四川理工继电保护小抄初稿.doc

1-3 什么是主保护、后备保护和辅助保护?远后备保护和近后备保护有什么区别?答:一般把反映被保护元件严重故障、快速动作与跳闸的保护装置称为主保护，而把在主保护系统失效时备用的保护称为后备保护。当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，故称为近后备保护。远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用，同时它实现简单、经济，因此要优先采用，只有在远后备保护不能满足要求时才考虑采用近后备保护。辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区。1-4 继电保护装置的任务及其基本要求是什么?答:继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行;监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸;继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。继电保护装置的基本要求是满足四性，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1-5 继电保护的基本原理是什么?答:继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。例如，根据短路故障时电流增大，可构成过流保护和电流速断保护;根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行披保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。1-6 在图1-1 中，各断路器处均装有继电保护装置Pl-P7 0 试回答下列问题:(1)当kl 点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器?如果6QF因失灵而拒动，保护又将如何动作?(2) 当k2 点短路时，根据选择性答: (1)当kl 点短路时，根据选择性要求保护P6 动作应跳开6QF ，如果6QF 拒动，由近后备保护P3 、P5 动作跳开3QF 、5QF，或由远后备保护P2 、凹的动作跳开2QF 、4QF 。(2) 当k2 点短路时，根据选择性要求应由保护P2 、P3 动作跳开2QF 、3QF ，如3QF拒动，保护1 动作并跳开lQF ，则保护Pl 为无选择性动作，此时应由保护自或保护P4 动作，跳开5QF 或4QF。如果是2QF 拒动，则保护Pl 动作跳开lQF 具有选择性。2-5 电流互感器二次绕组的接线有哪几种方式?答: TA 二次绕组接线方式有:完全星形接线;不完全星形接线;两相电流差接线;三角形接线;一相用两只电流互感器串联或并联接线。3-2 何谓保护的最大和最小运行方式，确定最大和最小运行方式应考虑哪些因素?答:当电力系统运行方式和故障类型改变时，短路电流1k 将随之变化。对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的方式则称为系统最小运行方式。对于不同安装地点的保护装置，应根据网络接线的实际情况选取最大运行方式和最小运行方式。在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流最大F 而在系统最小运行方式下发生两相短路故障时，通过保护装置的短路电流最小。3-3 在计算元时限电流速断和带时限电流速断保护的动作电流时，为什么不考虑负荷的自启动系数和继电器的返回系数?答:因为无时限电流速断和带时限电流速断保护的整定计算公式中，动作电流10p 二krdIfL 使用最大运行方式下三相短路电流来整定，与负荷的自启动电流和返回电流相比较，后者可以忽略不计，因而可以不考虑负荷的自启动系数和继电器返回系数。3-4 何谓线路过电流保护?给出原理接线图，并说明其工作原理与动作过程，掌握动作电流与动作时间的整定计算和灵敏系数校验。说明定时限与反时限过流保护的特点，并绘出时限配合曲线。