2025年高壓電工技師考試題庫：高壓繼電保護原理及故障分析試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請選擇最符合題意的選項）1.在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置的主要任務(wù)是（）。A.發(fā)電機并網(wǎng)B.改變系統(tǒng)電壓C.自動調(diào)節(jié)功率D.切除故障設(shè)備，限制故障影響范圍2.電流保護中，限時電流速斷保護的動作時限是（）。A.最短的，按躲過本線路末端最大短路電流整定B.最長的，按與相鄰下一線路保護時限配合整定C.中等的，介于速斷保護和過流保護之間D.由系統(tǒng)阻抗決定，無固定配合關(guān)系3.線路距離保護中，測量部分通常采用（）作為比較元件。A.電流比較繼電器B.電壓比較繼電器C.阻抗繼電器D.時間繼電器4.在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，非故障相的電壓會（）。A.等于零B.升高到線電壓C.升高到相電壓的根號3倍D.保持不變5.變壓器差動保護在區(qū)外故障時，為了防止因穿越性短路電流過大而誤動，通常采用（）來提高其靈敏度。A.增大差動繼電器的整定電流B.延長差動保護的動作時限C.利用二次諧波制動或比率制動特性D.減小差動繼電器的整定電流6.反時限電流保護的動作特性是指（）。A.保護動作電流隨時間線性變化B.保護動作電流隨故障電流增大而增大，但動作時限隨故障電流增大而減小C.保護動作時限隨時間線性變化D.保護動作時限隨故障電流增大而減小7.繼電保護裝置“四性”是指（）。A.可靠性、選擇性、靈敏性、快速性B.可靠性、選擇性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟性C.選擇性、靈敏性、快速性、可靠性D.穩(wěn)定性、靈活性、快速性、可靠性8.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求繼電保護裝置盡快切除故障，主要是為了（）。A.減少線路損失B.減少用戶影響C.防止設(shè)備過熱損壞D.減少短路電流9.在繼電保護二次回路中，常用（）作為操作電源。A.直流110V或220VB.交流380VC.交流220VD.交流36V10.構(gòu)成電力系統(tǒng)繼電保護裝置的“三部分”是指（）。A.測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分B.電壓互感器、電流互感器、操作電源C.控制開關(guān)、繼電器、信號裝置D.二次回路、一次回路、保護屏二、判斷題（請判斷下列說法的正誤）1.繼電保護裝置的選擇性是指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，只有故障元件的保護裝置動作。（）2.電壓保護通常作為主保護，用于反應(yīng)系統(tǒng)電壓的顯著變化。（）3.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，故障點的電流大小與系統(tǒng)的接地方式無關(guān)。（）4.比率差動繼電器能夠自動適應(yīng)短路電流的變化，保證區(qū)內(nèi)故障時具有較高的靈敏度。（）5.繼電保護的靈敏性是指保護裝置對故障或不正常工作狀態(tài)反應(yīng)的靈敏程度。（）6.所有電力線路都必須裝設(shè)斷路器，而斷路器都必須裝設(shè)繼電保護裝置。（）7.微機保護裝置通常采用軟件算法來實現(xiàn)各種保護功能，其靈活性遠高于傳統(tǒng)繼電器保護。（）8.繼電保護裝置的動作時限是指從故障發(fā)生到保護裝置發(fā)出跳閘命令之間的時間間隔。（）9.繼電保護中的“配合”主要是指不同保護裝置之間動作時限的配合。（）10.二次回路的絕緣性能對繼電保護裝置的可靠性沒有影響。