繼電保護(hù)原理FAQ

1、 什么是繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置?各有什么作用?

答：繼電保護(hù)裝置是指反應(yīng)電力系統(tǒng)電氣元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置，是用于保護(hù)電力元件的成套硬件設(shè)備，任何電力元件不得在無(wú)繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行;電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置是用于保護(hù)電力系統(tǒng)的，用于快速恢復(fù)電力系統(tǒng)的完整性，防止發(fā)生和中止已開始發(fā)生的足以引起系統(tǒng)大面積停電的重大系統(tǒng)事故，如失去系統(tǒng)穩(wěn)定、電壓崩潰或頻率崩潰等。

2、 電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是什么?

答：“四性”要求：選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。其中，選擇性是指故障時(shí)僅切除故障元件，盡量減少停電范圍;快速性又稱速動(dòng)性，是指保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要盡可能短，能夠快速切除故障;靈敏性是衡量保護(hù)動(dòng)作靈敏程度的能力，通常用靈敏度(靈敏系數(shù))來(lái)表示;可靠性是指保護(hù)范圍內(nèi)故障不拒動(dòng)，保護(hù)范圍外故障不誤動(dòng)，其中不誤動(dòng)的可靠性稱為“安全性”(security)，不拒動(dòng)的可靠性稱為“可信賴性”(reliability)。

3、 靈敏度過高或過低會(huì)產(chǎn)生什么問題?

答：靈敏度過高說(shuō)明保護(hù)動(dòng)作越靈敏，越能可靠反應(yīng)要求動(dòng)作的故障或異常狀態(tài)，但是在不該動(dòng)作的時(shí)候容易產(chǎn)生誤動(dòng)，與選擇性矛盾。靈敏度過低或不滿足要求，則在最不利于保護(hù)動(dòng)作的運(yùn)行方式下，保護(hù)會(huì)拒動(dòng)。

4、 繼電器一般怎樣分類?

答：繼電器按其在繼電保護(hù)中的作用，可分為測(cè)量繼電器和輔助繼電器。其中，測(cè)量繼電器能直接反應(yīng)被保護(hù)元件的電氣量變化，按所反應(yīng)電氣量的不同，又可分為：電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器、差動(dòng)繼電器等。輔助繼電器用于輔助實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，按其作用的不同，分為中間繼電器、時(shí)間繼電器以及信號(hào)繼電器等。

5、 什么是主保護(hù)、后備保護(hù)?

答：主保護(hù)是指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇性地切除被保護(hù)故障設(shè)備的保護(hù);后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除故障的保護(hù)，又可分為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。近后備保護(hù)是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備的另外一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)，這種后備作用是在主保護(hù)安裝處本地實(shí)現(xiàn);遠(yuǎn)后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)，是在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)。

6、 三段式相間短路電流保護(hù)的特點(diǎn)是什么?

答：三段式相間短路電流保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ段作本線路的主保護(hù)，其中Ⅰ段只能保護(hù)本線路的一部分，一般用最小保護(hù)范圍來(lái)衡量其靈敏性;Ⅱ段保護(hù)余下的部分，其保護(hù)范圍必然要伸到下一級(jí)線路;Ⅲ段作為本線路的近后備保護(hù)和下一級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。三段式電流保護(hù)的定值有這樣的特點(diǎn)：Ⅰ段定值>Ⅱ段定值>Ⅲ段定值。

7、 什么是系統(tǒng)最大運(yùn)行方式、最小運(yùn)行方式?

答：對(duì)每一套保護(hù)裝置而言，流過保護(hù)裝置短路電流最大的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，計(jì)算保護(hù)定值時(shí)，一般按最大運(yùn)行方式。而短路電流最小的方式稱為最小運(yùn)行方式，校驗(yàn)靈敏度時(shí)，一般按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式。

8、 電流速斷保護(hù)為什么不能保護(hù)本線路全長(zhǎng)?

答：由于下一級(jí)線路出口處短路時(shí)的流過保護(hù)裝置的故障電流與本線路末端短路時(shí)的電流數(shù)值較接近，為保證選擇性，電流速斷保護(hù)要按躲下級(jí)線路出口處短路整定，因此不能保護(hù)本線全長(zhǎng)。否則，下一級(jí)線路出口處短路時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)。

9、 為保證電網(wǎng)保護(hù)的選擇性，上、下級(jí)電網(wǎng)保護(hù)之間逐級(jí)配合應(yīng)滿足什么要求?

