繼電保護技木競賽試題與答案
一、判斷題（20題，每題0.5分，要求將答案填在答題卡的相應(yīng)位置）
1．二次回路中電纜芯線和導(dǎo)線截面的選擇原則是：只需滿足電氣性能的要求；在電壓和操作回路中，應(yīng)按允許的壓降選擇電纜芯線或電纜芯線的截面。（×）
2．為使變壓器差動保護在變壓器過激磁時不誤動，在確定保護的整定值時，應(yīng)增大差動保護的5次諧波制動比。（×）
3．對于SF6斷路器，當氣壓降低至不允許的程度時，斷路器的跳閘回路斷開，并發(fā)出“直流電源消失”信號。（√）
4．在雙側(cè)電源系統(tǒng)中，如忽略分布電容，當線路非全相運行時一定會出現(xiàn)零序電流和負序電流。（×）
5．在電壓互感器二次回路通電試驗時，為防止由二次側(cè)向一次側(cè)反充電，將二次回路斷開即可。（×）
6．在正常工況下，發(fā)電機中性點無電壓。因此，為防止強磁場通過大地對保護的干擾，可取消發(fā)電機中性點TV二次（或消弧線圈、配電變壓器二次）的接地點。（×）
7．為提高保護動作的可靠性，不允許交、直流回路共用同一根電纜。（√）
8．比較母聯(lián)電流相位式母差保護在母聯(lián)斷路器運行時發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，理論上不會拒動。（×）
9．逐次逼近式模數(shù)變換器的轉(zhuǎn)換過程是由最低位向最高位逐次逼近。（×）
10．在小接地電流系統(tǒng)中，線路上發(fā)生金屬性單相接地時故障相電壓為零，兩非故障相電壓升高倍，中性點電壓變?yōu)橄嚯妷?。三個線電壓的大小和相位與接地前相比都發(fā)生了變化。（×）
11．設(shè)置變壓器差動速斷元件的主要原因是防止區(qū)內(nèi)故障TA飽和產(chǎn)生高次諧波致使差動保護拒動或延緩動作。（√）
12．大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時，在復(fù)合序網(wǎng)的零序序網(wǎng)圖中沒有出現(xiàn)發(fā)電機的零序阻抗，這是由于發(fā)電機的零序阻抗很小可忽略。（×）
13．P級電流互感器10%誤差是指額定負載情況下的最大允許誤差。（×）
14．電流互感器容量大表示其二次負載阻抗允許值大。（√）
15．對于發(fā)電機定子繞組和變壓器原、副邊繞組的小匝數(shù)匝間短路，短路處電流很大，所以阻抗保護可以做它們的后備。（×）
16．出口繼電器電流保持線圈的自保持電流應(yīng)不大于斷路器跳閘線圈的額定電流，該線圈上的壓降應(yīng)小于5%的額定電壓。（×）
17．在電壓互感器開口三角繞組輸出端不應(yīng)裝熔斷器，而應(yīng)裝設(shè)自動開關(guān)，以便開關(guān)跳開時發(fā)信號。（×）
18．中性點經(jīng)放電間隙接地的半絕緣110kV變壓器的間隙零序電壓保護，3U0定值一般整定為150–180V。）（√）
19．YN,d11接線的變壓器低壓側(cè)發(fā)生bc兩相短路時，高壓側(cè)B相電流是其它兩相電流的2倍。（×）
20．變壓器縱差保護經(jīng)星-角相位補償后，濾去了故障電流中的零序電流，因此，不能反映變壓器YN側(cè)內(nèi)部單相接地故障。（×）
二、 選擇題(40題，每題1分，每題只能選一個答案，要求將答案填在答題卡的相應(yīng)位置)
1．對二次回路保安接地的要求是（C）。
A)TV二次只能有一個接地點，接地點位置宜在TV安裝處
B)主設(shè)備差動保護各側(cè)TA二次只能有一個公共接地點，接地點宜在TA端子箱
C)發(fā)電機中性點TV二次只能有一個接地點，接地點應(yīng)在保護盤上
2．繼電保護試驗用儀器的精度及測量二次回路絕緣表計的電壓等級應(yīng)分別為 （B）。
A）1級及1000V B）0.5級及1000V C）3級及500V
3．雙母線的電流差動保護，當故障發(fā)生在母聯(lián)斷路器與母聯(lián)TA之間時出現(xiàn)動作死區(qū)，此時應(yīng)該（B）
A）啟動遠方跳閘 B）啟動母聯(lián)失靈（或死區(qū)）保護
