继电保护考试重点及复习范围PPT课件.ppt

1 2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么 答 能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 1 自动 迅速 有选择性地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 保证其他无故障部分迅速恢复正常运行 2 反应电气元件的不正常运行状态 3 继电保护装置与电力系统中的其他自动化装置配合 在条件允许时 采取预定措施 缩短事故停电时间 尽快恢复供电 从而提高电力系统运行的可靠性 继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性 最大限度地保证向用户安全连续供电 1 4依据电力元件正常工作 不正常工作和短路状态下的电气量幅值差异 已经构成哪些原理的保护 这些保护单靠保护整定值能切除保护范围内任意点的故障吗 答 1 利用流过被保护元件电流幅值的增大 构成了过电流保护 利用短路时电压幅值的降低 构成了低电压保护 利用电压幅值的异常升高 构成了过电压保护 利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大 构成了低阻抗保护 2 单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障 因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时 本线路首端的电气量差别不大 为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作 这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分 1 5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异 可以构成哪些原理的保护 答 1 利用电力元件两端电流的差别 可以构成电流差动保护 2 利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护 3 利用两侧功率方向的差别 可以构成纵联方向比较式保护 4 利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别 可以构成纵联距离保护 2 3解释 动作电流 和 返回系数 过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点 答 能使继电器动作的最小电流称之为动作电流 能使继电器返回原位的最大电流称之为返回电流 返回系数过小时 在相同的动作电流下起返回值较小 动作后要使继电器返回 流过继电器的电流就必须小于返回电流 外故障切除后 在负荷电流的作用下继电器可能不会返回 最终导致误动跳闸 返回系数过高时 动作电流和返回电流很接近 不能保证可靠动作 输入电流正好在动作值附近时 可能回出现 抖动 现象 使后续电路无法正常工作 2 5说明电流速断 限时电流速断联合工作时 依靠什么环节保证保护动作的选择性 依靠什么环节保证保护动作的灵敏度性和速动性 答 速断保护的动作电流按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定 即靠电流整定值保证选择性 不能保护线路全长 只能保护线路一部分 灵敏度不够 限时电流速断的整定值按躲开下级线路电流速断保护的最大动作范围来整定 提高了保护动作的灵敏性 为了保证下级线路短路时不误动 增加一个时限阶段的延时 保证其选择性 电流速断和限时电流速断相配合保护线路全长 速断范围内的故障由速断保护快速切除 速断范围外的故障则必须由限时电流速断保护切除 速断保护的速动性好 但动作值高 灵敏性差 限时电流速断保护的动作值低 灵敏度高但需要0 3 0 6s的延时才能动作 速断和限时速断保护的配合 既保证了动作的灵敏性 也能够满足速动性的要求 2 6为什么定时限过电流保护的灵敏度 动作时间需要同时逐级配合 而电流速断的灵敏度不需要逐级配合 答 定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定 不但保护本线路的全长 而且保护相邻线路的全长 可以起远后备保护的作用 当远处短路时 离故障点最近的过电流保护应当先动作 故要求在灵敏度和动作时间上逐级配合 最末端的过电流保护灵敏度最高 动作时间最短 每向上一级 动作时间增加一个时间级差 动作电流也要逐级增加 否则 会出现越级跳闸 非选择性动作现象 由于电流速断只保护本线路的一部分 