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继电器保护知识精粹


继电器保护知识精粹
1、三相重合闸起动回路中的同期继电器常闭触点回路中,为什么要串接检线路有电压常开 触点? 答:三相检同期重合闸起动回路中串联 KV 常开触点,目的是为了保证线路上确有电压才进 行检同期重合,另外在正常情况下,由于某种原因在检无压重合方式下,因为断路器自动脱 落,线路有电压无法进行重合,此时,如果串有 KV 常开触点的检同期起动回路与检无压起 动回路并

联工作,就可以*检同期起动回路纠正这一误跳闸。 2、继电保护装置中的作为电流线性变换成电压的电流互感器和电抗变压器,其主要区别有 哪些?前者如何使 I1 与 U2:同相?后者如何使 I1 与 U2 达到所需要的相位? 答:主要区别在铁芯结构上,TA 无气隙,而 DKB 有气隙,开路励磁阻抗 TA 大而 DKB 小;在 一次电流和二次电压相位上,TA 同相,DKB 一次电流落后二次电压 90°;TA 二次电压取自 负荷电阻 R 上的压降,为达到同相可并适当的电容,DKB 可在二次线圈上并联可变电阻,* 改变电阻获得所需的相位。 3、发电机励磁回路为什么要装设一点接地和两点接地保护? 答: 发电机励磁回路一点接地, 虽不会形成故障电流通路, 从而不会给发电机造成直接危害, 但要考虑第二点接地的可能性,所以由一点接地保护发出信号,以便加强检查、监视。当发 电机励磁回路发生两点接地故障时: ①由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤发电机转子 本体;②破坏发电机气隙外伤的对称性,引起发电机的剧烈振动;③使转子发生缓慢变形而 形成偏心,进一步加剧振动。所在在一点接地后要投入两点接地保护,以便发生两点接地时 经延时动作停机。 4、发电机的失磁保护为什么要加装负序电压闭锁装置? 答: 在电压互感器一相断线或两相断线及系统非对称性故障时, 发电机的失磁保护可能要动 作。为了防止失磁保护在以上情况下误动,加装负序电压闭锁装置,使发电机失磁保护在发 电机真正失磁时,反映失磁的继电器动作,而负序电压闭锁继电器不动作。 5、由 A、C 相电流互感器差接线构成的保护,当被保护线路发生各种相间短路故障时,以三 相短路为基准,其相对灵敏度各如何? 答:因为三相短路时流经继电器的电流 Ik=√3I(3),AC 两相短路时流经继电器的电流为 Ik=2I(2)=2×(√3/2·I(3))。 BC 两相短路时流经继电器的电流为 Ik= I(2)= I(3)。 AB 两相短路时流经继电器的电流为 Ik= I(2)= I(3)。 所以,以三相短路时的灵敏度 KS= 1 为基准,则 AC 相短路时 KS= 1,AB、BC 相短路时 KS=1/2。 6、为什么高压电网中要安装母线保护装置? 答:母线上发生短路故障的机率虽然比输电线路少,但母线是多元件的汇合点,母线故障如 不快速切除, 会使事故扩大, 甚至破坏系统稳定, 危及整个系统的安全运行, 后果十分严重。 在双母线系统中,若能有选择性的快速切除故障母线,保证健全母线继续运行,具有重要意 义。因此,在高压电网中要求普遍装设母线保护装置。 7、什么叫电抗变压器?电抗变压器为什么带气隙? 答: 电抗变压器是一个一次绕组接于电流源(即输入电源), 二次绕组接近开路状态的变压器 (即输出电压),其电抗值(称为转移阻抗)即为励磁电抗。因为要求它的励磁电抗 Ze 要小, 并有较好的线性特性, 所以磁路中要有间隙。 电抗变压器的励磁阻抗 Ze 基本上是电抗性的, 故 U2 超前一次电流 I1,近 90°。

8、准同期并列的条件有哪些?条件不满足将产生哪些影响? 答:准同期并列的条件是待并发电机的电压和系统的电压大小相等、相位相同且频率相等。 上述条件不被满足时进行并列,会引起冲击电流。电压的差值越大,冲击电流就越大;频率 的差值越大,冲击电流的周期越短。而冲击电流对发电机和电力系统都是不利的。 9、 何谓方向阻抗继电器的最大灵敏角?为什么要调整其最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角? 答:方向阻抗继电器的最大动作阻抗(幅值)的阻抗角,称为它的最大灵敏角φs 被保护线路 发生相间短路时,短路电流与继电器安装处电压间的夹角等于线路的阻抗角ΦL,线路短路 时,方向阻抗继电器测量阻抗的阻抗角φm,等于线路的阻抗角φL,为了使继电器工作在最 灵敏状态下,故要求继电器的最大灵敏角φS。等于被保护线路的阻抗角φL。 10、什么叫电压互感器反充电?对保护装置有什么影响? 答:通过电压互感器二次侧向不带电的母线充电称为反充电。如 220kV 电压互感器,变比为 2200,停电的一次母线即使未接地,其阻抗(包括母线电容及绝缘电阻)虽然较大,假定为 1MΩ,但从电压互感器二次测看到的阻抗只有 1000000/(2200)2=0.2Ω,近乎短路,故反 充电电流较大(反充电电流主要决定于电缆电阻及两个电压互感器的漏抗), 将造成运行中电 压互感器二次侧小开关跳开或熔断器熔断, 使运行中的保护装置失去电压, 可能造成保护装 置的误动或拒动。 11、为什么发电机要装设低电压闭锁过电流保护?为什么这种保护要使用发电机中性点处的 电流互感器? 答:这是为了作为发电机的差动保护或下一元件的后备保 护而设置的,当出现下列两种故障时起作用: (1)当外部短路,故障元件的保护装置或断路器拒绝动作时。 (2)在发电机差动保护范围内故障而差动保护拒绝动作时。 为了使这套保护在发电机加压后未并人母线上以前, 或从母线上断开以后(电压未降), 发生 内部短路时,仍能起作用,所以要选用发电机中性点处的电流互感器。 12、 大容量发电机为什么要采用 100%定子接地保护?并说明附加直流电压的 100%定子绕组 单相接地保护的原理。 答:利用零序电流和零序电压原理构成的接地保护,对定子绕组都不能达到 100%的保护范 围,在*近中性点附近有死区,而实际上大容量的机组,往往由于机械损伤或水内冷系统的 漏水等原因,在中性点附近也有发生接地故障的可能,如果对这种故障不能及时发现,就有 可能使故障扩展而造成严重损坏发电机事故。因此,在大容量的发电机上必须装设 100%保 护区的定子接地保护。 附加直流电源 100%定子接地保护原理如图 F-1 所示,发电机正常运行时,电流继电器 KA 线圈中没有电流,保护不动作。当发电机定子绕组单相接地时,直流电压通过定子回路 的接地点,加到电流继电器 KA 上,使 KA 中有电流通过而动作,并发出信号。 13、为什么大容量发电机应采用负序反时限过流保护? 答:负荷或系统的不对称,引起负序电流流过发电机定子绕组,并在发电机空气隙中建立负 序旋转磁场,使转子感应出两倍频率的电流,引起转子发热。大型发电机由于采用了直接冷 却式(水内冷和氢内冷),使其体积增大比容量增大要小,同时,基于经济和技术上的原因, 大型机组的热容量裕度一般比中小型机组小。因此,转子的负序附加发热更应该注意,总的 趋势是单机容量越大,A 值越小,转子承受负序电流的能力越低,所以要特别强调对大型发 电机的负序保护。发电机允许负序电流的持续时间关系式为 A=I2t,I2 越大,允许的时间越 短,I2 越小,允许的时间越长。由于发电机对 I2 的这种反时限特性,故在大型机组上应采 用负序反时限过流保护。