C）啟動失靈保護及遠方跳閘。
4．在微機保護中經(jīng)常用全周傅氏算法計算工頻量的有效值和相角，請選擇當用該算法時正確的說法是（C）。
A)對直流分量和衰減的直流分量都有很好的濾波作用
B)對直流分量和所有的諧波分量都有很好的濾波作用
C)對直流分量和整數(shù)倍的諧波分量都有很好的濾波作用
5．為防止由瓦斯保護起動的中間繼電器在直流電源正極接地時誤動，應(yīng)（A）。
A）采用動作功率較大的中間繼電器，而不要求快速動作
B）對中間繼電器增加0.5秒的延時
C）在中間繼電器起動線圈上并聯(lián)電容
6．對兩個具有兩段折線式差動保護的動作靈敏度的比較，正確的說法是（C）。
A）初始動作電流小的差動保護動作靈敏度高
B）初始動作電流較大，但比率制動系數(shù)較小的差動保護動作靈敏度高
C）當拐點電流及比率制動系數(shù)分別相等時，初始動作電流小者，其動作靈敏度高
7．對無人值班變電站，無論任何原因，當斷路器控制電源消失時，應(yīng)（B）。
A）只發(fā)告警信號 B）必須發(fā)出遙信 C）只啟動光字牌
8．母線差動保護的暫態(tài)不平衡電流比穩(wěn)態(tài)不平衡電流（A）。
A)大 B)相等 C)小
9．空載變壓器突然合閘時，可能產(chǎn)生的最大勵磁涌流的值與短路電流相比（C）。
A)前者遠小于后者 B)前者遠大于后者 C)可以比擬
10．采用VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，每隔Ts從計數(shù)器中讀取一個數(shù)。保護算法運算時采用的是（C）。
A)直接從計數(shù)器中讀取得的數(shù) B)Ts期間的脈沖個數(shù)
C)2Ts或以上期間的脈沖個數(shù)
11．為了驗證中阻抗母差保護的動作正確性，可按以下方法進行帶負荷試驗。（C）
A)短接一相母差TA的二次側(cè)，模擬母線故障
B)短接一相輔助變流器的二次側(cè)，模擬母線故障
C)短接負荷電流最大連接元件一相母差TA的二次側(cè)，并在可靠短接后斷開輔助變流器一次側(cè)與母差TA二次的連線
12．微機保護要保證各通道同步采樣，如果不能做到同步采樣，除對（B）以外，對其他元件都將產(chǎn)生影響。
A)負序電流元件 B)相電流元件 C)零序方向元件
13.如果對短路點的正、負、零序綜合電抗為X1Σ、X2Σ、X0Σ，而且X1Σ=X2Σ，故障點的單相接地故障相的電流比三相短路電流大的條件是(A)。
A)X1Σ>X0Σ B)X1Σ=X0Σ C)X1Σ<X0Σ
14.在振蕩中，線路發(fā)生B、C兩相金屬性接地短路。如果從短路點F到保護安裝處M的正序阻抗為ZK，零序電流補償系數(shù)為K，M到F之間的A、B、C相電流及零序電流分別是IA、IB、IC和I0，則保護安裝處B相電壓的表達式為(B)。
A)(IB IC K3I0)ZK B)(IB K3I0)ZK C)IBZK
15．在保護柜端子排上（外回路斷開），用1000V搖表測量保護各回路對地的絕緣電阻值應(yīng)（A）。
A)大于10MΩ B)大于5MΩ C)大于0.5MΩ
16．在中性點不接地系統(tǒng)中，電壓互感器的變比為
，互感器一次端子發(fā)生單相金屬性接地故障時，第三繞組（開口三角）的電壓為（A）。
A)100V B) 100V/ C)300V
17．YN,d11變壓器，三角形側(cè)ab兩相短路，星形側(cè)裝設(shè)兩相三繼電器過流保護，設(shè)ZL和ZK為二次電纜（包括TA二次漏阻抗）和過流繼電器的阻抗，則電流互感器二次負載阻抗為（C）。
A)ZL Zk B)2(ZL Zk) C) 3(ZL Zk)
18．為相量分析簡便，電流互感器一、二次電流相量的正向定義應(yīng)取（B）標注。
A)加極性 B)減極性 C）均可
19．如果對短路點的正、負、零序綜合電抗為X1Σ、X2Σ、X0Σ，且X1Σ=X2Σ，則兩相接地短路時的復(fù)合序網(wǎng)圖是在正序序網(wǎng)圖中的短路點K1和中性點H1間串入如（C）式表達的附加阻抗。
A)X2Σ X0Σ B)X2Σ C)X2Σ//X0Σ
20．繼電保護是以常見運行方式為主來進行整定計算和靈敏度校核的。所謂常見運行方式是指（B）。