答:线路过电流保护包括定时限过电流保护和反时限过电流保护。定时限过电流保护3 -10 如图3 - 7 所示电网中，线路WL1 与WL2 均装有三段式电流保护，当在线路WL2 的首端k 点短路时，都有哪些保护启动和动作，跳开哪个断路器?答:在WL2 首端k2 点发生短路， 三段过流保护都启动，只有保护2 动作，跳开2QF 。3 -11 接线如图3 - 8 所示电网中，试指出对6QF 电流保护来说，在什么情况下具有最大和最小运行方式?答:对6QF 来说，当变压器T1和变压器T2 并联运行时为电网最大运行方式， T1 和T2 切除一台为电网最小运行方式。3 -14 在Yd11 接线的变压器在他侧发生两相短路时，装在Y 侧的电流保护采用三相完全星形接线与采用不完全星形接线方式其灵敏系数有何不同?为什么采用两相三继电器接线方式就能使其灵敏系数与采用三相完全星形接线相同呢?答: Yd11 接线变压器在A 侧发生两相短路(a 、b 两相短路)时，设变压器电压变比为1 ，在Y 侧电流分布如图3 - 11 所示，可知IA = Ic = 主1. ,.J3jf 牛|+人I AIc(b)(a) (b)(a)abABIB =杂，由此可知采用三相星形接线比采用不完全星形接线灵敏系数可提高1倍，如采用两相三继电器接线，在中线上的继电器3阳通过电流为如UZt= 后L)22 。即与完全星形接线中B 相继电器2KA 中通过电流值相同。故与完全星形接线系数相同。3-15 如图3 - 12 所示为无限大容量系统供电的35kV 辐射式线线路WL1 上最大负荷电流IL . max =220A ，电流互感器变比选为3/ 5 ，且采用两相星形接线，线路WI2上动作时限tr2二1.缸，k1 、k2、k3 各点的三相短路电流分别为在最大运行方式下IiJ)max = 4kA, 1宦r?x = 14八，IS) mx=540A ，在最小运行方式下I). rrin = 3. 5kA , fJ). rrin = 1250A, 1iJ). rrin = 500A 。拟在线路WL1 上装设三段式电流保护，试完成:4-1 过流保护和电流速断保护在什么情况下需要装设方向元件?试举例说明之。答:在两侧电源辐射形电网或单侧电源环形电网的情况下，为实现选择性，过流保护和电流速断保护应加装方向元件。4-4 画出功率方向继电器90。接线，分析在采用90。接线时，通常继电器的 角取何值为好?答:功率方向继电器90。接线如图4 一2 所示，通常功率方向继电器内角取30 0,._, 45 0 ,其功率方向继电器接线方式如图4 - 2 所示。4-5 在方向过流保护中为什么要采用按相启动?答:在电网中发生不对称短路时，非故障相仍有电流流过，此电流称为非故障相电流，非故障相电流可能使非故障相功率元件发生误动作。采用直流回路按相启动接线，将同名各相电流元件和同名功率方向元件动合触点串联后，分别组成独立的跳闸回路(图3) ，这样可以消除非故障相电流影响，因为反向故障时，故障相方向元件不会动作(2KW ， 3KW 不动作) ，非故障相电流元件不会动作 ，所以保护不会误跳闸。4-6 为什么方向过流保护在相邻保护间要实现灵敏系数配合?答:在同方向的保护，它们的灵敏系数应相互配合。方向过流保护通常作为下一段线路的后备保护，为保证保护装置动作的选择性，应使第一段线路保护动作电流大于后一段线路保护的动作电流，即沿同一保护方向，保护装置的动作电流，从距离电源最远处逐级增大，这称为与相邻线路保护灵敏系数配合。4-7 试画出二相式方向过流保护装置的接线图(原理接线图、展开接线图) ，并说明方向过流保护动作电流如何整定?答:方向过流保护两相星形接线装置原理接线如图4-4 所示方向过流保护动作电流按下述三个条件整定:(1)按躲过被保护线路中最大负荷电流IL. max ，即I叩=ZT(4-5)(2) 按躲过非故障相电流整定:1)小接地电流电网中，非故障相电流为负荷电流，可按式(4 - 5) 来整定。2) 大接地电流电网中，非故障相电流除负荷电流h 外还包括故障相电流零序分量3K1 o ， 即I时= Ir. + 3K1o (4 - 6)式中K一非故障相中零序电流与故障相电流的比例系数，当单相短路时K=1 / 3 0动作电流I叩= Krel I叫6-1 什么叫距离保护?它与电流保护主要区别是什么?