第七章继电保护及自动装置
题签：
1)什么是继电保护装置？其基本任务是什么？
2)对继电保护的基本要求是什么？
3)高压电动机装设低电压保护的作用是什么？基本要求是什么？
4)什么叫备用电源自动投入装置？其作用和要求是什么？
5)简述变压器都有哪些继电保护？各种继电保护的作用如何？
6)600MW发变组装有哪些保护？
7)主变差动和瓦斯保护的作用有哪些区别？如变压器内部故障时两种保护是否都能反映
出来？
8)主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压各保护什么类型故障？保护整定原则是
什么？
9)断路失灵保护的作用是什么？
10)“掉牌未复归”信号的作用是什么?通过什么信号反映?
11)600MW发电机无刷励磁系统有哪些保护、限制?
12)励磁控制系统的任务？
13)什么叫主保护、后备保护?
14)发电机强行励磁起什么作用?
15)什么叫励磁系统电压反应时间?什么叫高起始响应励磁系统?
16)中央信号装置有几种?各有何用途?
17)什么叫常开接点、常闭接点？
18)强励动作后应注意哪些事项？
19)GEC-1励磁装置正常巡视检查项目？
20)GEC-1励磁装置故障报警及其含义？
21)GEC-1励磁装置有哪几种运行状态？
22)发变组保护动作跳闸处理？
23)提高系统稳定的措施有哪些?
24)600MW机组高厂变、高备变装有哪些保护?
25)高压厂用母线为什么装设低电压保护？保护分几段？各段时限、定值及跳哪些开关？
26)什么叫断路器的失灵保护？
27)什么叫电力系统的静态稳定？
28)什么叫电力系统的动态稳定？
29)继电保护装置的基本任务是什么？
30)零序电流互感器是如何工作的？
31)为什么大型发电机要装设100％接地保护？
32)GEC-1励磁装置运行状态、控制规律指示灯代表什么含义？
33)GEC-1励磁装置上电复位、带电复位有什么区别？
34)GEC-1励磁装置有几种运行状态？
正文：
1.什么是继电保护装置？其基本任务是什么？
答：继电保护装置就是能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于
断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本任务是：
（1）能自动地、迅速地、有选择性地借助断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备迅速恢复正常运行，并使故障设备免于继续遭受破坏；
（2）能反映电气设备的不正常工作状态，并根据运行维护的条件作用于信号或将那些继续运行即会造成损坏或发展为故障的设备切除。
反应不正常状态的继电保护，通常都不需要立即动作，即可带一定的延时。
2.对继电保护的基本要求是什么？
答：继电保护对于电力系统运行的安全稳定可靠运行及时切断故障起着极其重要的作用，为此继电保护应满足下列要求：
（1）选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障的设备切除，保证无故障的设备继续运行，从而尽量缩小停电范围，达到有选择地动作的目的。
（2）快速性：在系统发生故障后，如不能迅速将故障切除，则可能使故障扩大，如短路时，电压大量降低，短路点附近用户的电动机受到制动转速减慢或停止，用户的正常生产将遭到破坏；另一方面，短路时发电机送不出功率，要引起电力系统稳定破坏。
再有，短路时，故障设备本身将通过很大的短路电流，由于电动力和热效应的作用设备也将遭到严重损坏。
短路电流通过的时间越长，设备损坏越严重。
所以电力系统发生故障后，继电保护装置应尽可能快速地动作并将故障切除。
（3）灵敏性：保护装置对在它保护范围内发生的故障和不正常工作状态应能准确地反应。
也就是说保护装置不但在最大运行方式下三相金属性短路时能够灵敏地动作，而且在最小运行方式和经过较大过渡电阻的两相短路时，也能有足够的灵敏度和可靠的动作。
（4）可靠性：一套保护装置的可靠性是非常重要的，也就是说，在其保护的范围内发生故障时，不应因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。
否则不可靠的保护装置投入使用，本身就能成为扩大事故和直接造成事故的根源。
3.高压电动机装设低电压保护的作用是什么？基本要求是什么？
