2025年高壓電工考試題庫：高壓繼電保護原理實際應(yīng)用案例分析試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______考生須知：請仔細閱讀每一道題，根據(jù)題目要求進行回答。本試卷共分為五個大題，請將答案寫在答題紙上。一、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述電流保護中，限時電流速斷保護、帶時限電流速斷保護和定時限過電流保護在保護范圍、動作時限和用途上的主要區(qū)別。2.解釋什么是保護裝置的“選擇性”？在繼電保護裝置的動作中如何體現(xiàn)選擇性原則？3.在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，為什么只要求保護裝置對故障點具有足夠的靈敏度，而不要求瞬時動作？4.簡述距離保護中，測量元件（如方向阻抗繼電器）在區(qū)外故障發(fā)生時不應(yīng)動作的原因。5.高壓線路差動保護與電流保護相比，其主要優(yōu)點是什么？請列舉至少兩點。二、分析題（每題10分，共40分）6.某電力系統(tǒng)中，某110kV線路L1采用三相三繼電器接線的電流保護。保護定值如下：瞬時電流速斷定值Iop.set=12kA，時限t1=0.5s；延時電流速斷定值Iop.set=6kA，時限t2=1s；定時限過電流定值Iop.set=2kA，時限t3=2s。線路末端附近發(fā)生A相接地故障，故障電流為10kA。請分析：*哪些保護會動作？*各保護的動作順序（或同時動作）是怎樣的？*分析該保護配置在此次故障下的選擇性。7.假設(shè)某變電站10kV母線發(fā)生單相接地故障，保護裝置記錄到A相電壓突然降低至約60%額定電壓，并出現(xiàn)A相接地電流約30A，持續(xù)時間約1分鐘后自動熄弧。該母線配置有瞬時電壓保護和零序電流保護，定值整定均能保證區(qū)內(nèi)故障的靈敏性。請分析：*瞬時電壓保護和零序電流保護在此故障情況下是否動作？*為什么？*如果保護動作后發(fā)出信號，運維人員應(yīng)如何判斷故障情況并處理？8.某輸電線路采用分相式縱聯(lián)差動保護。當線路L2在靠近B側(cè)末端發(fā)生相間短路故障時，保護裝置記錄到差動回路電流劇增，遠超定值，并快速動作跳閘。請分析：*差動保護為什么會動作？*此保護動作是否體現(xiàn)了選擇性？請說明理由。*如果是區(qū)外故障（如C線路發(fā)生故障導(dǎo)致穿越電流），差動保護應(yīng)如何反應(yīng)？9.某工廠總降壓變電站內(nèi)，一臺高壓變壓器（YNynd11接線）連接到6kV母線上。母線配置有定時限過電流保護。在一次運行中，由于外部線路故障導(dǎo)致電源側(cè)6kV母線電壓長時間降低，造成該變壓器保護動作跳閘。請分析：*變壓器保護動作跳閘的直接原因可能是什么？*分析這種保護動作是否合理？為什么？*結(jié)合變壓器接線方式，簡述可能影響其保護整定和動作的因素。三、論述題（共30分）10.綜合說明高壓繼電保護裝置在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中扮演的角色。結(jié)合實際應(yīng)用，論述如何通過合理配置和保護定值計算，確保繼電保護裝置能夠滿足選擇性、靈敏性、速動性等基本要求，并防止誤動和拒動。試卷答案一、簡答題（每題6分，共30分）1.答案：*保護范圍：限時電流速斷保護的保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響較大，通常小于線路全長；帶時限電流速斷保護的保護范圍也受系統(tǒng)運行方式影響，介于限時電流速斷和過電流保護之間；定時限過電流保護的保護范圍通常覆蓋本線路及下一段線路，其范圍與系統(tǒng)運行方式和保護時限有關(guān)，但主要作為本線路末端故障和下線路故障的后備保護。*動作時限：限時電流速斷保護動作時限較短（如0.5s）；帶時限電流速斷保護動作時限介于限時電流速斷和過電流保護之間（如1s）；定時限過電流保護動作時限最長（如1.5s及以上）。