A)正常運行方式下，任意一回線路檢修
B)正常運行方式下，與被保護設(shè)備相鄰近的一回線路或一個元件檢修
C)正常運行方式下，與被保護設(shè)備相鄰近的一回線路檢修并有另一回線路故障被切除
21．在繼電保護中，通常用電抗變壓器或中間小TA將電流轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號。兩者的特點是（A）。
A)電抗變壓器具有隔直（即濾去直流）作用，對高次諧波有放大作用，小TA則不然
B)小TA具有隔直作用，對高次諧波有放大作用，電抗變壓器則不然
C)小TA沒有隔直作用，對高次諧波有放大作用，電抗變壓器則不然
22．當TV二次采用B相接地時（C）。
A）在B相回路中不應(yīng)裝設(shè)熔斷器或快速開關(guān)
B）應(yīng)在接地點與電壓繼電器之間裝設(shè)熔斷器或快速開關(guān)
C）應(yīng)在TV二次出口與接地點之間裝設(shè)熔斷器或快速開關(guān)
23．查找220V直流系統(tǒng)接地使用表計的內(nèi)阻應(yīng)（A）。
A）不小于2000Ω/V B）不小于5000Ω C）不小于2000Ω
24．電流互感器是（A）。
A)電流源，內(nèi)阻視為無窮大 B)電壓源，內(nèi)阻視為零
C)電流源，內(nèi)阻視為零
25．在運行的TA二次回路工作時，為了人身安全，應(yīng)（C）。
A）使用絕緣工具，戴手套 B）使用絕緣工具，并站在絕緣墊上
C）使用絕緣工具，站在絕緣墊上，必須有專人監(jiān)護
26．雙母線運行倒閘過程中會出現(xiàn)兩個隔離開關(guān)同時閉合的情況，如果此時Ⅰ母發(fā)生故障，母線保護應(yīng)（A）。
A) 切除兩條母線 B) 切除Ⅰ母 C) 切除Ⅱ母
27．一臺電壓互感器，如開口三角繞組C相接反，運行時，開口三角輸出電壓為（B）。
A)100V B)200V C)0V
28．微機繼電保護裝置的使用年限一般為（A）。
A)10—12年 B)8—10年 C)6—8年
29．配有比較母聯(lián)電流相位式母差保護的雙母線，當?shù)归l操作時，需首先（B）。
A)將母差保護退出運行 B)合上解除選擇元件（即比相元件）的壓板，靠起動元件切除故障 C)斷開母聯(lián)斷路器
30．當線路上發(fā)生BC兩相接地短路時，從復(fù)合序網(wǎng)圖中求出的各序分量的電流是（C）中的各序分量電流。
A) C相 B) B相 C) A相
31．具有二次諧波制動的差動保護，為了可靠躲過勵磁涌流，可（B）。
A)增大“差動速斷”動作電流的整定值
B)適當減小差動保護的二次諧波制動比
C)適當增大差動保護的二次諧波制動比
32．如果三相輸電線路的自感阻抗為ZL，互感阻抗為ZM，則正確的是（A）式。
A)Z0=ZL 2ZM B)Z1=ZL 2ZM C)Z0=ZL-ZM
33．110kV及以上電壓等級的變電站，要求其接地網(wǎng)對大地的電阻值應(yīng)（B）。
A)不大于2Ω B)不大于0.5Ω C) 不大于3Ω
34．發(fā)電機變壓器的非電量保護，應(yīng)該（C）。
A)設(shè)置獨立的電源回路（包括直流空氣小開關(guān)及直流電源監(jiān)視回路），出口回路與電氣量保護公用
B)設(shè)置獨立的電源回路及出口跳閘回路，可與電氣量保護安裝在同一機箱內(nèi)
C)設(shè)置獨立的電源回路和出口跳閘回路，且在保護柜上的安裝位置也應(yīng)相對獨立
35．容量為180MVA，各側(cè)電壓分別為220kV、110kV和10.5kV的三卷自耦變壓器，其高壓側(cè)、中壓側(cè)及低壓側(cè)的額定容量應(yīng)分別是（B）。
A)180MVA，180MVA，180MVA B)180MVA，180MVA，90MVA
C)180MVA，90MVA，90MVA
36．中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生金屬性兩相接地故障時，健全相的電壓（C）。
A)略微增大 B)不變 C)增大為正常相電壓的1.5倍