14、发电机为什么要装设负序电流保护? 答:电力系统发生不对称短路或者三相不对称运行时,发电机定子绕组中就有负序电流,这 个电流在发电机气隙中产生反向旋转磁场, 相对于转子为两倍同步转速。 因此在转子部件中 出现倍频电流, 该电流使得转子上电流密度很大的某些部位局部灼伤, 严重时可能使护环受 热松脱,使发电机造成重大损坏。另外 100Hz 的交变电磁力矩,将作用在转子大轴和定子机 座上,引起频率为 100Hz 的振动。 为防止上述危害发电机的问题发生,必须设置负序电流保护。 15、试分析发电机纵差保护与横差保护作用及保护范围如何?能否互相取代? 答: 纵差保护是实现发电机内部短路故障保护的最有效的保护方法, 是发电机定子绕组相间 短路的主保护。 横差保护是反应发电机定子绕组的一相匝间短路和同一相两并联分支间的匝间短路的保护, 对于绕组为星形连接且每相有两个并联引出线的发电机均需装设横差保护。 在定子绕组引出线或中性点附近相间短路时, 两中性点连线中的电流较小, 横差保护可 能不动作,出现死区可达 15%一 20%),因此不能取代纵差保护。 16、 负序电流继电器, 当其电抗变压器的两个一次绕组或二次绕组与中间变流器的绕组相应 极性接反时,会产生什么结果?怎样防止? 答: 负序电流继电器的电抗变压器两个一次绕组或二次绕组与中间变流器绕组的相应极性接 反时,负序继电器将变为正序继电器。由此继电器构成的保护在投入运行后,尽管没有发生 不对称故障,但只要负荷电流达到一定数值时,就会误动作。为保证负序电流继电器接线正 确,防止出现上述情况,必须采取以下措施: (1)通三相电源检查负序电流继电器的定值。 (2)用单相电源试验时,应按照负序滤过器的原理测量其相对极性,使之合乎要求,并须用 负荷电流来检验,确认接线正确无误后,才投入运行。 17、为什么 220kV 及以上系统要装设断路器失灵保护,其作用是什么? 答:220kV 以上的输电线路一般输送的功率大,输送距离远,为提高线路的输送能力和系统 的稳定性,往往采用分相断路器和快速保护。由于断路器存在操作失灵的可能性,当线路发 生故障而断路器又拒动时,将给电网带来很大威胁,故应装设断路器失灵保护装置,有选择 地将失灵拒动的断路器所在(连接)母线的断路器断开,以减少设备损坏,缩小停电范围, 提高系统的安全稳定性。 18、距离保护中负序起动元件为什么要改成三相输出式? 答:因为三相式负序电流继电器经过三相全波整流后波纹系数小,所需滤波电容量较小,反 应速度快,尤其是三相对称短路时,可充分利用短路电流中直流分量,保证装置可*动作。 另外在系统振荡和不对称运行时,输出不平衡电压的直流,波纹系数小,经过微分电路后执 行元件电压低,从而有较高的抗振荡能力。 19、对 WXB-11 型微机保护交流电流回路接线有什么要求? 答: 微机保护和其他类型保护装置不同, 因为它是依照计算机程序运算来判断内外部故障及 故障类型,因此它的电流回路如果 IA、IB、Ic 以正极性接人微机保护极性端,则 3I.。也 必须正极性接人微机保护零序回路极性端,不允许反极性接人,否则发生内部故障时,由于 输入量和保护程序不对应,将会被判断为交流数据采集系统故障,而将保护装置闭锁,造成 内部故障时保护装置拒动。 20、利用负序加零序电流增量原理构成的振荡闭锁装置有何优点? 答: 由于负序加零序电流增量起动的振荡闭锁装置能较好地区别振荡和短路, 能防止系统振 荡时由于负序电流滤过器的不平衡输出的增大而引起保护误动作, 还能防止线路不换位、 三 相不平衡、有谐波分量、非全相运行等稳态不平衡时滤过器的不平衡输出。闭锁装置采取"