答：高压电动机装设低电压保护的作用是当电源电压短时降低或中断后的恢复过程中，为保证重要电动机的自启动，通常应将一部分不重要的电动机利用低电压保护装置将其切除。
对于某些负载，根据生产过程和技术安全等要求，不允许自启动的电动机，当电压降低或中断后至10秒左右时，也应利用低电压保护将此类电动机切除。
低压保护装置分两个时限，第一个时限较短，按躲过电流速断固有动作时限来整定，约0.5秒，利用时间继电器滑动接点实现，用以切除不重要的电动机，以保证重要电动机的自启动。
第二个时限较长，约9秒，利用时间继电器的终止接点来实现，以便电源电压长期下降或中断时，节除由于生产过程或技术保安条件不允许自启动的重要电动机。
对高压电动机低电压保护接线基本要求：
（1）当电压互感器一次侧或二次侧断线时，保护装置不应误动作，只发断线信号。
但在电压回路断线期间，若母线真正失去电压（或电压下降至规定值），保护装置应正确动作。
（2）当电压互感器一次侧隔离开关因操作被断开时，保护装置不应误动作。
（3） 0.5秒和9秒的低电压保护的动作电压应分别整定。
（4）接线中应采用能长期承受电压的时间继电器。
4.什么叫备用电源自动投入装置？其作用和要求是什么？
答：备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障断开后，能自动地而且迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去，使用户不致于停电的一种装置。
简称为BZT装置。
对BZT装置的基本要求有以下几点：
（1）装置的启动部分应能反应工作母线失去电压的状态
（2）工作电源断开后，备用电源才能投入。
为防止把备用电源投入到故障元件上，以致
扩大事故，扩大设备损坏程度，而且达不到BZT装置的预定效果，因此要求只有当工作电源断开后，备用电源方可投入，这一点是不容忽视的。
（3） BZT装置只能动作一次。
以免在母线上或引出线上发生持续性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上，造成更严重的事故。
（4） BZT装置应该保证停电时间最短，使电动机容易自启动。
（5）当电压互感器的熔断器熔断时BZT装置不应动作。
（6）当备用电源无电压时，BZT装置不应动作。
为满足上述要求，BZT装置应由两部分组成：
低电压启动部分，当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源。
自动合闸部分。
在工作电源的断路器断开后，将备用电源的断路器投入。
5.简述变压器都有哪些继电保护？各种继电保护的作用如何？
答：变压器是电力系统的重要设备之一，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响，同时大容量的变压器也是非常贵重的设备，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护装置。
变压器的故障可分为油箱内部故障和外部故障。
油箱内部故障主要有：
相间短路：单相匝间短路；单相接地短路等短路故障电流将产生电弧，会烧坏线圈及其绝缘和铁芯，甚至引起绝缘材料变压器油的强烈汽化，而导致油箱爆炸等严重后果。
油箱外部故障有：
绝缘套管和引出线上的相间短路；单相接地短路等。
变压器异常运行方式有：
由于外部短路引起的过电流；由于种种原因引起的过负荷；油箱内部的油面降低。
根据变压器的故障种类及异常运行方式应装设如下保护装置：
（1）针对变压器油箱内部短路和油面降低的瓦斯保护。
（2）针对变压器绕组和引出线的多相短路，大接地电流电网侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路的纵差保护或电流速断保护。
（3）针对外部相间短路并作瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序电流保护）。
（4）针对大接地电流电网中外部接地短路的零序电流保护。
（5）针对对称过负荷的过负荷保护，等等。
6.600MW发变组装有哪些保护？
答：（1）发变组差动保护；（2）发电机纵差动保护；（3）主变差保护；（4）发电机失磁保护；（5）发电机失步保护；（6）发电机逆功率保护；（7）发电机低频保护；（8）过励磁保护；（9）发电机定子接地保护；（10）发电机过流保护；（11）发电机反时限负序过流保护；（12）发电机定子过负荷保护；（13）发电机断水保护；（14）主变中性点零序电流保护；（15）主变瓦斯保护；（16）主变压力释放保护。
