第一章
继电保护装置:能够反应电力系统中电气元件发生的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。继电保护装置构成:测量比较元件,逻辑判断元件和执行输出元件。
继电保护装置的基本任务(作用) 1)自动、迅速、有选择地向断路器发出跳闸命令,将故障元件从电力系统中切除,保证其他无故障部分迅速地恢复正常运行。即内部故障时发出跳闸命令。2) 反应电气元件的不正常运行状态,根据运行维护的具体条件(例如有无经常值班人员)和设备的承受能力,发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。
基本要求:选择性(保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽可能小,并保证系统中非故障部分继续安全运行。)速动性、灵敏性(指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。)可靠性
四性要求之间的关系:选择性、速动性、灵敏性、可靠性是分析、研究、评价继电保护性能的基础,它们之间既有矛盾的一面(选择性与速动性是一对矛盾体;灵敏性与可靠性是一对矛盾体),又要根据系统的实际运行情况、被保护元件的作用,使以上四个基本要求在所配置的保护中得到辨证的统一。在保证可靠性和选择性的前提下,强调灵敏性,力争速动性。
主保护:反映元件严重故障,快速动作于跳闸的保护。后备保护:主保护不动作时备用的保护,由相邻设备的保护来完成。后备保护的作用及优缺点:后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动,保护回路中的其他环节,断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下,迅速启动来切除故障。远后备保护:保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围,能够解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。缺点:当多个电源向该电力元件供电是,需要在所有电源侧的上级元件出配置远后备保护,动作将切除所有上级电源侧的断路器,造成事故扩大,在高压电网中往往难以满足灵敏度的要求。近后备保护:与主保护安装在同一断路器处,在主保护拒动时近后备保护动作,动作时只切除主保护要跳开的断路器,不会造成事故扩大,在高压电网中能满足灵敏度要求。缺点:变电所直流系统故障时可能与主保护同时失效,无法起到后备作用,断路器失灵时,不能保护。
第二章
不加方向元件:(1)对于电流速断(1段、2段)如果反方向的最大短路电流小于本保护的定值,可以不加方向元件(不会误动)。(2)对于过电流保护(3段) 一般按照躲最大负荷电流整定,故很难从电流定值上躲开,主要从时间上考虑。
1) 在双侧电源网络中,母线两侧的过电流保护中时限短者加方向,长者不加。时限相同则都加方向元件。
2) 电源引出线和负荷引出线接在同一个母线上时,电源引出线保护延时 小于或等于 负荷引出线保护延时,电源引出线的保护加方向元件。
3)负荷引出线的保护不需加方向。 功率方向元件的工作特性 对(功率)方向元件的基本要求是:
1、应具有明确的方向性。
2、正向故障时可靠动作,有足够的灵敏性
比较工作电压相位法实现的故障区段判断 1. 比较工作电压相位法的基本原理: 当采用测量电压 作为参考电压 时,无法保证线路正向出口短路时的选择性。因为当正向出口短路时,有: 2. 正序电压为参考电压的测量元件的动作特性:测量元件的动作方程为: 对于按接地距离保护接线方式而言,有 所以,测量元件的动作方程变为: 3.以记忆电压为参考电压的测量元件:在以测量电压或正序电压为参考电压,在出口三相对称短路时三相
电压都降为0,而失去比较的依据,从而产生动作死区。克服动作死区,可用故障前”记忆电压”作为参考电压 以相间距离保护接线方式为例 分析,有: 可得动作方程为:
set m m op Z I U U ?-= 21180arg 180αα+?≤≤-?m op U U 90arg 270op m U U ?≤≤ m U ref U 0=m U
90arg 901≤-≤-m op U U set
set m m op Z I K I U Z I U U )3(0 ?+-=?-=??
90)3(arg 9010≤-?+-≤-m set U Z I K I U ??90arg 90m sen sen m U I ??≥≥o o &&+-90arg 90sen m m U e I ?-≥≥o o &&-ref U 90arg 90≤-≤-ref op U U ]0[AB ref U U = 90)(arg 90]0[≤---≤-AB set B A AB U Z I I U
中性点直接接地电网中的接地短路的保护主要是由零序电流保护来构成。零序电流保护不反应系统震荡,短时过负荷。零序方向元件没有死区。
中性点不接地系统中单相接地故障的特点:接地相电压为零,中性点电压升高为相电压,非故障相电压升高根号三倍,零序电压升高为相电压,线电压依然对称,接地点电流为正常时三相电容电流之和,接地点电流时线路的零序电流,非故障相对地电容电流相应增大根号三倍。
第三章
常用阻抗继电器的动作特性优缺点 1.偏移圆阻抗特性继电器:可以消除方向圆阻抗特性继电器的动作死区。但是它不具有完全的方向性,在反方向出口附近短路时保护动作,只能作为距离保护的后背段。2.方向圆阻抗特性继电器:阻抗元件本身具有方向性,旨在正向区内故障时动作,反方向短路时不会动作。其主要缺点是动作特性经过坐标原点,在正向出口或反向出口短路时,测量阻抗值很小,会落在坐标原点附近,正好处于阻抗元件临界动作的边界上,有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动。3.全阻抗圆特性继电器:没有电压死区,不具有方向性。
方向阻抗继电器用于相位比较的两个电压为极化电压U m 和补偿电压U op 。测量阻抗Zm :定义为保护安装处测量电压Um 与测量电流Im 之比,即Zm=Um/Im 。整定阻抗Zset :为整定长度Lset 相对应的阻抗。 动作阻抗Zop :使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗。