下一级线路故障时不会动作 因而灵敏度不需要逐级配合 1 发电机元件最多三台运行 最少一台运行 线路最多三条运行 最少一条运行 请确定保护3在系统最大 最小运行方式下的等值阻抗 2 整定保护1 2 3的电流速断定值 并计算各自的最小保护范围 3 整定保护2 3的限时电流速断定值 并校验使其满足灵敏度要求 1 2 4 整定保护1 2 3的过电流定值 假定流过母线E的过电流保护动作时限为0 5s 校验保护1作后备用 保护2和3作远备用的灵敏度 解 由已知可得 1 当三台发电机全部运行 线路L1 L3全部运行 系统为最大运行方式 阻抗最小 由题意G1 G2连接在同一母线上 则 最小运行方式 阻抗最大 2 对于保护1 其等值电路图如图所示 母线E最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流为 相应的速断定值为 最小保护范围为 即1处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区 同理 即2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区 即3处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区 故 在运行方式变化很大的情况下 电流速断保护在较小运行发生下可能没有保护区 整定保护2的限时电流速断定值为 线路末段 即D处 最小运行方式下发生两相短路时的电流为 灵敏性校验 整定保护3的限时电流速断定值为 线路末段 即C处 最小运行方式下发生两相短路时的电流为 灵敏性校验 4 过电流整定值计算公式为 最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的计算公式为 灵敏性 保护的动作时间为 2 11在双侧电源供电的网络中 方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题 答 在双侧电源供电网络中 仅利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性 方向性电流保护利用短路时功率方向的特征 功率方向由母线流向线路时动作 而当短路功率方向由线路流向母线时不动作 从而使保护的动作具有一定的方向性 用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题 双侧电源网络上的电流保护装设方向元件以后 就可以把它们拆开看成两个单侧电源网络的保护 2 12功率方向判别元件实质上是在判别什么 为什么会存在 死区 什么时候要求它动作最灵敏 答 实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位来判别初短路功率的方向 在保护正方向发生最常见故障时 功率方向判别元件应该动作最灵敏 当余弦项和UK IK越大时 其值P也越大 继电器动作的灵敏度越高 而任一项等于零或余弦项为负时 继电器均不能动作 因此 在其正方向出口附近短路接地时 故障相对地的电压很低 使继电器不能动作 这称为方向继电器的 电压死区 2 12在中性点直接接地系统中 发生接地短路 分析 总结 1 零序电压 电流分量的分布规律 2 负序电压 电流分量的分布规律 3 正序电压 电流分量的分布规律 4 用零序电压 零序电流构成的保护较其他序分量实现保护的优缺点 答 1 零序电压 故障点处零序电压最高 距故障点越远零序电压越低 其分布取决于到大地间阻抗的大小 零序电流 由零序电压产生 由故障点经线路流向大地 其分布主要取决于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗 与电源点的数目和位置无关 2 负序电压 故障点处负序电压最高 距故障点越远负序电压越低 在发电机中性点上负序电压为零 负序电流的分布取决于系统的负序阻抗 3 正序电压 越靠近电源点正序电压数值越高 越靠近短路点正序电压数值越低 正序电流的分布取决于系统的正序阻抗 4 用零序电压 零序电流构成的保护较其他序分量实现保护的优缺点 对于中性点直接接地系统 正常时 负序电流 零序电流为0 而发生接地短路后 会出现数值很大的零序电压 零序电流和负序电压及负序电流 通过比较这种零与很大值之间的差异 可以构成零序电流保护和负序电流保护 且具有显著的特点 零序电压 零序电流比负序电压及负序电流更容易获得 因此零序电压及零序电流保护较其它序分量有明显的优点 3 7距离保护装置一般由哪几部分组成 简述各部分的作用 判别系统是否发生故障 如过电流继电器 低阻抗继电器等 2 测量部分是阻抗保护的核心 完成测量与比较功能 