继电保护技能鉴定 高级技师论述题.docx

1、继电保护技能鉴定 高级技师论述题70(Lb1F2070)为什么自耦变压器各侧的零序电流方向保护的方向应指向母线？答：零序电流方向保护是该侧母线的近后备，线路的远后备。其方向指向母线的理由：1）零序电流方向保护如指向变压器，则零序电流因有中性点电流的分流作用，故作为变压器的后备保护灵敏度很差，不可能作为变压器全范围的后备保护。2）220kV及以上等级的变压器均是微机型差动保护双重化的配置，而且尚有瓦斯保护，有足够灵敏的快速保护，没有必要再设置快速的后备保护。3）变压器各侧的零序电流保护除了有零序电流方向段外必须设置可靠、灵敏的零序电流段，虽然时间长一些，但是是最好的后备保护，也是最后一道防线。4

2、）若变压器中，低压侧没有电源，则高压侧（电源侧）零序电流方向保护就没有必要设置，而中压侧的零序电流方向保护的设备主要是作为母线的近后备，方向指向母线可以缩短保护的时间，是有利的。如果不设置方向，在高压侧系统发生接地故障时，由于时间配合不当，零序电流保护有可能误动。总之，各侧的零序电流方向保护的方向应指向母线。如果中、低侧无电源，则高压侧指向变压器的零序方向保护是多余的，在电压互感器二次回路断线或接线错误很可能造成误动，应该取消，但必须设零序电流保护。71(Lb1F2071)设发电机与无穷大系统母线相连，其功角特性曲线如图1-3所示。原动机提供的功率为PM，则有两个工作点A、B，分别对应功有1和

3、2。（1）用静态稳定分析方法说明A点是稳定运行工作点，B点是不稳定运行工作点。（2）静稳极限的边界对应的功角是多少？答：（1）A工作点。当有一个小于扰上升时，发电机输出功率P也上升，但原动机提供的功率PM不变，有PMP，原动机的动作转矩小于发电机的制动转矩，发电机要减速，转速下降，这样下降，工作点还可回到原来的工作点A点。因此，A是稳定运行工作点。（2）B工作点。当有一个小于扰上升时，发电机输出功率P也下降，原动机提供的功率PM不变，有PMP，原动机的动作转矩大于发电机的制动转矩，在剩余转矩的作用下，发电机加速，转速上升，使进一步上升，的上升使发电机输出功率P进一步下降，如此恶性循环，使发电机

4、的动作点回不到B点，造成了系统振荡。所以，B点是不稳定运行工作点。（3）静稳极限边界的功角=900。72(La1F2072)什么叫不对称运行?产生的原因及影响是什么?答:任何原因引起电力系统三相对称(正常运行状况)性的破坏,均称为不对称运行。如各相阻抗对称性的破坏,负荷对称性的破坏,电压对称性的破坏等情况下的工作状态。非全相运行是不对称运行的特殊情况。 不对称运行产生的负序、零序电流会带来许多不利影响。 电力系统三相阻抗对称性的破坏,将导致电流和电压对称性的破坏,因而会出现负序电流,当变压器的中性点接地时,还会出现零序电流。 当负序电流流过发电机时,将产生负序旋转磁场,这个磁场将对发电机产生下

5、列影响: 发电机转子发热; 机组振动增大; 定子绕组由于负荷不平衡出现个别相绕组过热。 不对称运行时,变压器三相电流不平衡,每相绕组发热不一致,可能个别相绕组已经过热,而其它相负荷不大,因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。 不对称运行时,将引起系统电压的不对称,使电能质量变坏,对用户产生不良影响。对于异步电动机,一般情况下虽不致于破坏其正常工作,但也会引起出力减小,寿命降低。例如负序电压达5%时,电动机出力将降低1015%,负序电压达7%时,则出力降低达2025%。 当高压输电线一相断开时,较大的零序电流可能在沿输电线平行架设的通信线路中产生危险的对地电压,危及通讯设备和人员的安全,影响

