继电保护题库变压器保护.doc

.变压器保护一. 简答题1. 新安装或二次回路经变动后的变压器差动保护须做哪些工作后方可正式投运?答：新安装或二次回路经变动后的差动保护，应在变压器充电时将差动保护投入运行；带负荷前将差动保护停用；带负荷后测量电流差动保护各组TA的相位及差动回路中的差电流（或差电压），以判明差动回路接线的正确性及电流变比补偿回路的正确性。差动保护还必须测量各中性线的不平衡电流、电压，以保证装置和二次回路接线的正确性。正确无误后，方准将差动保护正式投入运行。2. 什么是瓦斯保护?有哪些优缺点? 答：(1)当变压器内部发生故障时，变压器油将分解出大量气体，利用这种气体动作的保护装置称瓦斯保护。(2)瓦斯保护的动作速度快、灵敏度高，对变压器内部绕组匝间短路及油面降低、铁芯过热等本体内的任何故障有良好的反应能力，但对油箱外套管及连线上的故障反应能力却很差。3. 根据标准化设计规范，330kV及以上电压等级的变压器通常装设哪些保护装置? 答：变压器通常装设的保护有：1）电气量主保护：配置纵差保护或分相差动保护；2）后备保护： a) 带偏移特性的阻抗保护； b) 复合电压（简称复压）闭锁过流保护； c) 零序电流保护； d) 过激磁保护；e) 断路器失灵保护；f) 过负荷保护；3）非电量保护。4. 瓦斯保护的反事故措施要求是什么? 答：(1)将瓦斯继电器的下浮筒改为档板式，触点改为立式，以提高重瓦斯动作的可靠性。 (2)为防止瓦斯继电器因漏水短路，应在其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施。 (3)瓦斯继电器引出线应采用防油线。(4)瓦斯继电器的引出线和电缆线应分别连接在电缆引线端子箱内的端子上，就地端子箱引至保护室的二次回路不宜存在过渡或转接环节。5. 瓦斯继电器重瓦斯的流速一般整定为多少?而轻瓦斯动作容积整定值又是多少? 答：对于自冷或风冷的变压器，重瓦斯的流速一般整定在07lms，对于强迫油循环的变压器整定为101.4ms；轻瓦斯的动作容积，对于容量10MVA以上的变压器，整定容积为250300mL。6. 变压器差动保护稳态不平衡电流是怎样产生的? 答：(1)变压器正常运行时的励磁电流。(2)由于变压器各侧TA型号不同而引起的不平衡电流。 (3)由于实际的TA变比和计算变比不同引起的不平衡电流。 (4)由于变压器改变调压分接头引起的不平衡电流。7. 变压器的变比和电压比有何不同？答：“变比 ”是变压器的固有参数，是二次与一次线圈感应电势之比即匝数比；而“电压比”是二次与一次线电压之比，它和变压器的负荷多少有关。只有空载时，电压比才近似等于变比。8. 变压器纵差保护、瓦斯保护主要反映何种故障和异常？答：（1）纵差保护主要反映变压器绕组、引线的相间短路，及大电流接地系统侧的绕组、引出线的接地短路；（2）瓦斯保护主要反映变压器绕组匝间短路及油面降低、铁芯过热等本体内的任何故障。9. 差动保护用TA在最大穿越性电流时其误差超过10%，可以采取什么措施防止误动作？答：（1）适当增大TA变比；（2）将两组同型号TA二次串联使用；（3）减少TA二次回路负载；（4）在满足灵敏度的前提下，适当提高动作电流；（5）对新型差动继电器可提高比率制动系数等等。10. 变压器的不正常运行状态有哪些？答：（1）由外部相间、接地短路引起的过电流；（2）过电压；（3）超过额定容量引起的过负荷；（4）漏油引起的油面降低；（5）冷却系统故障及因此而引起的温度过高；（6）大容量变压器的过励磁和过电压问题等。11. 变压器差动保护为何采用制动特性？答：当发生区外故障时，差动回路不平衡电流增加，为了防止由此引起的差动保护误动作，所以采用有制动特性的差动保护，使差动动作电流值随不平衡电流增加而提高，防止保护误动作。12. 为什么差动保护不能代替瓦斯保护?答：瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，如铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护反应不灵敏，但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应，这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。13. 