37．在直流總輸出回路及各直流分路輸出回路裝設(shè)直流熔斷器或小空氣開關(guān)時，上下級配合（B）。
A)無選擇性要求 B)有選擇性要求 C)視具體情況而定
38．以下關(guān)于變壓器保護說法正確的是（A）。
A)由自耦變壓器高、中壓及公共繞組三側(cè)電流構(gòu)成的分相電流差動保護無需采取防止勵磁涌流的專門措施
B)自耦變壓器的零序電流保護應(yīng)接入中性點引出線電流互感器的二次電流
C)330kV、500kV變壓器，高壓側(cè)零序一段應(yīng)直接動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器
39．所謂高頻通道衰耗下降3dB，是指對應(yīng)的接收側(cè)的電壓下降到原來收信電壓的（A）倍。(已知lg2=0.3010)
A)倍 B)1/2倍 C) 1/倍
40．線路分相電流差動保護采用（B）通道最優(yōu)。
A)數(shù)字載波 B)光纖 C)數(shù)字微波
三、填空題（共10題，每題1分,請將答案填入空格內(nèi)。）
1. 用于額定電壓為220V直流系統(tǒng)絕緣檢測裝置的內(nèi)阻應(yīng)不小于20kΩ。
2. 為防止斷路器偷跳，當經(jīng)長電纜去啟動出口繼電器時，應(yīng)采取的措施有：將不同用途的電纜分開布置及適當增加出口繼電器動作功率。
3. 變壓器的瓦斯保護應(yīng)做到防水、防油滲漏及密封性好。
4. 保護TV二次回路電壓切換時，應(yīng)檢查并保證在切換過程中不會產(chǎn)生TV二次反充電，應(yīng)同時控制可能誤動保護的正電源 。
5. 斷路器失靈保護相電流判別元件的動作時間和返回時間均應(yīng)不大于20ms。
6. 當母線內(nèi)部故障有電流流出時，應(yīng)減小差動元件的比率制動系數(shù)，以確保內(nèi)部故障時母線保護正確動作。
7. 如果電力系統(tǒng)各元件的正序阻抗等于負序阻抗，且各元件的阻抗角相等，當線路發(fā)生單相接地短路時，流過保護的兩個非故障相電流與故障相電流同相位的條件是：零序電流分配系數(shù)大于正（負）序電流分配系數(shù)。
8. 保護用電纜的敷設(shè)路徑，應(yīng)盡可能離開高壓母線及高頻暫態(tài)電流的入地點。
9. 電流互感器不能滿足10%誤差要求時可采取的措施有：A）增大二次電纜截面；B）串接備用互感器；C）改用容量大的互感器；D）增大TA一次額定電流。
10. 對于高壓側(cè)采用備用電源自動投入方式的變電所，變壓器放電間隙的零序電流保護可整定為兩個時限，第一時限以0.2S跳高壓側(cè)斷路器，第二時限以0.7S跳開變壓器。
選答題部分（共60分，分供電專業(yè)、發(fā)電專業(yè)兩部分）
注意事項:
可任選供電專業(yè)、發(fā)電專業(yè)兩部分之一做答，且只能選其一，并在試卷首頁得分表內(nèi)所選專業(yè)后的括號內(nèi)劃“√”標明。
選手參加口試時的專業(yè)與筆試選答題部分所選專業(yè)一致。
供電專業(yè)試題
說明：第1題（20分）為必選題；2-6題（每題10分）可任選其中4道題做答，其余題目不得做答。判卷時在1題及2-6題中依次評閱，且2-6題只評閱4道題（請將答案寫在答題紙上）。
1． 下圖中兩條線路都裝有閉鎖式零序方向高頻保護，線路阻抗角為800。
1）請畫出閉鎖式零序方向高頻保護的原理框圖(保護停信和斷路器位置停信可不畫入)。（6分）
2)如果保護用母線TV，當MN線路兩側(cè)DL1、DL2均已跳開單相，進入兩相運行狀態(tài)時，按傳統(tǒng)規(guī)定的電壓、電流正方向，分析四個保護安裝處的零序方向元件測量到的零序電壓與零序電流之間的相角差及零序方向元件的動作行為，并根據(jù)方向元件動作行為闡述它們的發(fā)信、收信情況。（7分）
3)如何進行高頻電纜的傳輸衰耗和輸入阻抗測試？（要求畫出測量傳輸衰耗和輸入阻抗的試驗接線并列出計算公式）（7分）
2．某220kV線路，采用單相重合閘方式，在線路單相瞬時故障時，一側(cè)單跳單重，另一側(cè)直接三相跳閘。若排除斷路器本身的問題，試分析可能造成直接三跳的原因(要求答出五個原因)。（10分）