测量短路点距保护安装处的距离 阻抗元件或软件算法 3 振荡闭锁部分出口部分 1 启动部分 完成故障距离测量和比较的电路元件 叫阻抗继电器或阻抗元件 振荡不是短路 距离保护不应动作 为防误动 要求识别振荡并闭锁保护 6 出口部分 跳闸出口和信号出口 5 配合逻辑部分 实现逻辑配合 动作时限配合等 4 电压回路断线 电压回路断线 电压消失 可能会使测量元件误动 此时要求将保护闭锁 防止误动 保护发生动作 接通跳闸回路和信号回路 3 9画图并解释偏移特性阻抗继电器的测量阻抗 整定阻抗和动作阻抗的含义 测量阻抗 保护安装处测量电压与测量电流之间的比值 系统不同的的运行状态下 正常 震荡 不同位置故障等 测量阻抗是不同的 可能落在阻抗平面的任意位置 对于偏移特性的阻抗继电器而言 整定阻抗有两个 即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗 圆内为动作区 圆外为不动作区 R jx 动作阻抗Zop 使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗 不同阻抗角对应的动作阻抗是不同的 3 17什么是最小精确工作电流和最小精确工作电压 测量电流或电压小于最小精工电流或电压时会出现什么问题 为保证动作的可靠性 实现绝对值比较原理的比较电路有一定的动作门槛 例如对方向阻抗继电器 实际的动作条件为 在保护区末端附近金属性短路时 继电器测量阻抗在临界动作状态为继电器的动作阻抗Zop 使动作阻抗降为0对应的测量电流 称为最小动作电流 使动作阻抗降为0 9Zset对应的测量电流 继电器的最小精确工作电流 使动作阻抗降为0 9Zset对应的测量电流 继电器的最大精确工作电流 最小精确工作电流越小越好 最小精确工作电压 最小精确工作电流与整定阻抗的乘积 当测量电流或电压小于最小精工电流电压时 阻抗继电器的动作阻抗将降低 使阻抗继电器的实际保护范围缩短 可能引起与之配合的其他保护的非选择性动作 3 19什么是助增电流和外汲电流 它们对阻抗继电器的工作有什么影响 有助增电流时Kb 1 测量阻抗将增大 有外汲电流时正好相反 工频变化量距离保护的特点 1 阻抗继电器以电力系统故障引起的故障分量电压 电流为测量信号 不反应故障前的负荷量和系统振荡 动作性能基本上不受非故障状态的影响 无需加振荡闭锁 2 阻抗继电器仅反应故障分量中的工频稳态量 不反应其中的暂态分量 动作性能较为稳定 3 阻抗继电器的动作判据简单 实现方便 动作速度快 4 阻抗继电器具有明确的方向性 因而既可以作为距离元件 也可以作为方向元件使用 5 阻抗继电器本身具有较好的选相能力 4 2纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么 答 1 阶段式保护仅检测 反应保护安装处一端的电气量 其无延时的速动段 即第 段 不能保护全长 只能保护线路的一部分 另一部分则需要依靠带有一定延时的第 段来保护 2 纵联保护通过通信联系 同时反应被保护线路两端的电气量 无需延时配合就能够区分出区内故障与区外故障 因而可以实现线路全长范围内故障的无时限切除 4 2闭锁式纵联保护为什么需要高 低定值两个启动元件 KA2 高定值 启动停信元件 达到设定值 立即停信 KA1 低定值 启动发信元件 故障启动元件 一有故障 立即发信 闭锁信号 延时停信 采用两个动作电流不等的电流启动元件 用较小的电流启动元件去启动发信机 较大的准备跳闸 这样就可保证在外部短路一侧的KA1动作时 对侧的KA1也一定动作 从而可保证发信机发信 避免上述的误动作 由于被保护线路两侧的TA有误差 最大达10 和两侧电流启动元件的动作电流可能有士5 的误差 如果只用一个电流启动元件 则在外部短路时 可能出现近短路侧的电流元件拒动 而远离短路侧的启动元件动作的情况 于是 近短路侧的发信机不发信 远离短路侧的收信机收不到高频闭锁信号 从而会使该侧断路器误跳闸 5 3在超高压电网中使用三相重合为什么要考虑两侧电源的同期问题 使用单相重合闸是否需要考虑同期问题 答 三相重合闸时 无论什么故障均要切除三项故障 当系统网架结构薄弱时 两侧电源在断路器跳闸以后可能失去同步 因此需要考虑两侧电源同期问题 单相故障时只跳单相 使两侧电源之间仍然保持两相运行 一般是同步的 因此 单相重合闸一般不考虑同期问题 5 4在什么条件下重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题 答 1 当被保护线路两侧的电源之间有多条线路相连 跳开一条电路不会使两侧的电源失去同步时 2 被保护线路两端交换功率较小 即两端的的电源与负荷都比较平衡 跳开被保护线路后两侧系统都能够保持同步 且频率基本保持不变时 3 