继电保护问答题.docx

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继电保护问答题

自动迅速有选择性的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，保证故障部分迅速恢复正常运行。

反应电器元件不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作于发出信号或跳闸。

2、电力系统对继电保护的四个基本要求是什么分别对这四个基本要求进行解释正确理解”四性”的统一性和矛盾性.

选择性：

电力系统发生故障时，保护装饰仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。

速动性：

尽可能快地切除故障

灵敏性：

在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。

满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏的正确的反映出来。

可靠性：

保护装置规定的保护范围内发生了应该动作的故障时，应可靠动作，即不发生拒动；而在其他不改动作的情况下，应可靠不动作，即不发生误动作。

继电保护的科学研究设计制造和运行的绝大部分工作是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辩证统一关系而进行的。

3、继电保护装置的组成包括那几个部分各部分的功能是什么

测量部分：

测量从被保护对象输入的有关电气量进行计算，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”“大于”“不大于”等于“0”或“1”性质的一组逻辑符号，从而判断保护是否该启动。

逻辑部分：

根据测量部分各输出量大小，性质，输出的状态，出现的顺序或其组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定时候应该使断路器跳闸货发出信号，并将有关命令传给执行部分。

执行部分：

根据逻辑部分输出的信号，完成保护装置所担负的任务，如被保护对象故障时，动作与跳闸，不正常运行时，发出信号，正常运行时，不动作等。

4、何谓主保护、后备保护和辅助保护远后备和近后备保护有何区别各有何优、缺点

主保护：

反映被保护元件本身的故障，并以尽可能短的时限切除故障的保护。

后备保护：

主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，又分为近后备保护和远后备保护。

辅助保护：

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行时而增设的简单保护。

近后备保护：

在本元件处装设两套保护，当主保护拒动时，由本元件的另一套保护动作。

远后备保护：

当主保护或断路器拒动时，由上一级电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

微机继电保护硬件系统的构成及各模块的作用

数据采集系统：

将模拟信号转换为数字信号

微机主系统：

对采集到的数据进行分析处理，以完成各种保护功能

输入\输出系统：

完成各种保护的出口跳闸，信号报警，外部节点输入及人机对话等功能。

微机保护软件的构成和各种算法

保护软件：

主程序：

对硬件初始化，自检（定值自检，程序自检，开出检查，开入量监视等）

采样中断系统：

采样，气动元件判别等。

故障处理程序：

实现保护功能。

全周傅氏算法：

计算结果是一个向量的实部和虚部。

滤波作用：

直流及各次谐波分量。

需要一个周期的数据窗，时间是20毫秒。

可以提取任何整次谐波分量。

受到衰减直流分量影响会产生计算误差，可采取适当的措施减小其影响。

半波傅氏算法：

在故障后10ms即可进行计算，因而保护的动作速度减少了半个周期。

不能滤除恒定直流分量和偶次，因此，误差较大。

三段式电流保护各段保护范围和灵敏性之间的关系如何

一段保护本线80%，二段保护本线路全长以及部分相邻线路，三段保护本段以及相邻线路全长。

灵敏性三段大于二段大于一段

电流保护的接线方式有几种对它们在各种故障情况下的性能进行比较。

三相星形接线方式，两相星形接线方式

性能比较看课件：

1）各种相间短路2）中性点非直接接地系统中的不同相两点接地短路3）在YD11接线的变压器后的两相短路

三相星形接线方式广泛应用于发电机，变压器的后备保护中。

两相星形接线被广泛应用在中性点非直接接地系统中，作为相间短路电流保护的接线方式。

何谓相间短路功率方向继电器的90°接线采用这种接线方式时，三个继电器应分别如何接线

指在三相对称且功率因数cos

=1的情况下，

超前

90̊的接线方式。

采用90°接线的功率方向继电器在相间短路时会不会有死区为什么

对各种两相短路没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；

在其正方向出口附近发生三相短路，AB或CA两相接地短路及A相接地短路时，由于

≈0或数值很小，使继电器不能动作，这称为方向继电器的死区。

在方向过电流保护中为什么要采用按相起动试举例说明。

方向过流保护采取"按相起动"的接线方式，是为了躲开反方向发生两相短路时造成装置误动。

例如当反方向发生BC相短路时，在线路A相方向继电器因负荷电流为正方向将动作，此时如果不按相起动，当C相电流元件动作时，将引起装置误动；采用了按相起动接线，尽管A相方向继电器动作，但A相的电流元件不动，而C相电流元件动作但C相方向继电器不动作，所以装置不会误动作（XX一下）