答:距离保护是指反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定保护动作时限的一种保护装置。它与电流保护相比优点是在多电源的复杂电网中可以有选择性的切除故障，而且有足够的快速性和灵敏性;缺点是可靠性不如电流保护，距离保护受各种因素影响，在保护中要采取各种防止这些影响的措施，因此使整套保护装置比较复杂。6-2 试比较方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器、全阻抗继电器在构成原则上有什么区别，按绝对值比较方式列出它们的特性方程。在R-X 复数平面上画出相同整定阻抗的动作特性圆，进而画出原则性接线图。答: 三种困特性阻抗继电器在构成原则上是电压形成回路不同，而幅值比较回路和执行回路是相同的。列出按绝对值比较的特性方程见表6 - 1 。6-3 什么叫测量阻抗、动作阻抗、整定阻抗，它们之间有什么不同?答:单相式阻抗继电器只输入一个电压Ur 和-个电流丑，电压与电流的比值Zr = / Ir=52ZK( 互为短路阻抗) ，称为测量阻抗。使距离继电器动作的阻抗称为动作阻抗A 、TVKIZOP ，对应预先整定的保护范围的阻抗称为整定阻抗Zset =瓦由改变电抗变换器UX 一次侧绕组臣数或改变电压变换器的变比K 1 和Ku 实现。当Zr Z，肘，阻抗继电器不动作，当Zr - ZOP Z: ， Zr 落在保护范围外(圆内为保护范围，圆外为非动作区)所以该阻抗继电器不能动作。6-9 何谓阻抗继电器的0。和30。接线方式?为什么相间距离保护的测量元件采用。接线方式?在什么情况下采用-30。接线?答:反应相间短路故障阻抗继电器的接线方式有0。接线方式和士30。接线方式。采用线电压和两相电流差的接线方式称为0。接线方式，如接入电压Ur = U.础，则接入电流I r =? A - B 0 采用这种接线方式，当在同一地点发生各种相间短路时，测量阻抗都相等。反应相间短路故障接线方式也可采用线电压和相电流接线方式，分为十30。和-30。接线方式。采用这种接线方式，在线路同一地点发生不同类型相间短路故障，不仅测量阻抗数值不同，而且相位也不同。因此， 30。接线方式阻抗继电器一般不适用做测量元件而适用做启动元件，在送电端应采用一30 0接线方式，在受电端宜采用+30。接线方式。6 -10 过渡电阻对距离保护I 段影响大还是H 段影响大，为什么?答:短路过渡电阻可能导致保护不正确动作，过渡电阻越大，对保护影响也越大，但由于过渡电阻一般随短路时间增大而增大，而距离保护第I 段动作时间很短，故受过渡电阻影响相对较小，而距离保护第E 段测量阻抗则受过疲电阻影响较大。6 -11 过渡电阻对长线距离保护影响大还是对短线距离保护影响大?答:过渡电阻对距离短线保护影响大，因为线路长、整定阻抗大，相对保护范围大，从图6 - 4 (b) 中可看出当过渡电阻R 超过R l 时短线方向阻抗继电器不能动作，而长线方向阻抗继电器可以动作。当过渡电阻超过几时长线阻抗继电器才不能动作，由此可见过渡电阻对短线距离保护影响大。6 -13 电力系统振荡对距离保护有什么影响，哪一种影响最大?答:电力系统振荡时，系统各点的电流、电压将随线路两侧电源电动势间的角度S 变化而变化，因而系统中各点的测量阻抗也将随8 角发生变化。系统中保护电流元件和低电压元件可能会误动作。由分析可知，电力系统振荡时距离保护中，对全阻抗继电器影响最大、最容易误动作。6 -15 试分析说明三种特性圆的阻抗继电器中哪一种受过渡电阻影响最大?哪一种受系统振荡影响最大?答:分析全阻抗继电器、方向阻抗继电器和偏移圆阻抗继电器受过渡电阻影响和受系统振荡影响如图6-6 和图6-7 。从图6-6 中可看出方向阻抗继电器受过渡电阻影响最大，从图6-7 中可看出全阻抗继电器受系统振荡影响最大。系统振荡时， M 处阻抗继电器的测量阻抗轨迹SQ 与阻抗继电器的特性1 、2 、3 相交。在l :; :; 6 时全阻抗继电器动作;在2 :; 5 时偏移特性阻抗继电器动作;在3 :; :; 4 时，方向阻抗继电器动作。可见振荡对全阻抗继电器影响最大。8-1 试述高频保护的基本工作原理，高频保护能否单端运行，为什么?答:高频保护与线路纵差保护原理相似，它是将线路两端的电流相位或功率方向转变为高频信号，然后利用输电线路本身构成高频电流通道将此信号传送到对端，在线路两端保护装置中进行电流相位或功率方向比较。