《继电保护》(高级)题库

··U·a＝(·I·a－Ib)Zl－(Ic－Ia)Zl··＝3IaZlej30°－3IaZj150°le

· ＝3IaZl(ej30°－ej150°)

· ＝3IaZl［(cos30°＋jsin30°)－(cos150°＋jsin150°)］

·

＝3I33aZ·l2＋2＝3IaZl

·ZH＝Ua·＝3Z l故A相电流互感器的视在负载为

Ia。同理可计算出B、C相电流互感

器的视在负载也为3Zl。 答：负载为3Zl。

2(La3D2012).有两台同步发电机作准同期并列，由整步表可以看到表针转动均匀，其转动一周的时间为5s，假设断路器的合闸时间为0.2s，求应在整步表同期点前多大角度发出脉冲。

答案:解：

式中 T--差电压的周期；

＝360°tH360°×0. 2 tH--断路器的合闸时间。

T＝5＝14.4° 故应在整步表同期点前14.4°发出合闸脉冲。 答：应在整步表同期点前14.4°发出合闸脉冲。 3(La3D3013).如图D-7所示，有一台自耦调压器接入一负载，当二次电压调到11V时，负载电流为20A，试计算I1及I2的大小。

答案:解：忽略调压器的损耗，根据功率平衡的原理有 P1＝P2 而P1＝U1I1

P2＝U2I1

U2Il＝11×20＝220(W)

I＝P2 所以

1 IU＝220220＝1(A)2＝IL－I1＝20－1＝19(A) 1 答：I1为1A，I2为19A。

4(La3D3014).星形连接的三相对称负载，已知各相电阻R＝6Ω，感抗XL＝6Ω，现把它接入Ul＝380V的三相对称电源中，求：

(1)通过每相负载的电流I； (2)三相消耗的总有功功率。 答案:解：设

Z＝R＋jXL＝6＋j6＝8.485／45°(Ω)

45°＝arctgXL＝arct g6g R6 ＝arct1 (1)通过每相电流

(2)三相消耗的总有功功率

＝ P＝3U

phIphcos



3×219.4×25.86×cos45°＝12.034(kW)

答：IA为25.86／－45°A，IB为25.86／－165°A，IC为25.86／75°A；三相消耗的总有功功率为12.034kW。

5(La3D4015).在所加总电压Ubb＝20V时，测得单结晶体管的峰点电压Up＝14.7V，若取UD＝0.7V，分压比n为多少?当Ubb＝10V时，求Up值变为多少。 答案:解：发射结附近的电位Ub＝ηUab 因为

Ub＝Up－UD＝14.7－0.7＝14(V)

所以

当Ubb降为10V时，有 U14 U′＝b＝＝0.7b＝ηUbb＝0.7×10＝7(V) U U′＝7＋0.7＝7.7(V) bb20p 答：Up值为7.7V。

6(La3D4016).如图D-8所示正弦交流电路，试求电路发生谐振时，电源的角频率ω应满足的条件。 答案:解：电路的等效复阻抗

电路发生谐振时，复阻抗Z的虚部为零，即 R2＋X2L－XLXC＝0 又Z＝(R＋jXL)（－jXC）R＋jXL－jXC ＝X［RXj(R2＋X2CC－L－XLXC)］R2＋(XL－XC)2X1C＝C，XL＝L2，代入上式整理