中性点直接接地电网发生单相接地短路时，零序电流、零序电压的分布特点

零序电压：

故障点零序电压最高；离故障点越远，零序电压越低，变压器中性点接地处为零。

零序电流：

分布于变压器中性点接地的多少和位置有关；大小与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。

零序功率：

分布，短路点的零序功率最大；方向，对于发生故障的线路，两端的零序功率方向为线路到母线。

零序功率方向继电器的接线方式和特点

=3

图看课件

零序功率方向继电器有无死区为什么

没有死区，因为故障点的零序电压最高。

零序电流保护优缺点

优点：

1零序过电流保护的灵敏度高

2受系统运行方式的影响要小

3不受系统振荡和过负荷影响

4方向性零序电流保护没有电压死区

5简单可靠

缺点：

1对短线路或运行方式变化很大时，保护往往不能满足要求

2单相重合闸的过程中可能误动

3当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的电网时，将使保护的整定配合复杂化，且将增大地3断保护的动作时间

一般电流保护的优缺点

优点：

简单经济可靠，广泛应用于35KV及以下等级的电网

缺点：

定值,保护范围以及灵敏度受系统运行方式变化的影响比较大。

距离保护的主要组成元件

1、起动元件—判断系统是否发生故障；

2、测量元件—阻抗继电器；

3、时间元件—时间继电器；

4、振荡闭锁回路—故障时短时开放距离保护I、II段，振荡时立即闭锁I、II段；

5、断线闭锁元件—电压互感器二次断线时闭锁距离保护；

6、出口执行元件；

阻抗继电器的测量阻抗——阻抗继电器的接线方式

相间距离保护：

0°接线方式；可以正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。

接地距离保护：

带零序补偿的接线方式；带零序电流补偿的接线方式，可以正确反应单相接地短路、两相接地短路和三相短路时。

不能正确反应两相短路。

方向阻抗继电器死区产生的原因及消除措施

当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很小，加到继电器的电压为零或者小于继电器动作所需的最小电压时，方向继电器会出现死区。