（）三、簡答題1.簡述電流保護、電壓保護、差動保護各自的主要應(yīng)用場合和基本原理。2.什么是繼電保護的選擇性？實現(xiàn)選擇性的基本原則是什么？3.簡述電力系統(tǒng)中性點運行方式（不接地、經(jīng)消弧線圈接地、直接接地）對單相接地故障時非故障相電壓的影響。4.什么是繼電保護的靈敏性？如何提高保護的靈敏性？5.繼電保護裝置的整定計算主要包括哪些內(nèi)容？四、計算題1.有一臺變壓器，額定電壓為110/11kV，采用Yd11接線。其6kV側(cè)發(fā)生金屬性短路時，流過差動回路的故障電流為2000A。已知差動繼電器采用0.05的制動系數(shù)，差動繼電器的整定電流為1500A。請計算在區(qū)內(nèi)故障時，差動繼電器的制動電流和制動比，并判斷繼電器是否會可靠動作。（假設(shè)制動電流等于故障電流）2.某線路L1的末端發(fā)生短路，其短路電流為1000A。為了保證選擇性，其限時電流速斷保護的動作時限整定為0.5s。相鄰下一線路L2的限時電流速斷保護動作時限為1s。請計算線路L1限時電流速斷保護的整定電流應(yīng)小于多少？（假設(shè)兩線路故障類型和計算阻抗相同）五、分析題1.某變電站6kV母線發(fā)生單相接地故障，保護動作，跳閘。事后檢查發(fā)現(xiàn)是A相接地，但保護動作信號顯示是B相保護動作跳閘。請分析可能的原因有哪些？2.某輸電線路差動保護在區(qū)外故障時誤動跳閘。請分析可能的原因，并提出相應(yīng)的改進措施。3.假設(shè)你作為高壓電工技師，接到報告稱某變壓器的差動保護頻繁發(fā)出“差動電流不平衡”信號，但未跳閘。請分析可能的原因，并列出你將采取的檢查和處理步驟。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.B5.C6.B7.A8.C9.A10.A二、判斷題1.正確2.錯誤3.錯誤4.正確5.正確6.正確7.正確8.正確9.錯誤10.錯誤三、簡答題1.簡述電流保護、電壓保護、差動保護各自的主要應(yīng)用場合和基本原理。*電流保護：主要應(yīng)用場合為反應(yīng)電流異常增大（短路或過載）的場合，如線路、變壓器、電動機等的過流保護、短路保護。基本原理：測量故障回路的電流，當(dāng)電流達到或超過整定值時，經(jīng)過預(yù)定時限動作。常見有定時限過電流保護、速斷電流保護等。*電壓保護：主要應(yīng)用場合為反應(yīng)系統(tǒng)電壓異常降低（如失去電壓、斷線）的場合，常作為備用電源自動投入（ATS）的后備或啟動元件，或線路、設(shè)備的失壓保護。基本原理：測量系統(tǒng)或設(shè)備的電壓，當(dāng)電壓低于整定值并持續(xù)一定時間時，保護裝置動作。例如，低電壓保護。*差動保護：主要應(yīng)用場合為反應(yīng)被保護對象（如變壓器、線路）內(nèi)部或區(qū)段內(nèi)發(fā)生故障時，兩側(cè)電流差的變化的場合?；驹恚罕容^被保護對象兩側(cè)（或同側(cè)不同點）的電流大小和相位。正常時，兩側(cè)電流大小相等方向相反，差值為零；故障時，差值增大到一定數(shù)值，保護裝置動作。例如，變壓器差動保護、線路差動保護。2.什么是繼電保護的選擇性？實現(xiàn)選擇性的基本原則是什么？*選擇性：指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置只將故障元件切除，保證非故障部分繼續(xù)運行，或者只將故障影響范圍限制到最小。實現(xiàn)選擇性的基本原則：利用故障點位置不同而引起的故障特征（如電流大小、電壓高低、阻抗大小等）的差異，或者利用保護裝置的動作時限的差異，使靠近故障點的保護裝置先動作，切除故障；距離遠的保護裝置不動作或延時動作，保證選擇性。3.簡述電力系統(tǒng)中性點運行方式（不接地、經(jīng)消弧線圈接地、直接接地）對單相接地故障時非故障相電壓的影響。