2025年高壓電工職稱考試：高壓繼電保護(hù)原理試題解析與應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求不包括以下哪一項？A.選擇性B.速動性C.經(jīng)濟(jì)性D.可靠性2.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求繼電保護(hù)裝置盡快動作，將故障部分切除，這體現(xiàn)了繼電保護(hù)的哪一特性？A.選擇性B.速動性C.靈敏性D.可靠性3.電流繼電器是根據(jù)輸入的什么量超過其整定值來動作的？A.電壓B.電流C.頻率D.功率4.在三相交流電路中，如果發(fā)生一相接地故障，未故障相的電壓會發(fā)生變化，這種變化通常表現(xiàn)為：A.保持不變B.線電壓升高C.相電壓升高D.相電壓降低5.對于輸電線路的電流速斷保護(hù)，其保護(hù)范圍通常取決于：A.電源電壓B.線路長度C.故障類型D.繼電器類型6.在YNd11接線的變壓器差動保護(hù)中，為消除勵磁涌流對差動繼電器的影響，通常采取的措施是：A.增加差動繼電器的整定值B.在差動回路中接入限流電阻C.采用具有制動特性的差動繼電器D.加裝電壓閉鎖裝置7.反映繼電保護(hù)裝置在故障時輸出動作信號，而在正常運(yùn)行時不輸出動作信號的參數(shù)是：A.動作電流B.返回電流C.動作功率D.返回系數(shù)8.構(gòu)成距離保護(hù)的主要元件通常包括：A.電流繼電器和電壓繼電器B.時間繼電器和中間繼電器C.阻抗繼電器和方向繼電器D.差動繼電器和零序繼電器9.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生區(qū)外故障時，要求繼電保護(hù)裝置不應(yīng)動作，這體現(xiàn)了繼電保護(hù)的：A.速動性B.靈敏性C.選擇性D.可靠性10.在整定電流速斷保護(hù)時，其整定電流通常按什么原則整定？A.等于線路末端的最大故障電流B.等于線路末端的最小故障電流C.大于線路末端的最大故障電流D.小于線路末端的最小故障電流二、判斷題（每題1分，共10分）1.繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)是指保護(hù)裝置對故障的反映能力，數(shù)值越大越好。（）2.任何情況下，繼電保護(hù)的動作時間都必須越快越好。（）3.電壓繼電器是根據(jù)輸入的電壓量是否超過其整定值來動作的。（）4.在YNyn接線方式的變壓器差動保護(hù)中，必須采用制動特性以消除穿越電流的影響。（）5.過電流保護(hù)通常作為主保護(hù)，用于保護(hù)線路全長。（）6.繼電保護(hù)裝置的返回系數(shù)是指繼電器返回電流與動作電流的比值。（）7.距離保護(hù)能夠根據(jù)故障點到保護(hù)安裝點的距離自動調(diào)整動作時限。（）8.繼電保護(hù)的可靠性是指保護(hù)裝置在需要動作時不動作，不需要動作時能可靠不動作。（）9.零序電流保護(hù)主要用于反映單相接地故障。（）10.繼電保護(hù)定值整定時，應(yīng)保證保護(hù)在區(qū)內(nèi)故障時具有足夠的靈敏系數(shù)。（）三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述繼電保護(hù)選擇性是指什么？為什么要求繼電保護(hù)具有選擇性？2.簡述電流繼電器返回系數(shù)的含義及其應(yīng)滿足的要求。3.簡述三段式電流保護(hù)的各級保護(hù)及其主要作用。4.簡述方向繼電器的作用及其在什么情況下需要使用？四、計算題（每題10分，共20分）1.某輸電線路末端發(fā)生短路時，流過保護(hù)安裝處的短路電流為10kA。已知保護(hù)安裝處最小運(yùn)行方式下的短路電流為15kA。現(xiàn)要求該線路瞬時電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)不小于1.5。若不考慮返回系數(shù)等因素的影響，求該保護(hù)的瞬時電流整定值應(yīng)整定為多少？2.某線路限時過電流保護(hù)采用兩相兩繼電器接線方式。已知線路上正常運(yùn)行時流過電流互感器（變比100/5）的一次側(cè)電流為60A，繼電器動作電流整定為300mA。請計算繼電器線圈上的一次側(cè)動作電流是多少？若故障時流過電流互感器一次側(cè)的短路電流為1500A，流過繼電器線圈的二次側(cè)電流為10A，請判斷該保護(hù)是否能夠可靠動作？（假設(shè)繼電器返回系數(shù)為0.95）五、案例分析題（共30分）某變電站10kV線路采用單側(cè)電源供電，線路末端裝設(shè)有三段式電流保護(hù)和零序電流保護(hù)。保護(hù)定值如下：*瞬時電流速斷：整定電流1500A*限時電流速斷：整定電流1000A，時限0.5s*過電流保護(hù)：整定電流600A，時限1.5s*零序電流保護(hù)：整定電流10A，時限1s某日，該線路AB段發(fā)生單相接地故障，故障點距離A端約20km。