2008级《电力系统继电保护原理》考试题型及复习题

第一部分：考试题型分布

（1） 单选题（10分）：1分×10题 （2） 多选题（10分）：2分×5题 （3） 简答题（25分）：5分×5题 （4） 分析题（20分）：3题 （5） 计算题（35分）：3题。

第二部分：各章复习题

第一章

1. 继电保护装置的基本任务是什么？

答：1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；

2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于信号、减负荷或跳闸。

2. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。

答：1）选择性：是指电力系统中有故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行；

2）速动性：在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障；

3）灵敏性：是指对于其保护范围内发生任何故障或不正常运行状态的反应能力。 4）可靠性：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作。 3. 如下图，线路AB、BC配置了三段式保护，试说明：

（1） 线路AB的主保护的保护范围，近后备、远后备保护的最小保护范围； 答：近后备最小保护范围为AB，远后备最小保护范围为AC

（2） 如果母线B故障（k点）由线路保护切除，是由哪个保护动作切除的，是瞬时

切除还是带时限切除；

答：是由保护2动作切除的，是带时限切除的。

（3）基于上图，设定一个故障点及保护动作案例，说明保护非选择性切除故障的情况。

答：当保护1出口处附近发生短路时，由保护2瞬时切除故障，再自动重合闸，如果是瞬时性故障，则正常运行；如果是永久性故障，则再按逐级有选择性的切除故障。 第二章

1. 什么是继电器的返回系数？返回系数都是小于1的吗？

答：继电器的返回电流（或电压）与继电器的动作电流（或电压）的比值即继电器的返回系数。不都是小于1，电流继电器是小于1，电压继电器是大于1 2. 举例说明哪些继电器是过量动作的，哪些继电器是欠量动作的？ 答：电流继电器是过量动作的，电压继电器、阻抗继电器是欠量动作的。 3. 微机保护装置硬件系统由哪五部分组成？分别起什么作用？

答：由数据采集单元、数据处理单元、开关量I/O接口、通信接口、电源五部分组成； 其中数据采集单元完成将模拟输入量尽可能准确地转换为数字量的功能；

数据处理单元执行放在存储器中的程序，对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。

I/O接口完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部接点输入及人机对话等功能； 通信接口实现多机通信或联网；电源为供给内部电路所需的电源。 4. 微机保护的软件一般由哪些功能模块构成？ 答：一般由两个模块构成即：主程序和中断服务程序。

5. 如何选择微机保护的采样率？说明低通滤波器设计与采样率选择之间的关系。 答：如果随时间变化的模拟信号所含的最高频率成分为

，则采样频率

。

采用低通滤波器可以将高频分量滤掉，这样就可以降低采样率

。

第三章

1. 试对保护1进行电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算（线路阻抗0.4Ω/km，电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

段的可靠系数分别是1.3、1.1、1.2，返回系数0.85，自起动系数1。

?Iact?4.93kA,lmin?41.3%,t?0s（参考答案：Iact?1.775kA,t?0.5s,Ksen?1.73??''）

Iact?0.565kA,t?2s,Ksen?5.44,1.86

2. 试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流

K??1.3。如线路长度

时取平均额定电压），线路电抗为X1?0.4?/km，可靠系数rel减小到50km、25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得出什么结论？

短线路的电流速断保护可能没有保护范围。 3. 三段电流保护的整定计算：

（1）AB和BC线路最大负荷电流分别为120A、100A

（2）电源A：XS.min?15?,XS.max?20?；电源B：XS.min?20?,XS.max?25?

??1.25,Krel???1.15,Krel????1.2,Kre?0.85,KMS?1.8 （3）Krel

试整定线路AB（A侧）各端保护的动作电流，并校验灵敏度。

4. 电流三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是

如何考虑的，如果无关，是如何实现的？

答：一段和二段保护的整定是跟运行方式和故障类型有关的，因为I段整定是按照躲过被保护元件末端的最大短路电流（即在最大运行方式下发生三相短路时的电流）整定；II段整定一般是按照躲开相邻线路一段保护最小保护范围末端的最大短路电流整定。III段整定是按照躲开最大负荷电流来整定，故与故障类型和运行方式无关。

5. 如下图，保护1、2都装设了三段电流保护，当k点发生AB二相相间短路故障时，分

析继电器的起动、动作、返回情况。

答：对于保护1来说，发生故障时，电流继电器KA1、KA5、KA9、KA11均动作，KM3不带时间延迟动作，使KS4发出信号促使跳闸线圈Y流过电流跳闸，切除故障。KTM7和KTM12因带时间延迟还没结束故障已经切除而不动作，故障切除恢复正常运行后，电流继电器KA1、KA5、KA9、KA11和直流继电器KM3均返回。

