四、 问
#1 #2 答题
1－6题为必答题，第7题为发电系统回答，第8题为供电系统回答。)
1． 试画出一组固定连结的母差保护当＃4元件倒母线时（破坏固定方式），在区外故障时的二次电流分布。 2． 试说出下图所示的具有方向特性的四边形阻抗继电器动作特性图中四条边AB、BC、CD、DA及倾叙角α
#1 #2 (共40
Ⅰ 分，第
Ⅲ Ⅱ #3 #4 答： B α A Ⅱ
R
Ⅰ
C D jX Ⅰ I1 Ⅲ I3=0 Ⅱ I2 #3 #4 所代表的含义和作用。
3． 试用序网图分析高频闭锁负序功率方向保护在非全相运行时的动作行为？
答：
4． 数字滤波与模拟滤波相比有何优点？
答：1．不存在元件特性的差异，一旦程序设计完成，每台装置的特性就完全一致。 2．可靠性高，不存在元件老化、温度变化对滤波器特性的影响。
3．灵活性高，只要改变算法或某些滤波系数即可实现滤波器特性的目的。 4．不存在阻抗匹配的问题。 5． 电流互感器10％误差不满足要求时，可采取哪些措施？
答：1．增大电缆截面。2．串接备用电流互感器使允许负载增大1倍。3．改用伏安特性较高的二次绕组。4．提高电流互感器的变比。 6． 高频闭锁式纵联保护的收发讯机为什么要采用远方启动发信？
答：1．采用远方启动发信，可使值班运行人员检查高频通道时单独进行，而不必与对侧保护的运行人员同时联合检查通道。 2．还有最主要的原因是为了保证在区外故障时，近故障侧（反方向侧）能确保启动发信，从而使二侧保护均收到高频闭锁信号而将保护闭锁起来。防止了高频闭锁式纵联保护在区外近故障侧因某种原因拒绝启第 26 页 共 37 页
动发信，远故障侧在测量到正方向故障停信后，因收不到闭锁信号而误动。
7． 试述自耦变压器有什么优缺点?
（Ix+3K*I0）。
（3）因为两种情况下的整定阻抗不变，有
U1/Ix=U2/（Ix+3K*I0），且3I0=Ix 则 K=U2/U1-1
2、答：（1）反向故障时，继电器暂态特性抛向第一象限，使动作区远离
原点，避免因背后母线上经小过渡电阻短路时，受到受电侧电源的助增而失去方向性导致的误动。（3分） （2） 正方向故障时，继电器暂态特性为包括电源阻抗的偏移特性，避免相邻线始端经电阻短路使继电器越级跳闸。（3分） （3） 在不对称故障时，U1≠0，不存在死区问题。（2分） 3、答：（1）通常作相间短路用的差动保护，一次为Yo接线，其二次用△接线，而单相短路的零序电流流经二次△接线时被滤掉， 所以对单相短路不灵敏。（3分）
（2） Yo绕组单相短路，Yo/△变压器两侧电流的相位可能具有外部短路特征，所以差动保护不灵敏。（3分） （3） 在Yo绕组侧装设零序差动保护。（2分） 4、线路运行中突然通道衰耗增加很多（3dB以上），如何排除阻波器的问题？
要点：①一侧发信，一侧收信，轮流断开两侧开关，当断开某一开关时，收信电压有明显提高，则说明该侧阻波器损坏了。
②因为断开开关时收信电压有明显提高，说明该侧阻波器之分流衰耗太大。
四、 计算题（每题8分，共2题，共16分） 1、答：
+220 CJ XJ1 ZJ1 答：优点：1．节省材料，造价低。2．损耗少（包括铜损及铁损）。3．重量轻，便于运输安装，能扩大变压器的极限制造容量。 缺点：1．自耦变压器由于原边与副边之间除磁耦合外还有电气直接耦合，增加保护配置的复杂性。2．中性点绝缘水平低，故中性点必须直接接地，增加系统单相短路容量。3．使不同电压的零序网络相连通，给零序保护的配合带来困难。 8．为什么发电机纵差保护对匝间短路没有作用而变压器差动保护对变压器各侧绕组匝间短路有保护作
用？
答：发电机同一相发生匝间短路，虽然短路电流可以很大，但差动继电器中无差流。而变压器各侧绕组的匝间短路，通过变压器铁心磁路的耦合，改变了各侧电流的大小和相位，使变压器差动保护对匝间短路有作用。
考试题答案
一、选择题(25题，每题1分，共25分)