保護(hù)動作，只跳A相斷路器，故障電弧被迅速熄滅。試分析：1.哪些保護(hù)動作了？哪些保護(hù)沒有動作？為什么？2.如果故障點距離A端只有5km，上述保護(hù)會如何動作？請簡述。3.在單相接地故障情況下，分析零序電流保護(hù)的靈敏系數(shù)可能受到哪些因素的影響？試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.B6.C7.D8.C9.C10.C二、判斷題1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.√三、簡答題1.答案：繼電保護(hù)選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，離故障點最近的保護(hù)裝置首先無延時或經(jīng)預(yù)定的短時限動作，將故障切除，而相鄰的其他線路或設(shè)備上的保護(hù)裝置不應(yīng)動作，或經(jīng)更長的時限動作。要求繼電保護(hù)具有選擇性的原因是：保證非故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的供電可靠性，減少故障切除時間，避免擴(kuò)大故障影響。解析思路：理解選擇性的核心定義（近故障先動，遠(yuǎn)故障后不動作或不同時動作），闡述其目的（保供電、縮時間、防擴(kuò)大）。2.答案：繼電保護(hù)裝置的返回系數(shù)（K_return）是指繼電器在故障切除后，輸入量（如電流）從動作值下降到返回值時，輸出量（如常開觸點閉合）返回到正常狀態(tài)后，輸入量與動作值的比值，常用公式表示為K_return=I_return/I_set。其中，I_set為繼電器動作電流，I_return為繼電器返回電流。返回系數(shù)應(yīng)滿足的要求是：對于作用于跳閘的繼電器，返回系數(shù)一般應(yīng)大于0.85且不小于0.8，以保證繼電器在故障切除后可靠返回，避免誤動作；對于作用于合閘的繼電器，返回系數(shù)要求較低。解析思路：闡述返回系數(shù)的定義（返回電流與動作電流之比），明確其計算公式，說明其對作用于跳閘的保護(hù)裝置應(yīng)有合格的下限值（如≥0.8），以保證可靠返回不誤動。3.答案：三段式電流保護(hù)通常指輸電線路的限時電流速斷保護(hù)、帶時限的過電流保護(hù)（有時也稱次速斷或遠(yuǎn)后備）和瞬時電流速斷保護(hù)。*瞬時電流速斷保護(hù)（第Ⅰ段）：保護(hù)范圍為本線路末端。動作原理是當(dāng)流過保護(hù)裝置的電流達(dá)到整定值時，瞬時動作跳閘。特點是動作最快，靈敏度高，但保護(hù)范圍小，通常只保護(hù)線路近端。*限時電流速斷保護(hù)（第Ⅱ段）：保護(hù)范圍為本線路全長及下一線路近端。動作原理是當(dāng)流過保護(hù)裝置的電流達(dá)到整定值時，經(jīng)一個固定時限（大于0.5秒）后動作跳閘。特點是保護(hù)范圍較Ⅰ段大，但動作有延時。*過電流保護(hù)（第Ⅲ段）：保護(hù)范圍為本線路全長及下下線、整個電網(wǎng)（作為遠(yuǎn)后備）。動作原理是當(dāng)流過保護(hù)裝置的電流達(dá)到整定值時，經(jīng)一個延時（通常按階梯原則整定，比相鄰下一級保護(hù)時限長0.5秒）后動作跳閘。特點是保護(hù)范圍最大，作為最后防線和遠(yuǎn)后備，但動作時限最長。解析思路：列出三段保護(hù)名稱，分別闡述每段保護(hù)的保護(hù)范圍、動作原理、特點（側(cè)重于速度、范圍、時限），并說明它們之間的關(guān)系（后備原則）。4.答案：方向繼電器的作用是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，判斷故障電流的方向是否與預(yù)定方向一致，只有當(dāng)故障方向與預(yù)定方向一致時才動作，否則不動作。方向繼電器主要用于雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)中的線路保護(hù)，以防止區(qū)外故障時保護(hù)誤動。在以下情況下需要使用方向繼電器：*線路兩側(cè)均有電源或通過聯(lián)絡(luò)線連接的電網(wǎng)部分。*為保證選擇性，防止區(qū)外故障時相鄰線路保護(hù)誤動。*對于方向保護(hù)（如方向電流保護(hù)、方向距離保護(hù)）。*在某些復(fù)雜接線方式的保護(hù)中，需要判斷故障功率方向。解析思路：先說明方向繼電器的基本作用（判斷故障方向），再列舉需要使用方向繼電器的典型場景（雙電源網(wǎng)絡(luò)、防誤動需求、特定保護(hù)類型），解釋其必要性。四、計算題1.答案：瞬時電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)K_sen=I_min_fault/I_set。根據(jù)題意，要求K_sen≥1.5，且I_min_fault=15kA，I_set=I_min正常運(yùn)行電流/K_sen。因此，I_set≤I_min正常運(yùn)行電流/1.5。