对于保护2来说，发生故障时，电流继电器KA5、KA9、KA11均动作，保护1瞬时切除故障，故障切除恢复正常运行后，电流继电器KA5、KA9、KA11均返回。

6. 电流保护的接线方式有哪些？各自适用在哪些场合？

答：电流保护的接线方式有三相星形接线和两相星形接线两种方式。三相星形接线适用于发

电机、变压器等大型贵重电力设备的保护中；两相星形接线适用于对中性点直接接地和非直接接地系统中的相间故障。

7. 何谓90°接线方式？采用90°接线的功率方向继电器构成方向性保护时为什么有死

区？零序功率方向元件也有类似的死区吗？

答：90°接线方式是指接入方向继电器的电压是非故障的相间电压（比故障相电压落后90度），并用它来判别电流的相位的。

此接线除正方向出口附近发生三相短路时，所有相间电压都等于0具有电压死区。

零序功率方向继电器接入的是零序电压和零序电流，而由于越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区。

8. 和电流保护相比，低电压保护有哪些优缺点？

答：1）电压保护是反应于电压降低而动作，与反应于电流增大而动作的电流保护相反，其返回系数大于1；

2）与电流保护相反，低电压保护在最大运行方式下灵敏度低，在最小运行方式下灵敏度高，两种保护性能优缺点互补；

3）在多段串联单回线路上短路时，各段线路电流相同，而各点电压不同，电压随短路点距离的变化曲线从零开始增大，因而瞬时电压速断保护总有一定的保护范围。

4）在电网任何点短路时，各个母线的电压都会降低，低电压保护都会动作，所以低电压保护没有方向性。

9. 三段式保护为何不能瞬时保护线路全长？

答：三段式保护中只有I段是瞬时保护线路的，但为了避免在相邻线路出口处发生故障时与相邻速断保护引起选择性冲突，故I段瞬时保护应躲开线路末端发生的最大短路电流，保证选择性，所以三段式保护不能瞬时保护线路全长。

10. 什么是电动机自起动？如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数，会出现什么问

题？

答：发生短路故障时，各段母线电压降低，导致电动机被制动，在故障切除后电压恢复时，电动机重新恢复正常运行的过程，即电动机的自起动。

如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数时，在自起动的过程中的不正常运行电流有可能大于保护装置的起动电流而产生误动作。 11. 了解半周积分算法、傅氏算法的原理。

12. 设微机保护采用半周积分算法计算电压幅值，采样频率为一周期采用12点，设

ua?1102sin(314t?300)，写出应用半周积分法计算该电压幅值的详细过程。更换

初始角度对半周积分法的影响分析。 答：采样间隔=0.02÷12=

s，令初相角为0度，则：

积分值S=110×（sin0+sin30+sin60+sin90+sin120+sin150）×=0.6842

则 电压幅值=×=151.914

相对误差为

=2.35

更换初始角度可能会引起相对误差的减小或增大。（提高采样频率会减小误差） 13. 利用全波傅氏算法计算上述习题。 答：=×110

×(sin0cos0+sin30cos30++sin330cos330)=0

=×110×(sin0sin0+sin30sin30++sin330sin30)=110

则 基波电压有效值为则基波电压幅值为相对误差为0 第四章

=

=110

1. 试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压

等级？

答：中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。

中性点直接接地系统，在接地故障发生后，故障相将有大短路电流流过，会使供电可靠性降低；另一方面，接地相电压降低，非接地相电压几乎不变，因此不用考虑过电压问题。 中性点经小电阻接地系统，中性点与大地之间的小电阻限制了接地故障电流的大小，也限制

了故障后过电压的水平，但接地故障电流依然很大。

中性点不接地系统，单相接地故障发生后，没有形成短路电路通路，故障相和非故障相都将流过正常负荷电流，线电压仍然保持对称。接地相电压降低，非接地相电压升高至线电压，对电气绝缘造成威胁，不能长期运行。此外，故障点和导线对地电容还能形成电流通路，使接地故障点产生电弧电流，可能损坏电气设备，影响供电可靠性。

中性点经消弧线圈接地系统，故障发生后消弧线圈可以抵消在接地点流过的电容电流，消除或减轻电弧电流的危害。故障后接地相电压降低，但非故障相电压依然很高，不允许长期运行。

110kV及以上电压等级采用中性点直接接地系统。35kV及以下的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络可采用经小电阻接地方式。 2. 电网中性点采用哪种接地方式主要取决于什么因素？