1、C 2、C 3、D 4、B 5、B 6、C 7、B 8、B 9、C 10、C 11、C 12、C 13、B 14、C 15、B 16、A 17、C 18、B 19、C 20、C 21、(A、B、C） 22、（ A ） 23、（ A、B ） 24、（B、D） 25、（B、C）
二、 判断题（20题，每题1分，共20分）
1、√ 2、√ 3、√ 4、× 5、× 6、× 7、√ 8、√ 9、 √ 10、√ 11、× 12、× 13、√ 14、× 15、× 16、× 17、√ 18、√ 19、× 20、√ 三、 问答题（每题8分共3题，共24分）
1、答：（1）在A、B、C三相中通入对称的电流Ix，外加电压使电压超前电流的相角为灵敏角，调节电压U1使继电器动作，其动作阻抗为Z=U1/Ix。 （2）再在一相（A、B、C中任一相）与N线间通入电流Ix，外加电压使电压超前电流的相角为灵敏角，调节电压U2使继电器动作，其动作阻抗为Z=U2/
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R –220 （每答对一小题得
ZJ2 XJ2 5分，共10分）
(1) 当CJ、WSJ中的一套动作时校验ZJ1、ZJ2的灵敏度（5分） 2000 2000
UZJ=—————×————×100%UH=43.5% UH 300+2000 4000
WSJ R 0.8×220
KZJ=——————×43.5%=1.16>1.1 60%×110
当CJ、WSJ分别或同时动作时，ZJ1、ZJ2均能可靠动作。
(2) a. 当CJ、WSJ中的一套动作时校验ZJ1、ZJ2的灵敏度（5分） 0.8×220
KXJ=————————≈1.53>1.4 (300+2000) ×0.05
当CJ、WSJ中的一套动作时，XJ能可靠动作
b. 当CJ、WSJ同时动作时校验ZJ1、ZJ2的灵敏度 0.8×220×0.5
KXJ=————————≈0.82<1.4 (150+2000) ×0.05
当CJ、WSJ同时动作时，XJ不会动作，应选择动作电流较小的信号继电器。 2、解：
1. IK* =1/（0.14+0.094+0.126）=2.78 1分
110kV基准电流为：IB（110）=502A 0.5分 10.5kV基准电流为：IB（10.5）=5498.73A
则：线路短路电流为 ：IL = 502*2.78=1395.56A 0.5分 发电机短路电流为 ：IG = 5498.73*2.78=15286.47A 2.序网图：2分
Ia*=3I0=
3EX1?X2?X0=
30.36?0.36?0.458=2.547
Ia=2.547*502=1278.594A
Ib=0 Ic=0
五、绘图题（共2题，共15分）
1、画出两侧电源系统发生单相(A相)接地时的等值序网图，并填空：标出各序电压、电流的正方向，并说明各序功率流向？
正序功率自母线流向线路，零序功率自线路流向母线，负序功率自线路流向母线。在单相接地时零序电压和零序电流的相位关系，只和系统侧阻抗角有关，而和故障点有无过渡电阻无关。
0.10.094 0.126
0.00.370.10.094 0.126
2、某保护直流二次回路实际接线如下图所示，试分析回路中存在的问题，并加以改正。（7分）
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答：二极管正极与CKJ间断线时因直流寄生回路问题造成CKJ误动。（3分） CKJ消弧回路串电阻，当二极管击穿后，保护动作时，直流短路，造成保护拒动。（3分）
CKJ接点不能并二极管击。 （1分）
三、问答题 1、
一线路带电防盗，一侧运行，另一侧备用，备用侧保护装置及收发信机带电，操作保险未投，线路两侧配置两套高频闭锁式保护，当本线路发生单相接地故障时，运行侧高频保护如何动作，为什么？（5分）
答：运行侧高频保护拒动。（2分）
线路故障，运行侧高频保护启动元件动作先起信，后正方向元件动作停信，备用侧操作箱不带电，跳位TWJ开入量未进入保护装置，没有把远方起信往后推迟100ms，就立即远方起信发信10s，闭锁了运行侧高频闭锁保护。（3分）