对距离保护的评价:1)同时利用了短路时电压、电流的变化特征,通过测量阻抗的变化情况确定故障范围。
2)距离Ι段几乎不受系统运行方式变化的影响, 距离Ⅱ段受系统运行方式变化的影响比较小。3)距离Ι段的保护范围为线路全长的80%~85%,在双端供电系统中,大约有30%~40%区域内故障时,两侧保护相继动作切除故障,若不满足速动性的要求,必须配备能够实现全线速动的保护--纵联保护。4)相对于电流保护,距离保护的接线、逻辑都比较复杂,可靠性相对降低。距离1段的动作性能会受短路点过渡电阻,电力系统震荡因素的影响。距离2段的整定阻抗应按分支系数Kb 为最小的运行方式来确定,目的是为了保证各种运行方式下保护动作的灵敏性。
电力系统振荡:并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角在大范围内发生周期性变化的现象,称为电力系统振荡。 电力系统发生震荡时,震荡中心位于系统纵向总阻抗中点,当系统各元件的阻抗角一致时,
δ=180°,震荡中心的电压为0。 系统振荡时测量阻抗的变化规律:
电力系统振荡对距离保护的影响:1)当电力系统振荡时,保护安装处M 点的电压电流会周期性变化,当电流变大时电压变小,测量阻抗Zm 幅值变小,有可能进入阻抗动作区而发生距离保护误动。2)当振荡中心落在母线MN 中间的线路上,δ变化时M 侧测量阻抗将沿直线OO ’移动。3)当测量阻抗在轨迹O1到O2方位内时,测量阻抗落点在阻抗动作区域内,导致距离保护误动,距离1段不易受振荡影响,2、3段整定阻抗较大,容易受振荡影响。总之,电力系统振荡时,阻抗继电器是否误动、误动的时间长短与保护安装位置、保护动作范围,动作特性的形状和振荡周期长短有关,安装位置离振荡中心越近,整定值越大,动作特性曲线与整定阻抗垂直方向的动作区越大时,越容易受振荡的影响,振荡周期越长误动的时间越长。 区分振荡与短路的主要特征(1)对称性;(2)电气量变化速度、规律;(3)动作后是否返回。
距离保护的振荡要求:(1)振荡时不应误动;(2)振荡过程中发生不对称故障时,保护应正确动作;(3)全相振荡中三相短路时,应可靠动作,允许延时。措施(1)系统短路时,利用故障判断元件 短时开放 保护
(2)利用阻抗变化率的不同“闭锁”(3)利用动作的延时(Ⅲ段>1.5s)
过渡电阻对方向阻抗继电器的影响,视运行条件的不同,可能使保护范围缩短,也可能发生超越现象,还可能失去方向性。承受过渡电阻能力最强的是全阻抗继电器,受系统震荡影响最小的是方向阻抗继电器。 单侧电源线路过渡电阻的影响 (1)使测量阻抗增大,保护范围缩短;(2)保护装置距离短路点越近,受到的影响越大,可能导致保护无选择性动作;(3)线路越短,整定值越小,所受影响越大。
稳态超越:这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小,进而引起保护误动作的现象,称为距离保护的稳态超越。克服稳态超越影响的措施:采用能容许较大的过度电阻而不至于拒动的测量元件。
第四章
纵联保护依据的最基本原理:通过通信设施将线路两侧的保护装置联系起来,使每一侧的保护装置不仅反映其安装点的电气量,而且还反应线路对侧另一保护安装处的电气量。
纵联保护:1)概念:将线路一侧电气量信息传到另一侧去,两侧电气量同时比较、联合工作的保护。即线路两侧之间有纵向联系的保护。2)纵联保护特点:可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路,即可以实现全线速动。3)通道类型:导引线通信 电力线载波通信 微波通信 光纤通信 2221M m δctg Z j )Z Z (Z ∑∑--=
线路纵联保护可以实现全线路故障的瞬时切除,具有绝对的选择性。
距离纵联、方向纵联保护中,对方向元件的要求:1)具有明确的单一方向性;2)覆盖线路全长。
输电线路方向比较式纵联保护中,优先采用负序方向或故障分量的方向元件优点:正确反应所有类型的故障,方向性明确,灵敏度高,无动作死区;不受负荷影响,在正常负荷状态下不启动;不受系统振荡影响,在振荡无故障时不误动,振荡中再故障时仍能正确判定故障点方向;不受故障点过度电阻影响。缺点:故障分量元件仅在故障初始阶段有效;负序方向元件受非全相运行影响较大,有可能误动;线路空载合闸时,故障分量方向元件及负序方向元件都有可能误动。
通道工作方式:电力线载波通道的工作方式1) 正常无高频电流(故障启动发信方式)2) 正常有高频电流(长期发信方式)3) 移频方式(f1 f2)
高频信号的应用(载波信号的种类)(1)跳闸信号:高频信号是跳闸的充分条件(2)允许信号:高频信号是跳闸的必要条件,但不是充分条件(3)闭锁信号:收不到高频信号是跳闸的必要条件闭锁和允许信号有什么区别?(1)闭锁信号,不易拒动内部故障:两端保护都不发出闭锁信号,保护可动作于跳闸。外部故障:一侧保护发闭锁信号,将两侧的保护都闭锁。2)允许信号,不易误动外部故障:近故障点侧不发允许信号,故对端保护不能跳闸;内部故障:两端高频保护同时向对侧发出允许信号,使保护动作于跳闸。相差高频保护传送的高频信号性质是闭锁信号。高频闭锁方向保护故障时启动发信,正方向元件动作后停止发信机发信,收不到闭锁信号后动作跳闸。当判断为外部故障时,近故障侧发信,远故障侧停信。高频发信机损坏而不能发信,当反方向发生短路故障时,对侧的高频闭锁方向保护会误动作。
输电线路纵联电流差动保护原理的特点1)、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之间的范围。2)、动作速度快,可实现全线速动,即全线路瞬时切除区内故障。这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。3)、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。
影响纵联电流差动保护正确动作的因素: 1. 电流互感器的误差和不平衡电流2. 输电线路分布电容的影响:线路两端电流之和不为零,为线路电容电流。3. 过渡电阻的影响的影响:故障分量电流与负荷电流相差不大,负荷电流为穿越性质,降低保护动作灵敏度。
纵联电流差动保护优点:不反应系统振荡;非全相运行时不误动;基本上不受线路的影响;测量元件仅反应电流量,不需要电压量,不受电压回路工作可靠性影响
方向比较式纵联保护原理(两端功率方向的故障特征):正常/外部故障时(K2):一侧功率为正,一侧为负。内部故障时(K1):两侧功率都为正方向。