*不接地系統(tǒng)：故障相對地短路，故障點電流很小（電容電流）。非故障相電壓升高到線電壓，可能超過設(shè)備絕緣水平。*經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：故障相對地短路，消弧線圈產(chǎn)生感性電流，與容性接地電流近似抵消，故障點電流很?。ㄑa償后接近零）。非故障相電壓基本保持相電壓，不會升高。*直接接地系統(tǒng)：故障相對地短路，形成相間短路，故障電流很大。非故障相電壓基本保持相電壓，不會升高。4.什么是繼電保護的靈敏性？如何提高保護的靈敏性？*靈敏性：指繼電保護裝置對其保護范圍內(nèi)故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。通常用靈敏系數(shù)（Ksen）衡量，靈敏系數(shù)越大，表示保護對故障的反應(yīng)越靈敏。對于反應(yīng)故障電流的保護，靈敏系數(shù)Ksen=最小故障電流/保護動作電流。*提高靈敏性的方法：（1）減小繼電器的動作電流整定值；（2）選用對故障反應(yīng)更靈敏的繼電器；（3）增大測量元件的接入電壓或電流；（4）對于距離保護，縮短測量線路的阻抗整定值；（5）對于差動保護，采用比率制動特性，提高區(qū)外故障時的制動能力，保證區(qū)內(nèi)故障的靈敏度。5.繼電保護裝置的整定計算主要包括哪些內(nèi)容？*整定計算的主要內(nèi)容包括：*動作電流整定：根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式下的負荷電流或允許的越限電流，以及保護配合要求，確定保護裝置的動作電流值。*靈敏系數(shù)校驗：根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式下保護安裝處或被保護對象末端的最小故障電流，計算保護裝置的靈敏系數(shù)，并校驗是否滿足規(guī)程要求。*動作時限整定：根據(jù)系統(tǒng)保護動作時限配合原則（遠后近前、同級保護動作時限有差異），確定保護裝置的動作時限。*繼電器特性參數(shù)整定：如時間繼電器的動作時限、差動繼電器的制動系數(shù)和整定值等。*與其他保護及自動裝置的配合整定：如與相鄰線路保護、后備保護、重合閘、自動裝置等的時限和參數(shù)配合。四、計算題1.計算：*制動電流Ib=2000A*差動電流Id=2000A*整定電流Iset=1500A*制動系數(shù)Kbr=0.05*制動比Ksen_br=Ib/Iset=2000A/1500A≈1.33*比率制動系數(shù)Kbr_action=Kbr*(Ib/Iset)=0.05*1.33=0.0665*差動繼電器動作判據(jù)：Id/(Iset+Kbr_action*Ib)=2000A/(1500A+0.0665*2000A)=2000A/(1500A+133A)=2000A/1633A≈1.226*結(jié)論：由于計算得到的差動繼電器動作判據(jù)（1.226）大于1，且制動比（0.0665）通常遠小于1，說明制動作用顯著。在此假設(shè)下（制動電流等于故障電流），差動繼電器不會可靠動作，因為差動電流未達到動作門檻。2.計算：*L1末端短路電流Ifault_L1=1000A*L1限時電流速斷保護動作時限t_L1=0.5s*L2限時電流速斷保護動作時限t_L2=1s*為保證選擇性，L1保護應(yīng)先于L2保護動作，即t_L1<t_L2。*L1保護的動作電流整定值Iset_L1應(yīng)大于其末端的最大短路電流Ifault_L1。同時，為了保證選擇性，L1保護的動作電流還應(yīng)大于L2線路末端發(fā)生相同故障時的短路電流Ifault_L2（假設(shè)在同一系統(tǒng)運行方式下）。*因此，Iset_L1>Ifault_L1。*結(jié)論：線路L1限時電流速斷保護的整定電流應(yīng)大于1000A。