＝1

LC－RL得

即当ω满足上述关系时，电路就会发生谐振。 答：＝12LC－RL时，电路发生谐振。

7(La3D5017).如图D-9所示为一三极管保护的出口回路，若V1工作在开关状态，试验证按图所给参数V２能否可靠截止和饱和导通。

答案:解：V1饱和导通时，Uc1＝0，设V2截止，Ib2＝0，则

UR2b2＝－Eb×R2＋R3 ＝－2×10×103［(10＋20)×103］＝－0.67(V) 可见U

b2＜0，假设成立，V2能可靠截止。

V1截止时，Ic1＝0，设V2饱和导通，则Ube2＝0.7V。

IEe－Ube2161＝R＋R＝－0.751.＋10)×103＝1(mA)12(IUbe2－(－Eb)2＝R ＝0.7－(－2) (2×103)＝014.(mA)3Ib2＝I1－I2＝1－014.＝0.86(mA)IEcbs2＝R＝16＝0.26(mA)260×103 I

b2＞Ibs2，可见V2能可靠饱和导通。 答：V2能可靠截止和饱和导通。

8(La3D5018).如图D-10所示系统中的k点发生三相金属性短路，试用标么值求次暂态电流。 答案:解：选基准功率Sj＝100MV·A，基准电压Uj＝115kV,基准电流

I100j＝

3×115＝0.5(kA)

X0.125×100G＝ 则12÷0.8＝0.83 X0.105×100T＝＝0.53 20 I＝1k 0.83＋0.53＝0.735 故I

k＝0.5×0.735＝0.368(kA)

答：次暂态电流为0.368kA。

9(Lb3D1038).有一三相对称大接地电流系统，故障前A相电压为UA＝63.5ej0

，当发生A相金属性接地

故障后，其接地电流I1000e－k＝j80°

。求故障点的零序电压Uk0与接地电流Ik之间的相位差。 答案:解：在不考虑互感时有

··

3Uk0＝－UA＝U

Ae－j180° ni＝－180°－(－80°)＝－100° 故接地电流Ik超前零序电压Uk0100°。 答：接地电流超前零序电压100°。

10(Lb3D2039).某设备的电流互感器不完全星形接线，使用的电流互感器开始饱和点的电压为

60V(二次值)，继电器的整定值为50A，二次回路实测负载1.5Ω，要求用简易方法计算并说明此电流互感器是否满足使用要求。

答案:解：由电流保护的定值可知，电流互感器两端的实际电压为50×1.5＝75(V)，此电压高于电流互感器开始饱和点的电压60V，故初步确定该电流互感器不满足要求。 答：此电流互感器不能满足要求。

11(Lb3D3040).发电机机端单相接地时，故障点的最大基波零序电流怎样计算? 答案:解：I＝3ωEph(Cg＋Ct) (ω＝2πf＝314) 式中 E ph-- 发电机相电压，

V；

Cg--发电机对地每相电容，F；

Ct--机端相连元件每相对地总电容，F。 答：I＝3ωEph(Cg＋Ct)。

12(Lb3D3041).有一台Y,d11接线，容量为31.5MV·A，电压为110／35kV的变压器，高压侧TA变比为300／5，低压侧TA变比为600／5，计算变压器差动保护回路中不平衡电流。 答案:解：(1)计算各侧额定电流：

ISee＝3UeI31500e1＝3×110＝165(A)ISee2＝3×35＝519(A) (2)计算差动继电器各侧二次电流：

I＝165×3160＝4.76(A)I519 I 2＝120＝4.33(A)(3)计算不平衡电流：

bl＝I1－I2＝4.76－4.33＝0.43(A)

答：不平衡电流为0.43A。

13(Lb3D4042).如图D-18所示为二极管稳压电源。已知电源电压E＝20V,RL＝2kΩ，选2CW18，UV＝10V，IVmin＝5mA,IVmax＝20mA。试计算限流电阻R的范围。 答案:解：流经稳压管的电流为

IE－UVV＝R－IL IV必须满足式(1)及式(2)，即

(1)

I＝E－UVV·maxR－IL IE－UVV·mi＝n R－IL 5＜I

V

＜20 (2) 解(1)、(2)式得

E－UV

20＋I＜R＜E－UVL5＋IL(3) 其中 E＝20V,UI U V＝10V

L＝V

R＝5mAL 解(3)式可得限流电阻R的范围为0.4kΩ＜R＜1kΩ。 答：限流电阻R的范围为0.4kΩ＜R＜1kΩ。

14(Lb3D4043).如图D-19所示电路为用运算放大器测量电压的原理图。设运算放大器的开环电压放大倍数A0足够大，输出端接5V满量程的电压表，取电流500μA，若想得到50V、5V和0.5V三种不同量程，电阻R1、R2和R3各为多少? 答案:解：当输入50V时，有