3． YN,d11接線的變壓器，三相低壓繞組是如何連線的？畫出這種變壓器差動保護的接線圖及其二次三相電流相量圖。（10分）
4．下圖中標出的阻抗為正序（負序）電抗，設(shè)各元件阻抗角為900，變壓器的勵磁阻抗為無窮大、輸電線路零序電抗為正序電抗的三倍，所有參數(shù)均已歸算到MN線路所在的系統(tǒng)側(cè)。求N母線發(fā)生A相金屬性單相接地短路時流過MN線路的各相電流以及M母線的A相電壓值（答案可以用分數(shù)表達）。（10分）
5．如需構(gòu)成如右圖所示特性的相間阻抗繼電器，直線PQ下方與圓所圍的部分是動作區(qū)。Zzd是整定值，OM是直徑。請寫出動作方程，并說明其實現(xiàn)方法。（要求寫出圓特性和直線特性的以阻抗形式表達的動作方程，寫出加于繼電器的電壓UJ、電流IJ和Zzd表達的電壓動作方程以及邏輯關(guān)系）。（10分）
6．系統(tǒng)各元件的參數(shù)如下圖所示，阻抗角都為80o， 兩條線路各側(cè)距離保護Ⅰ段均按本線路阻抗的0.8倍整定。繼電器都用方向阻抗繼電器。
1）試分析距離保護1、2、4的Ⅰ段阻抗繼電器振蕩時會不會誤動；（5分）
2）如果振蕩周期T=1.5秒且作勻速振蕩，求振蕩時距離保護3的Ⅰ段阻抗繼電器的誤動時間。（提示：(42 72)1/2≈8）（5分）
發(fā)電專業(yè)試題
說明：第1題（20分）為必選題；2-6題（每題10分）可任選其中4道題做答，其余題目不得做答。判卷時在1題及2-6題中依次評閱，且2-6題只評閱4道題（請將答案寫在答題紙上）。
1． 如圖所示，發(fā)電機經(jīng)YN,d11變壓器及斷路器B1接入高壓母線，在準備用斷路器B2并網(wǎng)前，高壓母線發(fā)生A相接地短路，短路電流為IAK。變壓器配置有其兩側(cè)TA接線為星-角的分相差動保護，并設(shè)變壓器零序阻抗小于正序阻抗。
1）畫出差動保護兩側(cè)TA二次原理接線圖（標出相對極性及差動繼電器差流線圈）。（6分）
2）畫出故障時變壓器兩側(cè)的電流、電壓相量圖及序分量圖。（8分）
3）計算差動保護各側(cè)每相的電流及差流（折算到一次）。（3分）
4）寫出故障時各序功率的流向。（3分）
2．發(fā)電機經(jīng)穿墻套管、裸導(dǎo)線與室外主變聯(lián)接。發(fā)電機配置有雙頻式100%的定子接地保護，其三次諧波電壓保護的動作方程為
式中：
為幅值、相位平衡系數(shù)，K3為制動系數(shù)；分別為機端及中性點三次諧波電壓，基波零序電壓3U0取自機端TV開口繞組。
1）大雨天，基波零序電壓保護及三次諧波電壓保護同時動作，請指出故障點可能所在的范圍。（5分）
2）簡述機端TV及中性點TV的一次側(cè)分別斷線時，基波零序電壓保護及三次諧波電壓保護的可能動作行為。（5分）
3． 水輪發(fā)電機，Sn=700MW，Un=20kV，每相5并聯(lián)分支，每分支36匝，中性點側(cè)可引出各分支端子；定子鐵心共540槽，槽內(nèi)上下層線棒短路共540種，其中a)相間短路60種（約占總短路故障的11%）；b)同相不同分支匝間短路60種；c)同相同分支匝間短路420種，短路匝數(shù)分別為1、3、5、7匝各105種。請回答：
1）主保護配置要求雙重化，你建議裝設(shè)哪些主保護？指出它們的優(yōu)缺點。（8分）
2）相應(yīng)的電流互感器如何配置？（2分）
4． 變壓器差動保護在外部短路暫態(tài)過程中產(chǎn)生不平衡電流（兩側(cè)二次電流的幅值和相位已完全補償）的主要原因是哪些（要求答出5種原因）？（10分）
5． 發(fā)電機負序反時限保護（I22t>A）的最大和最小動作電流分別為Iop.max和Iop.min，對應(yīng)的最短和最長動作時限為tmin和tmax，問Iop.max、Iop.min、tmax、tmin如何整定？要不要與系統(tǒng)相鄰元件保護配合整定？（10分）
6． Y,d11變壓器，在Y側(cè)端口BC兩相金屬性短路時，設(shè)額定電壓為Un=1（標幺值）,試分析△側(cè)三相電壓Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc的大小和相位。