第五章
自动重合闸(ARC)装置:将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。
自动重合闸的作用:优点1、瞬时性故障可迅速恢复供电,提高供电的可靠性;2、提高并列运行稳定性、线路输送容量;3、纠正断路器偷跳、保护误动、人为误碰引起的误跳闸。缺点:在重合到永久性故障后,1)使系统再次遭受故障电流的冲击;2)断路器工作情况更加恶劣(短时间内两次切断)。
对自动重合闸的基本要求:1、必须在故障点切除之后,才允许重合闸!1)通常利用没有电流的特点(包括保护动作) 2)同时,还必须考虑对侧切除的时间。2、不允许任意多次重合,即动作次数应符合预先的规定。3、应能和继电保护配合,在重合闸前或后,应能加速保护动作。4、双侧电源重合闸应考虑电源同步问题。5、动作后应能自动复归,准备好再次动作。6、手动跳闸时不应重合(手动操作或遥控操作)。7、断路器不正常状态时不重合。
重合闸检无压侧同时投检同期。具有同步检定和无压检定的三相一次重合闸,当线路故障两侧断路器跳开后,先重合的一侧为无压侧,后重合的一侧为同步检定侧。
理想的同期条件:压差、频差、角差均为0(同相量)。
重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题条件:1.当被保护线路两侧的电源之间有多条线路相连,跳开一条线路不会使两侧的电源失去同步2.被保护线路两端交换功率较小,即两端的电源与符合都比较平衡,跳开被保护线路后两侧系统能够保持同步3非同期合闸造成的冲击电流不会破坏电气设备,重合闸后容易将其拉入同步
双侧电源送电线路重合闸的特点同步问题:当线路上发生故障跳闸后,常存在重合闸时两侧电源是否同步及是否允许非同步重合闸的问题。时间问题:线路两侧的重合闸必须保证在两侧断路器都跳闸以后再重合。单相重合闸的优点(1)连续供电,提高供电可靠性;(2)提高并列运行的稳定性。
缺点:(1)需按相操作的断路器;(2)选相元件,接线复杂;(3)非全相运行时, 有些保护会误动(需要采取闭锁措施),使得整定和调试复杂。
综合重合闸四种运行方式:单重、三重、综重、停用。
自动重合闸与保护的配合关系为:前加速方式和后加速方式。前加速方式:各线路都装设保护装置,只在最靠近电源的线路上装设重合闸装置,当任何一条线路发生故障时候,首先由最靠近电源的线路上保护动作瞬时无选择性地切除故障,然后由其重合闸装置重合,如果是瞬时性故障则系统恢复供电,如果是永久性故障,此时各线路的保护应按照配合关系有选择性的切除故障。后加速方式:各线路都装设保护及自动重合闸装置,当线路上发生故障时,首先各保护按照配合关系,有选择性地由某个保护动作切除故障,然后再由其自动重合闸装置重合,如果是瞬时性故障则系统恢复供电,如果是永久性故障则由本线路的加速保护动作瞬时切除故障,与第一次动作是否带有延时无关。重合闸前加速保护优点:(1)能够快速地切除瞬时性故障;(2)可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障,提高重合闸的成功率;(3)发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7UN 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。缺点:(1)装ARC 的QF 动作次数多,工作条件恶劣;(2)永久性故障切除的时间可能较长;(3)若自动重合闸或3QF 拒动,则停电范围扩大。后加速的优点:(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,并仍然有选择性。(3)和前加速保护相比,使用时不受网络结构和负荷条件的限制,有利而无害。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(非微机)。(2)第一次切除故障可能带有延时。
第六章
引起变压器纵差保护不平衡电流的主要因素有:1变压器两侧绕组接线方式不同;2变压器、电流互感器的计算变比与实际变比不同;3变压器带负荷调节分接头;4电流互感器传变误差的影响;5变压器励磁电流产生的不平衡电流;6变压器励磁涌流。克服不平衡电流的措施:1.变压器 Y 形侧——二次侧接成Δ形;变压器Δ形侧——二次侧接成Y 形。2.对不平衡电流进行补偿3.变压器带负荷调整分接头产生的不平衡,整定时增大动作电流门槛值4.两侧电流互感器传变误差产生的不平衡,选用具有较好暂态传变特性的TA 5.采用速饱和中间变流器减小励磁交流
励磁涌流:当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中,由于变压器铁芯中的磁通急剧增大,使变压器铁芯瞬时饱和,出现数值很大的励磁电流(称为:励磁涌流)。在电压为峰值(或谷值)时合闸,则涌流最小。
单相变压器励磁涌流的特征:1、数值较大,可达额定电流的6~8倍,偏于时间轴的一侧(含有较大的直流分量);2、励磁涌流中含有大量的谐波分量;3、励磁涌流的波形中有间断。三相变压器励磁涌流——至少一相有涌流,因为至少有一相在电压非峰值、非谷值时合闸。在某一相会出现对称性涌流
防止励磁涌流引起误动的方法:1.采用速饱和中间变流器(考虑到对称性涌流)2.二次谐波制动的方法 3.间断角鉴别的方法
)5.13.1(2...-≥''=''=set min
B K sen sen I I K K 保护装置的动作参数故障参数的计算值保护范围内金属性短路 0.1..>==过的短路电流前一级保护所在线路流故障线路流过的电流M AB M B
C b I I K
