2025年高壓電工中級職稱考試：高壓繼電保護(hù)原理應(yīng)用案例分析試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的代表字母填在括號內(nèi)）1.在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置的主要任務(wù)是（）。A.發(fā)電機(jī)并網(wǎng)B.調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓C.切除故障線路，縮小故障影響范圍D.提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性2.電流速斷保護(hù)的主要缺點(diǎn)是（）。A.動作時限長B.可能誤動于系統(tǒng)正常運(yùn)行時的短路電流C.接線復(fù)雜D.只能保護(hù)線路的一部分3.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生相間短路時，故障點(diǎn)電流中包含（）。A.正序電流、負(fù)序電流、零序電流B.只有正序電流C.只有負(fù)序電流D.只有零序電流4.限時過電流保護(hù)的動作時限一般整定為（）。A.0.5秒B.1-2秒C.3-5秒D.10秒及以上5.方向電流保護(hù)是為了解決（）問題而引入的。A.過負(fù)荷B.保護(hù)選擇性C.動作速度D.繼電器可靠性6.在中性點(diǎn)不接地的電力系統(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.升高至線電壓C.升高至根號3倍相電壓D.保持不變7.對于輸電線路的距離保護(hù)，其測量元件通常是基于（）原理。A.電流大小B.電壓大小C.電流與電壓的比值（阻抗）D.時間繼電器8.在電力系統(tǒng)中，反映系統(tǒng)故障方向的有功分量和無功分量的保護(hù)稱為（）。A.零序保護(hù)B.差動保護(hù)C.方向保護(hù)D.距離保護(hù)9.架空線路發(fā)生斷線，如果斷線點(diǎn)兩側(cè)的電壓相差較大，可能會引起（）。A.線路過負(fù)荷B.相間短路C.間歇性弧光過電壓D.保護(hù)誤動10.繼電保護(hù)裝置的“四性”是指（）。A.可靠性、選擇性、快速性、靈敏性B.可靠性、選擇性、快速性、經(jīng)濟(jì)性C.選擇性、快速性、靈敏性、準(zhǔn)確性D.可靠性、靈敏性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性11.在整流型直流操作電源中，常用的濾波元件是（）。A.電阻B.電感C.電容D.二極管12.繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)是指（）之比。A.故障時保護(hù)安裝處最小故障量與動作值之比B.故障時保護(hù)安裝處最大故障量與動作值之比C.正常運(yùn)行時保護(hù)安裝處最小負(fù)荷電流與動作值之比D.正常運(yùn)行時保護(hù)安裝處最大負(fù)荷電流與動作值之比13.電流互感器二次側(cè)接線時，必須（）。A.加保險絲B.接地C.短路D.開路14.電壓互感器二次側(cè)的額定電壓通常為（）。A.100VB.380VC.220VD.線電壓15.微機(jī)保護(hù)裝置通常采用（）作為其核心處理器。A.模擬電路B.數(shù)字電路C.微型計算機(jī)D.控制器二、填空題1.繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足______、______、______和______的基本要求。2.電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍取決于______和______。3.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有______、______和______三種基本方式。4.反應(yīng)故障點(diǎn)距離的保護(hù)稱為______保護(hù)。5.在三相交流電路中，正序分量是指______、______、______三個相量互差120度并具有正相序的對稱分量。6.零序電流通常只存在于______系統(tǒng)中發(fā)生______故障時。7.繼電保護(hù)裝置中的時間繼電器通常利用______或______原理實現(xiàn)延時。8.差動保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是______，其基本原理是______。