2、说出至少五种需要闭锁重合闸的情况。 答：（1）停用重合闸时，直接闭锁重合闸。 （2）手动跳闸时，直接闭锁重合闸。 （3）母差失灵保护动作闭锁重合闸。
（4）在使用单相重合闸方式时，保护三跳闭锁重合闸。 （5）断路器气压或液压降低到不允许重合闸时，闭锁重合闸。 （6）重合于永久性故障时闭锁重合闸。 （7）远跳动作闭锁重合闸。
3、零序方向继电器、负序方向继电器、工频变化量方向继电器哪一种能适应两相运行？ 答：工频变化量方向继电器。
两相运行在负荷状态下就有负序和零序电流出现，计算负序和零序电 压都需要三相电压，在两相运行时，一相已断开，电压互感器接在母 线上还是线路上断开相电压差别很大，所以不能采用零序方向继电 器、负序方向继电器。工频变化量方向继电器在两相运行的负荷状态
下电流和电压变化量为零，不会误动作，且能正确反映运行中两相的 各种故障。
4、双母线接线的微机母差保护具有大差和小差，小差能区分故障母 线，为什么还要设大差？
答：双母线进行倒闸操作时，两段母线被隔离开关短接，此时如发生 区外故障，小差会出现较大的差流，而大差没有，有大差闭锁就不会 误动。微机母差保护利用隔离开关辅助接点的位置识别母线的连接状 态，若辅助接点接触不良，小差会出现较大的差流，有大差闭锁就不 会误动。
四、计算题：
1、某220kV线路电流互感器变比为1600/1A，线路零序电流保护各段的定值（二次值）分别为：Ⅰ段：1.5A，0秒，方向指向线路；Ⅱ段：1.0A，1.0秒，方向指向线路；Ⅲ段：0.4A，2.0秒，无方向；Ⅳ段：0.2A，4.0秒，无方向。纵联零序（闭锁式）保护停信定值为0.4A（二次值），零序加速保护定值为0.4A（二次值）。假设该线路投运后负荷电流将达到1000A，如果电流互感器B相极性接反，试画出向量图并分析该线路投入运行后上述各段保护的动作行为。假定线路保护起动元件定值较动作定值灵敏，线路保护装置其它回路、逻辑等正常。
答：当负荷电流为1000A时，二次值为1000/1600=0.625A，由于电流互感器B相极性接反，使得零序电流为2倍负荷电流，即零序电流保护感受到的电流为1.25A（含向量图1分）。 零序Ⅰ段保护达不到定值，不动作。（1分）
零序Ⅱ段保护则需视方向元件是否开放而定，如果线路保护经零序电压突变量闭锁，则一般不会误动；若不经突变量闭锁，且零序不平衡电压超过方向元件门槛，方向元件可能开放，保护将误动（2分）。
零序Ⅲ段保护将动作，Ⅳ段因时间长不会再动作（2分）。
纵联零序，本侧可能停信（视方向元件是否开放而定），但因对侧正常发闭锁信号（远方起信逻辑或手合发信逻辑）而不动作。（2分）
2、如某220kV线路保护用P类CT参数为：低漏磁特性，1250/1A，20VA， 5P30， CT内阻Rct=6欧。实测二次负荷Rb=10欧，最大短路电流按35KA计算，按规程规定，暂态系数Ks取2，请用二次极限电动势法验算该CT是否满足保护要求？如不满足要求该如何解决（至少2种不同类的方法）？ 如满足要求，二次负荷最大为多少？(提示:CT拐点电压要大于保护需要的电动势)
答：因CT为低漏磁，可直接用极限电动势法验算。 保护感受的电流倍数Kpcf：35/1.25=28 （2分）
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CT额定极限电动势：Esl=Kalf（Rct＋Rbn/ In2）×In＝30（6+20/12）*1=780V（2分） 保护要求的二次电动势：Es=Ks*Kpcf（Rct＋Rb）×In=2*28（6+10）*1=896V（2分） 因Esl< Es，所用CT不满足保护误差要求。（1分） 解决：（3分）
降低CT二次负担；如降为8欧以下
更换CT,增大准确限值系数Kalf，如提高为5P40 更换CT,增大额定二次负荷，如改为30 VA 3、
MNQk1k2
答：