试卷7答案 一、填空题 1、金属性 2、相间短路、接地短路 3、方向阻抗继电器 4、瓦斯轻瓦斯重瓦斯跳闸 5、匝间相间不能 6、电流 7、流出 8、不正常状态发信号故障时跳闸 9、非周期 10、故障元件 11.螺管线圈式吸收衔铁式转动舌片式大于动作电流小于返回电流使返回系数小于1启动电流返回电流 返回电流/启动电流 12.接线和负荷性质 13.对地电容电流 14.接地的中性点的位置 15. 1.5 16.最大阻抗 17.最灵敏 18.正常无高频正常有高频移频 19.比较支路电流相位 20.当固定连接破坏时,保护会出现误动 二、选择题【每题2分,共20分】 1.B 2.A 3.B 4.D 5.A 6.B 7.C 8.A 9.A10.B 三、判断题【每题1分,共5分】 1.错 2.对 3.对 4.错 5.对 四、简答题 1.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:利用电力元件两端电流的差别,可以构成电流差动保护;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;利两侧功率方向的差别,可以构成纵联方向比较式保护;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.何为瞬时性故障,何谓永久性故障? 答:当故障发生并切除故障后,经过一定延时故障点绝缘强度恢复、故障点消失,若把断开的线路断路器再合上就能够恢复正常的供电,则称这类故障是瞬时性故障。如果故障不能自动消失,延时后故障点依然存在,则称这类故障是永久性故障。 3.变压器可能发生哪些故障和不正常运行状态?它们与线路相比有何异同?
答:变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障,油箱外得故障主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。油箱内的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主要有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。此外,对于中性点不接地运行的星形接线变压器,外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压,威胁变压的绝缘;大容量变压器在过电压或低频率等异常工况下会使变压器过励磁,引起铁芯和其他金属构件的过热。 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。 4.发电机在运行中为什么?失磁对发电机的电力系统有哪些影响?对于失磁发电机什么时候才造成危害?为什么? 答:发电机运行中,由于励磁绕组故障、励磁回路开路、半导体励磁系统故障、灭磁开关误跳闸、自动调节历次系统故障以及误操作的原因都会引起励磁电流突然消失或下降到静稳及线所对应的励磁电流以下。 失磁对机组的影响: <1>造成转子槽楔、护环的接触面局部过热。 <2>引起定子端部过热。 <3>使定子绕组过电流。 <4>造成有功功率周期性摆动和机组振动等。 对系统的影响: <1>造成系统无功大量缺额、各点电压降低,甚至因电压崩溃而瓦解。 <2>引起机组或输电线路过电流,若机电保护动作,可导致大面积停电。 <3>引起相邻机组与系统之间或系统各部分之间失步。 对于失磁发电机只有在失步后才会造成对机组和系统的危害。由于出现滑差,在转子上产生差额电流,引起局部过热。此时吸取大量无功功率引起定子绕组过电流。异步运行时,将造成机组振动等。 五、计算题 1.解:过电流保护4的最大负荷电流为 4.max I =400+500+550=1450A 保护4的过电流定值为 .4 4.max ss rel set re K K I I K =ⅢⅢ=2.55A 时限为4t Ⅲ=max(1t Ⅲ, 2t Ⅲ,3t Ⅲ)+t ?=1.5s 2.解:1.元件阻抗计算 20.43012()0.44016() 11510.5%44.1()31.5 AB BC T Z Z Z =?=Ω=?=Ω=?=Ω3.答:(1)过电流保护动作值 ,灵敏度1.26<1.5;(2)低压过电流保护动作电流 ,动作电压,灵敏度2.36。
是断 晃 1、零序电流速断保护的整定原则是什么?答躲过被保护线路末端发生接地短路时流过保护的最大零序电流;当系统采用单相重合闸时,应躲过非全相振荡时出现的最大 零序电流。 1、零序电流速断保护的整定原则是什么?答躲过被保护线路末端发生接地短路时流过保护的最大零序电流,躲过断路器三相触头不同期合闸所产生的最大零序电流;当系统采用单相重合闸时,应躲过非全相振荡时出现的最大零序电流。 2、方向性电流保护为什么有死区?死区由何决定?如何消除?答:当保护安装处附近发生三相短路时,由于母线电压降低至零,方向元件不动作,方向电流保护也将拒动,出现死区。死区长短由方向继电器最小动作电压及背后系统阻抗决定。消除方法常采用记忆回路。 3、何谓功率方向继电器90°接线方式?它有什么优点答:是指在三相对称的情况下,当时,加入继电器的电流如和电压相位相差90°。优点:第一,对各种两相短路都没有死区,因为继电器加入的是非故障的相间电压,其值很高;第二,选择继电器的内角后,对线路上发生的各种故障,都能保证动作的方向性。 4、与变压器纵差保护相比,发电机的纵差动保护有何特点?答:与变压器相比,发电机纵差保护不存在不平衡电流大特点,但在发电机中性点及附近发生相间故障时,发电机纵差保护存在有死区,因此,保护存在有如何减小死区提高保护灵敏度的问题 45、断流器失灵保护是答案:当故障线路的继电保护动作发出跳闸脉冲后,断路器拒绝动作时,能够以较短的时限切除同一发电厂或变电所内其它有关的断路器,以使停电范围限制为最小的一种更后备保护。 答案:纵连差动保护 4、发电机的故障类型。 答案:发电机的故障类型有定子绕组相间短路,定子绕组一相的匝间短路和定子绕组单相接地;转子绕组一点接地或两点接地,转子励磁回路励磁电流消失。 5、发电机的不正常运行状态。 答案:由于外部短路电流引起的定子绕组过电流;由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷;由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序电流和过负荷;由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压;由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷;由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率等 10、什么是励磁涌流。 答案:当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时,铁心中的测通迅速变为原来的2倍,铁心严重饱和,励磁电流剧烈增大,可以达到额定电流的6-8倍,这个电流就叫励磁涌流。 13、前加速的优点及适用场合。 