AUoV＝U＝－5＝－0.1i50R－R64－101＝A＝＝107 (Ω)V－0.1 当输入5V时，有

AUoV＝U＝－5＝－1i5R－R42＝＝－106－1＝106A (Ω)V 当输入0.5V时，有

AVo0＝V＝－5＝－10i0.5－R6R43＝A＝－10＝105 (Ω)V－10 答：R

1为107Ω，R2为106Ω，R3为105Ω。

15(Lb3D5044).如图D-20所示电路，当电源电压增大时，试述三极管稳压电路的稳压过程。

答案:解：当负载不变而电源电压增大，输出电压Uo增大时，由于R和V组成的稳压电路使V1的基极电位Ub为固定值，即Ub＝UV。由下式可知Ube＝Ub－Ue＝UV－U0增大，则Ube减少，使Ib相应地减小，Uce增大，从而使Uo＝Ui－Uce基本不变。

16(Lb3D5045).有两只额定电压均为220V的白炽灯泡，一只是40W的，另一只是100W的。当将两只灯泡串联在220V电压使用时，每只灯泡实际消耗的功率是多少?

答案:解：设40W灯泡的功率为P1、内阻为R1；100W灯泡的功率为P2、内阻为R2，电压为U。 因 R1＝U2／P1,R2＝U2／P2 串联后的电流为I，则

I＝UUP1R＝P222＝1＋R2(U／P1)＋(U／P2)U(P1＋P2) 40W灯泡实际消耗的功率为

2P′I2RP21P22U2P1P21＝1＝U2(P2×＝21＋P2)P1(P1＋P2)2＝40(100)(40＋100)2＝20.4(W) 同理，100W灯泡实际消耗的功率为

P22P′1P2(40)×2＝(P＋P2＝100＝8.16(W)2)(40＋100)21 答：一只消耗功率为20.4W，另一只消耗功率为8.16W。

17(Jd3D4067).试计算如图D-32所示接线在AB两相短路时A相电流互感器的视在负载。 答案:解：A、B两相短路时，A相电流互感器两端的电压为

·······Ua＝［Ia＋Ib］Zl＋IaZl＝3IaZl (∵Ia＝Ib) 故A相电流互感器的视在负载为

·ZaH＝U·＝3ZlIa 答：负载为3Z

l。

18(Jd3D3068).有一方向阻抗继电器的整定值Zset＝4Ω／ph，最大灵敏角为75°，当继电器的测量阻抗为3／15°Ω／ph时，继电器是否动作(见图D-33)。 答案:解：设整定阻抗在最大灵敏角上，如图。

Zset与测量阻抗Zm相差60°，当整定阻抗落在圆周15°处时， 其动作阻抗为 Zop＝4cos60°＝2(Ω／ph)，而继电器的测量阻抗为3／15°Ω／ph，大于2Ω／ph，故继电器不动作。 答：继电器不动作。

19(Jd3D4069).某线路负荷电流为3A(二次值)，潮流为送有功功率，

cos＝1，用单相瓦特表作电

·流回路相量检查，并已知UAB＝UBC＝UCA＝100V。试计算出IA对

···UAB、UBC、UCA的瓦特表读数。

··答案:解：

WAB＝UABIAcos＝100×3×cos30°＝259.8(W)

·· WBC＝UBCIAcos(120°－30°)＝100×3×cos90°＝0(W)

··WCA＝UCAIAcos(120°＋30°)＝100×3×cos150°＝－259.8(W) 答：WAB为259.8W，WBC为0W，WCA为－259.8W。