6、通信质量,当输电线与铁路平行时,也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此,电力系统不对称运行对通信设备的电磁影响,应当进行计算,必要时应采取措施,减少干扰,或在通信设备中,采用保护装置。 继电保护也必须认真考虑。在严重的情况下,如输电线非全相运行时,负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通,也可以在与之相连接的线路中流通,可能影响这些线路的继电保护的工作状态,甚至引起不正确动作。此外,在长时间非全相运行时,网络中还可能同时发生短路(包括非全相运行的区内和区外),这时,很可能使系统的继电保护误动作。 此外,电力系统在不对称和非全相运行情况下,零序电流长期通过大地,接地装置的电位升高,跨步

7、电压与接触电压也升高,故接地装置应按不对称状态下保证对运行人员的安全来加以检验。 不对称运行时,各相电流大小不等,使系统损耗增大,同时,系统潮流不能按经济分配,也将影响运行的经济性。73(Lb1F2073)纵联方向保护装有正方向动作的方向元件F+和反方向元件动作的方向元件F-两个方向元件。试回答：（1）故障线路两侧和非故障线路两侧这两个方向元件的动作行为？（2）图4-11所示系统中NP线路上发生K（1）故障，QF3单相跳闸后又再重合于故障线障，全过程按下述4个时段分别叙述装于MN线路上的闭锁式纵联零序方向保护两侧的发信和收信情况：1）从启动元件启动后68ms；2）从上述68ms后到QF3跳闸前

8、，3）从QF3单相跳闸后到重合闸前；4）重合于永久性故障情况。答：（1）故障线路两侧F+都动作，F-都不动作。非故障线路两侧近故障点一侧F+不动作，F-动作；远离故障点的一侧F+动作，F-不动作。（2）4个时段MN线路两侧的发信和收信情况：1）从启动元件启动后的68ms这段时间内两侧都发信，两侧收信机都收到信号；2）从上述68ms后到QF3单相跳闸前，M侧不发信（停信，N侧继续发信，两侧都收到信号；3）QF3单相跳闸到重合闸前，NP线路QF3处非全相运行，M侧不发信，N侧继续发信，两侧都收到信号；4）QF3重合于故障线路时，M侧不发信，N侧发信，两侧都收到信号。74(Lb1F2074)电气化铁

9、路（简称电铁）对常规距离保护有何影响？答：电铁是单相不对称负荷，使系统中的基波负序分量及电流突变量大大增加；电铁换流的影响，使系统中各次谐波分量骤增。对距离保护的影响：（1）电流的基波负序分量、突变量以及高次谐波均导致距离保护振荡闭锁频繁开放，频繁开放增加了误动作概率。（2）每次开放后都要关闭较长时间才能复归，相当于 保护频繁地退出运行，闭锁期间遇有故障将失去保护。（3）切换继电器频繁动作常使接点烧坏，直接导致失压误动。75(Je1F3075)1个半断路器接线如图所示，1）1QF的断路器失灵保护应有哪些保护启动？2）2QF的断路器失灵保护动作后应跳哪些断路器？并说明理由。答：1）1QF的断路器

10、失灵保护应有I母线差动保护、L1的线路保护、短引线保护等保护启动。 2）L1的线路保护动作后跳2QF，若2QF拒动，则断路器失灵保护动作后跳3QF和启动远方跳闸装置跳同一运行线路L2对侧5QF断路器。L2的线路保护动作后跳2QF，若2QF拒动，则断路器失灵保护动作后跳1QF和启动远方跳闸装置跳同一运行线路L1对侧4QF断路器。本线路故障而断路器拒动时，2QF断路器失灵保护为了消除故障，必须启动同一串中供给故障电流的相邻线路跳闸，这样只能使用远方跳闸装置使对侧的断路器跳闸。因而断路器失灵保护应按断路器设置，其鉴别元件采用反应本身断路器位置状态的相电流76(Je1F3076)发电机差动保护的最小动