答案:第一,能够快速地切除瞬时性故障。第二,可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障,提高重合闸的成功率。第三,能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6—0.7倍的额定电压以上,提高电能质量。第四,使用的设备少,简单经济。 适用于35KV以下由发电厂和重要牵引变电所引出的直配线路。 14、后加速的优点。 答案:第一,第一次是有选择的切除故障,不会扩大停电范围,特别是在重要的高压电网中,一般不允许保护无选择的动作而后以重合闸来纠正。 第二,保证了永久性故障能瞬时切除,并仍然有选择性。 第三,和前加速相比,使用中不受网络结构和符合条件的限制,一般说来是有利而无害的。 18、什么是输电线的纵联保护? 答案:输电线的纵联保护,就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连结起来,将各端的电气量传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外,从而决定是否切断被保护线路,理论上具有绝对的选择性。 23、电流保护的接线方式是指什么,相间短路的电流保护的接线方式有哪几种方式? 答案:电流保护的接线方式是指保护中电流继电器与电流互感器之间的连接方式。对相间短路的电流保护,目前广泛采用的是三相星型接线和两相星形接线两种方式。 25、大电流接地系统中,为什么有时加装方向继电器组成零序电流方向保护? 答案:大电流接地系统中,如线路两端的变压器中性点都接地,那么当线路上发生接地短路时,在故障点与变压器中性点之间都有零序电流流过,其情况和两侧电源供电的辐射型电网
第一章、绪论 1、电力系统运行状态概念及对应三种状态: 正常(电力系统以足够的电功率满足符合对电能的需求等)不正常(正常工作遭到破坏但还未形成故障,可继续运行一段时间的情况)故障(电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路,断线等故障) 2、电力系统运行控制目的: 通过自动和人工的控制,使电力系统尽快摆脱不正常运行状态和故障状态,能够长时间的在正常状态下运行。 3、电力系统继电保护: 泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 4、事故: 指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏,并造成对用户停电或少送电或电能质量变坏到不能允许的地步,甚至造成人身伤亡和电气设备损坏的事件。 5、故障: 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路,断线等。 6、继电保护装置: 指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态,并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。 7、保护基本任务: 自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除,使元件免于继续遭到损坏,保障其它非故障部分迅速恢复正常运行;反应电气设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸。 8、保护装置构成及作用: 测量比较元件(用于测量通过被保护电力元件的物理参量,并与其给定的值进行比较根据比较结果,给出“是”“非”“0”“1”性质的一组逻辑信号,从而判断保护装置是否应启动)、逻辑判断元件(根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等,使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是否该使断路器跳闸、发出信号或不动作,并将对应的指令传给执行输出部分)、执行输出元件(根据逻辑判断部分传来的指令,发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作) 9、对电力系统继电保护基本要求: 可靠性(包括安全性和信赖性;最根本要求;不拒动,不误动);选择性;速动性;灵敏性 10、保护区件重叠: 为了保证任意处的故障都置于保护区内。区域越小越好,因为在重叠区内发生短路时,会造成两个保护区内所有的断路器跳闸,扩大停电范围。 11、故障切除时间等于保护装置(0.06-0.12s,最快0.01-0.04s)和断路器动作时间(0.06-0.15,最快0.02-0.6)之和。 12、①110kv及以下电网,主要实现“远后备”-一般下级电力元件的后备保护安装在上级(近电源侧)元件的断路器处;②220kv及以上电网,主要实现“近后备”-,“加强主保护,简化后备保护” 13、电力系统二次设备: 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。
《继电保护原理》期末试题 一、填空题(12*2分/个=24分) 1.电器元件一般有两套保护,若主保护未动作,还有一套是后备保护 2.反应电流增大而动作的保护称为过电流保护 3.电流继电器的反馈电流和动作电流的比值成为反馈系数 4.定时限过电流保护的动作时限按阶梯原则选择。 5.继电保护装置由测量回路、逻辑回路、执行回路三部分组成 6.继电保护的可靠性是指应动作的时候动作 7.电流速断保护,即第一段保护的动作电流是按躲开本条线路末端的最大短路电流来规定的,其灵敏性是由保护的范围表征的 8.按阶梯时限保护的原则,越靠近电源端的短路电流越大,动作时间越长 9.距离保护是反映故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗),并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。 10.全阻抗继电器的缺点是没有方向性 11.输电线路纵差保护的范围是线路全长,故障的切除时间为零(瞬时动作) 12.比率差动特性的启动电流随电流的增大而增大 13.单相自动重合闸选项的作用选出故障相 14.相间短路的阻抗继电器,当I O =I B -I A, 则 A B U U U- = 15.线路的纵差保护是反应首端和末端电流的大小和相位的,所以它不反映相外保护 16.变压器的励磁涌流中除含有大量的直流分量,还有大量的谐波分量,其中以二次谐波为主 17.发电机正常运行,三次谐波电压机端电压大于中性点量。 18.母线保护的首要原则是安全性 19.微机保护的基本算法是计算被测电气量的幅值和相位 20.微机保护中从某一采集信号内,提出有用信号的过程叫做滤波 二、问答题(6*6分/个=36分) 1、什么叫继电保护装置,其基本任务是什么?