振荡不停息,闭锁不解除"的设计原则,使保护不会因振荡延续时间过长而误动作。由于保 护只在执行元件动作后短时投入, 因此振荡时系统进行操作也不会引起保护误动作。 此外这 种振荡闭锁装置还具有较高的灵敏度和较快的动作速度,因此获得广泛应用。 21、什么叫高频闭锁距离保护? 答:高频闭锁距离保护的基本原理是利用△I2 十△I。增量元件作为起动元件,在故障时起 动高频收发信机, 发送高频闭锁信号, 利用距离Ⅱ段或Ⅲ段方向阻抗继电器作为故障功率判 别元件,如果内部故障,两侧距离保护Ⅱ段或Ⅲ段测量元件动作,停发高频闭锁信号,瞬时 跳闸切除故障。如果外部故障,正方向侧距离Ⅱ段或Ⅲ段方向阻抗继电器动作,停止发信, 但反方向侧方向阻抗元件不动作, 继续发信以闭锁对侧保护。 这样既具有高频保护全线速动 的功能, 又有距离保护Ⅱ段作相邻后备保护的功能。 它的主要缺点是高频保护和距离保护的 接线互相连在一起不便于运行维护和检修。 22、试述一个继电器的两相电流差接线不能用在 Y,d 接线变压器的情况。 答:不能用在 Y,d 接线的变压器。这种变压器 Y 侧相绕组承受相电压,△侧相绕相承受线 电压,故三角形侧绕组的匝数 N△=√3Ny,其变比 Iy/I△=Ny/N△=√3,如装在 Y 侧,在 △侧产生两相短路时(ab 相),Y 侧的 A、C 相电流均为 1/√3,所以继电器不动。 23、方向过流保护为什么必须采用按相起动方式? 答: 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, A 相的电流元件不动, C 相电流元件动作但 C 相方向继电器不 但 而 动作,所以装置不会误动作。 24、如何校验串联谐振滤过器的谐振频率? 答: 将滤过器接成如图 F-3 所示的接线, 回路的电阻 R 值, 应使其在滤过器的阻抗 Z 最小时, 振荡器的输出不超过其额定容量。 然后用高内阻电压表测量 R 上的电压。 固定振荡器的电压 为 10V,改变其频率,当电子管电压表指示最大时,对应的频率即为滤过器的谐振频率。 25、电力系统有功功率不平衡会引起什么反响?怎样处理? 答:系统有功功率过剩会引起频率升高,有功功率不足要引起频率下降。解决的办法是通过 调频机组调整发电机出力, 情况严重时, 通过自动装置或值班人员操作切掉部分发电机组或 部分负荷,使系统功率达到平衡。 26、对于 3U。构成的保护的测试,有什么反措要求? 答:对于由 3Uo 构成的保护的测试,有下述反措要求: (1)不能以检查 3Uo 回路是否有不平衡电压的方法来确认 3Uo 回路良好。 (2)不能单独依*"六角图"测试方法确证 3Uo 构成的方向保护的极性关系正确。 (3)可以对包括电流、 电压互感器及其二次回路连接与方向元件等综合组成的整体进行试验, 以确证整组方向保护的极性正确。 (4)最根本的办法是查清电压互感器及电流互感器的极性,以及所有由互感器端子到继电保 护屏的连线和屏上零序方向继电器的极性,作出综合的正确判断。 27、功率方向继电器的潜动有什么危害?感应型功率方向继电器的潜动如何消除? 答:功率方向继电器可能有反向和正向潜动,反向潜动会增大动作功率,正向潜动则可能使 保护误动作,消除感应型功率方向继电器潜动的方法如下: (1)转动铁芯柱的位置。 (2)移动电压线圈的相对位置。 (3)将电压线圈与补偿线圈正极性或反极性串联。

(4)稍微移动不带线圈的磁极位置。 28、模拟三种两相短路试验负序电流继电器的定值,为什么试验电流是负序电流定值的√3 倍?试用对称分量法分析之。 答:把一组 A、B、C 三相不对称电流分解为正、负、零序对称分量,其中负序对称分量为 I2=1/3(IA+a2IB+aIc),如模拟 BC 两相短路,则有 IB=-Ic=Ik (试验电流),IA=0 其相量 见图 F-4 所示。 由图知 a2IB+aIc=√3 Ik 所以 I2=1/3·Ik ·√3=Ik/√3 同理可以推导出 ABCA 两相短路时也是 I2=Ik/√3,即试验电流是负序电流的√3 倍。 29、什么是相差高频保护的闭锁角? 答:如图 F-5(a)所示,当 k 点发生穿越性故障时,在理想情况下,IM 与 IN 相差 180°,保 护装置不动作。而实际上,当线路外部故障时,由于各种因素的影响,IM 与 IN 的相角差不 是 180°,收信机收到的信号有一个间断角。根据相差高频保护的原理,当线路故障而出现 间断角时,保护装置将动作。为此,应找出外部故障可能出现的最大间断角,并按此值进行 闭锁,以保证当线路外部故障时保护不误动。这个最大间断角就叫相差高频保护的闭锁角。 如图 F-5(b>所示保护的动作区φop 为(180°-β)>φop>(180°+β),闭锁角即为β。 30、微机继电保护装置运行程序的管理应遵循什么规定? 答:微机继电保护装置运行程序的管理应遵循以下规定: (1)各网(省)调应统一管理直接管辖范围内微机继电保护装置的程序,各网(省)调应设继电 保护试验室,新的程序通过试验室的全面试验后,方允许在现场投入运行。 (2)一条线路两端的同一型号微机高频保护程序版本应相同。 (3)微机继电保护装置的程序变更应按主管调度继电保护专业部门签发的程序通知单严格执 行。 31、LFP-901A 型保护在非全相运行再发生故障时其阻抗继电器如何开放?其判据是什么? 答:由非全相运行振荡闭锁元件开放: (1)非全相运行再发生单相故障时,以选相区不在跳开相时开放。 (2)当非全相运行再发生相间故障时,测量非故障两相电流之差的工频变化量,当电流突然 增大达一·定幅值时开放。 32、在微机继电保护装置的检验中应注意哪些问题? 答:检验微机继电保护装置时,为防止损坏芯片应注意如下问题: (1)微机继电保护屏(柜)应有良好可*的接地, 接地电阻应符合设计规定。 使用交流电源的电 子仪器(如示波器、频率计等)测量电路参数时,电子仪器测量端子与电源侧应绝缘良好,仪 器外壳应与保护屏(柜)在同一点接地。 (2)检验中不宜用电烙铁,如必须用电烙铁,应使用专用电烙铁,并将电烙铁与保护屏(柜) 在同一点接地。 (3)用手接触芯片的管脚时,应有防止人身静电损坏集成电路芯片的措施。 (4)只有断开直流电源后才允许插、拔插件。 (5)拔芯片应用专用起拔器,插入芯片应注意芯片插入方向,插入芯片后应经第二人检验确 认无误后,方可通电检验或使用。 (6)测量绝缘电阻时,应拔出装有集成电路芯片的插件(光耦及电源插件除外)。 33、小接地电流系统中,为什么单相接地保护在多数情况下只是用来发信号,而不动作于跳 闸?