消除：

获取极化电压

（1）利用R、L、C电路构成记忆回路

（2）引入非故障相电压

影响阻抗继电器正确工作的因素

短路点的过渡电阻

电力系统振荡

保护安装处与故障点之间的分支电路

TA、TV的误差

TV二次回路断线

串联补偿电容

过渡电阻对阻抗继电器的影响

单侧电源线路上过渡电阻的影响：

两个保护同时以第II段的时限动作，失去选择性

Rg的存在总是使继电器的测量阻抗增大，保护范围缩短

保护装置距短路点越近，受过渡电阻影响越大，有可能导致保护无选择性动作

整定值越小，受过渡电阻的影响越大

双侧电源线路上过渡电阻的影响：

Rg对测量阻抗的影响，取决于两侧电源提供的短路电流的大小以及它们的相位关系

双侧电源线路，过渡电阻可能使测量阻抗增大，也可能使测量阻抗减小；

送电端感受电阻偏容性，测量阻抗减小，容易发生超范围误动；

受电端感受电阻偏感性，测量阻抗增大，容易发生欠范围拒动；

全阻抗继电器受过渡电阻的影响最小；方向阻抗继电器受过渡电阻的影响最大；

在整定值相同的情况下，动作特性在+R轴方向所占的面积越小，受过渡电阻的影响就越大

克服过渡电阻影响的措施

在保护范围不变的前提下，采用动作特性在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器

电力系统振荡的基本概念

电力系统振荡：

发电机与系统之间或两系统之间功角δ的周期性摆动现象

振荡闭锁：

防止系统振荡时保护误动的措施

电力系统振荡时阻抗继电器的测量阻抗矢量图

当δ改变时，测量阻抗的轨迹是总阻抗ZΣ的垂直平分线；（图看课件）

系统振荡对阻抗继电器的影响

振荡中心在保护范围内时，则距离保护会误动

当保护安装点越靠近振荡中心时，受到的影响越大

振荡中心在保护范围以外或位于保护的反方向时，则距离保护不会误动

继电器的动作特性在阻抗平面上沿OO’方向所占面积越大，受振荡的影响就越大（图看课件）

在距离保护整定值相同的情况下，全阻抗继电器所受振荡影响最大，方向阻抗继电器受影响最小；

系统振荡对三段式距离保护的影响

距离I段：

t=0s，受影响可能会误动；

距离II段：

t=，受影响可能会误动；

距离III段：

t≥，可躲过振荡的影响；

振荡与短路的区别

振荡：

三相对称，无负序分量

电压、电流周期性缓慢变化

测量阻抗随δ角变化

短路：

有负序分量出现

电压、电流突变

测量阻抗不变

振荡闭锁措施：

①利用短路时出现负序分量而振荡时无负序分量

②利用振荡和短路时电气量变化速度不同

③利用动作的延时实现振荡闭锁

距离保护应用：

在35KV-110KV作为相间短路的主保护和后备保护；采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线路中也可作为接地故障的保护。

在220KV及以上电压等级线路中作为后备保护。

电流保护距离保护缺陷：

无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。

无法实现全线速动。

不能用在220KV及以上的线路

纵联保护分类

按信息通道类型的不同分为：

导引线纵联保护；载波保护（高频保护）；微波保护；光纤保护；

按照保护动作原理分为：

1.纵联电流差动保护；2.电流相位比较式纵联保护；3.方向比较式纵联保护；

高频通道的构成

高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。

（图看课件）

高频通道工作方式

（1）正常无高频电流方式（短期发信方式）

（2）正常有高频电流方式（长期发信方式）

（3）移频方式

高频信号的应用

可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。

闭锁式方向纵联保护（图看课件）

I1低定值起动元件：

灵敏度较高，起动发信机发信；

I2高定值起动元件：

灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；

S+功率方向元件：

判断短路功率的方向；

t1延时返回元件：

外部故障切除后，保证近故障点侧继续发信t1时间，避免高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护误动。