欢迎阅读 第一章绪论 习题 1-1在图1-1所示的网络中,设在d点发生短路,试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况: (1)保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回; (2)保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL; (3)保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL; (4)保护1起动但未跳闸,保护2动作跳开2DL; )、 dz·J K lm(1)、 被 =1.5, zq 3种 t10=2.5s。 1 求电流I段定值 (1)动作电流I’dz I’dz=K’k×Id·B·max=1.3×4.97=6.46(kA) 其中Id =E S/(X s+X AB)=(37/3)/(0.3+10×0.4)=4.97(kA) ·B·max (2) 灵敏性校验,即求l min l min = 1/Z b×((3/2)·E x/ I’dz-X s,max) = 1/0.4×( (37/2) / 6.46 -0.3)=6.4 (km)
l min % = 6.4/10 ×100% = 64% > 15% 2 求电流II段定值 (1) 求动作电流I’’dz 为与相邻变压器的瞬动保护相配合,按躲过母线C最大运行方式时流过被整定保护的最大短路电流来整定(取变压器为并列运行)于是 =E S/(X s+X AB+X B/2)=(37/3)/(0.3+4+9.2/2)=2.4(kA)Id ·C·max I’’dz=K’’k·Id·C·max=1.1×2.4=2.64(kA) 式中X B=U %×(U2B / S B)=0.075×(352/10)=9.2(Ω) d (2)灵敏性校验 K’’lm=Id·B·min / I’’dz=3/ 2×4.97/2.64=1.63 > 1.5满足要求(3 t’’ 3 (1) I 式中 (2) K lm (1) 考虑C 4. (1) Ig 取n1=400/5 (2)继电器动作电流 I段I’dz·J=K jx×I’dz/ n1=6.46×103/80 = 80.75(A) II段I’’dz·J =2.64×103/80 = 33(A) III段I dz·J = 523 / 80 = 6.54(A) 5 求当非快速切除故障时母线A的最小残压 非快速保护的动作区最靠近母线A的一点为电流I段最小保护范围的末端,该点短路时母线A的残余电压为
2016继电保护重点及答案
2016年继电保护复习重点 2016继电保护试卷题型为填空题20*1’(20%)、简答题5*6’(30%)、论述分析题3*10’(30%)、计算题1*20’(20%)主要复习大纲如下: 1.继电保护装置的定义 答:继电保护装置指能反应电力系统中的电气设备发生故障时不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。2.主、后备保护定义 答:主保护是指能以较短时限切除被保护线路(或元件)全长上的故障的保护装置。 考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护,称为后备保护。 当电气元件的主保护拒动时,由本元件的另一套保护起后备作用,称为近后备。 当主保护或其断路器拒动时,由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备。 3.电力系统故障类型 答:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。 危害:三相短路>两相接地短路>两相短路>单相接地短路
概率:三相短路<两相接地短路<两相短路<单相接地短路 4.保护装置的构成 答:继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成 5.继电保护四性及其含义 答:可靠性:可靠性包括安全性和信赖性。其主要取决于保护装置本身的制作质量、保护回 路的连接和运行维护的水平。 选择性:指保护装置动作时,在最小的区间 内将故障从电力系统中断开,最大限度的保 证系统中无故障部分仍能继续安全运行。 速动性:指尽可能地切除故障,以减少设备 及用户在大短路电流、低电压下运行时间,降低设备的损坏程度,提高电力系统并列运 行的稳定性。 灵敏性:指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。 6.返回系数定义 答:返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。电流继电器的返回系数一般取值为0.85-0.9 7.最大运行方式、最小运行方式
继电保护试题答案 一、填空题(在下列各题的空格内填入恰当的内容,共20分,): 1.测量保护交流回路对地绝缘电阻时,应使用1000V摇表,绝缘电阻阻值应 大于10M欧姆。 2.所谓继电保护的“四性”是选择性、快速性、灵敏性和可靠性。 3.在继电保护二次回路中,按机械强度要求,控制电缆或绝缘导线的芯线最小截面为: 强电控制回路,不应小于 1.5mm2;弱电控制回路,不应小于0.5mm2。 4.WFB-800变压器差动保护通常采用波形比较和二次谐波制动两种方法躲励 磁涌流。 5.防止跳跃继电器的电流线圈应接在防跳保持节点和跳闸线圈之间。 6.WXH-801(802)零序保护中使用的零序电压是自产3U0。 7.电压互感器二次回路通电试验时,为防止二次侧向一次侧反充电,应二次回路断开 外,还应一次熔断器取下或断开刀开关。 8.电流互感器的二次回路与电压互感器的二次回路,不得共用一根电缆,电流互感器 二次各相电流与中性线应置于同一电缆内;电压互感器二次各相电压与中性线 亦应置于同一电缆内。 