rel2}\cdotI_{set1下}\)（\(I_{set1下}\)為下級(jí)線路Ⅰ段整定電流），若無(wú)下級(jí)線路，Ⅱ段的整定電流應(yīng)等于或略小于Ⅰ段的整定電流，以保護(hù)本線路全長(zhǎng)。此處可能題目設(shè)定簡(jiǎn)化，假設(shè)Ⅱ段的整定電流為\(I_{set2}=600A\)（躲過(guò)最大負(fù)荷電流的1.2倍，即\(1.2\times150=180A\)，但需滿足與Ⅰ段的配合）。（注：實(shí)際工程中，Ⅱ段的整定電流需通過(guò)“保護(hù)范圍重疊”計(jì)算，此處為簡(jiǎn)化案例，假設(shè)\(I_{set2}=600A\)，\(t_{set2}=0.5s\)。）Ⅲ段（過(guò)電流保護(hù)）：整定電流需躲過(guò)最大負(fù)荷電流，可靠系數(shù)\(K_{rel3}=1.2\)，返回系數(shù)\(K_{re}=0.85\)：\[I_{set3}=K_{rel3}\cdot\frac{I_{L.max}}{K_{re}}=1.2\times\frac{150}{0.85}\approx212A\]延時(shí)\(t_{set3}=t_{set2}+\Deltat=0.5+0.5=1.0s\)。2.中點(diǎn)短路動(dòng)作分析線路中點(diǎn)（2.5km）的短路電流\(I_{k.2.5km}\)（按線性分布）：\[I_{k.2.5km}=\frac{5}{2.5}\timesI_{k.end}=2\times800=1600A\]Ⅰ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set1}=1040A\)，無(wú)延時(shí)，立即動(dòng)作；Ⅱ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set2}=600A\)，但Ⅰ段已動(dòng)作（無(wú)延時(shí)），故Ⅱ段被閉鎖；Ⅲ段：\(I_{k.2.5km}=1600A>I_{set3}=212A\)，但Ⅰ段先動(dòng)作，故Ⅲ段不動(dòng)作。結(jié)論：Ⅰ段動(dòng)作，斷路器瞬時(shí)跳閘，切除故障。（四）拓展思考若Ⅰ段保護(hù)拒動(dòng)（如繼電器故障），中點(diǎn)短路時(shí)哪些段會(huì)動(dòng)作？（提示：Ⅱ段動(dòng)作（延時(shí)0.5s），切除故障；若Ⅱ段也拒動(dòng)，Ⅲ段動(dòng)作（延時(shí)1.0s），作為后備保護(hù)。）七、總結(jié)：從習(xí)題到實(shí)踐的“能力提升”本文通過(guò)基本概念→整定計(jì)算→動(dòng)作邏輯→綜合應(yīng)用的層級(jí)解析，覆蓋了繼電保護(hù)繼電器的核心知識(shí)點(diǎn)。習(xí)題訓(xùn)練的關(guān)鍵不僅是“做對(duì)答案”，更是理解背后的原理（如返回系數(shù)對(duì)可靠性的影響、時(shí)限配合對(duì)越級(jí)跳閘的防止），并聯(lián)系實(shí)際工程（如10kV系統(tǒng)的可靠系數(shù)取值、斷路器跳閘時(shí)間的配合）。建議讀者在練習(xí)時(shí)，注重“三步法”：1.回顧知識(shí)點(diǎn)（明確公式、術(shù)語(yǔ)的含義）；2.分析習(xí)題條件（找出關(guān)鍵參數(shù)，如\(I_