答：主要取决于供电可靠性（是否允许带一相接地时继续运行）和限制过电压两个因素。 3. 零序功率方向继电器的最灵敏角与相间方向继电器的最灵敏角是否相同？为什么？ 答：不相同。因为：当继电器采用0度接线时，零序功率方向继电器的最灵敏角一般为线路和中性点接地变压器的等值零序阻抗角，而相间方向继电器的最灵敏角一般为线路的阻抗角。采用90度接线时，最灵敏角只是等值零序阻抗角和阻抗角分别减去90度而已。 4. 接地短路时的零序电流大小与系统运行方式是否有关？零序电流在电网中的分布与什

么因素有关？

答：接地短路的零序电流大小与系统运行方式无关。零序电流在电网中的分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗。

5. 大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保

护怎样配置？

答：大接地电流系统单相接地故障时故障电流大，也有较大的零序电流，故障相电压降低，非故障相电压基本不变。小接地电流系统单相接地故障时，不能形成短路电流通路，零序电流较小，故障相电压降低，非故障相电压将升高至线电压。故大接地电流系统可以采用零序三段电流保护，小接地电流系统可以采用零序功率方向保护。

6. 如图所示，已知保护3的零序I段动作电流为1.5A，其保护范围末端k点发生接地短路

时，流过保护4的零序电流为0.9A，k1点发生接地短路时，流过保护1的最大零序电流为2.5kA，断路器非同期合闸和非全相振荡时流过保护1的零序电流分别为2.1kA和3.3kA，试分别确定变压器TM2投入和退出运行时保护1的零序I段（灵敏I段、不灵

敏I段）、II段动作电流一次值。灵敏I段的可靠系数取1.2，其他均取1.1。

TM1k112TM23k4

答：变压器投入和退出运行时，零序I段中灵敏一段动作电流为2.5×1.2=3kA 不灵敏I段动作电流为3.3×1.1=3.63kA 变压器投入时，零序II段动作电流为1.1×1.5÷变压器退出运行时零序II段动作电流为1.1×1.5=1.65kA 7. 零序电流三段保护整定计算：

=0.561kA

8. 中性点加装消弧线圈的作用是什么？有几种补偿方式？试解释为什么常采用过补偿方

式？

答：中性点加装消弧线圈，在发生单相接地故障时，流过消弧线圈的感性电流会抵消原系统中的电容电流，减小流经故障点的电流。有三种补偿方式：完全补偿、欠补偿、过补偿。 过补偿使补偿后的残余电流是电感性的。采用这种方法不可能发生串联谐振的过电压问题，因此在实际中获得了广泛的应用。 第五章

1. 构成输电线路距离保护的基本依据是什么？

答：距离保护是反应故障点至保护装置之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。

2. 试述三段式距离保护的整定、优缺点评价；

答：第I段整定一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来确定：第II段整定是按照躲开相邻线路距离保护第I段的保护范围末端发生短路时的阻抗值，和躲开线路末端变电站变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，取两种情况下阻抗值的小值。第III段是按照躲开正常运行时的最小负荷阻抗来整定。 评价：

1） 在多电源的复杂网络中可以保证动作的选择性 2） I段不受系统运行方式影响，瞬时保护线路全长803） II、III段由于有分支，受运行方式影响，但相对较小 4） 可以有方向，如方向阻抗继电器，

5） 仍未摆脱三段式的束缚，不能瞬时保护线路全长。在220kV及以上电网有时不能满足电

网稳定要求，因此不能作为主保护。 6） 受振荡、TV断线影响，装置相对复杂。

3. 阻抗继电器的构成方式有哪两种？单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的相

间短路和接地故障的接线方式是什么？

答：构成方式可分为单相补偿式和多相补偿式两种。

相间短路广泛采用0度接线方式，接地故障广泛采用带零序补偿的接线方式。

4. 距离三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是

如何考虑的，如果无关，是如何实现的。

答：I段整定计算不受系统运行方式和故障类型影响影响，一般按躲开下一条线路出口处短路时线路阻抗值的原则来确定；II、III段受运行方式影响，但相对较小，不受故障类型影响。第II段整定是按照躲开相邻线路距离保护第I段的保护范围末端发生短路时的阻抗值，和躲开线路末端变电站变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，取两种情况下阻抗值的小值。第III段是按照躲开正常运行时的最小负荷阻抗来整定。由于考虑了分支系数，故受运行方式影响，但影响较小。

5. 三段式距离保护整定计算

6. 什么是阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗？以方向阻抗继电器为例来说明三

者的区别。 答：继电器的测量阻抗

，是由加入继电器的电压和电流比值和相位差确定的；

是继电器的整定阻抗，一般取继电器安装点到预定的保护范围末端的线路阻抗为整定阻抗，对方向阻抗继电器而言就是在最大灵敏角方向上圆的直径。

是继电器实际的动作阻抗或起动阻抗，表示当继电器刚好能起动时的测量阻抗，对于方向阻抗继电器，特性圆周上的任一点都代表一个起动阻抗。 7. 短路点过渡电阻对距离保护的影响及减小其影响的方法。