答:小接地电流系统中,一相接地时并不破坏系统电压的对称性,通过故障点的电流仅为系 统的电容电流,或是经过消弧线圈补偿后的残流,其数值很小,对电网运行及用户的工作影 响较小。为了防止再发生一点接地时形成短路故障,一般要求保护装置及时发出预告信号, 以便值班人员酌情处理。 34、5kV 中性点不接地电网中,线路相间短路保护配置的原则是什么? 答:相间短路保护配置的原则是: (1)当采用两相式电流保护时,电流互感器应装在各出线同名相上(例如 A、C 相)。 (2)保护装置采用远后备方式。 (3)如线路短路会使发电厂厂用电母线、主要电源的联络点母线或重要用户母线的电压低于 额定电压的 50%一 60%时,应快速切除故障。 35、 新安装及大修后的电力变压器, 为什么在正式投入运行前要做冲击合闸试验?冲击几次? 答: 新安装及大修后的电力变压器在正式投入运行前一定要做冲击合闸试验。 这是为了检查 变压器的绝缘强度和机械强度,检验差动保护躲过励磁涌流的性能。新安装的设备应冲击 5 次,大修后设备应冲击三次。 36、什么叫按频率自动减负荷 AFL 装置?其作用是什么? 答:为了提高电能质量,保证重要用户供电的可*性,当系统中出现有功功率缺额引起频率 下降时,根据频率下降的程度,自动断开一部分不重要的用户,阻止频率下降,以便使频率 迅速恢复到正常值,这种装置叫按频率自动减负荷装置,简称 AFL 装置。它不仅可以保证重 要用户的供电,而且可以避免频率下降引起的系统瓦解事故。 37、什么叫电流互感器的接线系数?接线系数有什么作用? 答:通过继电器的电流与电流互感器二次电流的比值叫电流互感器的接线系数,即 Kc=Ik/ I2 式中 Ik--流人继电器中的电流; 12--流人电流互感器的二次电流 接线系数是继电保护整定计算中的一个重要参数, 对各种电流保护测量元件动作值的计 算,都要考虑接线系数。 38、过电流保护的整定值为什么要考虑继电器的返回系数?而电流速断保护则不需要考虑? 答:过电流保护的动作电流是按躲过最大负荷电流整定的,一般能保护相邻设备。在外部短 路时,电流继电器可能起动,但在外部故障切除后(此时电流降到最大负荷电流),必须可* 返回,否则会出现误跳闸。考虑返回系数的目的,就是保证在上述情况下,保护能可*返回。 电流速断保护的动作值, 是按避开预定点的最大短路电流整定的, 其整定值远大于最大负 荷电流,故不存在最大负荷电流下不返回的问题。再者,瞬时电流速断保护一旦起动 crap 跳闸,根本不存在中途返回问题,故电流速断保护不考虑返回系数。 39、 某些距离保护在电压互感器二次回路断相时不会立即误动作, 为什么仍需装设电压回路 断相闭锁装置? 答:目前有些新型的或经过改装的距离保护,起动回路经负序电流元件闭锁。当发生电压互 感器二次回路断相时,尽管阻抗元件会误动,但因负序电流元件不起动,保护装置不会立即 引起误动作。 但当电压互感器二次回路断相而又遇到穿越性故障时仍会出现误动, 所以还要 在发生电压互感器二次回路断相时发信号,并经大于第Ⅲ段延时的时间起动闭锁保护。 41、组成零序电流滤过器的三个电流互感器为什么要求特性一致? 答:零序电流滤过器的输出电流为 IK=(IA+IB+IC)/nTA=3I。×1/ nTA 上式中,忽略了电流互感器的励磁电流。考虑励磁电流滤过器的输出电流为