（10分）
供電專業(yè)試題
說明：第1題（20分）為必選題；2-6題（每題10分）可任選其中4道題做答，其余題目不得做答。判卷時在1題及2-6題中依次評閱，且2-6題只評閱4道題（請將答案寫在答題紙上）。
1． 下圖中兩條線路都裝有閉鎖式零序方向高頻保護，線路阻抗角為800。
1）請畫出閉鎖式零序方向高頻保護的原理框圖(保護停信和斷路器位置停信可不畫入)。（6分）
2)如果保護用母線TV，當MN線路兩側(cè)DL1、DL2均已跳開單相，進入兩相運行狀態(tài)時，按傳統(tǒng)規(guī)定的電壓、電流正方向，分析四個保護安裝處的零序方向元件測量到的零序電壓與零序電流之間的相角差及零序方向元件的動作行為，并根據(jù)方向元件動作行為闡述它們的發(fā)信、收信情況。（7分）
3)如何進行高頻電纜的傳輸衰耗和輸入阻抗測試？（要求畫出測量傳輸衰耗和輸入阻抗的試驗接線并列出計算公式）（7分）
答：1)
2)保護1：U0=-I0ZS0 arg3U0/3I0=-1000 動作；
保護2：U0=-I0(ZNP0 ZR0) arg3U0/3I0=-1000 動作；
MN線路兩側(cè)1、2號保護都停信，兩側(cè)都收不到信號；
保護3：U0=I0(ZNP0 ZR0) arg3U0/3I0=800 不動；
保護4：U0=-I0ZR0 arg3U0/3I0=-1000 動作；
NP線路N側(cè)3號保護發(fā)信，收信機收到自己的信號。P側(cè)4號保護停信但收信機一直收到3號保護發(fā)出的信號。
3) 如圖；其中信號源可以是振蕩器，收發(fā)信機也可以。所用電阻應(yīng)采用無感電阻。電阻R可選75歐姆，也可選小于75歐姆的電阻。電平表應(yīng)選擇平衡輸入端測量。
1) 傳輸衰耗：
（基本定義）
;
（電壓表法）
（電平表法）
（當R=75歐姆時）
2）輸入阻抗：
(高頻電壓表法)
2．某220kV線路，采用單相重合閘方式，在線路單相瞬時故障時，一側(cè)單跳單重，另一側(cè)直接三相跳閘。若排除斷路器本身的問題，試分析可能造成直接三跳的原因(要求答出五個原因)。（10分）
答：1）選相元件問題；
2）保護出口回路問題；
3）重合閘方式設(shè)置錯誤；
4）溝通三跳回路問題；
5）操作箱跳閘回路問題；
6）重合閘裝置問題：軟硬件故障、失電、回路接線錯誤。
3．YN,d11接線的變壓器，三相低壓繞組是如何連線的？畫出這種變壓器差動保護的接線圖及其二次三相電流相量圖。（10分）
答：
1）如圖連接；
2)
3)IAB=IA-IB;
IBC=IB-IC;
ICA=IC-IA;
4下圖中標出的阻抗為正序（負序）電抗，設(shè)各元件阻抗角為900，變壓器的勵磁阻抗為無窮大、輸電線路零序電抗為正序電抗的三倍，所有參數(shù)均已歸算到MN線路所在的系統(tǒng)側(cè)。求N母線發(fā)生A相金屬性單相接地短路時流過MN線路的各相電流以及M母線的A相電壓值（答案可以用分數(shù)表達）。（10分）
答：1）求出各元件零序電抗
X1T0=j20; XMN0=j60; X2T0=j10; XPQ0=j60; X3T0=j10;
2)畫出復(fù)合序網(wǎng)圖如下，求得
X1Σ=j(10 20 20)//j(10 20 10 10)=j50//j50=j25;
X0Σ=j(20 60)//j(10 60 10)=j80//j80=j40;
3)求短路點各序電流
IK1= IK2= IK0=E/(2X1Σ X0Σ)=1/(2×j25 j40)=-j/90;
4)求流過MN線路的各序電流I1、I2、I0
各序電流分配系數(shù)C1、C2、C0為
C1=C2=C0=0.5
∴I1= I2= I0=-j/180;
5）求流過MN線路的各相電流和M母線的A相電壓
IA=I1 I2 I0=-j×3/180=-j/60;
由于各序電流分配系數(shù)相等，故
IB=0;
IC=0;
根據(jù)線路參數(shù)K=(X0-X1)/(3X1)=2/3;
故M母線的A相電壓UMA為
UMA= UKA (IA K3I0)XMN1=0 [-j/60 （2/3）×(-j/60)]j20=5/9。