9.当阻抗继电器的动作阻抗等于0·9倍整定阻抗时,流入继电器的最小电流称之 为最小精工电流,精工电流与整定阻抗的乘积称之为精工电压。 10.继电保护装置试验所用仪表的精度应为__0.5____级。 11.主要为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母差保护误动, 母差保护采用了电压闭锁元件。 12.WXH-801(802)装置跳闸出口采用了“三取二”闭锁,任一种保护压板退出后其__ 启动____元件不应退出,只是封锁其___跳闸__逻辑。 13.WMH-800母线保护装置要求母线上各元件TA的极性端必须一致;一般母联采 一组TA,装置默认母联TA的极性与I母上的元件一致。 14.“相-地”制电力线载波高频通道由输电线路、高频阻波器、耦合电容器、结合滤波 器_、高频电缆、保护间隙、接地刀闸、高频收发信机组成。 15.发电机与系统(或两个不同的系统)之间,同期并列的理想条件是__发电机电压与 系统电压大小相等、相位相同和频率相等。 16.在最大负荷情况下保护动作时,直流母线不应低于额定电压的_____80%_____,最 高不应超过额定电压的_____115%____。 17.WXH-801(802) 保护装置发告警Ⅰ包括_电流求和自检错、定值错、CT回路异 常、开出错。 18.WXH-802沟通三跳触点在重合方式在三重方式或停用、重合闸未充满电、 装置出现“致命”错误或装置失电时输出。 19.变压器励磁涌流的特点有______包含很大的非周期分量___、包含有大量的高次谐波 分量,并以二次谐波为主、_____励磁涌流出现间断_____。 20.在“二十五条重点要求”提出:为提高继电保护的可靠性,对重要的线路和设备必 须坚持设立两套互相独立主保护的原则,两套保护宜为不同原理和不同厂家 的产品。对重要元件应充分考虑后备保护的设置。 二、选择题(答案可能不唯一,多选或少选均不得分,共20分,每题1分): 1.变压器的纵差动保护______ B______。
一、填空题(每空1分,共18分) 1、电力系统发生故障时,继电保护装置应将 部分切除,电力系统出现不正常工作时,继电保护装置一般应 。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时 ,不应动作时 。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的 整定,其灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应 的距离,并根据距离的远近确定 的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中, 受过渡电阻的影响最大, 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的 和 的原理实现的,因此它不反应 。 7、在变压器的励磁涌流中,除有大量的直流分量外,还有大量的 分量,其中以 为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动,即 , 和 。 二、单项选择题(每题1分,共12分) 1、电力系统最危险的故障是( )。 (A )单相接地 (B )两相短路 (C )三相短路 2、继电保护的灵敏系数sen K 要求( ) 。 (A ) 1sen K < (B )1sen K = (C )1sen K > 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数,是为了( )。 (A )提高保护的灵敏性 (B )外部故障切除后保护可靠返回 (C )解决选择性 4、三段式电流保护中,保护范围最小的是( ) (A )瞬时电流速断保护 (B )限时电流速断保护 (C )定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中, ( )既能测量故障点的远近,又能判别故障方向 (A )全阻抗继电器; (B )方向圆阻抗继电器; (C )偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为860set Z =∠?Ω的方向圆阻抗继电器,当测量阻抗430m Z =∠?Ω 时,该继电器处于 ( )状态。 (A )动作 (B )不动作 (C )临界动作 7、考虑助增电流的影响,在整定距离保护II 段的动作阻抗时,分支系数应取
1.具有制动特性的差动继电器能够提高灵敏度的原因:流入差动继电器的不平衡电流 与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流越大,不平衡电流也越大,具有制动特性的差动继电器正式利用这个特点,在差动继电器中引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动电流,继电器的动作电流不再是按躲过最大穿越电流整定,而是根据实际的穿越电流自动调整。 2.最大制动比:差动继电器动作电流和制动电流之比。 3.三相重合考虑两侧电源同期问题的原因:三相重合时,无论什么故障均要切除三相 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,故需要考虑两侧电源的同期问题。 4.单相重合闸不需要考虑同期问题的原因:单相故障只跳单相,使两侧电源之间仍然 保持两相运行,一般是同步的,故不需考虑同期问题。 5.输电线路纵联电流差动保护在系统振荡、非全相运行期间不会误动的原因:系统振 荡时线路两侧通过同一个电流,与正常运行及外部故障时的情况一样,差动电流为量值较小的不平衡电流,制动电流较大,选取适当的制动特性,就会保证不误动作; 非全相运行时,线路两侧电流也为同一个电流,电流纵联差动保护也不会误动作。 6.负荷阻抗:指电力系统正常运行时,保护安装处的电压(近似为额定电压)与电流 (负荷电流)的比值。正常运行时电压较高、电流较小、功率因数高,负荷阻抗量值较大。 7.短路阻抗:指电力系统发生短路时,保护安装处电压变为母线残余电压,电流变为 短路电流,此时测量电压与测量电流的比值。即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗,其值较小,阻抗角较大。 8.