答：短路点过渡电阻可以引起测量阻抗减小或增大，可能引起某些保护的无选择性动作。 减小其影响方法：1）采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器（扩大在+R方向的面积）2）利用所谓瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作，即将短路瞬间的测量阻抗值固定下来，使过渡电阻的影响减至最小。

8. 什么是电力系统振荡，电力系统发生振荡与短路时电气特征有何区别？

答：如果电力系统受到大的扰动后，功角不断增大，使各发电机之间不再同步，则称为电力系统振荡。

振荡和短路主要区别如下：

1） 振荡时，电流和各点电压的幅值均作周期性变化，而短路后，短路电流和电压的幅值不

及衰减时是不变的。振荡时电流和各点电压幅值的变化速度较慢，而短路时短路电流突然增大，电压也突然降低，变化速度快。

2） 振荡时，任一点电流和电压之间的相位关系都随的变化而改变，而短路后，电流和电

压之间的相位是不变的。

3） 振荡时，三相完全对称，电力系统中没有负序分量出现。而当短路时，总要长期（在不

对称短路过程中）或瞬间（在三相短路开始时）出现负序分量。 9. 根据哪些原理可实现对保护的振荡闭锁？

答：1）基于负序（和零序）分量是否出现；2）利用电流、电压和测量阻抗变化速度不同。 10. 什么是选相元件，相电流差突变量选相元件的特点？ 答：能在发生故障初期确定故障类型的元件即选相元件。 特点：

1） 可用整定值保证，在单相接地时，反应两非故障相电流差的突变量选相元件不动作，而

对于多相短路的情况，三个选相元件都动作。因而在单相接地时可以准确选出故障相，而在多相故障时又能可靠给出允许跳开三相的信号

2） 该选相方法只反映故障电流量，不需要躲开负荷电流，因此动作灵敏，并且具有较大的

承受故障点经过渡电阻接地的能力

3） 改选相方法仅在故障刚发生时可靠识别故障类型，因此还必须配以其他稳态量选相原

理。

11. 为什么要单独配置接地距离元件和相间距离元件？

答：因为采用一种距离元件时不能满足四种短路的要求，所以要单独配置接地距离元件和相间距离元件。

12. 相位比较法和幅值比较法在什么条件下具有互换性？

答1）各比较相量必须是同一频率的正弦交流量2）只适用于相位比较方式动作范围为

arg

，和幅值比较式动作条件为

的情况3）忽略短路暂态过程中出现的

非周期分量和谐波分量的影响。

13. 电压回路断线对距离保护有何影响？对断线闭锁应提出哪些要求？

答：当电压互感器二侧次回路断线时，距离保护将失去电压，在符合电流的作用下，阻抗继电器的测量阻抗为0，因此可能发生误动作。

主要要求：当电压回路发生各种可能使保护误动作的故障情况时应可靠地将保护闭锁，而当被保护线路故障时不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以保证保护可靠动作。 （闭锁思路：利用负序（和零序）故障分量闭锁，可以和振荡闭锁回路共用。）

14. 如图所示，保护1出口处发生单相接地故障，过渡电阻为Rt，各保护测量阻抗如图，

试分析距离保护动作情况。考察越大，受过渡电阻影响越小。

由小到大的过程，对于距离保护，在+R轴方向面积

答：当比较小的时候，

不超出保护1第I段整定的特性圆范围，保护1第I段距离保

超出保护1第I段整定的特性圆范围，而

仍位于保

护瞬时切除故障。当增大到使

护2第II段整定的特性圆范围以内时，两个保护将同时以第II段时限动作，失去了选择性。 因此可以扩大阻抗继电器的动作特性在在+R轴方向的面积，使受过渡电阻的影响尽量减小。 15. 如图所示，M、N侧系统电势幅值相等，假设全系统的阻抗角相等，若振荡中心在B母

线处，试作图分析线路L1的A侧距离保护第I、II段方向阻抗继电器受系统振荡影响的情况。

?EMAZL1BL2C?EN 答：当=

，振荡中心B处的电压降至为零。从电压、电流的数值看，这和在B点发生

三相短路无异。由于B点在A侧距离保护第I段的保护范围外，因此不会受系统振荡影响。而B点落在A侧距离保护第II段的保护范围内，可能使保护误动作。 第六章

1. 纵联保护传送的信号分为哪几种？

答：分为三种，有闭锁信号、允许信号、跳闸信号。 闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件

允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件 跳闸信号：收到这种信号是保护动作跳闸的充要条件 2. 为什么应用载波（高频）通道时最好传递闭锁信号？