7.主变差动和瓦斯保护的作用有哪些区别？如变压器内部故障时两种保护是否都能反映
出来？
答：差动保护为变压器的主保护；瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护。
差动保护的保护范围为主变各侧差动互感器之间的一次电气部分，包括：
（1）主变引出线及变压器线圈发生多相短路；
（2）单相严重的匝间短路；
（3）在大电流接地系统中线圈引出线上的接地故障。
瓦斯保护范围是：
（1）变压器内部多相短路；
（2）匝间短路，匝间和铁芯或外皮短路；
（3）铁芯故障（发热烧损）；
（4）油面下降或漏油；
（5）分接开关接触不良或导线焊接不良。
差动保护或装在变压器，发电机，分段母线，线路上，而瓦斯保护为变压器独有的保护。
变压器内部故障时（除不严重的匝间短路），差动和瓦斯都反映出来，因为变压器内部故障时，油的速度和反映于一次电流的增加，有可能使两种保护启动，至于哪种保护先动，还必须看故障性质。
8.主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压各保护什么类型故障？保护整定原则是
什么？
答：主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压，是保护设备本身引出线上的接地短路故障的，一般是作为变压器高压侧110——220千伏系统接地故障的后备保护，零序电流保护，是变压器中性接地运行时的零序保护；而零序电压保护是变压器中性点不接地运行时的零序保护；而间隙过流则是用于变压器中性点以放电间隙接地的运行方式中。
零序过流保护，一次启动电流很小，一般在100安左右，时间约0.2秒，零序过压保护，按经验整定为二倍额定相电压，为躲过单相接地的暂态过压，时间通常整定为0.1——0.2秒，变压器220KV侧中性点放电间隙的长度，一般为325毫米，击穿电压的有效值为127.3千伏，当中性点的电压超过击穿电压时，间隙被击穿，零序电流通过中性点，保护时间整定为0.2秒。
9.断路失灵保护的作用是什么？
答：失灵保护又称近后备保护。
当故障元件的继电保护动作发出跳闸脉冲后，而元件本身的断路器拒绝跳闸时，失灵保护动作，以较短时限切除夫灵开关所连接母线上的其他元件断路器，使停电范围限制在最小范围内，从而提高系统稳定性和供电的可靠性。
10.“掉牌未复归”信号的作用是什么?通过什么信号反映?
答：“掉牌未复归”灯光信号是为了使值班人员在记录、分析保护动作情况的过程中，不至于发生遗漏造成错误判断。
应注意即时复归信号掉牌，以免出现重复动作，使前后两次不能区分。
“掉牌未复归”信号通常通过“掉牌未复归”光字和预告铃来反映。
任何一路未恢复均发出灯光信号，值班员可以根据信号查找未恢复的信号继电器掉牌。
11.600MW发电机无刷励磁系统有哪些保护、限制?
答：瞬时电流限制器、最大励磁限制器、过励磁保护、最小励磁限制、V/HZ限制器、V/HZ 保护。
12.励磁控制系统的任务？
答：（1）维持电力系统某点电压的恒定。
（2）调整并列运行机组之间的无功分配。
（3）提高电力系统的静态稳定和动态稳定。
（4）故障切除后，缩短启动的时间。
（5）提高带延时的继电保护的明确性。
13.什么叫主保护、后备保护?
答：主保护是指发生短路故障时，能满足系统稳定及设备安全和基本要求，首先动作于跳闸,有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。
后备保护是指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。
14.发电机强行励磁起什么作用?
答：(1) 增加电力系统的稳定性。
(2) 在短路切除后,能使电压迅速恢复。
(3) 提高带时限的过流保护动作的可靠性。
(4) 改善系统事故时电动机的自起动条件。
15.什么叫励磁系统电压反应时间?什么叫高起始响应励磁系统?
答：系统强励时达到顶值电压和额定励磁电压之差的95%所需的时间称为励磁系统电压反应时间。
强励动作时，励磁电压能够在0.1秒或更短的时间内达到顶值电压和额定励磁电压之差的95%的励磁系统称为高起始响应励磁系统。
16.中央信号装置有几种?各有何用途?