高频保护不反应保护范围外故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以达到元时限有选择性地切除内部短路故障。由以上分析说明高频保护不能单端运行。8-2 常用高频保护有几种?答:常用高频保护有高频方向保护、高频距离保护和电流相差保护。其中高频方向保护是根据比较被保护线路两端功率方向的原理构成的;距离高频保护是由距离保护和高频收发信机结合构成的，属于比较式高频保护;电流相差保护是根据比较被保护线路两端相位原理构成的保护。8-4 何谓闭锁信号，允许信号和跳闸信号?答: (1)闭锁信号是禁止保护跳闸的信号。当线路发生内部故障时，两端不发生闭锁信号，通道中无闭锁信号，保护作用于跳闸，因此，元闭锁信号是保护跳闸的必要条件。(2 ) 允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。有允许信号是保护跳闸的必要条件。(3) 跳闸信号是线路对端发来的直接使保护动作于跳闸的高频信号。只要收到跳闸信号，不管本端保护是否动作，保护必须启动并动作于跳闸，因此，跳闸信号是保护跳闸的充分条件。8.5 试述高频通道中各构成元件的作用及工作原理。答:高频通道中主要加工设备有高频阻波器、藕合电容、连接滤波器、高频电缆、保护间隙、接地刀闸、高频收(发)信机。高频阻波器的作用是防止本线路高频信号电流传递到外线路，是用电感绕组和电容组成并联谐振电路构成。精合电容是一高压小容量电容器，它的作用是对工频电流呈现较大阻抗，阻止工频电压侵入高频发信机;对高频电流呈现小阻抗，使高频电流可顺利通过。连接滤波器，由一个可调空心变压器、电容器组成。连接滤波器与糯合电容共同组成带通滤波器，使所需要的高频电流能通过。带通滤波器与线路侧波阻抗(约4000) 相匹配，与高频电缆一侧波阻抗(约1000) 相匹配。避免高频信号电磁波在传送过程中发生反射，因而减小了高频能量的附加衰耗。接地刀闸是当检修连接滤波器和高频收发信机时，作为藕合电容接地用，保证人身和设备安全。高频电缆采用单芯同轴电缆，用来连接收发信机与户外的连接滤波器。这段距离虽然不长，但通过电流频率很高，如采用普通电缆将会引起很大能量衰耗。保护间隙是高频通道的辅助设备，作过电压保护用。高频收信机用于接收高频信号，高频发信机用于发送高频信号。8-7 什么叫远方启动，它有何作用?答:远方启动的高频闭锁方向保护框图如图8-1 所示，除保护的电流元件KA 启动外，收信机收到对端的高频信号后，经延时元件3KT 、或门1 、禁止门2 后也可启动发信，这种启动方式称为远方启动。当外部故障时，近故障点端保护启动元件不启动，而对端保护的启动元件启动，短时发信，则近故障点保护可由远方启动发信。8 -11 试分析高频闭锁方向保护在线路内部和外部短路故障时工作情况，电路系统振荡对高频闭锁方向保护的选择性是否有影响。答:高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线路两端的功率方向，以判断是线路内部故障或外部故障，采用故障发信方式，并规定线路两端功率从母线流向线路为正，由线路流向母线为负。系统故障时，如功率方向为正，则高频发信机不发信，若功率为负，则高频发信机发信。如图8-3 所示电网，被保护线路都装有功率方向元件，当线路BC 的k 点发生故障时，对于线路AB 和CD 是保护范围外部故障，靠近故障点的一端保护2 和5 ，其功率方向是由线路流向母线，故功率为负，保护不应动作，所以保护2 和5 应发出高频闭锁信号，通过高频通道传送到线路对端保护1 和6 ，虽然对端保护1 和6 功率方向是从母线流向线路，功率方向为正，但收到对端发来的高频闭锁信号，故这一端保护1 和6 也不会动作。对于故障线路BC ，两端保护3 和4 处功率方向却是由母线流向线路，功率方向为正，故两端保护3 和4 不发高频闭锁信号，故两端收信机都收不到高频闭锁信号，保护3 和4 动作，断路器3QF 和4QF 无延时跳闸，将故障线路切除。9-4 电力系统的自动重合闸的基本要求是什么?答:电力系统的自动重合闸的基本要求如下:(1)动作迅速。