为满足继电保护可靠性要求，中低压侧接有并网小电源的变压器，如变压器小电源侧的过电流保护不能在变压器其它母线侧故障时切除故障，应由什么保护切除故障?答：应由主变解列装置或小电源并网线的线路保护切除故障。根据标准化设计规范，变压器间隙保护电气量取自原则是什么？答：a) 零序电压宜取 PT 开口三角电压； b) 间隙电流取中性点间隙专用 TA。14. 变压器纵差保护为什么能反应绕组匝间短路？答：变压器某侧绕组匝间短路时，该绕组的匝间短路部分可视为出现了一个新的短路绕组，使差流变大，当达到整定值时差动就会动作。15. 变压器差动保护电流回路如何接地？答：变压器差动保护电流回路必须可靠接地，如差动各侧电流回路存在电气连接，则只能有一个公共接地点，应在保护屏上经端子排接地，如果差动各侧电流回路不存在电气连接，一般各电流回路应分别在开关场端子箱经端子排接地。16. 变压器纵差保护比例制动特性曲线通常由哪些值决定？答：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。17. 变压器接地保护的方式有哪些？各有何作用？答：除装设差动保护和瓦斯保护能反应接地故障外，中性点直接接地变压器一般设有零序电流保护，主要作为母线接地故障的后备保护，并尽可能起到变压器的线路接地故障的后备保护作用。中性点不接地变压器，一般设有零序电压保护和与中性点放电间隙配合使用的放电间隙零序电流保护，作为接地故障时变压器一次过电压的后备措施。18. 单侧电源双绕组变压器各侧反映相间短路的后备保护各时限段动作于哪些断路器答：单侧电源双绕组降压变压器，相间短路后备保护宜装于各侧。非电源侧保护带两段或三段时限，用第一时限断开本侧母联或分段断路器，缩小故障影响范围；用第二时限断开本侧断路器；用第三时限断开变压器各侧断路器。电源侧保护带一段时限，断开变压器各侧断路器。19. 变压器保护中为何设置零序电流电压保护？答：零序电流电压保护主要适用于110kV及以上中性点直接接地电网内低压侧有电源、高压侧可能接地或不接地运行的变压器，用以反应外部接地短路引起的过电流和中性点不接地运行时外部接地短路引起的过电压。20. 试写出瓦斯继电器的主要校验项目。答案：加压试验继电器的严密性； 继电器的机械情况及触点工作情况的检查；检验触点的绝缘； 检验继电器对油流速的定值；检查电缆接线盒的质量及防油、防潮措施的可靠性。21. RCS-978保护装置的纵差保护抗励磁涌流的判据是什么？答：1、各相差电流的二次谐波分量与基波分量比值应大于某整定系数闭锁差动元件；2、利用波形畸变识别励磁涌流； 判据由控制字可任选其一。22. 大电流接地系统中的变压器中性点有的接地，也有的不接地，取决于什么因素？答：一般考虑如下因素：1）保证零序保护有足够的灵敏度和很好的选择性，保证接地电流的稳定性。2）为防止过电压损坏设备，应保证在各种操作和自动掉闸使系统解列时，不致造成部分系统变为中性点不接地系统。3）变压器绝缘水平及结构决定的接地点23. 主变压器零序后备保护中零序过流与放电间隙过流是否同时工作？各在什么条件下起作用：答：1）两者不同时工作。2）当变压器中性点接地运行时零序过流保护起作用，间隙过流应退出。3）当变压器中性点不接地时，放电间隙过流起作用，零序过流保护退出。或因延时长而来不及动作。二. 论述题1. 如何减小差动保护的稳态和暂态不平衡电流？（至少列出5种方法）答：1） 差动保护各侧TA同型（短路电流倍数相近，不准P级与TP级混用）2） 各侧TA的二次负荷与相应侧TA的容量成比例（大容量接大的二次负载）3） 各侧TA铁芯饱和特性相近4） 差动各侧二次回路时间常数应尽量接近5） 在短路电流倍数、TA容量、二次负荷的设计选型上留有足够余量（例如计算值/选用值之比大于1.52.0）6） 必要时采用同变比的两个TA串联应用，或两根二次电缆并联使用、增大导线截面7） 使用带气隙铁芯P级互感器2. 主变保护部分检验试验项目主要内容有哪些？答：1）外观及接线检查；2）保护屏二次回路外部绝缘电阻测试；3）保护屏二次回路内部绝缘电阻测试；4）逆变电源的检查；5）初步通电检验；6）交流采样系统检验；7）定值整定；8）非电量保护测试；9）整组传动试验；10）带断路器传动；11）定值及时钟核对。3. 变电站高压侧一次接线为内桥接线。比率式变压器差动保护需将高压侧进线开关TA与桥开关TA分别接入保护装置变流器，为什么？