20(Jd3D5070).一组电压互感器，变比

(110000／3)／(100／3)／100，

其接线如图D-34所示，试计S端对a、b、c、N的电压值。 答案:解：电压互感器的相量图如图D-34(b)所示。

图中Ua＝Ub＝Uc＝58V

UAt＝UBt＝UCt＝100V

U2 故

Sa＝USb＝100＋582－2×100×58cos120°＝138(V)

USc＝100－58＝42(V)

USn＝100(V)

答：USa等于USb且等于138V，USc为42V，USn为100V。

21(Je3D2089).已知合闸电流I＝78.5A，合闸线圈电压Ude＝220V；当蓄电池承受冲击负荷时，直流母线电压为Ucy＝194V，铝的电阻系数ρ＝0.0283Ω·mm2／m，电缆长度为110m，选择合闸电缆的截面。

答案:解：(1)求允许压降

ΔU＝Ucy－KiUde＝194－0.8×220＝18(V)

式中 Ki--断路器合闸允许电压的百分比，取Ki＝0.8。 (2)求电缆截面

S＝2LI2U＝×0.0283×110×78.518＝27.15(mm2Δ) 故应选择截面积为35mm2

的电缆。

答：电缆截面应选为35mm2。

22(Je3D3090).有一台SFL1-50000／110双绕组变压器，高低压侧的阻抗压降10.5%，短路损耗为230kW，求变压器绕组的电阻和漏抗值。 答案:解：变压器绕组电阻

R3U2eT＝ΔP0×10S2＝230×10×11023＝1.11(Ω)e500002 变压器漏抗

XU21031032T＝o%UeS＝10.5%×110＝25.41e50000 答：绕组电阻为1.11Ω，漏抗为25.41Ω。

23(Je3D4091).有些距离保护中阻抗继电器采用线电压相电流的接线方式，试分析证明这种接线方式在不同相间短路时，其测量阻抗不相等。

答案:解：设UK、IK为加入继电器的电压和电流，Zm为测量阻抗，Ik为故障电流，Z1为线路每公里阻抗，L为保护安装点到故障点的距离。则对于三相短路是

U33I(3)k＝kZ1L

式中

I(3)(3)k＝IK (设nTV＝1 nTA＝1)

·Z(3)U(3)KK＝ 所以

I(3)＝3Z1LK

对于两相短路有

U(2)(2)Z(2)(2)K＝2Ik1L Ik＝IK

·(2)Z(2)UKK＝(2)＝2Z1L 所以 IK

··(3) 显然

Z(2)K≠ZK

答：三相短路时测得

3Z1L，两相短路时测得2Z1L,故测量阻抗不相等。 24(Je3D5092).已知GZ-800型高频阻波器的电感量L＝200μH，工作频率为122kHz，求调谐电容C值。 答案:解：L＝200μH，f＝122kHz

2f1C＝ 由

2fLC＝122 得 4fL

C＝14×3.1426 ∴

×(122×103)2×10－×200＝8517.5(pF)

答：调谐电容为8517.5pF。

25(Je3D5093).接地距离和阻抗选相元件为什么要加入零序补偿，零序补偿K值等于什么?

答案:解：为了使接地距离和方向阻抗选相元件在接地故障时，能准确地测定距离，其接线采取

相电压相电流＋零序补偿(K3I0)