5．如需構(gòu)成如右圖所示特性的相間阻抗繼電器，直線PQ下方與圓所圍的部分是動作區(qū)。Zzd是整定值，OM是直徑。請寫出動作方程，并說明其實現(xiàn)方法。（要求寫出圓特性和直線特性的以阻抗形式表達的動作方程，寫出加于繼電器的電壓UJ、電流IJ和Zzd表達的電壓動作方程以及邏輯關(guān)系）。（10分）
答：1）園特性動作方程
900 150<arg(ZJ-Zzd)/ZJ<2700 150 即1050<arg(ZJ-Zzd)/ZJ<2850；
1）直線特性動作方程
1800-100<arg(ZJ-Zzd)/R<3600-100 即1700<arg(ZJ-Zzd)/R<3500；
2）實現(xiàn)方法：
園特性動作方程 1050<arg(UJ-IJZzd)/UJ<2850；
直線特性動作方程 1700<arg(UJ-IJZzd)/(IJR)<3500
（或1700<arg(UJ- IJZzd)/IJ<3500）
二個動作方程構(gòu)成“與”門。
6．系統(tǒng)各元件的參數(shù)如下圖所示，阻抗角都為80o， 兩條線路各側(cè)距離保護Ⅰ段均按本線路阻抗的0.8倍整定。繼電器都用方向阻抗繼電器。
1）試分析距離保護1、2、4的Ⅰ段阻抗繼電器振蕩時會不會誤動；（5分）
2）如果振蕩周期T=1.5秒且作勻速振蕩，求振蕩時距離保護3的Ⅰ段阻抗繼電器的誤動時間。（提示：(42 72)1/2≈8）（5分）
答：1）求各保護距離Ⅰ段定值
= =0.8×2Ω=1.6Ω;
= =0.8×10Ω=8Ω;
2）求振蕩中心位置
∵|Es|=|ER|，振蕩中心在ZΣ/2處；
ZΣ/2=（1 2 10 1）/2Ω=7Ω，位于NP線路距N母線4Ω處。振蕩中心不在1、2阻抗Ⅰ段的動作特性內(nèi)，所以1、2阻抗Ⅰ段繼電器不誤動。
振蕩中心在3、4阻抗Ⅰ段的動作特性內(nèi)，所以3、4阻抗Ⅰ段繼電器誤動。
3） 按系統(tǒng)參數(shù)振蕩中心正好位于3號阻抗Ⅰ段動作特性圓的圓心，動作特性如圖所示。振蕩時測量阻抗端點變化的軌跡是SR線的垂直平分線。如圖所示。
∴CN=4Ω，SC=7Ω,
∴SN=(42 72)1/2≈8Ω，∴∠CSN= 300，故
∠CNS= 600，
∴∠RNS=δ1=1200，
同理求得δ2=2400，兩側(cè)電勢夾角在δ1~δ2期間阻抗繼電器誤動。
誤動時間t=(δ2-δ1)/3600×T=(2400-1200)/3600×1.5=0.5秒。
發(fā)電專業(yè)試題
說明：第1題（20分）為必選題；2-6題（每題10分）可任選其中4道題做答，其余題目不得做答。判卷時在1題及2-6題中依次評閱，且2-6題只評閱4道題（請將答案寫在答題紙上）。
1．如圖所示，發(fā)電機經(jīng)YN,d11變壓器及斷路器B1接入高壓母線，在準備用斷路器B2并網(wǎng)前，高壓母線發(fā)生A相接地短路，短路電流為IAK。變壓器配置有其兩側(cè)TA接線為星-角的分相差動保護，并設(shè)變壓器零序阻抗小于正序阻抗。
1）畫出差動保護兩側(cè)TA二次原理接線圖（標出相對極性及差動繼電器差流線圈）。（6分）
2）畫出故障時變壓器兩側(cè)的電流、電壓相量圖及序分量圖。（8分）
3）計算差動保護各側(cè)每相的電流及差流（折算到一次）。（3分）
4）寫出故障時各序功率的流向。（3分）
答：1）畫出的差動保護TA二次原理圖如下圖所示：
2）變壓器高壓側(cè)接地故障時，設(shè)A相短路電流為IAK，則
變壓器高壓側(cè)電流、電壓及序量向量圖如下圖
變壓器低壓側(cè)電流、電壓向量圖
3）變壓器低壓側(cè)各相短路電流
由變壓器高壓側(cè)流入各相差動繼電器的電流
A相：
B相： 0
C相：
A相差動保護差流
C相差動保護差流
4)零序功率及負序功率由故障點流向變壓器，而正序功率則由變壓器流向故障點。
2． 發(fā)電機經(jīng)穿墻套管、裸導(dǎo)線與室外主變聯(lián)接。發(fā)電機配置有雙頻式100%的定子接地保護，其三次諧波電壓保護的動作方程為
式中：
為幅值、相位平衡系數(shù)，K3為制動系數(shù)；分別為機端及中性點三次諧波電壓，基波零序電壓3U0取自機端TV開口繞組。