IK=[(IA+IB+IC)-(IAe+IBe+ICe)]/nTA 其中 IAe+IBe+ICe)]/nTA 称为不平衡电流,如果三相电流互感器饱和程序不同,励磁电流 不对称以及在制造中形成的某些差异, 在正常运行时就会出现较大的不平衡电流。 尤其是在 相间故障的暂态过程中,短路电流中含有较大的非周期分量,使电流互感器铁芯严重饱和, 出现很大的不平衡电流。为了减小不平衡电流,必须使三个电流互感器的磁化曲线相同,并 在未饱和部分工作,同时还要尽量减小其二次负荷,使三相电流互感器负载尽可能均衡。 42、 方向阻抗继电器中引入极化电压为什么可以防止在保护安装处正方向发生三相金属性短 路时的拒动? 答:方向阻抗继电器中极化回路,常用电容、电感、电阻元件串联,构成工频谐振回路。当 保护安装处出口三相金属性短路时, 由于电压突降为零, 阻抗继电器因为无电压而可能拒动。 但这时谐振回路内的电流将按 50Hz 频率逐渐衰减,在一定时间内,电压不致消失,以供给 阻抗继电器必要的电压,保证其可*动作。 43、断路器失灵保护中电流控制元件怎样整定? 答:电流控制元件按最小运行方式下,本端母线故障,对端故障电流最小时应有足够的灵敏 度来整定,并保证在母联断路器断开后,电流控制元件应能可*动作。电流控制元件的整定 值一般应大于负荷电流,如果按灵敏度的要求整定后,不能躲过负荷电流,则应满足灵敏度 的要求。 44、为什么在晶体管发信机通道入口处并联一个非线性电阻 R,并且在 R 中串入两个反极性 并联的二极管? 答:在通道人口处并联一个非线性电阻,是使装置不受通道干扰信号的冲击影响。由于非线 性电阻的静态电容较大, 单独并一个非线性电阻对高频信号有一定的旁路作用, 使输出电压 降低,故在非线性电阻 R 中串人两个反极性并联的二极管,以减少回路中的总电容,因为二 极管的极间总电容比非线性电阻的静态电容小得多。 二极管正、 反并联的目的是为了使正反 方向的干扰脉冲电流都被非线性电阻所吸收 I 45、什么叫负荷调节效应?如果没有负荷调节效应,当出现有功功率缺额时系统会出现什么 现象? 答:当频率下降时,负荷吸取的有功功率随着下降;当频率升高时,负荷吸取的有功功率随 着增高。这种负荷有功功率随频率变化的现象,称为负荷调节效应。 由于负荷调节效应的存在, 当电力系统中因功率平衡破坏而引起频率变化时, 负荷功率 随之的变化起着补偿作用。 如系统中因有功功率缺额而引起频率下降时, 相应的负荷功率也 随之减小,能补偿一些有功功率缺额,有可能使系统稳定在一个较低的频率上运行。如果没 有负荷调节效应,当出现有功功率缺额系统频率下降时,功率缺额无法得到补偿,就不会达 到新的有功功率平衡,所以频率会一直下降,直到系统瓦解为止 46、大接地电流系统中发生接地短路时,零序电流的分布与什么有关? 答:零序电流的分布,只与系统的零序网络有关,与电源的数目无关。当增加或减小中性点 接地的变压器台数时,系统零序网络将发生变化,从而改变零序电流的分布。当增加或减少 接在母线上的发电机台数和中性点不接地变压器台数,而中性点接地变压器的台数不变时, 只改变接地电流的大小,而与零序电流的分布无关。 47、在具有远方起动的高频保护中为什么要设置断路器三跳停信回路? 答:(1)在发生区内故障时,一侧断路器先跳闸,如果不立即停信,由于无操作电流,发信 机将发生连续的高频信号, 对侧收信机也收到连续的高频信号, 则闭锁保护出口, 不能跳闸。 (2)当手动或自动重合于永久性故障时,由于对侧没有合闸,于是经远方起动回路,发 出高频连续波,使先合闸的一侧被闭锁,保护拒动。为了保证在上述情况下两侧装置可*动 作,必须设置断路器三跳停信回路

48、 大接地电流系统为什么不利用三相相间电流保护兼作零序电流保护, 而要单独采用零序 电流保护? 答:三相式星形接线的相间电流保护,虽然也能反应接地短路,但用来保护接地短路时,在 定值上要躲过最大负荷电流, 在动作时间上要由用户到电源方向按阶梯原则逐级递增一个时 间级差来配合。而专门反应接地短路的零序电流保护,则不需要按此原则来整定,故其灵敏 度高,动作时限短,且因线路的零序阻抗比正序阻抗大得多,零序电流保护的保护范围长, 上下级保护之间容易配合。故一般不用相间电流保护兼作零序电流保护。 49、为什么要求阻波器的谐振频率比使用频率低 0.2kHz 左右? 答:由于相一地耦合的高频通道,接于母线的其他设备对地构成阻抗,这个阻抗与线路阻波 器阻抗串联,形成高频信号通道的分路,从而产生了分流衰耗。分流衰耗的大小取决于两个 阻抗的相量和。经验证明,母线对地阻抗在大多数情况下是容性的,为了避免阻波器阻抗与 母线对地电容形成串联谐振,抵消阻波器阻抗的无功分量,使分支阻抗急剧下降,分流衰减 增大,就要求保护用的阻波器谐振频率低于保护使用频率 0.2kI-Iz 左右,以保证阻波器在 使用频率下呈容性,从而获得阻波器的最大阻抗。 50、如何利用断开一相工作电压,分别在 A、B、C 三相通入工作电流的方法来检验负序功率 方向继电器接线的正确性。 答:(1)测出负荷电流和相应的工作电压的正确相位。 (2)断开断路器一相电压,并将断开相的端子与 UN 相连,以模拟负序电压,如断开 A 相,则 U2=-1/3UA。 (3)分别加入继电器 A、B、C 相电流,并将其他两相与继电器断开且与电源短路,以观察继 电器动作情况。 (4)利用 A、 C 相负荷电流, B、 分别求相对应的负序电流及相位。 如通人 A 相电流时, I2=1/3 其 (IA+a2IB+aIc)=1/3IA,同理,通人 B 相电流时 I2= IB,通人 C 相电流 I2= Ic。 (5)以模拟出的 U2 为基准,绘出负序功率方向继电器的动作特性图,然后将(4)项所得的负 序电流分别绘到功率方向继电器的特性图上, 以分析继电器的动作情况。 如果继电器的动作 情况与分析所得的结果相等,则认为接线正确。 如以断开 A 相电压求出的负序电压 U2 为基准绘出负序功率方向继电器的动作特性如图 F-6 所示(假设线路只送有功)。由图可知,分别通人 A、C 相电流继电器动作,通人 B 相电流时 继电器不动作。 51、如图 F-7 所示小接地电流系统中,k1(*近 N 侧)k2 不同地点发生两点接地短路时,为什 么横差方向保护会误动作? 答:如图 F-7 所示,k1 点*近 N 侧且在 M 侧保护的相继动作区,N 侧保护切除故障后,故障 线路中还流有故障电流 IKA,非故障线路中有故障电流 Ikc。因此,M 侧两线路保护的功率 方向元件都会动作,横差方向保护将同时切除两条线路,造成非选择性误动作。 52、负序电流继电器在正常运行中,由于电流回路一相断线,此时负序电流与负荷电流的关 系是什么?试分析之。 答:运行中负序电流继电器流过的电流为三相对称正序电流,当其电流回路一相断线时,流 人继电器的电流为两相大小相等相位相差 120’的电流,用对称分量法分析,其负序分量 为 I2=1/3(IA+a2IB+aIc)。如 A 相断线,则 I2= -1/3IA,同理 B 相或 C 相断线时,则 I2 分别为-1/3IB,或 -1/3IC,所以在电流回路一相断线时负序电流与负荷电流的关系为 I2= -1/3Iph 53、怎样调整单频阻波器的谐振点和阻塞频带?