答：中央信号装置有事故信号和预告信号两种。
事故信号的用途是当断路器动作于跳闸时，能立即通过蜂鸣器发出音响，并使断路器指示灯闪光。
而预告信号的用途是:在运行设备发生异常现象时，能使电铃瞬时或延时发出音响，并以光字牌显示异常现象的内容。
17.什么叫常开接点、常闭接点？
答：断路器、继电器、按钮，当它们没有通电或随已带电但未动作时，其处于断开位置的接点叫常开接点；断路器、继电器、按钮，当它们没有通电或随已带电但未动作时，其处于闭合位置的接点叫常闭接点。
18.强励动作后应注意哪些事项？
答：（1）强励动作时不许对励磁装置进行任何调整。
（2）自动调节励磁装置运行时，强励10秒不排除，应立即直接切换至感应调压器。
（3）备励运行时，强励10秒不返回立即退出强励装置。
(4) 外部事故消除，电压恢复后，自动调节励磁装置的强励磁功能自动恢复到正常运行状态，备励运行时应检查强励回路各继电器接点是否返回；检查发电机和励磁机的电刷和滑环是否有烧伤痕迹。
19.GEC-1励磁装置正常巡视检查项目？
答：（1）电源单元的交流、直流指示LED是否点亮，各电压表指示的电源电压是否正常。
（2）可控硅整流桥各单元的LED指示是否点亮，可控硅的温升是否正常范围。
（3）检查控制单元的各报警指示是否正常，机端电压UF指示是否一致。
（4）检查A、B套输出电流是否平衡，若偏差较大，可用控制单元上的“增磁”、“减磁”按钮微调：将输出大的那套微减，输出小的那套微增。
（5）检查有无过热部件及异味及异常响动。
20.GEC-1励磁装置故障报警及其含义？
答：GEC-1画板上有8个LED信号报警指示灯。
（1）PT断线：PT断线保护是检测励磁PT是否断线，以防止由于励磁PT断线而导致误强励磁。
PT断线保护动作后GEC控制器切换到手动运行。
（2）强励报警：励磁电流）大于1.4倍额定励磁电流时，报警指示灯亮。
（3）强制限制：强励反时限限制是根据转子的发热模型而设计的，目的是为了保证转子绕组的温升在额定范围内，不因长时间强励而烧毁。
强励反时限动作后微机将限制α角或励磁电流回到正常水平。
（4）欠励报警：在发电机并网（定子电流I t大于0.05p.u）情况下，励磁电流小于0.2倍额定励磁电流（大约对应于空载励磁电流）,报警指示灯亮，指示此时励磁电流过低、发电机可能运行在进相水平。
（5）欠励限制：是限制发电机进相无功功率的大小。
当欠励限制动作时，微机将闭锁增减操作，并自动增励磁，以限制发电机进相的无功。
（6）过压限制：当发电机端电压超过额定的1.2倍时，报警指示灯亮，GEC闭锁增减功
能。
（7）V/F限制：电压/频率限制是为了当转速未达到额定而机端电压过高，导致发电机过磁通发热而设计的。
（8）A/D故障：GEC通过A/D转换量测得出电机当前状态当A/D故障时报警指示灯亮。
21.GEC-1励磁装置有哪几种运行状态？
答：（1）并列运行方式：指A、B套相对独立地运行，并同时发出脉冲，承担负载电流（理想状况下各带50%负荷）。
若单套发生故障，则自动将故障套切除（通过封锁脉冲输出实现），另外正常运行时的一套自动带满100%负荷。
在故障切换时一般没有明显波动。
（2）跟踪切换方式：A、B套中有一套控制器在主动状态下运行，另外一套处于备用状态（从状态）下跟踪主状态下的控制器。
主状态一套发出控制脉冲并承担全部负荷，从状态一套不发生脉冲。
若主状态控制器发生故障，则通过故障检测及切换部件切换成备用状态，而原来备用的控制器此时则作为控制器运行。
在正常无故障运行时，也可以通过“主从切换”按钮切换A、B套的主、从状态。
22.发变组保护动作跳闸处理？
答：（1）检查各开关跳闸情况，复归所有开关把手，切断未跳开关。
（2）查看保护动作情况，对动作保护范围内设备进行检查，并测量绝缘电阻。
（3）如属后备保护动作，并无明显冲击现象，且测量发变组绝缘良好时，可申请重新升压试验，升压过程应缓慢、并注意检查定、转于绝缘情况，如未发现异常可重新并入系统。
23.提高系统稳定的措施有哪些?
答：系统稳定包括静态稳定和动态稳定。
提高系统静态稳定措施有: (1) 提高系统运行电压。
(2) 减小系统各元件的感抗。
(3)采用性能良好的自动调节励磁装置。
(4) 采用低频减载装置。
提高系统动态稳定的措施: (1) 快速切除故障。
(2) 采用自动重合闸。
(3) 发电机的强行励磁装置。
(4) 电气制动。
(5) 快关汽门。
(6) 采用联锁切机。
(7) 正确选择系统运行方式。
24.600MW机组高厂变、高备变装有哪些保护?