1）大雨天，基波零序電壓保護及三次諧波電壓保護同時動作，請指出故障點可能所在的范圍。（5分）
2）簡述機端TV及中性點TV的一次側(cè)分別斷線時，基波零序電壓保護及三次諧波電壓保護的可能動作行為。（5分）
答：1）基波零序電壓保護及三次諧波電壓保護動作重疊區(qū)是由機端部分定子繞組到廠高變高壓側(cè)及主變低壓接地故障。在大雨天，被雨淋的部分容易發(fā)生接地故障，因此從穿墻套管至主變套管之間的三相導(dǎo)線容易經(jīng)水灰流接地。接地故障可能在這個范圍。
3）機端TV一次斷線時，如沒有TV斷線閉鎖，基波零序電壓保護要誤動，三次諧波電壓保護也可能誤動。當中性點TV一次斷線時，基波零序電壓保護不會動作，而三次諧波電壓保護一定誤動。
3．水輪發(fā)電機，Sn=700MW，Un=20kV，每相5并聯(lián)分支，每分支36匝，中性點側(cè)可引出各分支端子；定子鐵心共540槽，槽內(nèi)上下層線棒短路共540種，其中a)相間短路60種（約占總短路故障的11%）；b)同相不同分支匝間短路60種；c)同相同分支匝間短路420種，短路匝數(shù)分別為1、3、5、7匝各105種。請回答：
1） 主保護配置要求雙重化，你建議裝設(shè)哪些主保護？指出它們的優(yōu)缺點。（8分）
2） 相應(yīng)的電流互感器如何配置？（2分）
答：1）裂相橫差保護：對匝間短路靈敏，但對機端和引線相間短路無效；
2）零序電流橫差保護：對匝間短路靈敏，但對機端和引線相間短路無效；
3）不完全縱差保護：對相間（包括引線）短路和匝間短路能反映，但可能靈敏度差；
4）傳統(tǒng)縱差保護：只在對相間短路主保護雙重化條件下才裝設(shè)。
4．變壓器差動保護在外部短路暫態(tài)過程中產(chǎn)生不平衡電流（兩側(cè)二次電流的幅值和相位已完全補償）的主要原因是哪些（要求答出5種原因）？（10分）
答：在兩側(cè)二次電流的幅值和相位已完全補償好的條件下，產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是：
1）如外部短路電流倍數(shù)太大，兩側(cè)TA飽和程度不一致；
2）外部短路非周期分量電流造成兩側(cè)TA飽和程度不同；
3）二次電纜截面選擇不當，使兩側(cè)差動回路不對稱；
4）TA設(shè)計選型不當，應(yīng)用TP型于500KV，但中低壓側(cè)用5P或10P；
5）各側(cè)均用TP型TA，但TA的短路電流最大倍數(shù)和容量不足夠大；
6）各側(cè)TA二次回路的時間常數(shù)相差太大。
5．發(fā)電機負序反時限保護（I22t>A）的最大和最小動作電流分別為Iop.max和Iop.min，對應(yīng)的最短和最長動作時限為tmin和tmax，問Iop.max、Iop.min、tmax、tmin如何整定？要不要與系統(tǒng)相鄰元件保護配合整定？（10分）
答：取tmin=1000”，得
Iop.min=
取Iop.max=
tmax=
整定計算以上保護參數(shù)不必于系統(tǒng)相鄰元件后備保護配合。
式中，Xd”, X2–發(fā)電機次暫態(tài)電抗（不飽和值）及負序電抗；
Ksat—飽和系數(shù)，一般取Ksat≈0.8
Xt—升壓變短路電抗
I2∞—發(fā)電機長期允許的負序電流（標幺值）
Ign—發(fā)電機額定電流（KA）
na—TA變比
6．Y,d11變壓器，在Y側(cè)端口BC兩相金屬性短路時，設(shè)額定電壓為Un=1（標幺值）,試分析△側(cè)三相電壓Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc的大小和相位。
（10分）
答：Y側(cè)三相相量圖如下圖所示
△側(cè)三相線電壓Uab=/2，Ubc=/2，Uca=-；
三角形側(cè)個相對地電壓為Ua=/2，Ub=0，Uc=-/2。
Uab-Ubc=0=Ua Ub Uc-3Ub
∵Ua Ub Uc=0,∴Ub=0,Ua=0.5,Uc=-0.5。
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