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继电保护题库

第一章

1.1 继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么?

答:继电保护装置就是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.它的作用包括: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报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;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、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。

1.2 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么?

答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号,从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号,使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令,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。

1.3 后备保护的作用是什么?阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。

答: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损坏、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。

远后备保护的优点是:保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围,它能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。

远后备保护的缺点是:(1)当多个电源向该电力元件供电时,需要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护;(2)动作将切除所有上级电源测的断路器,造成事故扩大;(3)在高压电网中难以满足灵敏度的要求。

近后备保护的优点是:(1)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;(2)动作时只能切除主保护要跳开的断路器,不造成事故的扩大;(3)在高压电网中能满足灵敏度的要求。

近后备保护的缺点是:变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用,无法起到“后备”的作用;断路器失灵时无法切除故障,不能起到保护作用。

1.4 继电保护快速切除故障对电力系统有哪些好处?

答:①提高电力系统的稳定性。

②电压恢复快,电动机容易自启动并迅速恢复正常,从而减少对用户的影响。

③减轻电气设备的损坏程度,防止故障进一步扩大。

第二章

2.1 什么是定时限过电流保护?什么是反时限过电流保护?

答:为了实现过电流保护的动作选择性,各保护段的动作时间一般按阶梯原则进行整定,自

负荷向电源方向逐级增大,且每段保护的动作时间是恒定不变的,与短路电流大小无关。具有这种动作时限特性的过电流保护,称为定时限过电流保护。

反时限过电流保护是指动作时间随短路电流的增大而自动减小的保护。使用在输电线路上的反时限过电流保护,能更快地切除被保护线路首端的故障。

2.2 电网保护对功率方向继电器有哪些要求?

①能正确地判断短路功率方向。

②有很高的灵敏度。

③继电器的固有动作时限小。

2.3 小结下列电流保护的基本原理、使用网络并阐述其优缺点:

(1)相间短路的三段式电流保护;

(2)方向性电流保护;

(3)零序电流保护;

(4)方向性零序电流保护;

(5)中性点非直接接地系统中的电流电压保护。

答:(1)相间保护的三段式保护:利用短路故障时电流显著增大的故障特征形成判据构成保护。其中速断保护按照躲开本线路末端最大短路电流整定,保护本线路的部分;限时速断按保护按躲开下级速断保护末端短路整定,保护本线路全长;速断和限时速断的联合工作,保护本线路短路被快速、灵敏切除。过电流保护躲开最大负荷电流作为本线路和相邻线路短路时的后备保护。

主要优点是简单可靠,并且在一般情况下也能满足快速切出故障的要求,因此在电网中特别是在35KV及以下电压等级的网络中获得了广泛的应用。

缺点是它的灵敏度受电网的接线以及电力系统的运行方式变化的影响。灵敏系数和保护范围往往不能满足要求,难以应用于更高等级的复杂网路。

(2)方向性电流保护:及利用故障是电流复制变大的特征,有利用电流与电压间相角的特征,在短路故障的流动方向正是保护应该动作的方向,并且流动幅值大于整定幅值时,保护动作跳闸。适用于多断电源网络。

优点:多数情况下保证了保护动作的选择性、灵敏性和速动性要求。

缺点:应用方向元件是接线复杂、投资增加,同时保护安装地点附近正方向发生是你想短路时,由于母线电压降低至零,方向元件失去判断的依据,保护装置据动,出现电压死区。(3)零序电流保护:正常运行的三相对称,没有零序电流,在中性点直接接地电网中,发生接地故障时,会有很大的零序电流。故障特征明显,利用这一特征可以构成零序电流保护。适用网络与110KV及以上电压等级的网络。

优点:保护简单,经济,可靠;整定值一般较低,灵敏度较高;受系统运行方式变化的影响较小;系统发生震荡、短时过负荷是不受影响;没有电压死区。

缺点:对于短路线路或运行方式变化较大的情况,保护往往不能满足系统运行方式变化的要求。随着相重合闸的广泛应用,在单项跳开期间系统中可能有较大的零序电流,保护会受较大影响。自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化。