3. 哪些因素影响输电线路纵联差动保护的正确工作？对线路纵联差动保护所有的电流互

感器应提出哪些要求？

答：影响输电线路纵联差动保护的主要因素有： 1） 电流互感器的误差和不平衡电流 2） 输电线路的分布电容电流 3） 通道传输电流数据的误差 4） 通道的工作方式和可靠性

为减小不平衡电流，对于输电线路纵联差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、铁心截面较大、饱和磁通对工作磁通的倍数大、剩磁小的高精度的电流互感器。还应配置适当的二次侧负载电阻使二次电流的误差不大于10

4. 何谓暂态不平衡电流和稳态不平衡电流？试分别说明它们的产生原因、特点和减小的方

法。

答：稳态情况下的不平衡电流，实际上是两个电流互感器励磁电流之差 5. 分相电流差动保护有什么优点?

答：分相电流差动保护为有制动的差动保护，可以躲开外部短路可能引起的最大不平衡电流，保证保护不误动，更加适用于长距离高压输电线路。此外，它还具有自然选相优势。 6. 线路纵联差动保护中常用的制动量有哪几种？ 答：制动量有两种：

1）以两侧电流矢量差为制动量；2）以两侧电流幅值之和为制动量 7. 简述方向比较式纵联保护的基本原理。

答：方向比较式纵联保护，不论采用何种通信通道，都是基于被保护线路各端根据对故障方向的判断结果向其他各端发出相应信息。各端根据本端和其他各端对故障方向判断的结果综合判断出故障的位置，然后独立做出跳闸或不跳闸的决定。 8. 与方向比较式纵联保护相比，距离纵联保护有哪些优缺点？

答：1）距离纵联保护的方向元件可以超范围整定，也可以欠范围整定，而方向比较式纵联保护的方向元件只能超范围整定。

2）距离纵联保护的另一优点是可以兼作本线路和相邻线路的后备保护，方向比较式纵联保护则不能。

3）距离纵联保护的缺点主要是受系统振荡、电压回路故障的影响，故保护接线复杂，方向比较式纵联保护相对而言所受影响很小。

9. 高频保护的载波通道是怎样构成的？高频方向闭锁保护在通道故障下能否正确动作，为

什么？

10. 高频闭锁方向保护的原理怎样?试举出几种方向元件的构成原理；

答;原理是利用非故障线路的一端发出闭锁该线路两端保护的高频信号，对于故障线路，两端不需要发出高频闭锁信号，正好保护应当切除故障线路。 11. 方向高频保护为什么要采用两个灵敏度不同的起动元件?

答：当外部故障时，据故障点较远一端的保护所感觉到的情况和内部故障时完全一样，在远离故障点一端的保护为了等待对端发来的高频闭锁信号，必须采用两个不同灵敏度的起动元件来配合，否则可能引起保护的误动作。

12. 下图为高频闭锁方向保护原理图（一侧），试分析在内部故障和外部故障时，各个继电

器和收发信机的起动、返回、动作情况。

答：外部故障时，先起动，通过KM4常闭触点起动发信机发出高频闭锁信号，一方面为自己的收信机接收，一方面经高频通道，被对端的收信机接收，闭锁双端保护，防止误动。和方向元件S同时起动，使中间继电器KM4断开常闭触点，停止了发信机的工作，同时给KM5的工作线圈加入电流。同时对端方向元件不动作，对端发信机继续向本端发送闭锁信号，使本端收信机继续收到高频信号，给KM5的制动线圈加入电流。对端的KM5只有制动线圈有电流。所以保护一直被闭锁。待外部故障切除，起动元件均返回。

内部故障时，起动元件和都动作，起作用同上。之后，两端的方向元件S和中间继电器KM4也动作，停止发信机的工作，这样KM5中就只有工作线圈有电流，立刻动作于跳闸。

13. 试结合下图说明超范围闭锁式距离纵联保护在内外部故障时各元件的动作情况.