答：设进线电流为I1，桥开关电流为I2，对比率式差动保护而言：1） 启动电流值很小，一般为变压器额定电流的0.30.5倍，当高压侧母线故障时，短路电流很大，流进差动保护装置的不平衡电流（TA的10%误差）足以达到启动值。2） 把桥开关TA与进线TA并联后接入差动保护装置，高压侧母线故障时，动作电流与制动电流为同一个值，比率系数理论上为1，保护装置很可能误动。综合以上论述，采用比率制动的变压器保护，桥开关TA与进线TA应分别接入保护装置。4. 怎样理解变压器非电气量保护和电气量保护的出口继电器要分开设置？答：（1）反措要求要完善断路器失灵保护。（2）反措同时要求慢速返回的非电气量保护不能启动失灵保护。（3）变压器的差动保护等电气量保护和瓦斯保护合用出口，会造成瓦斯保护动作后启动失灵保护的问题，由于瓦斯保护的延时返回可能会造成失灵保护误动作。因此变压器非电气量保护和电气量保护的出口继电器要分开设置。5. 变压器差动保护在外部短路暂态过程中产生不平衡电流（两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿）的主要原因是哪些（要求答出5种原因）？ 答：在两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿好的条件下，产生不平衡电流的主要原因是：1）如外部短路电流倍数太大，两侧TA饱和程度不一致；2）外部短路非周期分量电流造成两侧TA饱和程度不同；3）二次电缆截面选择不当，使两侧差动回路不对称；4）TA设计选型不当，应用TP型于500KV，但中低压侧用5P或10P；5）各侧均用TP型TA，但TA的短路电流最大倍数和容量不足够大；6）各侧TA二次回路的时间常数相差太大。6. 变压器纵差保护不平衡电流（稳态和暂态）的产生原因？答：变压器纵差保护不平衡电流产生的原因如下：（）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TA的10误差曲线的要求。2） 由于实际的TA变比和计算变比不同引起的平衡电流。3） 由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。（）暂态不平衡电流1） 由于短路电流的非周期分量主要为TA的励磁电流，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。7. 变压器新安装或大修后，投入运行发现：轻瓦斯继电器动作频繁，试分析动作原因，怎样处理？答：（1）轻瓦斯的动作原因：可能在投运前未将空气排除，当变压器运行后，因温度上升，形成油的对流，内部贮存的空气逐渐上升，空气压力造成轻瓦斯动作。（2）处理方法： 应收集气体并进行化验，密切注意变压器运行情况，如：温度变化，电流、电压数值及音响有何异常，如上述化验和观察未发现异常，故可将气体排除后继续运行。8. 220KV/110KV/35KV变压器一次绕组为Y0/Y0/-11接线，35KV侧没负荷，也没引线，变压器实际当作两卷变用，采用的保护为微机双侧差动。问这台变压器差动的二次电流需不需要转角（内部转角或外部转角）为什么？答：对高中侧二次电流必须进行转角。一次变压器内部有一个内三角绕组，在电气特性上相当于把三次谐波和零序电流接地，使之不能传变。二次接线电气特性必须和一次特性一致，所以必须进行转角，无论是采用内部软件转角方式还是外部回路转角方式。若不转角，当外部发生不对称接地故障时，差动保护会误动。9. 变压器励磁涌流有哪些特点？目前差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪些？答：励磁涌流的特点(1) 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧。 (2) 包含有大量的高次谐波，并以二次谐波成分最大。(3) 涌流波形之间存在间断角。(4)涌流在初始阶段数值很大，以后逐渐衰减。方法有：（1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器。(2) 采用间断角原理鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别。(3) 利用二次谐波制动原理。(4)利用波形对称原理的差动继电器。10. 根据标准化设计规范，对变压器非电量保护有什么要求？