·I···A＝IA1＋IA2＋IA0U·＝U···AA1＋UA2＋UA0 ＝·I··A1z1L＋IA2z2L＋IA0z0L ∵z

1＝z2

·····UA＝(IA1＋IA2＋IA0)Z1＋IA0(Z0－Z1)·· ＝IAZ1＋IA0(Z0－Z1) ＝··IA＋3IA0Z0－Z13ZZ11

∴KZ0－Z13Z1

Z0－Z1 答：K值等于

3Z1。

1(La3E2006).画出纯电感交流电路的相量图。 答案:见图E-8所示。

图 E-8

2(La3E2007).画出三相四线具有R、L、C三种负荷的接线图。 答案:见图E-9所示。

图 E-9

3(La3E3011).画出电网阶段式电流保护的主保护和远后备保护的动作范围及动作时间特性图。

答案:见图E-13所示。

图 E-13

4(La3E3012).画出距离保护三段式时限特性曲线图。

答案:见图E-14所示。

图 E-14

5(La3E4013).画出阻抗继电器偏移特性圆(Z′＞Z″)。 答案:见图E-15所示。

6(La3E4014).画出电喇叭、调压变压器、电流互感器图形符号。

答案:见图E-16所示。

图 E-16

7(Jd3E3031).画出失灵保护瞬时跳本断路器线圈回路图。

答案:见图E-33所示。

8(Jd3E3032).画出检定同期重合闸交流电压回路图。

答案:见图E-34所示。

图 E-34

9(Jd3E3033).画出低频减载装置回路图。 答案:见图E-35所示。

图 E-35

10(Jd3E3034).画出带有电压抽取装置的耦合电容器回路图。 答案:见图E-36所示。

图 E-36

11(Je3E4035).画出从对侧来的高频信号启动的跳闸回路框图。

答案:见图E-37所示。

12(Je3E4038).画出阻抗继电器的记忆回路图。 答案:见图E-40所示。

图 E-40

13(Je3E5042).姆欧继电器的动

1····2ZI＞1set2ZsetI－U或

270°＞ArgU·Z·＞90°U－setI 试画出其动作特性图。 答案:见图E-44所示。

图 E-44

14(Je3E2043).画出比率制动原理差动继电器制动特性示意图。

答案:见图E-45所示。

图 E-45

15(Je3E3047).画出零序电流滤过器在运行中其输入端一相断线时的相量图，并指出其输出电流大小。 答案:如A相断线时，相量图如图E-50所示。此时，

·零序电流滤过器的输出电流为－IAph。

图 E-50

16(Jd3E3048).如图E-51所示，电压互感器的变比为110／3∶0.1／3∶0.1，第三绕组接成开口三角形，但B相极性接反，正常运行时开口三角形侧电压有多少伏?并画出相量图。

图 E-51

答案:正常运行时，第三绕组的相电压为100V，但B相极性接反时，相当于A、C两相电压相量相加再加上负B相电压，从相量图可知开口三角形侧的输出电压为2Uph为200V。相量图见图E-52所示。

图 E-52

17(Jd3E3049).画出如图E-53所示网络在k点发生单相接地时故障相电压与零序电压的分布图。

图 E-53

答案:故障相电压与零序电压的分布如图E-54所示。

图 E-54

18(Je3E3053).画出整流型环流式绝对值比较回路原理接线图，并写出其动作边界条件。

答案:原理接线图见图E-59所示。

图 E-59

动作边界条件：I1＝I2，Im＝0。 19(Je3E3054).试画出发电机单继电器横差保护原理接线图。 答案:见图E-60所示。

图 E-60

20(Je3E2055).某输电线路的阻抗为ZL，对地导纳为YL请画出它的Π型等效电路。 答案:输电线路的Π型等效电路如图E-61所示。

图 E-61

··21(Jd3E2056).画出图E-62中IB、

IC及

·Ik的相量图。

图 E-62

答案:相量图如图E-63所示。

图 E-63

22(Je3E3057).某负序功率方向继电器在作相量检查时，加入的电压与电流如图E-64所示，该线路的负荷潮流为送有功(

是否动作?

cos＝1)，绘图说明该继电器

图 E-64

答案:如图E-65所示，用对称分量法分析知

图 E-65

··11·U2＝(a2UB＋aUC)＝－UA33

理框图。

答案:见图E-76所示。

30(Je3E2068).试绘出高频闭锁零序方向保护的原理方框图。

答案:高频闭锁零序方向保护原理方框图如图E-77所示。

图 E-77

31(Jd3E2069).一条两侧均有电源的220kV线路k点A相单相接地短路，两侧电源、线路阻抗的标么值见图E-78(a)，设正、负序电抗相等。试绘出在k点A相接地短路时，包括两侧的复合序网图。