答：内部故障时，反向延时跳闸；外部故障

和时，反向

不起动，不发闭锁信号，正向

动作起动经时间T

起动，向两端发出闭锁信号，使两端保护不会跳闸。

14. 下图为高频闭锁距离保护原理图（一侧），

（1） 试分析在内部故障和外部故障时，各个继电器和收发信机的起动、返回、动作

情况。

（2） 如果线路故障由ZI瞬时动作切除，试说明故障点位置。

答：（1）故障时，KS起动发信机，发出闭锁信号，KM2收到闭锁信号动作，断开瞬时跳闸回路。

内部故障时，起动KM1，停止高频发信机，KM2返回，接通瞬时跳闸回路，距离II段可以瞬时动作跳闸，可以瞬时保护线路全长。外部故障时，距离故障点较近

也起动，故障点在I段保护范围内，也起动。

不起动，不停发高频闭锁信号，KM2闭锁瞬时跳闸回路，

距离II段只能通过II段延时动作，保证了选择性。 （2）故障点位置在离保护安装处线路全长的80

范围内。

15.图（a）所示电力系统中，线路全部配置高频闭锁式距离纵联保护（原理接线图如图（b）所示），分析下面两种情况下，在K1点（线路BC出口处）短路时，线路AB和BC上的保护动作过程：

1）线路AB和BC通信通道正常时；

2）线路AB和BC通信通道同时故障时（即不能收到对方的闭锁信号）。

答：1）线路AB上保护不动作；线路BC上保护2M距离I段瞬时动作跳闸，保护2N距离II短瞬时动作跳闸。

2）线路AB上保护1M距离II段瞬时动作跳闸，保护1N不动作；线路BC上保护2M距离I段瞬时动作跳闸，与保护1M失去了选择性。保护2N距离II短瞬时动作跳闸。

A1ML11N2MK1L2BC2N3ML3D3N

（a）

（b）

第七章

1. 什么叫自动重合闸? 试述重合闸的装设范围和起动原则； 2. 什么叫单相重合闸?三相重合闸? 综合重合闸?

答：单相重合闸：单相故障，跳单相，重合单相，重合于永久性故障时再跳三相；相间故障跳三相后不重合。

三相重合闸：任何故障都跳三相，重合三相，重合与永久性故障时再跳三相。

综合重合闸：单相故障，跳单相，重合单相，重合于永久性故障时再跳三相；相间故障跳三相，重合三相，重合与永久性故障时再跳三相。 3. 单电源自动重合闸动作时间的整定要考虑哪些因素?

答1）断路器跳闸后，故障点的电弧熄灭和弧道介质绝缘强度的恢复需要一定的时间 2）断路器的恢复开断能力也需要一定的时间

3）如果重合闸是利用继电保护起动时，则其动作时限还应该加上断路器的跳闸时间。 4. 双侧电源线路装设自动重合闸时, 与单侧电源相比, 应考虑哪些特殊问题? 主要有哪些

重合闸方式？ 答：应考虑：

1） 时间的配合。为了保证故障点电弧的熄灭和绝缘强度的恢复，线路两侧的重合闸必须保

证在两侧断路器均跳闸后，经一定延时再进行重合。

2） 同期问题。当线路发生故障跳闸后，常常存在着重合闸时两侧系统是否同期，以及是否

允许非同期合闸的问题。

重合闸主要方式有：快速重合闸、非同期重合闸、自动解列重合闸、自同期重合闸、检定同期和无压的重合闸。

5. 结合下图说明，为什么要在一侧同时投入检查同步和检查无电压的重合闸，而另一侧只

投入检查同步重合闸？两侧重合闸的方式要定期交换，为什么？

答：在正常工作情况下，M侧可能由于某原因误跳闸，由于N侧并未动作，线路上仍有电压，无法进行重合。为此，在检无压侧M也同时投入同期检定继电器KY，如遇到上述情况，则同期检定继电器KY就能够起作用，当符合同期条件时，即可将误跳闸的断路器重新投入；在检定同期N侧，绝对不允许同时投入无压检定继电器，以防止非同期重合闸。 若检定线路无压M侧短路器重合与永久性故障时，M侧断路器就连续两次切断短路电流，因此M侧断路器的工作条件比同期检定的N侧断路器的工作条件恶劣，所以应定期切换两种检定方式，以使两侧断路器工作的条件接近相同。 6. 什么叫重合闸前加速保护和后加速保护？

答：发生故障时，最靠近电源端的断路器先无选择性地将故障切除，然后利用重合闸重合予以纠正保护无选择性动作的配合方式，即为重合闸前加速。

所谓重合闸后加速保护就是当线路第一次故障时保护有选择性动作，然后进行重合，如果重合于永久性故障，则断路器合闸后再加速保护动作，瞬时切除故障。

7. 如图重合闸加装了前加速保护，试说明当k点故障分别为瞬时性故障或永久性故障时，

相应保护和重合闸动作情况。

答：当k点发生故障，保护3瞬时动作将QF3断开，并继之重合。若重合于瞬时性故障，则重合成功，系统恢复正常供电。若重合于永久性故障，则（过电流）保护1~3按照时限配合关系，逐级有选择性地将故障切除。 8. 潜供电流的产生原因及其影响因素有哪些？ 答：潜供电流产生原因：