(4)方向性零序电流保护:在双侧或单侧的电源的网络中,电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地,由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器,因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中,就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。利用正方向和反方向故障时,零序功率的差别,使用功率方向元件闭锁可能误动作的保护,从而形成方向性零序保护。

优点:避免了不加方向元件,保护可能的误动作。其余的优点同零序电流保护。 缺点:同零序电流保护,接线较复杂。

(5)中性点非直接接地系统中的电流电压保护:在中性点非直接接地系统中,保护相间短路的电流、电压保护与中性点直接接地系统是完全相同的。仅有单相接地时二者有差别,中性点直接接地系统中单相接地形成了短路,有短路电流流过,保护应快速跳闸,除反应相电流幅值的电流保护外,还可以采用专门的零序保护。而在中性点非直接接地系统中单相接地时,没有形成短路,无大的短路电流流过,属于不正常运行,可以发出信号并指出接地所在的线路,以便尽快修复。当有单相接地时全系统出现等于相电压的零序电压,采用零序电压保护报告有单相接地发生,由于没有大短路电流流过故障线路这个明显特征,而甄别接地发生在哪条线路上则困难得多。一般需要专门的“单相接地选线装置”,装置依据接地与非接地线路基波零序电流大小、方向以及高次谐波特征的差异,选出接地线路。

2.4 如图所示,在110KV 输电线路中,线路AB 的负荷电流为175A,,系统阻抗为:Xs=4Ω,单位线路长度的阻抗为:X=0.4(Ω/km),Kk ’=1.25; Kk ’’=Kk=1.15; Kzq=1.5; Kh=0.85。 计算:电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护动作值与动作时间。

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1.5s

110kV 45km 30km

解:

1.线路AB 的保护A 速断保护:

)(77.3)4.0454(3/11525.1)

(min .)3(max ..1'.KA Z Z E I K I AB s B d K A dz =?+?

=+=?= 2.线路AB 的保护A 的II 段保护:

求动作电流(与下条线路电流速断动作值配合):

)(25.2)4.0304.0454(3/11525.11.1)

(min .)3(max ..12''.KA Z Z Z E I K K I BC AB s c d K K A dz =?+?+?

?=++=??=

动作时间:t A ''=0.5s

灵敏度校验: 3

.134.125.2)454.04311523()23(''.max .'.min ..>=?+?=+?==A

dz AB s s A dz B d lm I Z Z E I I K

3.线路AB 的保护A 的III 段保护:

)(487.023085.05.12.1)(max .3.kA I K K K I f h zq

K A dz =??=??=

2.5 如图所示,在110KV 输电线路中,单位线路长度的阻抗为:X1=0.4(Ω/km), 可靠系数Kk ’=1.25;系统阻抗为:Zs.max=6Ω, Zs.min=4Ω。

1. 计算:线路AB 的电流速断保护一次动作值与电流速断保护最小保护范围。

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1.5s

110kV 45km 30km

解:I dB .max = Es/(Zs.min + z1×L AB )

I dz.A ’ = Kk'I dB .max

可解得:

Idz ’ = 3.77 (kA)

)23(1max ..'1min s A dz s Z I E Z l -?=

Lmin =23.1(km)

2.6 如图网络,试计算保护1电流速断保护的动作电流,动作时限及最小保护范围,并说明当线路长度减到20KM 时情况如何?由此得出什么结论?已知 Kk ’=1.2,z1=0.4Ω/km,Zs.min=12Ω, Zs.max=18Ω。

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解:I dB .max = Es/(Zs.min + z1×L AB )

I dz.A ’ = Kk'I dB .max

)23(1max ..'1min s A dz s Z I E Z l -?=

LAB=60 km: LAB=20 km:

Idz ’ = 2.21 (kA) Idz ’ = 3.98 (kA)

Lmin =19.95 (km) Lmin =-8.92(km)

被保护线路的长度很短时,电流速断保护可能没有保护范围。

第三章

3.1 距离保护是利用正常运行与短路状态间的哪些电气量的差异构成的?