非同期重合闸造成的冲击电流不会破坏系统稳定性和电气设备时 4 一侧电源容量较小 非同期重合闸造成的冲击电流不会破坏电气设备 重合后很容易将其拉入同步时 5 12什么是重合闸前加速保护 有何优缺点 适用场合 1 重合闸前加速保护 前加速 假定每条线路上均装设过电流保护 其动作时限按阶梯型原则来配合 保护3处的时限最长 仅在QF3处安装自动重合闸 解决方法 在保护3处采用前加速方式 即当任何一条线路上发生故障时 第一次都由保护3瞬时无选择性动作 然后重合闸进行一次重合 若重合于瞬时性故障 则线路就恢复了供电 若重合于永久性故障 则保护带时限有选择性地切除故障 1 能快速地切除瞬时性故障 2 使瞬时性故障不至于发展成永久性故障 从而提高重合闸的成功率 3 能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0 6 0 7倍额定电压以上 从而保证厂用电和重要用户的电能质量 4 使用设备少 只需装设一套重合闸装置 简单 经济 采用前加速保护的优点 应用 1 断路器的工作条件恶劣 动作次数增多 2 对永久性故障 故障切除时间可能很长 3 如果重合闸或断路器拒绝合闸 将扩大停电范围 采用前加速保护的缺点 35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路 以便快速切除故障 保证母线电压 5 13什么是重合闸后加速保护 有何优缺点 适用场合 就是当线路发生故障时 首先保护有选择性动作 切除故障 重合闸进行一次重合 若重合于瞬时性故障 则线路恢复供电 如果重合于永久性故障上 则保护装置加速动作 瞬时切除故障 与第一次动作是否带有时限无关 后加速保护的优点 1 第一次有选择性的切除故障 不会扩大停电范围 2 保证永久性故障能瞬时切除 并仍然是有选择性的 3 和前加速保护相比 使用中不受网络结构和负荷条件的限制 后加速保护的缺点 1 每个断路器上都需要装设一套重合闸 与前加速相比较为复杂 2 第一次切除故障可能带有延时 后加速 的配合方式广泛应用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上 6 1变压器可能发生那些故障和不正常运行状态 它们与线路相比有什么异同 答 变压器故障 油箱外和油箱内两种故障 油箱外的故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路 油箱内故障包括绕组的相间短路 接地短路 匝间短路以及铁芯的烧损等 变压器的不正常运行状态 变压器外部短路引起的过电流 负荷长时间超过额定容量引起的过负荷 风扇故障或漏油等原因引起的冷却能力下降等 油箱外故障与线路的故障基本相同 都包括单相接地故障 两相接地故障 两相不接地故障和三相故障几种形式 故障时也都会出现电压降低 电流增大等现象 油箱内的故障要比线路故障复杂 除了包括相间故障和接地故障外 还包括匝间故障 铁芯故障等 电气量变化的特点也较为复杂 6 3关于变压器纵差动保护中的不平衡电流1 差动电流指被保护设备内部故障时 构成差动保护的各电流互感器的二次电流之和 不平衡电流指在正常及外部故障情况下 由于测量误差或者变压器结构 参数引起的流过差动回路的电流 2 测量误差引起的不平衡电流主要包括 a 计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 b 电流互感器传变误差产生的不平衡电流 变压器结构和参数引起的不平衡电流主要包括 a 变压器一 二次侧接线组别不同引起的不平衡电流 b 由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流 c 变压器励磁电流产生的不平衡电流 3 稳态不平衡电流包括 a 变压器一 二次侧接线组别不同引起的不平衡电流 b 计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 c 由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流 暂态不平衡电流包括 a 电流互感器非线性传变误差产生的不平衡电流 b 变压器励磁电流产生的不平衡电流 4 暂态不平衡电流中存在大量的非周期分量 导致其偏于时间轴的一侧 5 减小不平衡电流的措施 a 用电流互感器不同的接线形式 变压器Y侧电流互感器采用Yd11接线 变压器d侧电流互感器采用Yy12接线 或用软件来克服变压器各侧接线组别不同造成的误差 b 用平衡系数或平衡绕组来补偿计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 c 应尽可能使用型号 性能完全相同的D级电流互感器 使得两侧电流互感