又因為I_min正常運(yùn)行電流=15kA，所以I_set≤15kA/1.5=10kA。考慮到實際整定時應(yīng)留有裕度，且題目未給出具體裕度要求，按最小值計算，瞬時電流整定值應(yīng)≤10kA。解析思路：運(yùn)用靈敏系數(shù)定義公式K_sen=I_min_fault/I_set。已知K_sen≥1.5，I_min_fault=15kA。將I_set表示為I_min正常運(yùn)行電流/K_sen，代入不等式求解I_set的上限值。注意題目條件，特別是靈敏系數(shù)的下限要求。2.答案：*繼電器線圈的一次側(cè)動作電流I_set_1=I_set_2*(n_1/n_2)=0.3A*(100/5)=6A。*計算流過繼電器線圈的二次側(cè)故障電流I_2_fault=10A。一次側(cè)故障電流I_1_fault=I_2_fault*(n_2/n_1)=10A*(5/100)=0.5A。*返回電流I_return=I_1_fault/K_return=0.5A/0.95≈0.526A。*動作電流I_action=I_set_2=0.3A。*由于I_return(≈0.526A)<I_action(0.3A)，違反了返回系數(shù)的基本要求（返回電流應(yīng)大于動作電流），說明繼電器在故障切除后可能無法可靠返回。因此，該保護(hù)不能可靠動作。解析思路：第一步，根據(jù)繼電器變比和整定電流計算一次側(cè)動作電流。第二步，根據(jù)故障時二次側(cè)電流和變比計算一次側(cè)故障電流。第三步，利用返回系數(shù)計算故障時的返回電流。第四步，比較返回電流和繼電器動作電流，若返回電流小于動作電流，則說明繼電器無法可靠返回，保護(hù)不可靠。此題隱含了繼電器返回系數(shù)可能不足的問題。五、案例分析題1.答案：動作的保護(hù)是：限時電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)。未動作的保護(hù)是：瞬時電流速斷保護(hù)。*分析：*瞬時電流速斷保護(hù)：其整定電流為1500A。故障時流過保護(hù)的電流為10kA（假設(shè)為A端流過總故障電流）。由于10kA>1500A，瞬時電流速斷保護(hù)應(yīng)該動作。但題目描述只跳A相斷路器，故障電弧熄滅，說明瞬時電流速斷可能沒有動作，或者其整定值設(shè)置遠(yuǎn)大于故障電流，或者存在其他問題（如接線問題，但題目未提供信息）。如果嚴(yán)格按照題意“只跳A相”，且假設(shè)其他保護(hù)均按整定值正確動作，那么瞬時電流速斷未動作是最可能的解釋（可能整定值設(shè)為更高值如2000A，且只跳A相）。*限時電流速斷保護(hù)：其整定電流為1000A。同樣，10kA>1000A，該保護(hù)應(yīng)動作。其動作時限為0.5s。*過電流保護(hù)：其整定電流為600A。10kA>600A，該保護(hù)應(yīng)動作。其動作時限為1.5s。*零序電流保護(hù)：用于反映單相接地故障。單相接地時零序電流保護(hù)應(yīng)動作。其整定電流為10A，時限1s。解析思路：分別將故障電流（假設(shè)為線路總電流10kA）與各保護(hù)整定電流進(jìn)行比較，判斷是否滿足動作條件。結(jié)合題目描述“只跳A相”（暗示選擇性動作），分析各保護(hù)的動作行為。2.答案：如果故障點距離A端只有5km，假設(shè)故障電流依然為10kA（或按比例減小，但題目未明確，通常認(rèn)為近端故障電流更大，但此處按不變計算）。*瞬時電流速斷保護(hù)：如果整定值仍為1500A，而故障電流為10kA，則10kA>1500A，該保護(hù)仍應(yīng)動作。*限時電流速斷保護(hù)：如果整定值仍為1000A，則10kA>1000A，該保護(hù)仍應(yīng)動作，動作時限為0.5s。*過電流保護(hù)：如果整定值仍為600A，則10kA>600A，該保護(hù)仍應(yīng)動作，動作時限為1.5s。*零序電流保護(hù)：仍應(yīng)動作，動作時限1s。*結(jié)果：由于故障點更近，故障電流可能更大，所有保護(hù)（瞬時、限時、過電流、零序）都可能滿足動作條件。根據(jù)選擇性原則，最靠近故障點的保護(hù)（可能是瞬時電流速斷或限時電流速斷，取決于整定值細(xì)節(jié)和接線）會首先動作。如果瞬時電流速斷整定值足夠低（例如低于近端故障電流），則瞬時電流速斷可能動作并跳閘。如果瞬時電流速斷整定值較高（如本題1500A），則限時電流速斷（整定值1000A）可能先于過電流保護(hù)（整定值600A）動作（如果時限配合允許），或者過電流保護(hù)先動（如果時限配合允許）。零序保護(hù)也會動作，指示單相接地故障。最終跳閘情況取決于具體的保護(hù)定值配合和動作時限邏輯。解析思路：假設(shè)故障電流不變，重復(fù)第一問的比較過程。強(qiáng)調(diào)故障點更近可能意味著故障電流更大，所有保護(hù)都可能動作。根據(jù)選擇性原則，分析最可能先動作的保護(hù)及其跳閘行為，指出具體結(jié)果取決于保護(hù)配置細(xì)節(jié)。3.答