9.繼電保護(hù)裝置的動作值一般應(yīng)整定在故障電流的______倍以上，以保證______。10.某線路的限時過電流保護(hù)動作時限為1.5秒，其相鄰下一級線路的保護(hù)動作時限應(yīng)整定為______秒及以上，以保證選擇性。三、簡答題1.簡述電流保護(hù)、電壓保護(hù)和方向保護(hù)在實現(xiàn)保護(hù)選擇性方面各自的主要措施。2.為什么在電力系統(tǒng)中需要采用中性點(diǎn)接地方式？簡述中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)不接地兩種系統(tǒng)在單相接地故障時的主要區(qū)別。3.簡述微機(jī)保護(hù)裝置與傳統(tǒng)的電磁型保護(hù)裝置相比，具有哪些主要優(yōu)點(diǎn)。4.什么是繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)？為什么要求保護(hù)裝置具有一定的靈敏系數(shù)？5.在進(jìn)行繼電保護(hù)定值計算時，一般需要考慮哪些因素？四、計算題1.某輸電線路AB，長80km，采用單側(cè)電源供電。已知系統(tǒng)正序阻抗Z1=0.4Ω/km，負(fù)序阻抗Z2=0.38Ω/km，零序阻抗Z0=1.2Ω/km。線路末端B點(diǎn)發(fā)生A相接地故障，故障點(diǎn)正序電流If1=1500A。若在線路始端A點(diǎn)安裝有一套限時過電流保護(hù)，要求保護(hù)動作時限為1.5秒。試計算：（1）若采用純阻性限時過電流保護(hù)，且保護(hù)動作電流按躲過正常運(yùn)行時流過保護(hù)安裝處的最大負(fù)荷電流整定，已知最大負(fù)荷電流為500A，計算保護(hù)的動作電流。（2）計算該保護(hù)在B點(diǎn)故障時的靈敏系數(shù)（假設(shè)故障點(diǎn)距A點(diǎn)60km）。（3）簡述在什么情況下，該純阻性限時過電流保護(hù)的靈敏度可能不滿足要求。2.某發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)了差動保護(hù)，其差動回路電流互感器變比為200/5A。正常運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)負(fù)荷電流為200A，流經(jīng)差動回路電流互感器一次側(cè)的電流為I1。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口發(fā)生A相接地故障時，流經(jīng)差動回路電流互感器一次側(cè)的A相電流為Ia'，B相和C相電流為Ib'=Ic'。已知差動繼電器動作電流為50mA。（1）計算正常運(yùn)行時流經(jīng)差動回路的一次側(cè)電流I1。（2）計算故障時流經(jīng)差動回路的一次側(cè)總電流Id。（3）判斷差動保護(hù)是否動作，并說明理由。五、案例分析題1.某變電站內(nèi)，一條110kV架空輸電線路L1（長60km）從110kVI母線引出，末端連接至另一變電站。線路L1在I母線側(cè)裝設(shè)了電流速斷保護(hù)、限時過電流保護(hù)和方向保護(hù)（采用90度接線，功率方向繼電器動作方向指向線路方向）。線路L1的相鄰線路L2（長50km）從I母線引出，末端也連接至同一變電站，L2在I母線側(cè)裝設(shè)了電流速斷保護(hù)、限時過電流保護(hù)和方向保護(hù)。已知：*系統(tǒng)正序阻抗為0.35Ω/km，零序阻抗為1.1Ω/km。*I母線正常運(yùn)行電壓為115kV。*線路L1末端發(fā)生B相接地故障，故障點(diǎn)距離L1末端15km，故障時系統(tǒng)等值正序阻抗為0.2Ω，故障點(diǎn)零序阻抗為0.8Ω。*線路L1正常運(yùn)行時，流過I母線側(cè)保護(hù)的最大負(fù)荷電流為300A。*電流速斷保護(hù)的動作電流按躲過線路末端最大短路電流整定，限時過電流保護(hù)的整定電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，并保證有1.2倍的靈敏系數(shù)。請分析并回答：（1）線路L1的電流速斷保護(hù)是否會動作？請說明理由。（2）假設(shè)線路L1的限時過電流保護(hù)整定電流為1000A，請計算該保護(hù)在L1故障點(diǎn)處的靈敏系數(shù)，判斷是否滿足要求？