1） 电容耦合分量：健全相的电压分别通过相间电容给故障相供给电流

2） 电感感应分量：健全相的负荷电流通过相间互感在故障相产生电动势，此电动势通过故

障点及故障相对地电容产生电流。

因此，潜供电流的影响因素有：线路的电压等级，线路的长度，负荷电流的大小，相间电容和相间电感的大小。 第八章

1. 试述变压器的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式； 答：故障类型不正常运行状态： 1） 外部故障引起的过电流

2） 负荷过时间超过额定容量引起的过负荷 3） 风扇故障或漏油 相应的保护有：

反应油箱外部故障：纵联差动保护和电流速断保护

反应油箱内部故障：瓦斯保护

反应外部相间短路故障的后备保护：过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动

的过电流保护

反应外部接地短路故障的后备保护：零序电流保护（中性点接地）、零序过电压保护和间隙

零序电流保护（中性点不接地）

此外，还有过负荷保护、过励磁保护、其他非电量保护。

2. 励磁涌流是在什么情况下产生的？有何特点？变压器差动保护中怎样克服励磁涌流的

影响？

答：当变压器空载投入或外部故障切除后恢复电压时，即可能出现数值很大的励磁电流，即励磁涌流。 励磁涌流的特点：

1） 含有大量非周期分量，使涌流波形偏于时间轴的一侧 2） 包含大量高次谐波，其中以二次谐波为主

3） 波形出现间断，铁心饱和度越高，涌流越大，间断角越大 克服措施：

1） 在差流回路中接入具有速饱和特性的中间变流器 2） 二次谐波判别方法 3） 间断角原理识别励磁涌流 4） 利用波形对称原理

3. 变压器差动保护中，产生不平衡电流的原因有哪些？试列举减小这些不平衡电流的措

施。 答：产生原因：

1） 实际电流互感器的变比和计算变比不同 2） 改变变压器调压分接头

3） 变压器各侧的电流互感器型号不同，即励磁电流和饱和特性不同 减小措施： 1） 采用平衡线圈

2） 保证电流互感器二次侧满足10误差曲线要求 3） 减小电流互感器二次回路负载阻抗

4） 在差流回路中接入具有速饱和特性的中间变流器

4. 结合下图说明为什么带制动特性的差动继电器能可靠躲开外部故障时的不平衡电流，内

部故障时提高保护灵敏度？ 答：当制动线圈

中有电流以后，它将在铁心的两个边柱上产生磁通

中的电流才能在二次线圈

，使铁心饱和，中产生电动势，使

致使导磁率下降。此时必须增大工作线圈

执行元件动作，因此，继电器的动作电流随着制动电流的增大而增大（如曲线1）。 曲线1始终位于曲线2上面，即在任何大小的外部短路电流作用下继电器的实际动作定值均大于相应的不平衡电流，继电器不会误动作。 同时，曲线1的动作电流定值障时能提高灵敏度。

比无制动的曲线3的动作电流定值小得多，因此内部故

5. 如图为变压器复合电压起动的过电流保护，分析下列故障情况下各继电器的起动、返回

和动作情况：（1）当发生AB相间短路时；（2）当发生三相短路时。

答：（1）发生AB相间短路时，

动作，

也动作，如果电流继电器也动作，则起动时间

继电器，然后准备动作跳闸，故障切除恢复正常运行后，各继电器均返回； （2）发生三相短路时，开始会出现暂态负序电压，

动作，三相短路暂态后，返回，但

线电压仍很低，保持动作，如果电流继电器也动作，则起动时间继电器，然后准备动作

跳闸，故障切除恢复正常运行后，各继电器均返回。

6. 变压器瓦斯保护能反应哪些故障，属于主保护还是后备保护？

答：瓦斯保护能反应油箱内部发生的各种故障，包括变压器绕组轻微的匝间短路和局部放电，反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。属于主保护。 第九章

1. 发电机的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式有哪些？ 答：发电机的故障类型：

1） 定子绕组相间短路（保护：完全纵联差动和不完全纵联差动保护） 2） 定子绕组一相的匝间短路（保护：完全横差动和不完全横差动保护） 3） 定子绕组单相接地（保护：单相接地保护） 4） 转子绕组一点接地或两点接地（励磁回路接地保护）

5） 转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失（低励磁和失磁保护） 不正常运行状态：

1） 外部短路引起的定子绕组过电流（定子绕组过电流保护） 2） 负荷超过额定而引起的三相对称过负荷（过负荷保护）

3） 外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷（负序电流保护） 4） 突然甩负荷而引起的定子绕组过电压（定子绕组过电压保护） 5） 励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷（过负荷保护） 6） 汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率（逆功率保护）