答：高厂变保护：(1) 高厂变差动保护。
(2) 高厂变过流保护。
(3) 高厂变低压分支过流保护。
(4) 高厂变瓦斯保护。
高备变保护：(1) 高备变差动保护。
(2) 高备变瓦斯保护。
(3) 高备变有载调压瓦斯保护。
(4) 高备变低电压分支过流。
(5) 高备变零序电流保护。
(6) 高备变低压分支过流保护。
25.高压厂用母线为什么装设低电压保护？保护分几段？各段时限、定值及跳哪些开关？答：一般高压厂用母线都装设低电压保护，实际上这是高压电动机的低电压保护。
当电源电压短时降低或中断后的恢复过程中，为了保证重要电动机的自启动，通常应将一部分不重要的电动机利用低电压保护装置将其切除。
另外，对于某些负荷根据生产过程和技术安全等要求而不允许自启动的电动机也利用低电压保护将其切除。
低电压保护一般设置两段：第Ⅰ段的动作时限为0.5秒，第Ⅱ段的动作时限为9秒。
第Ⅰ段的动作电压一般整定为Udj=(0.7-0.75)Ue，第Ⅱ段的动作电压一般整定为Udj=0.45Ue(Ue为电动机的额定线电压)。
低电压保护的第Ⅰ段动作后一般应跳开不重要的电动机，如锅炉的磨煤机、除灰系统及输煤系统的高压电动机，低电压保护的第Ⅱ段动作后一般应跳开锅炉的送风机、排粉风机、汽机的凝结水泵、给水泵和高压射水泵。
为了保证锅炉本体的安全和对汽机系统的继续冷却，一般不应跳开吸风机和循环水泵电动机，以保证在电压恢复时的自启动，但电压中断时间超过规定应由各专责人员将上
述两种电动机拉开，以避免厂用电重新送电时，电动机启动电流过大使厂用电开关跳闸。
26.什么叫断路器的失灵保护？
答：失灵保护有称后备接线保护，本保护装置主要考虑当前使用的断路器，由于各种因素使故障元件的保护装置动作，而断路器拒绝动作时，（上一级保护灵敏度又不够），将有选择地使失灵断路器所连接的母线的断路器同时断开，以保证电网安全。
这种保护装置叫断路器的失灵保护。
27.什么叫电力系统的静态稳定？
答：电力系统运行的静态稳定也称微边稳定，它是指当正常运行的电力系统受到很小的扰动，将自动恢复到原来运行状态的能力。
28.什么叫电力系统的动态稳定？
答：电力系统运行的动态稳定是指当正常运行的电力系统受到较大的干扰，它的功率平衡受到相当大的波动时，将过渡到一种新的运行状态或回到原来的运行状态，继续保持同步运行的能力。
29.继电保护装置的基本任务是什么？
答：当电力系统发生故障时，利用一些电气自动装置将故障部分从电力系统中迅速切除；当发生异常时及时发出信号，以达到缩小故障范围，减少故障损失，保证系统安全运行的目的。
30.零序电流互感器是如何工作的？
答：由于零序电流互感器一次线圈就是三相星形接线的中性线。
在正常情况下，三相电流之和等于零，中性线（一次线圈）无电流，互感器的铁芯中不产生磁通，二次线圈中没有感应电流。
当被保护设备或系统上发生单相接地故障时，三相电流之和不再等于零，一次线圈将流过电流，此电流等于每相零序电流的三倍，此时铁芯中产生磁通，二次线圈中将感应出电流。
31.为什么大型发电机要装设100％接地保护？
答：因为大型发电机特别是水内冷发电机，由于机械损伤或发生漏水等原因，导致中性点附近的定子绕组发生接地故障是完全可能的。
如果对这种故障不能及时发现并处理，将造成匝间短路、相间短路或两点接地短路，甚至造成发电机的严重损坏，对于这种发电机或大容量发电机都必须装设定子100％接地保护。
32.GEC-1励磁装置运行状态、控制规律指示灯代表什么含义？
答：（1）运行指示：F1灯亮，表示GEC-1内部允许发脉冲；F1灯灭，表示GEC-1内部禁止发脉冲，GEC对励磁调节不起作用。
其区别只是发和不发脉冲。
（2）自动状态：F2灯亮，表示GEC-1运行在自动状态；F2灯灭，表示GEC-1运行在手动状态。
当发生故障时，可以自动切换至手动状态。
（3）通讯状态：指当GEC-1正在记录录波数据或是在向PC机传递录波数据时，F3指示灯亮。
（4）主从状态：F4灯亮，表示GEC-1处在主状态；F4灯灭，表示GEC-1处在从状态。
（5）NEC: 指非线性励磁控制规律。
（6）LOEC: 线性最优励磁控制规律。
（7）PSS：电力系统稳定器控制规律。
（8）PID：比例积分微分控制规律。
33.GEC-1励磁装置上电复位、带电复位有什么区别？
答：上电复位是指GEC-1控制器在未带电情况下，合上微机的交流或直流电源使控制器带电、复位、运行的状态。
GEC-1控制器上电首先复位，初始化，自检。
带电复位是指GEC-1控制器在带电情况下，按键盘上复位键“REST”,使控制器复位重新运行。