t3延时动作元件：

防止外部故障时，远离故障侧的保护在未收到近故障点侧发送的高频闭锁信号而误动，要求延时t2大于高频信号在保护线路上的传输时间。

闭锁式纵联保护为什么需要高低定值的两个启动元件

采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动发信机发闭锁信号。

输电线路纵联保护的应用：

220kV及以上电压等级的电力系统输电线路中作为主保护，一般要求配置两套不同原理的纵联保护，且最好采用两种不同原理的通信通道；

自动重合闸的作用以及基本要求

作用：

1对于瞬时性故障，可迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。

2对双侧电源的线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。

3可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。

基本要求：

动作迅速；不允许任意多次重合；动作后应能自动复归；手动跳闸时不应重合；手动合闸于故障线路不重合

自动重合闸的分类以及各自动作过程

根据重合闸控制断路器所接通或断开的电力元件不同可分为：

线路重合闸、变压器重合闸和母线重合闸等。

根据重合闸控制断路器连续跳闸次数的不同可分为：

多次重合闸和一次重合闸。

根据重合闸控制断路器相数的不同可分为：

单相重合闸、三相重合闸、和综合重合

单相重合闸：

单相接地短路→跳故障相闸→重合单相→瞬时性故障→重合成功

↓

永久性故障→重合失败→跳三相

三相重合闸：

单相接地短路或相间短路→断路器断三相→合三相→瞬时性故障→重合成功

↓

永久性故障→再次断三相→不再重合

综合重合闸：

单相接地短路→跳故障相闸→重合单相→瞬时性故障→重合成功

↓

永久性故障→重合失败→跳三相

相间短路→断路器断三相→合三相→瞬时性故障→重合成功

↓

永久性故障→再次断三相→不再重合

双侧电源送电线路重合闸的特点以及主要重合方式

特点：

时间的配合：

考虑两侧保护可能以不同的时限断开两侧断路器。

同期问题：

重合时两侧系统是否同步的问题以及是否允许非同步合闸的问题。

重合方式：

（1）快速自动重合闸方式

（2）非同期重合闸方式（3）检查双回线另一回线电流的重合闸方式（4）自动解列重合闸方式（5）具有同步检定和无压检定的重合闸：

两侧保护断开断路器之后，检无压侧装置检测到线路上无电压之后先重合，检同期侧装置检测线路电压与母线电压满足同期条件之后再重合。

检无压检同期：

对于瞬时性故障，两侧保护动作，断路器断开，线路失去电压，检无压侧重合闸先进行重合。

重合成功，另一侧同步检定继电器在两侧电源符合同步条件后再进行重合，恢复正常供电；

对于永久性故障，两侧保护动作，断路器断开，线路失去电压，检无压侧重合闸先进行重合。

重合不成功，保护再次动作，跳开断路器不再重合，另一侧的检同期重合闸不起动。

应用：

单相自动重合闸用于220kV及以上的架空线路

1KV及以上电压的架空线路或电缆与架空线路的混合线路上，只要装有断路器，一般应装设自动重合闸。

1、双侧电源系统，具有同步和无压检测的重合闸过程

1）对于瞬时性故障，两侧保护动作，断路器断开，线路失去电压，检无压侧重合闸先进行重合。

重合成功，另一侧同步检定继电器在两侧电源符合同步条件后再进行重合，恢复正常供电；

2）对于永久性故障，两侧保护动作，断路器断开，线路失去电压，检无压侧重合闸先进行重合。

重合不成功，保护再次动作，跳开断路器不再重合，另一侧的检同期重合闸不起动。

2、重合闸动作时限的整定原则

1）单侧电源线路的三相重合闸

–故障点电弧熄灭、绝缘恢复；

–断路器触头周围绝缘强度的恢复及消弧室重新充满油，准备好重合于永久性故障时能再次跳闸，否则可能发生断路器爆炸。

如果采用保护装置起动方式，还应加上断路器跳闸时间。

根据运行经验，采用1s左右。

2）双侧电源线路的三相重合闸

除上述要求外，还须考虑时间配合，按最不利情况考虑：

本侧先跳，对侧后跳。

3.重合闸与继电保护的配合方式和特点

1.重合闸前加速保护（简称为“前加速”）

优点1）能够快速切除各条线路上的瞬时性故障；

2）所用设备少，简单经济。

主要用于35KV以下的系统网络。

2、重合闸后加速保护（简称为“后加速”）

•优点

–第一次跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围；

–再次切除故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。

•缺点

–第一次动作可能带有时限。

–每个断路器上都装设一套重合闸，较复杂；

第八章

一、变压器的故障

1.油箱内部故障

（1）各相绕组之间的相间短路

（2）单相绕组的匝间短路

（3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障

2.油箱外部故障

（1）引出线的相间短路

（2）绝缘套管闪络或破坏、引出线通过外壳发生的单相接地短路

二、变压器的不正常运行状态

外部相间短路引起的过电流

外部接地短路引起的过电流和中性点过电压

负荷超过额定容量引起的过负荷

漏油等原因引起的油面降低

大容量变压器的过励磁故障

三、变压器应装设的保护

1、主保护

1）瓦斯保护

防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低；瓦斯保护有重、轻之分，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器，轻瓦斯保护动作于信号；