11、作电流Iopmin可整定为(0.10.3)Ign/na一般为(0.10.2)Ign/na，而其制动特性的拐点B的横坐标一般整定为Ires0=(0.81.0)Ign/na（na为CT变比，Ign为发电机额定电流）,有人认为为防止误动应将Iopmin提高或将Ires0减小，你认为是否合理，为什么？答：（1）Iopmin整定在(0.10.2)Ign/na，此动作值是在Ires=0(0.81.0)Ign/na的范围内的动作值，此时CT流过的电流小于或等于发电机的额定电流，此电流下CT不会饱和，不平衡电流很小，整定为(0.10.2)Ign/na已考虑了正常运行时足够的可靠性，不能认为再整定大一些更安全可

12、靠；因为发生区外故障时，此时防止误动是依靠制动作用，而不是Iopmin了。（2）如果将Ires0减小，如整定为(0.50.6)Ign/na。即将差动保护整定值开始有制动的点提前了，这无必要；因为在额定电流附近，Iopmin已大于不平衡电流了，不会误动；如此整定使得短路电流在Ign/na附近时，定值变大了。（3）而当发电机内部发生短路时，特别是靠近中性点附近发生经过渡电阻短路时，机端和中性点侧的三相电流都可能不大，而以上改变整定值都使灵敏度降低了，扩大了保护的死区。综合以上观点，所以认为将Iopmin提高或将Ires0减小都不合理。77(La5F2077)、在零序电流保护的整定中，对故障类型和故

13、障方式的选择有什么考虑？答：零序电流保护的整定，应以常见的故障类型和故障方式为依据。（1）只考虑单一设备的故障。对两个及以上设备的重叠故障，可视为稀有故障，不作为整定保护的依据。（2）只考虑常见的、在同一地点发生单相接地或两相短路接地的简单故障，不考虑多点同时短路的复杂故障。（3）要考虑相邻线路故障对侧断路器先跳闸或单侧重合于故障线路的情况，但不考虑相邻母线故障中性点接地变压器先跳闸的情况（母线故障时，应按规定，保证母联断路器或分段断路器先跳闸）。因为中性点接地变压器先断开，会引起相邻线路的零序故障电流突然增大，如果靠大幅度提高线路零序电流保护瞬时段定值来防止其越级跳闸，显然会严重损害整个电网

14、保护的工作性能，所以必须靠母线保护本身来防止接地变压器先跳闸。（4）对单相重合闸线路，应考虑两相运行情况（分相操作断路器的三相重合闸线路，原则上靠断路器非全相保护防止出现两相运行情况）。（5）对三相重合闸线路，应考虑断路器合闸三相不同期的情况。78(Lb5F2078)发电机失磁对系统和发电机本身有什么影响? 汽轮发电机允许失磁运行的条件是什么？答: 发电机失磁对系统的影响：（1）发电机失磁后,不但不能向系统送出无功功率,而且还要从系统中吸收无功功率,将造成系统电压下降。（2）为了供给失磁发电机无功功率，可能造成系统中其它发电机过电流。发电机失磁对发电机自身的影响：（1）发电机失磁后，转子和定子

15、磁场之间出现了速度差，则在转子回路中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热。（2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率愈大，振动也愈大。汽轮发电机允许失磁运行的条件是：（1）系统有足够供给发电机失磁运行的无功功率，以不至于造成系统电压严重下降为限。（2）降低发电机有功功率的输出，使之能在很小的转差下，在允许的一段时间内异步运行。即发电机应在较小的有功功率下失磁运行，使之不至于造成危害发电机转子的发热和振动。79(Le5F1079)综合自动化站中微机型继电保护装置通常不是安装在控制室内，而是安装在开关场的小室内。保护屏除设有跳闸、合闸、启动失灵等出口连接片外，装置的保护功能投入连接

16、片（如“主保护投入”等）可利用保护装置的数据通信接口通过监控网络由值班员在远方直接进行抽入或退出，可称之为“软连接片”。除此之处，保护屏通常还保留保护功能投入的“硬连接片”。你认为“软连接片”和“硬连接片”应该采用何种逻辑关系？请说明你的理由。答：应采用“与”的逻辑，理由如下：1）当保护需要部分功能退出但监控系统又不能操作“软连接片”时，值班员能至保护 屏前退“硬连接片”2）当保护需要摧毁入但“软连接征”投不上时，可请专业人员处理后再投入，不宜带故障投入保护。80(La5F1080)非全相运行对高频闭锁负序功率方向保护有什么影响？答：当被保护线路某一相断线时，将在断线处产生一个纵向的负序电压，