具體的整定值還需要考慮系統(tǒng)阻抗、保護配合的裕度等因素精確計算，但最小值必須大于1000A。五、分析題1.分析：*原因分析：*A相保護裝置本身故障：如A相保護裝置內(nèi)部元件損壞導(dǎo)致誤發(fā)跳閘信號。*信號回路故障：B相保護跳閘信號線在傳輸過程中出現(xiàn)干擾或短路，錯誤地傳遞到了中央信號系統(tǒng)或控制屏，顯示為B相動作。*控制開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)位置錯誤：相關(guān)控制開關(guān)未打到正確位置，導(dǎo)致信號誤發(fā)或記錄錯誤。*直流電源系統(tǒng)故障：操作電源電壓異?；蛑袛?、恢復(fù)，導(dǎo)致保護裝置或信號系統(tǒng)工作異常。*中央信號系統(tǒng)或后臺監(jiān)控系統(tǒng)故障：信號接收、處理、顯示環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。*人為誤操作：誤碰了B相的跳閘按鈕或信號按鈕。*A相保護裝置拒動，但系統(tǒng)存在其他保護動作：極少數(shù)情況下，可能是A相保護因故拒動，但其他（如后備保護或不同線路的保護）動作跳閘，信號源可能來自其他保護。2.分析：*可能原因：*區(qū)外故障穿越電流過大：雖然是區(qū)外故障，但故障電流可能足夠大，超過了差動繼電器的制動能力，特別是如果制動系數(shù)整定不當(dāng)或系統(tǒng)運行方式變化導(dǎo)致穿越電流增大。*差動保護整定值不當(dāng)：差動電流整定值過低，或制動電流整定值過高，導(dǎo)致區(qū)外故障時制動不足，差動電流達到動作值。*電流互感器（CT）飽和：區(qū)外故障時，特別是發(fā)生穿越性短路時，靠近故障點的CT可能嚴重飽和，導(dǎo)致其二次側(cè)輸出電流顯著減小甚至為零，而線路另一側(cè)或保護安裝處的CT飽和程度較輕，導(dǎo)致差動回路中出現(xiàn)較大的不平衡電流，使差動繼電器誤動。*CT變比錯誤或接線錯誤：差動回路中CT變比選擇不當(dāng)或接線錯誤，導(dǎo)致兩側(cè)電流無法正確比較。*二次回路故障：差動回路中存在匝間短路或其他故障，引入了干擾電流。*微機保護軟件bug或算法缺陷：對于微機差動保護，可能存在軟件邏輯錯誤或?qū)T飽和等異常工況處理不當(dāng)。*改進措施：*合理整定差動保護：選擇合適的差動電流整定值和制動系數(shù)，確保區(qū)外故障時有足夠的制動能力。進行CT飽和測試，并據(jù)此整定或調(diào)整制動特性。*選用性能優(yōu)良的CT：選用飽和特性好的CT。*加強二次回路檢查：定期檢查差動回路的接線、電纜絕緣等。*優(yōu)化微機保護算法：對微機保護軟件進行完善，加強抗干擾和CT飽和識別能力。*加裝制動特性：大多數(shù)現(xiàn)代差動保護都采用比率制動特性，可以有效防止區(qū)外故障誤動。*加裝差動速斷保護：在差動主保護的基礎(chǔ)上加裝不帶制動或弱制動的差動速斷保護，作為瞬時動作的補充，躲過區(qū)外故障。3.分析：*可能原因：*CT二次回路斷線或接觸不良：差動繼電器或保護裝置的CT二次接線松動、氧化、斷線。*CT極性接反：差動回路一側(cè)或兩側(cè)CT極性接反。*CT變比錯誤：差動回路兩側(cè)CT變比選擇不當(dāng)或不匹配。*差動繼電器本身故障：差動繼電器內(nèi)部元件損壞，導(dǎo)致其輸出特性異?；虿环€(wěn)定。*二次回路存在匝間短路：差動回路電纜或端子箱內(nèi)存在絕緣損壞導(dǎo)致的匝間短路，引入干擾。*系統(tǒng)運行方式變化：如線路投切、變壓器切換等，導(dǎo)致正常運行時的不平衡電流增大，接近或達到差動繼電器的動作值。*保護定值整定不當(dāng)：差動保護定值（動作電流、制動系數(shù)等）設(shè)置過低，在正常運行或輕微故障下就可能誤動。*直流電源電壓波動或干擾：影響保護裝置的正常工作。*檢查和處理步驟：1.查看