（3）如果此時線路L2的電流速斷保護(hù)恰好由于出口干擾發(fā)出誤動信號，請問可能的原因是什么？（4）簡述為了保證保護(hù)選擇性，線路L1和L2的保護(hù)在整定上應(yīng)遵循哪些基本原則？試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.A11.C12.A13.B14.A15.C二、填空題1.可靠性，選擇性，快速性，靈敏性2.系統(tǒng)電源電壓，系統(tǒng)阻抗3.中性點(diǎn)不接地，中性點(diǎn)直接接地，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地4.距離5.A相，B相，C相6.中性點(diǎn)不接地，單相接地7.鐵磁電動勢，晶體管8.高速動作，比較被保護(hù)元件兩側(cè)的電流9.1.5-2，靈敏動作10.2.0三、簡答題1.解析思路：分別闡述電流保護(hù)、電壓保護(hù)和方向保護(hù)如何通過調(diào)整動作參數(shù)（如動作電流、動作電壓、動作方向）或與其他保護(hù)配合來保證在故障時只切除故障部分，而保留非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。*電流保護(hù)：通過整定不同的動作電流，確?？拷收宵c(diǎn)的保護(hù)優(yōu)先動作，或者通過時限級差實現(xiàn)選擇性。*電壓保護(hù)：通常作為主保護(hù)或后備保護(hù)，其動作電壓低于正常運(yùn)行電壓，高于故障時的最低電壓，通過整定動作電壓值和與其他保護(hù)配合實現(xiàn)選擇性。*方向保護(hù)：通過整定動作功率方向，確保只有故障電流從電源流向負(fù)荷的方向才動作，避免了非故障線路或區(qū)段的保護(hù)誤動，是實現(xiàn)選擇性關(guān)鍵措施。2.解析思路：首述中性點(diǎn)接地的目的（人身安全和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行）。然后對比中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（單相接地形成短路，保護(hù)動作跳閘）和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（單相接地故障時，非故障相對地電壓升高，保護(hù)通常不動作，但需監(jiān)視）的主要區(qū)別。*中性點(diǎn)直接接地：故障電流大，保護(hù)易動作跳閘，相對安全，但可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，故障點(diǎn)電弧不易自熄。*中性點(diǎn)不接地：故障電流小（電容電流），非故障相電壓升高，對設(shè)備絕緣有利，但需配置接地保護(hù)或采用其他措施（如消弧線圈），存在間歇性弧光過電壓風(fēng)險。3.解析思路：列舉微機(jī)保護(hù)相比電磁型保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，從性能、功能、可靠性、易維護(hù)性等方面進(jìn)行比較。*功能強(qiáng)大：可實現(xiàn)多種保護(hù)功能，并具備故障錄波、事件記錄、通信接口、自檢等功能。*性能優(yōu)越：測量精度高，動作速度快，靈敏度高。*可靠性高：無機(jī)械可動部分，不受環(huán)境溫濕度影響，抗干擾能力強(qiáng)。*維護(hù)方便：可通過人機(jī)界面進(jìn)行定值整定、查看狀態(tài)、打印報告等，維護(hù)工作量小。*靈活性高：定值可在線修改，便于適應(yīng)性調(diào)整。*便于實現(xiàn)自動化：易于與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、故障錄波系統(tǒng)等接口，實現(xiàn)電網(wǎng)自動化。4.解析思路：首定義靈敏系數(shù)（最小故障量/動作值）。然后說明設(shè)置靈敏系數(shù)的目的是為了確保保護(hù)裝置在系統(tǒng)運(yùn)行方式變化或故障發(fā)生在保護(hù)范圍邊緣等最不利情況下，也能可靠地檢測到故障并動作。*靈敏系數(shù)是衡量保護(hù)裝置對故障反應(yīng)能力的重要指標(biāo)。高靈敏系數(shù)意味著保護(hù)能檢測到較小的故障電流或故障程度，提高了保護(hù)動作的可靠性，尤其是在靠近保護(hù)安裝處或系統(tǒng)運(yùn)行方式對保護(hù)性能有不利影響時。5.