17、并由此产生负序电流。根据负序等效网络，可定性分析出断相处及线路两端的负序功率方向，即线路两端的负序功率方向同时为负和内部故障时情况一样。因此，在一侧断开的非全相运行情况下，高频负序功率方向保护将无动作。为克服上述缺点，如果将保护安装地点移到断相点里侧，则两端负序功率方向为一正一负，和外部故障时一样，此时保护将处于起动状态，但由于受到高频信号的闭锁而不会误动作。81(La5F2081)差动保护抗电流互感器饱和的基本要求是什么？答：为保证差动保护的正确动作，电流互感器性能应符合下列条件之一。（1）整个故障暂态过程电流互感器不饱和，误差处于规定值以下。要求采用TP类互感器，并严格按照标准计算方法验算

18、。（2）两侧电流互感器特性完全一致，负荷阻抗相同，剩磁相同。采用P类互感器可能实现前两个条件，但无法保证剩磁相同。采用PR类互感器可能实现剩磁系数 小于10%。（3）继电保护采取抗饱和措施。这类措施很多，性能各异，对电流互感器也提出不同要求。但微机保护对抗饱和具有很大潜力，应当是发展方向。82(Lb1F1082)远方直接跳闸回路如何设计，为什么？答：远方直接跳闸回路为了防止误收远切信号误跳断路顺，必须增设就地判据。只有当需要远切的系统一次现象确实同时出现时，才允许远切命令执行。当然为确保远切命令的可靠动作，也需要双重化配置。 远方直接跳闸回路的设计既能保证可靠动作且又不误动，因此可以采用如下的

19、双重化原则，即双通道信号分别经独立的综合就地判据控制实现（1+1）*2的跳闸串、并联方式。如果考虑就地判据失灵，可增设双通道信号串联、较长时间动作的后备跳闸方式。83(Lb1F2082)接地阻抗元件为什么要加入零序补偿？K值如何计算？当线路Z0=3.4Z1时，K为何值？A相接地时，K为何值？A相接地时，A相接地阻抗元件受不受非故障相电流影响？答：（1）为使接地阻抗元件在接地时能准确测定距离，其接线为（2）K值求法。设线路A相接地故障，故障点至保护安装处距离l，Z1、Z2、Z0分别为单位距离的正序、负序、零序阻抗，计算母线A相残压UA及流过线路的故障电流IA。此时有IA=IA1+IA2+IA0U

20、A+UA1+UA2+UA0=IA1Z1l+IA2Z2l+IA0Z0l=IAZ1l+IA0(Z0-Z1)lZ1=Z2，且要求阻抗正确测量为Z1lZ= =Z1lIA2Z2l+ IA0(Z0-Z1)l=（IA+K3I0）Z1lIA0(Z0-Z1)l= K3I0Z1lIA0= I0 K=（3）当Z0=3.4Z1时，则K= =0.8。（4）A相接地时，A相接地阻抗元件受不受非故障相电流影响，下述两个答案均正确：1）因推导公式时，未对非故障相电流作任何规定，故不受影响。2）非故障相电流已在I0= （IA+IB+IC）中考虑，故不受影响。84(Je1F4084)某220kV甲变电站L1线在零序电流一段范围内

21、发生B相接地短路，L1甲侧零序不灵敏电流II段（定值2.4A、0.5s）动作，跳B相重合成功。录波测得L1线零序电流二次值为14A，甲侧L2线逞方向的零序不灵敏II段（2.4A、0.5s）由选相拒动回路出口动作后跳三相断路器，录波测得L2线甲侧零序电流二次值为2.5A。经过现场调查，这两回线因安装了过负荷解列装置，L1和L2线A相电流接入过负荷解列装置，L1和L2线A相电流接入过负荷解列装置，N线均接在同一端子，且两组电流互感器各自的中性点仍接地，出现了两个接地点。试分析：（1）L2线甲侧零序不灵敏II段为何误动？（2）L1线甲侧零序不灵敏I段（定值10.2A）和零序一段（定值9.6A）为何拒