答:电力系统正常运行时,保护安装处的电压接近额定电压,电流为正常负荷电流,电压与电流的比值为负荷阻抗,其值较大,阻抗角为功率因数角,数值较小;电力系统发生短路时,保护安装处的电压变为母线残余电压,电流变为短路电流,电压与电流的比值变为保护安装处与短路点之间一段线路的短路阻抗,其值较小,阻抗角为输电线路的阻抗角,数值较大,距离保护就是利用了正常运行与短路时电压和电流的比值,即测量阻抗之间的差异构成的。

3.2 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗?

答:负荷阻抗是指在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。因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高(即电压与电流之间的相位差较小),负荷阻抗的特点是量值较大,在阻抗复平面上与R轴之间的夹角较小。

短路阻抗是指在电力系统发生短路时保护安装处的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就是短路阻抗。短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗,其值较小,阻抗角交大。

系统等值阻抗:在单个电源供电的情况下,系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和;在由多个电源点供电的情况下,系统等值阻抗即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母线处短路电流的比值,一般通过等值、简化的方法求出。

3.3 距离保护装置一般由哪几部分组成?简述各部分的作用。

答:距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成,它们的作用分述如下:

(1)启动部分:用来判别系统是否发生故障。系统正常运行时,该部分不动作;而当发生故障时,该部分能够动作。通常情况下,只有启动部分动作后,才将后续的测量、逻辑等部分投入工作。

(2)测量部分:在系统故障的情况下,快速、准确地测定出故障方向和距离,并与预先设定的保护范围相比较,区内故障时给出动作信号,区外故障时不动作。

(3)振荡闭锁部分:在电力系统发生振荡时,距离保护的测量元件有可能误动作,振荡闭锁元件的作用就是正确区分振荡和故障。在系统振荡的情况下,将保护闭锁,即使测量元件动作,也不会出口跳闸;在系统故障的情况下,开放保护,如果测量元件动作且满足其他动作条件,则发出跳闸命令,将故障设备切除。

(4)电压回路断线部分:电压回路断线时,将会造成保护测量电压的消失,从而可能使距离保护的测量部分出现误判断。这种情况下应该将保护闭锁,以防止出现不必要的误动。(5)配合逻辑部分:用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式保护中各段之间的时限配合。

(6)出口部分:包括跳闸出口和信号出口,在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。

3.4 什么叫距离保护?

答:距离保护又称阻抗保护。由于线路的阻抗与线路的长度成正比,短路故障时,保护安装处的电压与电流之比,反映了保护安装处到故障点之间的阻抗,也反映了保护安装处到故障点间的距离,按距离远近来确定保护的动作时间,有选择地切除故障,我们把这种保护叫距离保护。

3.5 对振荡闭锁装置的基本要求是什么?

答:对振荡闭锁装置的基本要求如下:

(1)系统发生振荡而没有故障时,应可靠地将保护闭锁。

(2)在保护范围内发生短路故障的同时,系统发生振荡,闭锁装置不能将保护闭锁,应允许保护动作。

(3)继电保护在动作过程中系统出现振荡,闭锁装置不应干预保护的工作

如图所示,各线路均装有采用方向阻抗继电器的距离保护,已知:Zs1.max=15Ω,Zs1.min=10Ω,Zs2.max=20Ω,Zs2.min=15Ω,z1= 0.4Ω/km, ?lm=750,?d=750;可靠系数Kk’=Kk’’=0.8。

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110KV 50KM 25KM

1.计算保护1的距离II段动作定值并校验动作灵敏度。

Kb=Ibc/Iab=[ 1+(zs1+zab)/zs2]; Kb.min =[ 1+(10+20)/20]=2.5;

Zdz A’’= Kk’’(ZAB+Kb×ZBC) =32Ω;Klm= Zdz A’’/ ZAB=1.6>1.25

第四章

4.1 纵联保护依据的最基本原理是什么?

答:纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类,它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来,使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量,而且能反应线路对侧另一保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断,可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路,达到有选择、快速切除全线路短路的目的。

4.2 纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么?

答:纵联保护与阶段式保护的根本差别在于,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Ⅰ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Ⅱ段来保护;而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。

4.3 通道传输的信号种类、通道的工作方式有哪些?

答:在纵联比较式保护中,通道中传送的信号有三类,即闭锁信号、允许信号和跳闸信号。在纵联电流差动保护中,通道中传送的是线路两端电流的信息,可以是用幅值、相角或实部、虚部表示的相量值,也可以是采样得到的离散值。在纵联电流相位差动保护中,通道中传送

的是表示两端电流瞬时值为正(或负)的相位信息,例如,瞬时值为正半周时有高频信息,瞬时值为负半周时无高频信息,检测线路上有高频信息的时间,可以比较线路两端电流的相位。不同的通道有不同的工作方式,对于载波通道而言,有三种工作方式,即正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式。对于光纤及微波通道,取决于具体的通信协议形式。

4.4 纵联保护的通信方式有哪些?简述其优缺点。

第五章

5.1 在超高压电网中,目前使用的重合闸有何优、缺点?

在超高压电网中,目前使用的重合闸一般为综合重合闸,可以设置为单相重合闸方式、三相重合闸方式、综合重合闸方式和停用方式。单相重合闸方式就是在输电线路发生单相接地故障时,仅跳开故障相断路器,然后重合单相,重合不成功则跳开三相不再重合;而发生两相或三相故障时,跳开三相,不重合。三相重合闸方式就是无论发生什么类型和相别的故障,都跳开三相,并重合三相,重合不成功再次跳开三相不再重合。综合重合闸方式是单相重合闸方式与三相重合闸方式的综合,就是发生单相接地故障时,仅跳开故障相断路器,然后重合单相;而在发生两相或三相故障时,跳开三相,并重合三相。停用方式就是不适用重合闸,输电线路无论发生什么故障都跳开三相,且不重合。

优点如下:

(1)输电线路80%以上的故障均为瞬时性故障,重合闸可以大大提高供电的可靠性,减小线路停电的次数。

(2)超高压输电线路绝大多数故障为单相接地故障,采用单相重合闸方式情况下,瞬时性故障仅需要短时地跳开故障相,保持两非故障相线路的连接,重合后恢复三相运行,有利于提高电力系统并列运行的稳定性,提高线路的传输容量。在两相故障时跳开三相是因为保留非故障的单相对提高传输能力作用不大。

缺点如下:

(1)重合于永久性故障时,将会使电力系统再一次受到故障的冲击,对超高压系统还可能降低并列运行的稳定性。

(2)使断路器的工作条件变得更加恶劣,因为它要在很短的时间内,连续切断两次短路电流。

(3)在单相重合闸期间,系统出现纵向不对称,有零序和负序分量产生。解决方案:在进行重合闸之前,进行永久性故障的辨识,如果故障为永久性,就不进行重合,避免系统遭受第二次冲击。

5.2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。

5.3 在什么条件下重合闸可以不考虑两侧电源的同期问题?

(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。

5.4何谓自动准同期合闸、何谓手动准同期合闸?

答:由自动准同朗装置对待并发电机进行调整,当满足准同期并列条件时,自动发出合闸脉冲进行合闸,这就是自动准同期合闸。

手动准同期合闸是指,(动调整待并发电机,当满足准同期并列条件时,手动合上断路器。

第六章

6.1 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。

6.2 关于变压器纵差保护中的不平衡电流与差动电流在概念上有何区别与联系?引起差动电流的原因。

答: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(各电流互感器的参考方向均指向被保护设备时)。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电流。

6.3 三绕组变压器相间后备保护的配置原则是什么?