(2) 于动跳闸时不应该重合，于动合闸于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，不应重合。(3) 不允许多次重合。(4) 动作后自动复归。(5) 用不对称原则启动。(6) 与继电保护装置配合。9-5 电力线路为什么要装设自动重合闸装置?答:在电力线路(架空线路)中瞬时性故障约占故障总次数的80% -90 % ，当故障被切除后，电弧熄灭，故障点去游离，绝缘强度恢复到故障前的水平，此时若能在线路断路器断开后再进行一次重合闸即可恢复供电，从而提高了供电可靠性，采用自动重合闸，可以快速重合，提高了电力系统的稳定性。9-8 为什么重合闸有前加速和后加速，为什么有的网络中采用后加速的方式工作?答:重合闸前加速是指当线路发生短路故障时，第一次由无选择性电流速断保护瞬间切除故障，第二次继电保护动作按有选择性方式切除故障。自动重合闸后加速是指线路发生短路故障时，继电保护先有选择性的切除故障，然后重合闸，如果是瞬间性故障则合闸成功，恢复供电，如果是永久性故障则第二次无选择性的切除故障，加速切除故障，缩短了停电时间，提高了供电可靠性。采用后加速保护，是按继电保护有选择性的切除故障，这与原继电保护方案相同，这时如果重合闸装置出现故障也不会对线路保护造成影响，可以正常工作，如果用前加速，则先按无选择性瞬时跳闸，重合闸装置出故障则使线路保护不能正常工作。9 -16 说明综合重合闸中M 、N 、Q 、R 端子的作用。答:在综合重合闸装置中，为了满足与各种保护之间的配合， 一般设置四个端子，即M 、N 、Q 、R 端子。(1 )M 端子接非全相运行中可能误动作的保护，如距离保护I 、H 段和零序电流保护I 、H 段。在非全相运行中当不采用其他措施时， 应将这些保护闭锁。(2) N 端子接非全相运行中仍然继续工作的保护，如相差高频的保护。(3) Q 端子接人的保护，无论什么类型的故障，都必须切除三相，然后进行三相重合闸保护，如母线保护。(4) R 端子接人的保护是只要求直跳三相断路器，而不再重合闸的保护，如长延时的后备保护。9 - 18 非同步重合闸限制的条件是什么?答:装设非同步重合闸限制的条件如下:(1)当线路两侧电源电动势之间的相角差为180。合闸时，所产生的最大冲击电流不超过规定的允许值。当线路两侧电源电动势的幅值相等时，所出现的最大冲击电流的周期分量为I = 2E/ Z sin 。(2) 采用非同步重合闸后，在两侧电源由非同步运行拉入同步的过程中系统处在振荡状态，在振荡过程中对重要负荷影响要小;对继电保护的影响也必须采用躲过振荡的措施。10 - 1 电力变压器可能发生的故障和不正常工作状态有哪些?答:变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。内部故障有绕组的相间短路、绕组的臣间短路、直接接地系统侧的接地短路。外部故障有油箱外部绝缘套管、引出线上发生相间短路或一相接地短路。变压器不正常工作状态有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地引起的中性点过电压、绕组过电压或频率降低引起的过励磁、变压器油温升高和冷却系统故障等。10 - 2 差动保护时不平衡电流是怎样产生的?答:差动保护时不平衡电流产生的原因有:(1)变压器正常运行时的励磁电流引起的不平衡电流。(2) 变压器各侧电流相位不同引起的不平衡的电流。(3) 由于电流互感器计算变比与选用变比不同而引起的不平衡电流。10 - 3 变压器励磁涌流有哪些特点?变压器差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪些?答:当变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，可能出现数值很大的励磁涌流，这种暂态过程中出现的变压器励磁电流称为励磁涌流。励磁涌流可达6.-.8 倍额定电流。励磁涌流的特点如下:(1)包含有很大成分的非周期分量，约占基波的60 % ，涌流偏向时间轴的一侧。(2) 包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，约占基波的30 % ，._， 40 % 以上;(3) 波形之间出现间断角，间断角可达80 。以上