22、动？答：（1）由于两组电流互感器各自的中性点接地，出现两个接地点，如图4-49所示。当L1线路发生B相接地短路故障时，非故障相电流L2的电流互感器二次零序回路将流过电流，电流流入GJ0的极性端，因此L2线甲侧零序功率方向元件动作，零序不灵敏II段误动。（2）根据图4-49中标出的电流流向（未考虑负荷电流的影响），经N分流后，L1线的甲侧零序电流约为7A，其零序电流不灵敏I段及灵敏I段保护未达到10.2A和9.6A定值，故零序电流不灵敏I段及灵敏I段保护拒动。85(Lb1F3085)试述线路纵联电流差动全线速动保护的优点。为什么要配备零序电流差动？答：（1）具有光纤通道的线路纵联电流差动保护配有

23、分相式电流差动和零序电流差动，其优点是本身具有选相能力，不受系统振荡影响，在非全相运行中有选择性地快速动作。由于带有制动特性，可防止区外故障误动，不受失压影响，不反应负荷电流，回路简单明了，值得推广。（2）在短线路上使用，不需要电容电流补偿功能，同时对超短线路停用距离I段而言，是短线路保护的最佳方案。（3）配备零序电流差动对于要求实现单相重合闸的线路，在线路单相经高阻接地故障时，通过三相差动电流幅值的比较，能正确选相并动作跳闸。增设零序电流差动不是为了快速切除故障，而是提高对单相高阻接地故障的灵敏性，为躲区外故障的差动不平衡电流，动作延时200ms跳闸，用时间换取灵敏度。86(Lb1F3086

24、)试述双母线接线方式时断路器失灵保护的设计原则？答：双母线接线方式时断路器失灵保护的设计原则是：（1）对带有母联断路器和分段断路器的母线，要求断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器或分段断路器，然后动作于与拒动断路器接于同一母线上的所有电源支路的断路器；（2）断路器失灵保护由故障元件的继电保护启动，手动跳开断路器时不可启动失灵保护；（3）在启动失灵保护的回路中，除故障元件保护的触点外，还应包括断路器失灵判别元件的触点，利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在；（4）为从时间上判别断路器失灵故障的存在，失灵保护的动作时间应大于故障元件断路器跳闸时间和继电保护返回时间之和；（5）为防止失灵

25、保护的误动，失灵保护回路中任一对触点闭合时，应使失灵保护不被误启动或引起误跳闸。（6）断路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件。对于变压器、发电机变压器组采用分相操作的断路器，允许只考虑单相拒动，应用零序电流代替相电流判别元件和电压闭锁元件；（7）当变压器发生故障或不采用母线重合闸时，失灵保护动作应闭锁各连接元件的重合闸回路，以防止对故障元件进行重合；（8）当以旁路断路器代某一连接元件的断路器时，失灵保护的启动回路可作相应切换；（9）当某一连接元件退出运行时，它的启动失灵保护的回咱应同时退出工作，以防止试验时引起失灵保护的误动；（10）失灵保护动作应有专用信号表示。87(Lb1F4087)

26、图5-8所示为550kV系统的示意图，试分别为1、2、3号断路器进行失灵保护方案设计，要求：（1）叙述保护设计原则；（2）叙述每个元件的整定原则。答：（1）1号断路器。设计原则：1）断路器失灵保护应首先动作于断开母联断路器，然后动作于断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有电源支路的断路器。2）断路器失灵保护由故障元件的继电保护启动，手动跳开断路器时不可启动失灵保护。3）在启动失灵保护的回路中，除故障元件保护的触点外，还应包括断路器失灵判别元件的触点，利用失灵分相判别元件来检测断路器失灵故障的存在（触点串联）。4）断路器失灵保护应有负序、零序和低电压闭锁元件。5）当某一连接元件退出运行时，它的启