答:三绕组变压器的相间短路的后备保护在作为相邻元件的后备时,应该有选择性地只跳开近故障点一侧的断路器,保证另外两侧继续运行,尽可能的缩小故障影响范围;而作为变压器内部故障的后备时,应该都跳开三侧断路器,使变压器退出运行。

6.4 变压器励磁涌流有哪些特点?目前差动保护中防止励贴涌流影响的方法有哪些?

答:励磁涌流有以下特点。

(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分量,并以二次谐波为主。

(3)励磁涌流波形出现间断

防止励磁涌流影响的方法有:

(1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器。

(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别,要求间断角为60”~65”。

(3)利用二次谐波制动,制动比为15%~20%。

(4)利用波形对称原理的差动继电器。

6.5 试述变压器瓦斯保护的基本工作原理。

答:瓦斯保护是变压器的主要保护,能有效地反应变压器内部故障。

轻瓦斯保护的气体继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于信号。重瓦斯保护的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作用于跳闸。

正常运行时,气体继电器充满油,开口杯浸在油内,处于上浮位置)干簧触点断开。当变压器内部故障时,故障点局部发生高热,引起附近的变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生气体,当故障轻微时,排出的气体缓慢地上升而进入气体继电器,使油面下降,开口杯产生以支点为轴的逆时针方向转动,使干簧触点接通,发出信号。

当变压器内部故障严重时,将产生强烈的气体,使变压器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击挡板,挡板克服弹簧的阻力,、带动磁铁向干簧触点方向移动,使干簧触点接通,作用于跳闸。

6.6 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,但表现在相电流上其量值却并不大,因此差动保护没有反应,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谷瓦斯保护的原因。

6.7 变压器纵差保护不平衡电流产生的主要因素有哪些?减小变压器差动保护回路中不平衡电流,提高保护灵敏度的措施有哪些?

答:主要因素有:

(1)变压器正常运行时的励磁电流。

(2)由于变压器各侧电流互感器型号及特性不同而引起的不平衡电流。

(3)由于实际电流互感器的变比和计算变比不同而引起的不平衡电流。

(4)由于变压器改变调压分接头引起的不平衡电流。

措施:保护装置应采用型号、性能完全相同的同级铁芯电流互感器。设置中间速饱和变流器。

第七章

7.1 发电机的完全差动保护为何不反应匝间短路故障,变压器差动保护能反应吗?

答;发电机的完全差动保护引入发电机定子机端和中性点的全部相电流I1和I2,在定子绕组发生同相匝间短路时两侧电流仍然相等,保护将不能够动作。变压器匝间短路时,相当于增加了绕组的个数,并改变了变压器的变比,此时变压器两侧电流不再相等,流入差动继电器的电流将不在为零,所以变压器纵差动保护能反应绕组的匝间短路故障。

7.2 发电机可能发生的故障和不正常工作状态有哪些类型?

答:在电力系统中运行的发电机,小型的为6~12Mw,大型的为200~600MW。由于发电机的容量相差悬殊,在设计、结构、工艺。励磁乃至运行等方面都有很大差异,这就使发电机及其励磁回路可能发生的故障、故障几率和不正常工作状态有所不同。

(1)可能发生的主要故障:定子绕组相间短路;定子绕组一相匝间短路;定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地;转子绕组(励磁回路)接地;转子励磁回路低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)、失去励磁。

(2)主要的不正常工作状态:过负荷;定子绕组过电流;定子绕组过电压(水轮发电机、大型汽轮发电机);三相电流不对称;失步(大型发电机);逆功率;过励磁;断路器断口闪络;非全相运行等。

7.3 发电机应装设哪些保护?它们的作用是什么?