解析思路：列舉定值計算時需考慮的主要因素，這些因素直接關(guān)系到保護(hù)的正確動作和選擇性。*正常運(yùn)行參數(shù)：系統(tǒng)正常運(yùn)行時的電壓、電流、功率等。*故障參數(shù)：預(yù)期故障類型（相間、單相）、故障類型（短路、接地）、故障點(diǎn)位置、系統(tǒng)等值阻抗、故障時的最大/最小電流等。*設(shè)備參數(shù)：被保護(hù)設(shè)備（線路、變壓器等）的阻抗、額定參數(shù)、保護(hù)裝置的型號特性等。*運(yùn)行方式：系統(tǒng)接線方式、運(yùn)行方式（正常、檢修、并列、解列等）對故障電流和保護(hù)配合的影響。*規(guī)程規(guī)范：必須遵守相關(guān)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程的要求，如動作時限配合、靈敏系數(shù)要求、動作值整定原則等。*保護(hù)配合：與相鄰線路或設(shè)備保護(hù)的動作特性、動作時限等的配合要求。四、計算題1.解析思路：（1）電流速斷保護(hù)動作電流按躲過線路末端最大短路電流整定。末端最大短路電流（假設(shè)為B相接地，考慮最不利情況，零序阻抗可能較小，但題目未給，通常假設(shè)正序阻抗代表短路阻抗）Izk=U/N*Z1=115kV/115kV*0.4Ω/km*80km=32kA=32000A。動作電流整定值Iop=Krel*Izk=1.3*32000A=41600A。但題目說最大負(fù)荷電流300A，顯然這里題目條件矛盾或假設(shè)不同，常見情況是按末端最大短路電流整定，得到41600A。如果題目意圖是按最大負(fù)荷電流整定，則Iop=1.2*300A=360A，但這與后面靈敏系數(shù)計算矛盾。按常規(guī)電流速斷計算，應(yīng)為41600A。此處按末端短路計算。（2）靈敏系數(shù)Ksen=If1_min/Iop。故障點(diǎn)距A點(diǎn)60km，此時流過保護(hù)安裝處A點(diǎn)的故障電流If1=U/N*Z1=115kV/115kV*0.4Ω/km*60km=24kA=24000A。最小故障電流If1_min=24000A。靈敏系數(shù)Ksen=24000A/41600A≈0.58。（3）靈敏系數(shù)0.58遠(yuǎn)小于通常要求的1.5-2，因此該純阻性限時過電流保護(hù)的靈敏度不滿足要求。原因在于電流速斷保護(hù)整定原則（躲過最小短路電流）與靈敏性要求（檢測最小故障電流）存在固有矛盾，尤其是在保護(hù)范圍末端故障時。或者，如果題目條件是按最大負(fù)荷電流360A整定（Iop=360A），則Ksen=24000A/360A≈66.7，此時靈敏度足夠。2.解析思路：（1）正常運(yùn)行時，差動回路電流I1=電流互感器二次側(cè)額定電流/變比=5A/(200/5)=5A/40=0.125A。（2）故障時，流經(jīng)差動回路的一次側(cè)總電流Id=Ia'+Ib'+Ic'=Ia'+0+0=Ia'。因為A相接地，故障電流流經(jīng)A相電流互感器，B、C相電流互感器流過近于零的電流。Id=Ia'。題目未給Ia'具體值。（3）差動保護(hù)是否動作取決于Id與繼電器動作電流的比值。繼電器動作電流Idop=50mA=0.05A。如果Id>Idop，則動作。判斷依據(jù)是Id是否大于0.05A。由于題目未給出Ia'的具體數(shù)值，無法確定Id與Idop的比較結(jié)果。但通常故障時流過差動回路的電流（差動電流）遠(yuǎn)大于繼電器動作電流，因此一般會動作。理由是故障時故障相電流很大，流經(jīng)差動回路電流互感器一次側(cè)的電流Ia'會遠(yuǎn)超正常運(yùn)行時的0.125A（按200/5變比計算），導(dǎo)致差動回路總電流Id顯著增大，超過繼電器動作值0.05A。五、案例分析題1.解析思路：（1）電流速斷保護(hù)是否動作：判斷保護(hù)安裝處（I母線側(cè)）是否出現(xiàn)足夠大的短路電流，使其大于電流速斷保護(hù)的動作電流。動作電流通常按躲過線路末端最大短路電流整定。L1末端B相接地故障，故障電流大小與系統(tǒng)阻抗、線路零序阻抗有關(guān)。題目未給具體數(shù)值，但通常電流速斷整定值很高。故障發(fā)生在L1末端（距A點(diǎn)15km），此處的短路電流（假設(shè)為正序短路，用Z1計算）為If1=U/(Z1+Zs)=115kV/(0.35Ω/km*15km+Zs)=115kV/(5.25Ω+Zs)。此電流可能小于電流速斷動作值。因此，L1的電流速斷保護(hù)可能不動作。（2）限時過電流保護(hù)靈