27、动失灵保护的回路应同时退出工作，以防止试验时引起失灵保护的误动作。6）失灵保护动作应有专用信号表示。整定原则：按保证AB线路末端单相接地短路时电流及复合电压元件有灵敏度整定，0.15s跳母联断路器，0.3s跳相邻断路器。（2）2号断路器。设计原则：1）断路器失灵保护动作后瞬时跳本断路器1次，经0.25s断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器。2）鉴别元件采用2号断路器的相电流元件，手动跳开断路器时不可启动失灵保护。3）与1号断路器的3）、5）、6）相同。整定原则：按保证BA线路末端单相接地短路时电流元件有灵敏度整定，0.25s跳相邻断路器。（3）3号断路器。设计原则：1）与2号断路器的相

28、同。2）应采取远方跳闸装置，使线路BA及BC线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸。整定原则：按保证BA线及BC线路末端单相接地短路时电流元件有灵敏度整定，0.25s跳相邻断路器及对断路器。88(Lb1F3088)在Yd接线的变压器选用二次谐波制动原理的差动保护，当空载投入时，由于一次采用了相电流差进行转角，某一相的二次谐波可能很小，为防止误动目前一般采取的是什么措施？该措施有什么缺点？如果不用二次谐波制动，则可用什么原理的差动继电器以克服上述缺点？答：三相二次谐波制动的差动继电器是采用三相“或”门二次谐波闭锁方式，当三相涌流的任一相的谐波制动元件动作，立即闭锁三相差动继电器，这样可以防止某一相涌流

29、二次谐波量小引起的误动，更好地躲避励磁涌流。但某据点是：在带有短路故障的变压器空载合闸时，差动保护因非故障相的励磁涌流而闭锁，造成变压器故障的延缓切除，特别是大型变压器，涌流衰减慢，将会引起变压器的严重烧损。为克服二次谐波制动原理差动继电器的缺陷，更正确地区别励磁涌流和故障电流，提出波形对称原理的差动继电器，采用分相制动方式。当变压器合闸时发生故障，故障相保护不受非故障相励磁涌流的影响，从而使保护快速跳闸。采用一种波形对称算法，将变压器在空载合闸时产生的励磁涌流和故障电流区分开来，方法是将流入继电器的差电流进行微理差动继电器判据的动作条件：输入电流中的偶次谐波为制动量，相应基波及奇次谐波为动作

30、量，因而有更好地防涌流能力。从理论上而言，稳态短路电流只含有奇次谐波，不含偶次谐波。在暂态过程中，短路电流含有非周期性分量，此时就会出现偶次谐波，但由于是分相制动方式，用偶次谐波制动绝不会造成保护拒动，只会延缓保护动作。89(Lb1F3089)变压器纵差保护不平衡电流（稳态和暂态）的产生原因，比率制动式变压器纵差保护的最小动作电流Iop和制动系数如何整定？答：1、变压器绘差保护不平衡电流产生的原因如下：（1）稳态不平衡电流。1）由于变压器各侧TA的型号不同，即各侧TA的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流，它必须满足电流互感器的10%误差曲线的要求。2）由于实际的电流互感器变比和计算变比不

31、同引起的不平衡电流。3）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。（2）暂态不平衡电流。1）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励器电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。2）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。2、比率制动式变压器纵差保护的最小动作电流Iop和制动系数的整定。比例制动特性曲线通常由比例制动系数、拐点电流和最小动作电流这三个值决定，是目前在工程实用上的简易整定计算方法。（1）比例制动系数kb为Kb=Krel（KapKccfi+Um）式中 Krel可靠系数，取1.31.5； Kap非周期分量系数（两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.52.0）； Kcc电流互感器的同型系数，取1.0； fi电流互感器的比误差，取0.1； U调压引起的相对误差；m电流互感器的变比未完全匹配而产生的误差。（2）拐点电流（起始制动电流）Ires.0。拐点电流宜取Ires.0=（0.81.0）IN/na（3）最小动作电流Iop,min。按满足制动特性的要求整定，使制动系数不随制动电流而变化，根据最小动作电流与拐点电流之间的关系可得最小动作电流为Iop.min=KbIres.o（4）上述整定均能满足选择性和灵敏系数，不必校验灵敏系数。90(Lb1F3090)为什么变压器比率制动式差动保护的最小动作电流不能按电流互感器的