答:对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态,应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。

(1)纵联差动保护:为定子绕组及其引出线的相间短路保护。

(2)横联差动保护:为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时,才装设该种保护。

(3)单相接地保护:为发电机定子绕组的单相接地保护。

(4)励磁回路接地保护:为励磁回路的接地故障保护,分为一点接地保护和两点接地保护两种。水轮发电机都装设一点接地保护,动作于信号,而不装设两点接地保护。中小型汽轮发电机,当检查出励磁回路一点接地后再投入两点接地保护,大型汽轮发电机应装设一点接地保护。

(5)低励、失磁保护:为防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后,从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响,100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。

(6)过负荷保护:发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护;大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。

(7)定子绕组过电流保护:当发电机纵差保护范围外发生短路,而短路元件的保护或断路器拒绝动作时,为了可靠切除故障,则应装设反应外部短路的过电流保护。这种保护兼作纵差保护的后备保护。

(8)定子绕组过电压保护:中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护,以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压。

(9)负序电流保护:电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重大大)时,发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场,相对于转子为两倍同步转速,因此在转子中出现100Hz的倍频电流,它会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热,造成转子的局部的伤,因此应装设负序电流保护。中小型发电机多装设负序定时限电流保护;大型发电机多装设负序反时限电流保护,其动作时限完全由发电机转子承受负序发热的能力(A)决定,不考虑与系统保护配合。

(10)失步保护:大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步保护。中小型发电机都不装设失步保护,当系统发生振荡时,由运行人员判断,根据情况用人工增加励磁电流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法来处理。

(11)逆功率保护:当汽轮机主汽门误关闭,或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时,发电机失去原动力变成电动机运行,从电力系统吸收有功功率。这种工况对发电机并无危险,但由于鼓风损失,汽轮机尾部叶片有可能过热而造成汽轮机事故,故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护,用于保护汽轮机。

第八章

8.1 简述双母线上母线保护的配置

答:双母线经常以一组母线运行时,可以配置一下原理的母线保护。

(1)完全电流母线差动保护;

(2)高阻抗母线差动保护;

(3)具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护;

(4)电流比相式母线保护。

双母线同时运行时,可以配置以下原理的母线保护。

(1)元件固定连接的电流差动保护;

(2)母联电流比相式母线差动保护。

8.2试述判别母线故障的基本方法。

答:(1)全电流差动原理判别母线故障。在正常运行以及母线范围以外故障时,在母线上所有连接元件中,流入的电流和流出的电流相等;当母线上发生故障时,所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流。

(2)电流相位差动原理判别母线故障。如从每个连接元件中电流的相位来看,则在正常运行以及外部故障时,则至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的,具体说来,就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时,除电流等于零的元件以外,其他元件中的电流是接近同相位的。

8.3 在什么情况下应装设专门的母线保护?

(1)在110KV及以上的双母线和分段母线上,为了保证有选择性的切除任一组母线上发生的故障,而另一组无故障的母线仍能继续运行,应装设专用的母线保护。

(2)110KV及以上的母线,重要的发电厂的35KV母线或高压侧为110KV及以上的重要降压变电所的35KV母线,按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时,应装设专用的母线保护。

第九章

9.1 什么是数字式继电保护装置?有何特点和优点?

答:数字式保护装置是指基于可编程数字电路技术和实时数字信号处理技术实现的电力系统继电保护装置。其特点是将各种类型的输入信号转换为数字信号然后通过对这些数字信号的运算处理来实现继电保护功能。

数字式继电保护不仅能够实现其他类型保护装置难以实现的复杂保护原理,提高继电保护的

性能,而且能够提供诸如简化调试及整定、自身工作状态监视、事故记录及分析等高级辅助功能,还可以完成电力自动化要求的各种智能化测量、控制、通讯及管理任务,同时具有优良的性价比。

9.2 数值式保护装置的硬件主要有哪几部分组成?基本功能是什么?作出简图。(P240. 图9.1)

9.3 画出数字式保护装置软件主流程图。(P277. 图9.17)

9.4 画出数字式保护装置采样终端服务程序的基本流程图。(P280. 图9.18)

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