答：1) 非电量保护动作应有动作报告； 2) 重瓦斯保护作用于跳闸，其余非电量保护宜作用于信号； 3) 作用于跳闸的非电量保护，启动功率应大于 5 W，动作电压在额定直流电源电压的55%70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为 10 ms35 ms，应具有抗 220V 工频干扰电压的能力； 4) 分相变压器 A、B、C 相非电量分相输入，作用于跳闸的非电量保护三相共用一个功能压板； 5) 用于分相变压器的非电量保护装置的输入量每相不少于 14 路，用于三相变压器的非电量保护装置的输入量不少于 14 路。11. 根据标准化设计规范，变压器各侧TA接线原则是什么？答：1) 纵差保护应取各侧外附 TA 电流。 2) 330 kV 及以上电压等级变压器的分相差动保护低压侧应取三角内部套管（绕组）TA 电流。 3) 330 kV 及以上电压等级变压器的低压侧后备保护宜同时取外附 TA 电流和三角内部套管（绕组）TA 电流。两组电流由装置软件折算至以变压器低压侧额定电流为基准后共用电流定值和时间定值。 4) 220 kV 电压等级变压器低压侧后备保护取外附 TA 电流；当有限流电抗器时，宜增设低压侧电抗器后备保护，该保护取电抗器前 TA 电流。12. 根据标准化设计规范，220kV电压等级的变压器高压侧后备保护如何配置? 动作行为如何？答： 应配置：1) 复压闭锁过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限；第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。 2） 零序过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。3) 间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。 4) 零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。5) 变压器高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。变压器高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带 50 ms 延时后跳变压器各侧断路器。6) 过负荷保护，延时动作于信号。13. 变压器低压侧母线无母差保护，电源侧高压线路的保护对该低压侧母线又无足够的灵敏度，变压器应按什么原则考虑保护问题?答：1） 变压器高压侧过流保护对该低压侧母线有灵敏度时，则变压器的低、高压侧过流保护分别作为该低压母线的主、后备保护，且这两套过流保护应经不同的直流熔断器供电； 2） 变压器高压侧过流保护对该低压侧母线无足够灵敏度时，则变压器的低压侧应配置两套完全独立的过流保护，分别作为该低压母线的主、后备保护，且这两套过流保护应经不同的直流熔断器供电。14. 为什么自耦变压器的零序保护不宜取自中性点TA，而要取自高、中压侧的TA？答：在高压侧发生单相接地故障时，中性点电流取决于二次绕组所在电网零序综合阻抗Z0，当Z0为某一值时，一、二次电流将在公用的绕组中完全抵消，因而中性点电流为零；当Z0大于此值时，中性点零序电流将与高压侧故障电流同相；当Z0小于此值时，中性点零序电流将与高压侧故障电流反相。15. 自耦变压器有什么缺点？ 答：1）短路电抗小，内部故障短路电流大。2）高中压侧零序电流直接相通，使零序保护复杂化3）自耦变压器必须接地运行，零序综合阻抗小，单相接地故障短路电流大。4）零序阻抗非线性，三Y型自耦变压器故障时谐波分量较大，影响保护动作正确性。16. 变压器过电流保护的整定值在有电压闭锁和无电压闭锁时有什么不同?答：变压器过电流保护的整定值，有电压闭锁时按变压器的额定电流整定。无电压闭锁时应按以下四个条件中最大者整定：按躲开并列运行的变压器突然断开一台后的最大负荷电流整定；按躲开负荷电动机自起动电流整定；按躲开变压器低压侧自投时的负荷条件整定；按与相邻保护相配合整定。17. 变压器相间差动保护为什么必须消除Y侧单相接地故障电流的零序电流分量？在变压器内部发生单相接地时，灵敏度是否降低？答：相间差动保护为了在外部接地故障时达到两侧电流平衡，必须消除Y侧的零序电流，但在内部星形绕组发生单相故障时，并未因此降低灵敏度，例如Y侧发生A相绕组单相接地故障，在忽略Y侧健全相电流,Y侧B、C相电流为零，则三角形侧该两相绕组中电流为零。