系统等值阻抗:单个电源供电时为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和; 多个电源供电时为保护安装处断路器断开的情况下,其所连接母线处的戴维南等值阻抗。即系统等值电动势与短路电流的比值,一般通过等值、简化的方法求出。9.继电保护装置及其作用:指能反应电力系统中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。其作用:①电力系统正常运行时不动作;②电力系统不正常运行时发出报警信号,通知工作人员处理,使其尽快恢复正常运行;③电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点的断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网其他部分隔离。10.构成距离保护必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流的原因:在三相电 力系统中,任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗,但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系U m=I m Z m=I m Z k=I m Z1L k,即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗,才能够正确反应故障点到保护安装处的距离。用非故障环上的测量电压、电流也可算出一个测量阻抗,但它与故障距离之间没有直接的关系,不能正确反应故障距离,故不能构成距离保护。 11.变压器纵联差动保护中,不平衡电流产生的原因:①变压器两侧电流互感器的计算 变比与实际变比不一致;②变压器带负荷调节分接头;③电流互感器有传变误差; ④变压器的励磁电流。
第一章 I. 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态(填空) 2 .一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。 3. 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备,称为电力系统的二次设备。 4. 所有的等式约束条件均满足,部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作 状态,称为不正常运行状态。 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺 陷等原因会发生如短路、断线等故障。(选择) 5. 电力系统继电保护的基本任务:(1)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损坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常运行; (2)反应电气设备的不正常运行状态,并根据运行维护条件,而动作于发出信号或跳闸。 6. 保护类型:过电流保护、低电压保护、距离保护、电流差动保护、瓦斯保护、过热保护 7. 继电保护装置组成由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件。 8. 电流互感器TA将一次额定电流变换为二次额定电流5A或1A,测量电流二次侧绝不开路 电压互感器TV二次测绝不短路,输出100KV以下电流。 9. 电力元件配备两套保护:主保护、后备保护。 安装位置不同,选近后备/远后备 10. 继电保护基本要求:可靠性、选择性、速动性和灵敏性 II. 四个基本要求关系:四个特性即相互统一,又相互矛盾,要根据实际情况考虑。继电保 护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系 进行的。相同原理的保护装置在电力系统的不同位置的元件上如何配置和配合,相同的电力 元件再电力系统不同位置安装时如何配置相应的继电保护,才能最大限度地发挥被保护电力 系统的运行效能,充分体现着继电保护工作的科学性和继电保护工程实际的技术性。 第二章 1. 无论启动和返回,继电器的动作都是明确干脆的,不可能停留在某一个中间为位置,这种 特性称为"继电特性” 2. 返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre=Ire/Iop过电流继电器的返回系数恒小于1 3. 在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大,对继电保护而言称为系统最大运行方式。 4. 对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护,称为电流速断保护。 5. 电流速断保护的优点是简单可靠、动作迅速,因而获得广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长,而且保护范围直接受运行方式的影响。 6. 灵敏度最高III段,最低1段。 7. 使用1段、II段或III段组成的阶段式电流保护,其主要优点是简单、可靠 8. 电流保护的
华南理工大学广州学院 2011–2012学年度第二学期期末考试 《继电器保护原理课程》试卷(C卷答卷) 学校:专业层次:本科 学号:姓名:座号: 注意事项:1.本试卷共五大题,满分100分,考试时间120分钟,闭卷; 2.考前请将密封线内各项信息填写清楚; 、所有试卷 、试卷内容 (√) ) (×) ×) 8.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。(×) 9.采用900接线的功率方向继电器,两相短路时无电压死区。(√) 10.发电机纵差保护的保护范围为发电机的定子绕组,不包括起引出线。(×) 11.对于反应零序电压的发电机定子绕组单相接地保护,故障点越靠近发电机定子绕组中性点接地时,保护的灵 敏度越高。(×) 12.相差高频保护能作相邻元件的后备保护。(×) 13.距离保护接线复杂,可靠性比电流保护高,这是它的主要优点。(×) 14.在微机保护中采样和采样保持是分别由不同模块电路来实现的。(×) 15.长线路的测量阻抗受故障点过渡电阻的影响比短线路大。(×)