*用途：限時電流速斷保護主要用于切除線路始端附近的故障，作為線路近后備或遠后備的一部分；帶時限電流速斷保護主要用于切除線路中間部分的故障，作為線路近后備；定時限過電流保護主要用于切除本線路末端及下線路的故障，作為遠后備和本線路的近后備。2.答案：保護選擇性是指當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，只有靠近故障點的保護裝置首先無延時或經(jīng)較短時限動作，將故障切除，而系統(tǒng)其他部分的保護裝置不應(yīng)動作，或只作為后備。在繼電保護裝置的動作中體現(xiàn)選擇性原則，是通過合理設(shè)置保護的動作定值和動作時限來實現(xiàn)的。例如，設(shè)置較低的定值和較短的時限靠近故障點，設(shè)置較高的定值和較長的時限作為后備。3.答案：在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓升高至線電壓，但故障相電流（接地電流）通常不大（取決于系統(tǒng)電容和故障點位置），對設(shè)備絕緣的威脅相對較小。此時，只要求保護裝置（特別是零序保護）對故障點具有足夠的靈敏度，以準確檢測出接地故障，發(fā)出信號或進行選擇性跳閘。不需要瞬時動作，因為暫時允許接地運行（只要接地電流在允許范圍內(nèi)），便于尋找故障點，減少停電時間。4.答案：距離保護中的測量元件（如方向阻抗繼電器）是基于測量故障點到保護安裝點的距離（阻抗）來工作的。區(qū)外故障時，故障電流路徑不經(jīng)過該保護安裝點，故障點到保護安裝點的阻抗值通常較大，且不一定落在繼電器動作區(qū)內(nèi)。合理的整定和方向性判別（對于方向性距離保護）確保了測量元件在區(qū)外故障時輸出小于動作值，不動作。5.答案：*高靈敏度：差動保護直接比較被保護元件兩側(cè)的電流，只反應(yīng)區(qū)內(nèi)故障，不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，對故障的靈敏度高。*快速動作：差動保護原理簡單，動作速度快，可以實現(xiàn)瞬時或極短時限跳閘，有利于快速切除故障，減少損失。*接線簡單（相對）：對于簡單接線（如雙端供電線路），差動保護原理本身相對直接。二、分析題（每題10分，共40分）6.答案：*動作保護：瞬時電流速斷保護會動作；延時電流速斷保護會動作；定時限過電流保護會動作。*動作順序：由于是線路末端故障，故障電流10kA大于所有三個保護定值。瞬時電流速斷（定值12kA，時限0.5s）和延時電流速斷（定值6kA，時限1s）的定值均被滿足，理論上兩者可能同時滿足動作條件。根據(jù)常規(guī)整定原則，瞬時電流速斷保護優(yōu)先于延時電流速斷保護動作，因此瞬時電流速斷保護首先以0.5s時限動作；延時電流速斷保護也滿足定值條件，但由于其有1s的時限，會滯后于瞬時電流速斷保護動作（或若兩者整定精確可能同時動作，但瞬時優(yōu)先是慣例）；定時限過電流保護（定值2kA，時限2s）也滿足定值條件，但由于其時限最長，且故障發(fā)生在末端，其作為近后備的可能性較小（除非下線路故障或本線路末端靠近變壓器處故障），在此末端A相接地故障場景下，其動作可能性相對較低，除非其定值整定接近故障電流或系統(tǒng)特殊運行方式導(dǎo)致。假設(shè)題目意圖是考察常規(guī)配置，則主要關(guān)注前兩者，瞬時電流速斷保護先動（0.5s），延時電流速斷保護后動（1s）或同時動作。*選擇性分析：瞬時電流速斷保護動作，切除故障點，具有選擇性。延時電流速斷保護也動作，但其動作時限（1s）大于瞬時電流速斷保護時限（0.5s），且是下一級保護或近后備，也體現(xiàn)了選擇性。定時限過電流保護在此末端故障下若不動作，則說明其定值和時限配置合理，作為遠后備或下線路故障的后備，也符合選擇性原則?？傮w上，該保護配置在此次末端故障下體現(xiàn)了選擇性。7.答案：*保護動作：瞬時電壓保護會動作；零序電流保護會動作。*原因分析：A相接地故障導(dǎo)致A相電壓降低，非故障相（B、C相）電壓升高，滿足瞬時電壓保護（檢測相間電壓降低或絕對值升高到一定程度）的動作條件。同時，故障產(chǎn)生了零序電流流過大地，保護裝置檢測到A相零序電流達到定值，滿足零序電流保護的動作條件。*運維處理：保護動作發(fā)出信號，說明發(fā)生了單相接地故障。