答:按如图 F-8 所示接线。固定振荡器的电压为某值,改变频率,当 U2 出现最小值 Umin 时,此频率即为谐振频率,然后改变频率,当 U2 读数为 Umin 值的上下两频率的差值,即为 单相阻波器的阻带△F。 54、对发电机准同期并列的三个条件是怎样要求的? 答:对发电机准同期并列条件的要求为: (1)待并发电机电压与系统电压应接近相等,其差值不应超过±(5%~10%)系统电压。 (2)待并发电机频率与系统频率应接近相等,其差值不应超过±(0.2%~0.5%)系统频率。 (3)并列断路器触头应在发电机电压与系统电压的相位差接近 0°时刚好接通,故合闸瞬间 该相位差一般不应超过±10°。 55、距离保护一段方向阻抗继电器为什么要加记忆回路,对记忆回路有什么要求? 答:距离保护一段方向阻抗元件如无记忆回路,当保护安装处出口发生三相金属性短路时, 由于母线电压降到近于零,加到继电器端子上的电压也为零,此时保护将不能动作,从而出 现了方向阻抗继电器的死区。为了清除死区,对方向阻抗继电器加装了记忆回路,正常时记 忆回路处于谐振状态, 当出口发生三相短路时, 记忆回路按固有频率衰减, 利用该衰减电压, 保护继电器可*动作。 对记忆回路的要求是, 正常运行时经过记忆回路以后的极化电压与母线电压同相位, 以保证 继电器特性不变, 因而回路应呈纯电阻性。 短路以后希望回路自由振荡频率与系统频率一样, 才能保证故障以后过渡过程中极化电压的相位也不变, 一般对感应型阻抗继电器记忆时间不 小于 120ms,晶体管装置不小于 50ms。 56、LFP-901A 型保护和收发信机的连接与传统保护有何不同? 答:LFP-901A 型保护中有完整的启动、停信、远方启动及每日交换信号操作的逻辑,收发 信机只受保护控制传送信号。 应特别注意不再利用传统的断路器的三相位置触点相串联接人 收发信机的停信回路,收发信机远方启动应退出。LFP-90lA 型保护和收发信机之间的连接 采用单触点方式。 57、在试验时,当 LFP-901A 型保护装置中的重合闸不能充电时,应如何检查? 答:此时应做如下检查: (1)根据 LFP-900 系列保护使用说明书,进入 CPU2 的开关量检查子菜单。 (2)检查下列开关量是否为如下状态: HK=1 TWJ=0 HYJ=0 BCH=0 (3)启动元件不动作。 (4)CPU2 定值单上重合闸应投入,屏上切换把手不在停用位置。 58、微机继电保护装置的现场检验应包括哪些内容? 答:微机继电保护装置现场检验应做以下几项内容: (1)测量绝缘。 (2)检验逆变电源(拉合直流电流,直流电压,缓慢上升、缓慢下降时逆变电源和微机继电保 护装置应能正常工作)。 (3)检验固化的程序是否正确。 (4)检验数据采集系统的精度和平衡度 (5)检验开关量输入和输出回路。 (6)检验定值单。 (7)整组试验。 (8)用一次电流及工作电压检验。 59、在装设接地铜排时是否必须将保护屏对地绝缘? 答:没有必要将保护屏对地绝缘。虽然保护屏骑在槽钢上,槽钢上又置有联通的铜网,但铜