主变正序：高( 0.18+0.28-0.10)/2=0.18,0.18*1000/200=0.9；
中( 0.18-0.28+0.10)/2=0；
低（0.28+0.1-0.18）/2=0.1,0.1*1000/200=0.5；（1分）
主变零序：
A=70,B=6(折算至高压侧6*2302/1152=24),C=46
励磁支路为√（24*（70-46））=24，高压46，中压0，折算为标幺值：
下图为一个单侧电源系统。其中，变压器T1为Y0/△-12接线，中性点接地。降压变压器T2为Y0/Y0/△-1接线，额定容量200MVA，额定电压为230/115/37kV（P为中压侧、Q为低压侧），P高压侧中性点不接地，中压侧中性点接地，T2变压器空载运行。 T1T2G基准阻抗2302/1000=52.9
折算后为高压0.87，中压0，励磁支路0.45（2分） 序网略（2分）
k2点发生BC两相短路，短路电流计算：
变压器高压侧B相标幺值：1/(0.4+0.6+0.1+0.9+0.5)=0.4，AC相标幺值：0.2， 折算为实际值：基准电流2510A，高压侧A、C相502A，B相1004A（2分）
通道延时（0.4+6.6）/2=3.5毫秒，采样偏差3.1毫秒，折合3.1*18度=55.8度（2分） 差动电流2*sin(55.8/2) Id =0.9359Id，制动电流2*sin(180-55.8/2) Id =1.7675 Id。（2分） A、C相差动电流470A，小于600A，不动作；（2分）
B相差动电流940A，大于600A；制动电流1775A，1775*0.5=888A，940＞888。满足动作方程，保护跳B
系统中各元件标幺参数如下：基准电压为230kV，基准容量为1000MVA。
设备 发电机G T1变压器 线路MN 正序参数（负序参数） XG1=0.4 XT1=0.6 XL1=0.1 零序参数 XG0=0.5 XT0=0.6 XL0=0.3 T2主变实测参数：
高-中 阻抗电压 高-低 中-低 18% 28% 10% 零序 实测参数 70Ω 6Ω 46Ω Z高+Z励 Z中+Z励 (中压值) Z高+Z中//Z励 相。（2分）
五、综合分析题
1、综合分析题：
问题：
请根据T2主变实测参数，求出T2变压器的正序和零序标幺参数。
画出k1点发生两相接地短路时的复合序网图，并标注序网参数。（要求复合序网图中必须包含各元件的等值）
?配置有复用光纤通道纵联电流差动保护，保护同步方法为“采样时刻调整法”K?IR??ICD?MN线路。线路??ICD??IQD分相纵联差动保护动作方程为： ??A,B,C??ICD??I?IM?N?IR?IQD1、图5-1所示为一220KV系统：
图5-1 220kV系统图
1、乙站I母发生A相接地故障，母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器。此时，甲乙I回线甲侧的高频保护动作，A相跳闸，重合成功，试分析甲乙I线高频保护动作的行为。（电流互感器安装在开关线路侧）
差动电流制动电流动作门槛
???I?IM?N?即为两侧电流矢量和 即为两侧电流矢量差
2、若甲乙I线两套高频保护因故停运，乙站I母发生A相永久接地故障，保护及断路器动作情况如下：
母差保护正确动作，并跳开了所有应该跳开的断路器，甲乙I线接地距离Ⅱ段正确动作，试分析故障点的位置（电流互感器安装在开关的线路侧）。
3、当该系统中某处发生A相永久接地故障，甲乙I线高频保护正确动作，甲侧重合成功，乙
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＝600A（一次值），制动系数K＝0.5
由于某种原因保护通道出现收发路由不一致，收发通道延时分别为0.4ms和6.6ms，当系统k2点发生BC两相短路时，请计算线路MN上的故障电流大小，并结合动作方程分析纵差保护的动作行为。（忽略负荷电流和电容电流，系统频率始终为50Hz）