答案:见图E-78(b)所示。

· 而负序功率方向继电器最大灵敏角为－105°，由此作出负序功率方向继电器的动作区如图E-65所示，此时加入继电器的U2与I2同相且在动作区外，故继电器不

动作。

23(Je3E2058).绘出图E-66所可能产生寄生回路的条件及寄生电流的流向。

32(Jd3E3071).如图E-80，请补充完善Y,d11接线变压器差动保护的三相原理接线图虚框中所遗漏部分(标出电流互感器的极性)。

答案:见图E-80(b)所示。

图 E-80

33(Je3E5072).有一台Y，d11接线的变压器，在其差动保护带负荷检查时，测得其Y侧电流互感器电流相位关系为IbY超前IaY150°，IaY超前IcY60°，IcY超前IbY150°，且IbY为8.65A，IaY＝IcY＝5A，试分析变压器Y侧电流互感器是否有接线错误，并改正之(用相量图分析)。

答案:变压器Y侧电流互感器A相的极性接反，其接线及相量图如图E-81所示。

··11·I2＝(a2IB＋aIC)＝－IA33

图 E-67

图 E-66

答案:当3FU熔断时，会造成如图E-67中箭 头所示的寄生回路。

24(Je3E3059).有一条装设距离保护的220kV线路，利用工作电压、负荷电流作相量检查，继电器灵敏角

s＝80°，已切换成方向继电器，线路送有功P＝180MW,送无功Q＝60Mvar、现以AB相阻

抗继电器为例，通入电流IAB，若接线正确，继电器是否动作，并画出其相量图。

答案:阻抗继电器切换成方向继电器后，其最大灵敏角不变，仍为80°。以UAB为参考量，绘出继电器的动作区为－10°～＋170°，如图E-68所示。再由负荷功率因数角为

＝tg－160＝18.4°180··绘出电流

IAB的

相量。由图知，

IAB落在动作区，继电器应动作。

图 E-68

25(Je3E3061).画出由负序电流和零序电流增量元件构成的振荡闭锁装置交流回路原理接线图(滤过器用方块表示即可)。 答案:如图E-70所示。

图 E-70

26(Je3E4062).画出自耦变压器零序差动保护正确接线图，并注明一、二次极性。

图 E-81

此时：IbY超前IaY为150°；

···IaY超前IcY为60°；

·····IaY＝－I′aY－I′bYIbY＝I′bY－I′cYI＝I′cY＋I′aY······IcY超前IbY为150°。

··答案:见图E-71所示。

27(Je3E2063).用单相瓦特表对某线路保护做相量检查、今测量A相电流分别对UAB、UBC、UCA的电力表读数为WAB＝260W，WBC＝0，WCA＝－260W,请在六角图上绘出A相电流相量。

答案:A相电流的相量见图E-72所示。

28(Je3E2064).画出零序功率方向继电器接线图。 答案:见图E-73所示。

图 E-73

WZ1-继电器，采用最灵敏角

·· cY 改正：改变A相电流互感器绕组极性，使其接线正确后即为：

其中：

IbY为IcY、IaY的3倍，有

···IaY＝I′aY－I′bYIbY＝I′bY－I′cYIcY＝I′cY－I′aY·······

34(Je3E4073).将图E-82(a)所示零序电流方向保护的接线接正确，并给TV、TA标上极性(继电器动作方向指向线路，最大灵敏角为70°)。 答案:见图E-82(b)所示。

为

IK越前

U·K100°～110°接

线；

WZ2-继电器，采用最灵敏角

·为

IK滞后UKK70°接

线

·

29(Je3E3067).画出闭锁式纵联方向保护的动作原