网与槽钢等的接触只不过是点接触。 即使接触的地网两点间有由外部传来的地电位差, 但因 这个电位差只能通过两个接触电源和两点间的铜排电源才能形成回路, 而铜排电源值远小于 接触电源值,因而在铜排两点间不可能产生有影响的电位差。 60、综合重合闸对零序电流保护有什么影响?为什么?如何解决这一矛盾? 答:线路上装设综合重合闸装置,不可避免地将出现非全相运行,从而给系统的零序电流保 护带来影响。这是因为,在非全相运行中会出现零序电流,造成保护误动。所以对动作机会 较多的零序电流保护 I 段来说, 为在非全相运行时不退出工作必须校验其整定值, 许多情况 下将定值抬高,从而缩短了其保护范围。为了解决这一矛盾,可以增设定值较大的不灵敏 I 段,在非全相运行中不拒切线路始端的接地故障。而灵敏 I 段定值较小,保护范围大,但在 非全相运行时需退出工作。 为了保证选择性, 零序Ⅱ段动作时限应躲过第一次故障算起的单 相重合闸周期,否则非全相运行时,应退出其运行,防止越级跳闸。故障线路的零序Ⅲ段的 动作时限在重合闸过程中活当自动缩短。 61、新安装继电保护装置竣工后,验收的主要项目是什么? 答:新安装的保护装置竣工后,验收的主要项目如下: (1)电气设备及线路有关实测参数完整正确。 (2)全部保护装置竣工图纸符合实际。 (3)装置定值符合整定通知单要求。 (4)检验项目及结果符合检验条例和有关规程的规定。 (5)核对电流互感器变比及伏安特性,其二次负载满足误差要求。 (6)屏前、后的设备应整齐、完好,回路绝缘良好,标志齐全、正确。 (7)二次电缆绝缘良好,标号齐全、正确。 (8)用一次负荷电流和工作电压进行验收试验,判断互感器极性、变比及其回路的正确性, 判断方向、差动、距离、高频等保护装置有关元件及接线的正确性。 62、电力系统在什么情况下运行将出现零序电流?试举出五种例子。 答:电力系统在三相不对称运行状况下将出现零序电流,例如: (1)电力变压器三相运行参数不同。 (2)电力系统中有接地故障。 (3)单相重合闸过程中的两相运行。 (4)三相重合闸和手动合闸时断路器三相不同期投入 (5)空载投人变压器时三相的励磁涌流不相等。 63、高频阻波器的工作原理是什么? 答: 高频阻波器是防止高频信号向母线方向分流的设备。 它是由电感和电容组成的并联谐振 回路,调谐在所选用的载波频率,因而对高频载波电流呈现的阻抗很大,防止了高频信号的 外流,对工频电流呈现的阻抗很小,不影响工频电力的传输。 64、耦合电容器在高频保护中的作用是什么? 答: 耦合电容器是高频收发信机和高压输电线路之间的重要连接设备。 由于它的电容量很小, 对工频电流具有很大的阻抗, 可防止工频高电压对收发信机的侵袭, 而对高频信号呈现的阻 抗很小, 不妨碍高频电流的传送。 耦合电容器的另一个作用是与结合滤过器组成带通滤过器。 66、画出双母线固定连接破坏后在完全差动保护区内、外故障时的电流分布图,并说明母线 差动保护动作情况 答:破坏双母线的固定连接后,保护区外故障,选择元件 KAl、KA2 均流过部分短路电流, 但启动元件 KA 无电流,故母线差动保护不会动作。其电流分布见图 5—3。

破坏双母线固定连接后,保护区内母线 1 故障时的电流分布见图 5—4。此时选择元件 KAl、KA2 均流过短路电流。选择元件 KAl 流过的短路电流大,动作切母联断路器及母线 1 上连接元件的断路器 QFl、QF2。选择元件 KA2 流过的短路电流小,如不动作,则通过 QF4 仍供给短路电流,故障仍未消除。因此如破坏双母线固定连接,则必须将选择元件 KAl、KA2 触点短接,使母线差动保护变成无选择动作,将母线 1、母线 2 上所有连接元件切除。 67、试述电流相位比较式母线保护的基本工作原理。 答:无论是电流差动母线保护还是比较母联断路器的电流相位与总差动电流相位的母线保 护, 其启动元件的动作电流必须避越外部短路时的最大不平衡电流。 这在母线上连接元件较 多、不平衡电流很大时,保护装置的灵敏度可能满足不了要求。因此,出现了电流相位比较 式母线保护,其工作原理如下。 如图 5—5 所示的母线接线,当其正常运行或母线外部短路时[图 5—5(a)],电流 I1 流人母 线, I2 流出母线,它们的大小相等、相位相差 180°。当母线上发生短路时[图 5—5(b)], 短路电流 I1、I2 均流向短路点,如果提供 I1、I2 的电源的电动势同相位,且 I1、I2 两支 路的短路阻抗角相同时,I1、I2 就同相位,其相位角差为 0°。因此,可由比相元件来判断 母线上是否发生故障。这种母线保护只反应电流间的相位,因此具有较高的灵敏度。 68、画出断路器灯光监视的控制、信号回路图.并说明其接线特点。 答:断路器灯光监视的控制、信号回路图,如图 9—1 所示。其接线特点如下。 (1)控制开关 SA 采用 LW2—2 型。断路器的位置状态以红、绿灯表示。红灯亮表示断路器在 合闸状态, 并表示其跳闸回路完好; 绿灯亮表示断路器在跳闸状态, 并表示其合闸回路完好。 合闸接触器 KM 的线圈电阻为 249,(采用 CZ。 直流接触器), 断路器跳闸线圈电阻一般为 881’ 1。如果红、绿灯都不亮,则表示直流控制电源有问题,但此时不发音响信号。 (2)当自动同期或备用电源自动投入触点 lAS 闭合时,断路器合闸,红灯 HR 闪光;当 保护动作,出口中间继电器 KC 触点闭合时,断路器跳闸,绿灯 HG 闪光,表明断路器实际位 置与控制开关位置不一致。当断路器在合闸位置,其控制开关 SAl—3、SAl7—19 闭合,如 此时保护动作或断路器误脱扣时,断路器辅助触点 QF 闭合,接通事故信号小母线 WF 回路, 发出事故音响信号。 (3)断路器合闸和跳闸线圈的短脉冲,是*其回路串人的断路器的辅助触点 QF 来保证的。 (4)当控制开关 SA 在“预合”或“预分”位置时,指示灯通过 SA9—10 或 SAl4 一 13 触点接 通闪光小母线(+)WH 回路,指示灯闪光。 (5)断路器的防跳,由专设的防跳继电器 KCF 实现。 (6)由主控制室到操动机构间联系电缆的芯数为五芯。 69、为什么要求高频阻波器的阻塞阻抗要含有足够的电阻分量? 答: 阻波器的作用是阻止高频信号电流外流, 因为高频信号的外流必须要通过阻波器和加工 母线对地阻抗串联才形成分流回路。 而母线对地阻抗一般情况下是容抗, 但也有可能是感抗, 因此要求阻波器的阻塞阻抗要含有足够大的电阻分量, 以保证即使阻塞阻抗的电抗分量正好 同母线对地容抗相抵消时,阻波器也能有良好的阻塞作用。 70、相差高频保护有何特点? 答:(1)在被保护线路两侧各装半套高频保护,通过高频信号的传送和比较,以实现保护的 目的。它的保护区只限于本线路,其动作时限不需与相邻元件保护相配合,在被保护线路全 长范围内发生各类故障,均能无时限切除。 (2)因高频保护不反应被保护线路以外的故障, 不能作下-段线路的后备保护, 所以线路上还 需装设其他保护作本线及下一段线路的后备保护。