2. 单继电器式横差保护的作用是什么？为什么它可以瞬时跳闸，而有时又要带时限动作？ 答：单继电器式横差保护（在定子绕组每相分裂成两部分的情况下，可以只用一个电流互感器装于发电机两组绕组的星形中性点的连线上）对发电机定子绕组相间短路、匝间短路及分支开焊等故障有保护作用。

当不考虑转子接地故障的影响，它可以瞬时跳闸。但当转子回路发生两点接地时，转子磁极平衡会发生变化，可能在同一相不同绕组之间感应不同电势，从而出现环流，使横差保护误动。在此情况下，它不应该动作，但由于发电机必须切除，因此横差动保护动作于跳闸也是允许的。为了防止在励磁回路中发生偶然性的瞬时两点接地时引起横差动保护的误动作，因

此，当励磁回路发生一点接地后，在投入两点接地保护的同时，也应将横差动保护切换至延时而动作于跳闸。

3. 发电机定子绕组单相接地时有什么特点？何谓100％定子接地保护？试述利用三次谐波

电压和基波零序电压配合实现100%定子接地保护的原理。

答：发电机定子绕组发生单相接地故障时：1）流经接地点电流为发电机所在电压网络对地电容电流之和；2）如果忽略零序电流在内绕组上的压降，则极端测得的零序电压就是故障点零序电压。

由三次谐波电压和基波零序电压配合构成的100%定子接地保护，是保证定子绕组在任一点发生单相接地故障时，故障都能切除的保护。 原理：

1） 第一部分零序电压保护可以反应>15以上范围内的单相接地故障，且当故障

点越接近于发电机出线端时保护的灵敏度越高

2） 第二部分为利用三次谐波电压比值构成的定子绕组接地保护，可以反应发电机

绕组中<50范围以内的单相接地故障，且当故障点越接近中性点时保护的灵敏度越高。

两部分保护范围互相重叠，因此可以构成100定子接地保护。

4. 负序电流会对发电机造成什么危害，发电机负序过电流保护的作用是什么？

答：危害：负序电流建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速，将在转子绕组、阻尼绕组、以及转子铁芯等部件上感应100Hz的倍频电流。该电流使得转子某些部位可能出现局部灼伤；另外，负序气隙旋转磁场与转子电流之间以及正序气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的100Hz交变电磁转矩，将同时作用在转子大轴和定子机座上，从而引起100Hz的振动。

作用：可以预防电力系统中发生不对称短路或三相负荷不对称时转子过热或振动 5. 失磁时，机端测量阻抗的变化轨迹是什么？

答：发电机失磁前，向系统发出无功功率，>0测量阻抗位于第一象限；失磁之后，随着无功功率的变化<0，测量阻抗沿等有功阻抗圆向第四象限移动。（当它与临界失步圆相交时，表明机组运行处于静稳定的极限，进入临界失步圆后，转入异步运行，最后稳定运行时，平均异步功率与调节后的原动机输入功率平衡）

第十章

1. 母线保护按原理可分为哪些类型？ 答：类型：

1） 母线电流差动保护 2） 电流相位比较式母线保护 3） 母联电流相位比较式差动保护

2. 如图为用相邻回路实现的母线保护原理图。变压器装设了瓦斯保护、差动保护和过电流

保护，母线未装设母线保护，当母线k点发生故障时，试分析有哪些保护会起动，k点故障是有哪个保护动作切除的，是瞬时动作还是带时限动作的？

答：只有过电流保护会起动。先由变压器的过电流保护跳开分段断路器QF5，如果故障不消失，保护不复归时再跳开变压器两侧保护QF2和QF1断路器切除故障。QF5是瞬时动作的，QF1和QF2是带时限动作的。

3. 如图为双母线同时运行、元件固定连接时的母线电流差动保护原理图。分析当母线II

故障时，各交流、直流继电器的动作情况。

答：母线II故障时，差动继电器KD3使中间继电器KM3动作，跳开母联络断路器QF5，之后，KD1不动作，KD2动作，使KM2动作，使断路器QF3、QF4跳闸，切除故障母线II，无故障母线I继续正常运行。

4. 什么是断路器失灵保护，属于主保护还是后备保护？

答：所谓断路器失灵保护是指当故障线路的继电器动作发出跳闸命令后，断路器拒绝动作时，能够以比较短的时限切除同一母线上其他所有支路的断路器，将故障部分隔离，并使停电范围限制为最小的一种近后备保护。属于后备保护。