運維人員應(yīng)首先確認信號來源，檢查相關(guān)設(shè)備有無明顯異常（如放電聲、焦糊味）。若為瞬時性故障，可能自動熄弧，可嘗試合閘；若持續(xù)接地，需根據(jù)系統(tǒng)規(guī)程進行查找故障點工作，可能采取換相運行、使用接地變壓器、使用故障定位裝置等方法進行處理，盡量減少停電。8.答案：*差動動作原因：縱聯(lián)差動保護通過比較線路兩側(cè)電流的大小和方向。區(qū)內(nèi)故障時，故障電流從一側(cè)流入，從另一側(cè)流出，差動回路中流過的電流（差電流）等于或接近故障電流，遠大于差動繼電器的動作定值，因此差動保護快速動作跳閘。*選擇性分析：差動保護本身具有高選擇性，因為它是根據(jù)被保護元件兩側(cè)電流的平衡來動作的。只有當故障發(fā)生在差動保護的保護范圍內(nèi)（區(qū)內(nèi)故障）時，兩側(cè)電流才能同時增大并形成足夠的差電流使保護動作。區(qū)外故障時，故障電流通常不會同時增大到使差動繼電器動作的程度（可能只有一側(cè)電流有顯著變化或系統(tǒng)振蕩導(dǎo)致電流波動），因此差動保護不應(yīng)動作。題目描述的區(qū)外故障情況下差動保護不應(yīng)動作，正是其選擇性的體現(xiàn)。如果差動保護誤動，通常是由于接線錯誤、保護整定不當、區(qū)外故障時出現(xiàn)穿越性不平衡電流且大于定值或通道故障等。*區(qū)外故障反應(yīng)：區(qū)外故障時，差動保護不應(yīng)動作。理論上，兩側(cè)保護應(yīng)只檢測到穿越電流，差動回路電流小于定值，保護不跳閘。但實際中可能因系統(tǒng)振蕩、區(qū)外故障導(dǎo)致的不平衡電流過大等原因，使得差動保護誤動?，F(xiàn)代微機差動保護通常具有更好的抗干擾能力和振蕩閉鎖功能，以防止區(qū)外誤動。9.答案：*直接原因：變壓器保護動作跳閘的直接原因很可能是定時限過電流保護動作了。因為外部電源側(cè)母線電壓降低，可能導(dǎo)致通過變壓器向母線供電的線路或變壓器本身出現(xiàn)過負荷，使得過電流保護流過大于定值的電流，并在設(shè)定的時限內(nèi)動作。*合理性分析：該保護動作是否合理取決于具體情況。如果外部母線電壓降低是由于外部故障引起的暫時性低電壓，且該電壓通過變壓器傳遞，導(dǎo)致變壓器或其供電線路電流確實超過了過電流保護定值，那么保護動作是合理的，起到了后備保護作用。但如果電壓降低在允許范圍內(nèi)，或者過電流保護定值整定得過低，屬于保護誤動，則不合理。*影響因素：變壓器接線方式（YNynd11）表明其為星形接線、中性點接地、三角形接線的差動保護。Y側(cè)中性點接地影響零序保護的配置和動作；D側(cè)三角形接線影響差動保護的整定和電流互感器接線。變壓器的額定容量、連接方式、系統(tǒng)運行方式（如是否帶電抗器、系統(tǒng)阻抗）、保護定值的計算（需考慮CT變比、繼電器精度、可靠系數(shù)、返回系數(shù)等）都直接影響保護的動作行為。此外，CT二次回路接線正確性、繼電器本身性能等也是重要因素。三、論述題（共30分）10.答案：高壓繼電保護裝置是電力系統(tǒng)的“眼睛”和“神經(jīng)”，在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它能夠快速、準確地檢測出電力系統(tǒng)中的故障或不正常運行狀態(tài)，并自動發(fā)出信號或指令，切除故障設(shè)備或阻止事故擴大，從而最大限度地減少設(shè)備損壞和停電損失，保障人身和財產(chǎn)安全。合理配置和整定繼電保護是確保其有效發(fā)揮作用的關(guān)鍵。首先，保護配置要齊全、得當，針對不同電壓等級、不同類型設(shè)備（線路、變壓器、母線等）和不同故障類型（相間、單相接地等）配置相應(yīng)的保護裝置（如電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、零序保護等）。其次，保護定值計算必須嚴謹，要全面考慮系統(tǒng)正常運行方式和各種可能的故障情況。在滿足選擇性原則的前提下，確保保護在區(qū)內(nèi)故障時具有足夠的靈敏度和速動性，能夠快速準確地動作；同時，要保證在區(qū)外故障或非故障情況下，保護裝置不誤動。這通常