(3)相差高频保护选择性好、 灵敏度高, 广泛应用在 110~220kV 及以上高压输电线路上作主 保护。

71、 在大接地电流系统中, 相间横差方向保护的直流操作电源为什么要采用零序横差方向保 护来闭锁? 答:零序横差方向保护,采用零序电流和零序电压的复合起动元件,当平行线路外部相间故 障时,零序电流、电压继电器均不动作。当内部相间故障时,零序电流继电器可能动作,但 零序电压继电器不动作, 相间横差方向电流保护不被闭锁。 当平行线路内部发生接地短路时, 零序电流、电压继电器均动作,闭锁相间横差方向保护,这样就避免了相间横差保护受非故 障相电流影响而可能引起误动作。 72、超高压远距离输电线两侧单相跳闸后为什么出现潜供电流?对重合闸有什么影响? 答:如图 F-9 所示,C 相接地故障,两侧单相跳闸后,非故障相 A、B 仍处在工作状态。由 于各相之间存在耦合电容 C,,所以 A、B 相通过 Cl 向故障点 k 供给电容性电流 Icl,同时 由于各相之间存在互感,所以带负荷的 A、B 两相将在故障相产生感应电动势,该感应电动 势通过故障点及相对地电容 C。形成回路,向故障点供给一电感性电流,这两部分电流总称 为潜供电流。由于潜供电流的影响,使短路处的电弧不能很快熄灭,如果采用单相快速重合 闸,将会又一次造.持续性的弧光接地而使单相重合闸失败。所以单相重合闸的间,必须考 虑到潜供电流的影响。 73、综合重合闸有几种运行方式?性能是什么? 答:综合重合闸可由切换开关实现如下四种重合闸方式: (1)综合重合闸方式,功能是:单相故障,跳单相,单相重合(检查同期或检查无压),重合 于永久性故障时跳三相。 (2)三相重合闸方式,功能是:任何类型的故障都跳三相,三相重合(检查同期或检查无压), 重合于永久性故障时跳三相。 (3)单相方式,功能是:单相故障时跳单相,单相重合,相间故障时三相跳开不重合。 (4)停用方式,功能是:任何故障时都跳三相,不重合。 74、画出断路器音响监视的控制、信号回路图。并说明其接线特点。 答:断路器音响监视的控制、信号回路图,如图 9—2 所示。其接线特点如下。 (1)控制开关 SA 采用手柄内附信号灯的 LW2—YZ 型。断路器的正常合闸位置指示,是以 SA 手柄在合闸位置,其触点 SA20—17 和 KCC 触点接通信号灯来实现;跳闸位置指示,是以手 柄在跳闸位置, 其触点 SAl4—15 和 KCT 触点接通信号灯来实现。 当断路器的位置与 SA 手柄 位置不对应时,指示灯发出闪光。如手柄在合闸位置,指示灯闪光,表明断路器已跳闸;如 手柄在跳闸位置,指示灯闪光,表明断路器自动合闸。 (2)控制回路的熔断器 FUl、FU2 熔断时,继电器 KCC 和 KCT 的线圈同时断电,其常闭触点均 闭合,接通断线信号小母线 WCO,发出音响信号。此时从信号灯熄灭,可以找出故障的控制 回路。该音响信号装置应带延时,因当发出合闸或跳闸脉冲时,相应的 KCC 或 KCT 被短路而 失压,此时音响信号亦可能动作。 (3)KCT 和 KCC 继电器可以用作下次操作回路的监视。如断路器在合闸位置时,KCC 启动,其 常闭触点断开;同时 KCT 断电,其常闭触点闭合。当合闸回路断线时,KCC 断电,KCC 常闭 触点接通,从而发出音响信号。跳闸回路的监视与此类似。从指示灯的熄灭来找出故障的控 制回路。 (4)在手动合闸或跳闸的过程中(即 SA 在“预合”或“预分”位置),指示灯还能通过 SAl3

—14 或 SAl8—17 发出闪光。 (5)此接线正常时可按暗屏运行,并能使信号灯燃亮,以利检查回路的完整性。图中(+)WS 即为可控制暗灯或亮灯运行的小母线。 (6)主控制室与断路器操动机构的联系电缆芯有三芯。 75、直流两点接地为什么有时造成断路器误跳闸?有时造成断路器拒跳?有时造成熔丝熔断? 答:(1)两点接地可能造成断路器误跳闸: 如图 9—7 所示,当直流接地发生在 A、B 两点时,将电流继电器 1KA、2KA 触点短接, 而将 KC 起动,KC 触点闭合而跳闸。A、C 两点接地时短接 KC 触点而跳闸。在 A、D 两点,D、 F 两点等同样都能造成断路器误跳闸。 (2)两点接地可能造成断路器拒动: 如图 9—7 所示,接地发生在 B、E 两点 E 两点或 C、E 两点,断路器可能造成拒动。 (3)两点接地引起熔丝熔断: 如图 9—7 所示,接地点发生在 A、E 两点,引起熔丝熔断。 当接地点发生在 B、E 和 C、E 两点, 保护动作时,不但断路器拒跳,而且引起熔丝熔断, 同时有烧坏继电器触点的可能。 76、负序功率方向继电器的灵敏角为什么定为-105°±10°? 答: 负序功率方向继电器在继电保护装置中用以判断两相短路时负序功率方向。 在电网中发 生两相金属性短路(如 BC 两相短路)时,若以非故障相 A 相为基准,故障点的边界条件为 Uk0=0,UkA1=UkA2=IkA1,IkA1=IkA2 其相量图如图 F-2 所示。 ZIΣ的阻抗角为 75°时, IkA1 落后于 UkA2 为 75°, IkA2= 当 即 而 - IkA1,即 UkA2 超前 IkA2。因此为了使负序功率继电器灵敏、正确地判断负序功率方向, 其最大灵敏角定为-105°±10°。


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