在三角形侧引出线上存在IaIc。虽然Y侧要从动作电流中减去零序电流，但由于低压侧差动电流增大，因而灵敏度并未下降。18. 变压器的后备保护在加强主保护简化后备保护的原则下，如何简化后备保护？答：变压器后备保护主要是母线的近后备、110KV及以下电压等级线路的远后备，只要系统内故障能由保护动作切除不致于拒动就满足要求。如果后备保护要从电流保护来解决多段式配合，这是既复杂又困难的问题。变压器后备保护不需作多段配合、定值校核的工作，要摆脱整定计算中难以配合的困扰。加强主保护理应简化后备保护，为此高压侧后备保护仅设复合电压过流保护，中、低压侧后备保护设复合电压过流保护和电流限时速断保护，前者按变压器额定电流整定，后者按同侧母线的最低灵敏度要求整定，时间应与同侧相邻线路的相应时间相配合。19. 在什么情况下需将运行中的变压器差动保护停用？答：变压器在运行中有以下情况之一时应将差动保护停用：（1）差动保护二次回路及TA回路有变动或进行校验时。（2）继电保护人员测定差动回路电流相量及差压。（3）差动保护互感器一相断线或回路开路。（4）差动回路出现明显的异常现象。 （5）误动跳闸。20. 500kV变压器有哪些特殊保护？其作用是什么？答：500kV变压器有以下特殊保护：（1）过励磁保护是用来防止变压器突然甩负荷或因励磁系统因引起过电压造成磁通密度剧增，引起铁芯及其他金属部分过热。（2）500kV、220kV低阻抗保护。当变压器绕组和引出线发生相间短路时作为差动保护的后备保护。三. 绘图题1. 有一台Y0/11接线的变压器，在其整流型差动保护带负荷检查时，测得其Y侧TA电流相位关系为b超前a 150，a超前c 60，c超前b 150，b 为8.65A，a=c =5A，试分析变压器Y侧TA是否有接线错误，并改正之（用相量图分析）。答：由正常带负荷测得变压器差动保护Y侧三相电流不对称，因此可以断定变压器Y侧TA接线有误，图5.1为测得的三相电流的向量图。İAİBİCİbİaİcİbİaİc图5.1 三相不对称时的向量图图5.2 三相不对称时分析图由于变压器差动保护Y侧TA通常接成三角形，以消除Y侧零序电流对差动保护的影响。在接线的过程中最易出线的问题是TA的极性接反，因此可从极性接反的角度进行考虑。正常接线时三角形接法的电流为：İaİAİBİbİBİCİcİCİA由于只有一相电流的极性与另两相不同，所以仅考虑某一相的极性反的情况。从电流的幅值分析：İb的幅值为İa、İc的倍，而İb是由İB与İC产生的，因此可初步判断B、C两相的极性相同，而A相的极性可能相反。从图5.2的向量图分析可知，A相极性接反时电流的相位关系和大小与测量情况相吻合，因此可以断定A相TA的极性接反，应将A相TA两端的引出线对换。2. Y0/-11变压器，在Y侧端口BC两相金属性短路时，设额定电压为Un=1（标幺值）,试分析侧三相电压Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc的大小和相位。答：Y侧三相相量图如下图所示 侧三相线电压Uab=/2，Ubc=/2，Uca=-；三角形侧个相对地电压为Ua=/2，Ub=0，Uc=-/2。Uab-Ubc=0=Ua+Ub+Uc-3UbUa+Ub+Uc=0,Ub=0,Ua=0.5,Uc=-0.53. Y0/5变压器Y侧发生B相接地短路，短路电流为IBK。变压器配置有其两侧TA接线为星-角的分相差动保护，画出故障时变压器两侧的电流、电压相量图及序分量图。答：变压器高压侧电流、电压及序量图如下图变压器低压侧电流、电压及序量图如下图4. Y0/-11接线的变压器，三相低压绕组是如何连线的？画出这种变压器差动保护的接线图及其二次三相电流相量图。答：1）如图连接 2)IAB=IA-IB; IBC=IB-IC; ICA=IC-IA; 5. Y0/-11变压器，Y侧B、C两相短路时，试画出两侧电流的关系。答：变压器高压侧（即Y侧）B、C两相短路电流相量如图1所示。对于Y0/-11接线组别，正序电流应向导前方向转30度，负序电流应向滞后方向转30度即可得到低压侧（即侧）电流相量如图2所示。6. Y0/-5接线的变压器，侧出口C相金属性接地。试画出两侧电流的相量关系图。、答：边界条件： 以高压侧C相电流为参考相量，则变压器Y侧及侧的电流相量图如下图所示： 7. Y0/-11接线的变压器，侧出口C相金属性接地。试画出两侧