2）纵差动保护和电流速断保护

防御变压器绕组、套管及引出线上的故障

2、外部相间短路的后备保护

1）过电流保护

2）低电压起动的过电流保护

3）复合电压起动的过电流保护

4）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护

5）阻抗保护

3、外部接地短路的后备保护

1）变压器中性点接地运行

零序电流保护

2）自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器

应增设零序方向元件

3）中性点不接地的变压器

零序过电压保护

4）中性点经过放电间隙接地的变压器

间隙电流保护和零序电压保护

4、过负荷保护

5、过励磁保护

6、变压器的其他非电量保护

油温高保护、冷却器故障保护、压力释放保护等

四、影响励磁涌流特征的因素有

a）合闸时电压的初相角α

b）铁芯中剩磁的大小和方向

c）变压器铁芯的饱和磁通

五、防止励磁涌流影响的方法

a）采用具有速饱和铁芯的差动继电器

b）采用间断角原理的差动保护

c）利用二次谐波制动

d）利用波形对称原理的差动保护

六、变压器差动保护的不平衡电流

1.变压器励磁涌流产生的不平衡电流

2.三相变压器接线产生的不平衡电流

3.计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流

4.电流互感器变换误差产生的不平衡电流

5变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流

七、为什么具有制动特性的差动继电器可以提高灵敏度

利用外部故障时的短路电流来实现制动使差动继电器的动作电流随制动电流增加而增大，能可靠躲开外部故障时不平衡电流

第九章

1、发电机的故障

1.定子绕组

1）定子绕组及引出线上的相间短路

（2）定子绕组的匝间短路

（3）定子绕组的单相接地故障

2.转子绕组

（1）转子绕组两点接地

（2）转子励磁回路励磁电流消失

2、发电机的不正常工作状态

（1）定子绕组过电流

（2）负序过电流

（3）定子绕组过电压

（4）失步

（5）低励、失磁

（6）逆功率

（7）过励磁

（8）频率异常

（9）转子绕组的一点接地

（10）发电机的误上电、断路器断口闪络

3、发电机应装设的保护

（1）纵联差动保护

（2）定子绕组匝间短路保护（横差动保护）

（3）定子绕组接地保护

（4）发电机外部相间短路保护

（5）定子绕组过负荷保护

（6）定子绕组过电压保护

（7）转子表层过负荷保护

（8）励磁绕组过负荷保护

（9）励磁绕组一点及两点接地保护

（10）失磁保护

（11）过励磁保护

（12）逆功率保护

（13）失步保护

14）大容量发电机还应考虑配置低频保护、过频保护、起停机保护、误上电保护、断口闪络保护等；

（15）发电机的非电量保护，如采用水冷却的发电机应配置断水保护；

4、发电机定子接地时零序分量的特点

（1）有零序电压出现，其大小与α成正比；

（2）接地点通过容性零序电流，大小与α及C0G、C0l有关；

（3）当发电机定子绕组内部发生单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为外接元件电容电流，方向由发电机流向母线；

（4）当发生外部单相接地时，机端零序电流互感器中流过的电流为发电机本身的电容电流，方向由外部流向发电机；

5、发电机的失磁运行

对电力系统的危害：

1）造成系统中大量无功缺少。

当系统中无功储备不足，将引起电压下降，严重时引起电压崩溃，系统瓦解

（2）造成系统中其他发电机增加无功输出。

使某些发电机、变压器、输电线路过电流，后备保护可能因过流动作，扩大故障范围

（3）造成有功功率摆动及系统电压降低。

可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间失去同步，引起系统振荡

对发电机的危害：

（1）转子绕组出现差频电流，引起绕组发热

（2）异步运行后，发电机的等效电抗降低，从系统中吸收的无功增加，使定子绕组过热

（3）对大型直接冷却式汽轮发电机，其转矩和有功将发生剧烈摆动。

这种影响对水轮发电机更为严重，直接威胁机组安全

（4）定子端部漏磁增强，使端部的部件和端部铁芯过热

第十章

1.专用母线保护装设原则

在110kV及以上的双母线和分段单母线上

110kV及以上的单母线，重要发电厂的35kV母线或高压侧为110kV及以上的重要降压变电所的35kV母线

2、单母线差动保护原理

1）当正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接之路中流入的电流和流出的电流相等

2）当母线故障时，所有与电源连接的支路都向故障点供给电流，而在供电给负荷的连接支路中电流几乎为0

3）如从每个连接支路中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个支路中的电流相位和其余支路中的电流相位是相反的。