答：上、下級(jí)(包括同級(jí)和上一級(jí)以及下一級(jí)電網(wǎng))保護(hù)之間的整定，應(yīng)遵循逐級(jí)配合原則，滿足選擇性的要求，即當(dāng)下一級(jí)元件故障時(shí)，故障元件的保護(hù)整定值必須在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上均與上一級(jí)元件的保護(hù)定值配合，以保證故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作具有選擇性。

10、 系統(tǒng)最長(zhǎng)振蕩周期一般按多少考慮?

答：除了預(yù)定解列點(diǎn)外，不允許保護(hù)裝置在系統(tǒng)振蕩時(shí)誤動(dòng)跳閘。若無(wú)本電網(wǎng)的具體數(shù)據(jù)，除大區(qū)系統(tǒng)的弱聯(lián)系聯(lián)絡(luò)線外，系統(tǒng)最長(zhǎng)振蕩周期可按1.5s考慮。

11、 <![endif]> 繼電保護(hù)整定計(jì)算以什么運(yùn)行方式作為依據(jù)?

答：繼電保護(hù)整定計(jì)算應(yīng)以常見方式為依據(jù)。所謂常見方式是指正常運(yùn)行方式和被保護(hù)設(shè)備相鄰近的一回線或一個(gè)元件檢修的正常檢修方式。對(duì)于特殊運(yùn)行方式，可按運(yùn)行規(guī)程或依據(jù)實(shí)際情況處理。

12、 方向性電流保護(hù)為什么有死區(qū)?死區(qū)由何決定?

答：當(dāng)靠近保護(hù)安裝處附近三相短路時(shí)，母線電壓接近0，方向元件不動(dòng)作，方向電流保護(hù)拒動(dòng)，出現(xiàn)電壓死區(qū)。死區(qū)大小由方向元件的最小動(dòng)作電壓以及被側(cè)系統(tǒng)阻抗決定。

13、 什么是限時(shí)電流速斷保護(hù)?它與相鄰的下一級(jí)線路電流保護(hù)如何配合?

答：以一定時(shí)限快速切除全線范圍內(nèi)短路故障的電流保護(hù)稱為限時(shí)電流速斷保護(hù)，它與下一級(jí)線路電流速斷保護(hù)在定值上和時(shí)限上均要配合，若靈敏度不滿足要求，則要與下一級(jí)線路限時(shí)電流速斷保護(hù)配合。

14、 什么是零序保護(hù)?大電流接地系統(tǒng)為什么要單獨(dú)裝設(shè)零序保護(hù)?

答：大電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，會(huì)出現(xiàn)零序電流、零序電壓和零序功率，利用這些電氣量構(gòu)成的保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置稱為零序保護(hù)。三相星形接線的相電流保護(hù)雖然也能保護(hù)接地短路故障，但其靈敏度較低，保護(hù)時(shí)限較長(zhǎng)。采用零序保護(hù)就能克服此不足。所以大電流接地系統(tǒng)要單獨(dú)裝設(shè)零序保護(hù)。

15、 大電流接地系統(tǒng)中，為什么有時(shí)要加裝方向繼電器組成零序電流方向保護(hù)?

答：大電流接地系統(tǒng)中，如果保護(hù)被側(cè)反方向故障時(shí)零序保護(hù)會(huì)誤動(dòng)，則必須加裝零序方向元件，保證零序保護(hù)動(dòng)作具有選擇性和降低定值，提高靈敏度。

16、 零序功率方向元件是否存在死區(qū)?為什么?

答：零序功率方向元件無(wú)電壓死區(qū)，因?yàn)楣收宵c(diǎn)零序電壓最高，短路點(diǎn)越靠近保護(hù)安裝處，母線零序電壓越大。

17、 零序電流保護(hù)由哪幾部分組成?

答：零序電流保護(hù)主要由零序電流過濾器、電流繼電器和零序功率方向繼電器組成。

18、 零序電流分支系數(shù)的選擇要考慮哪些情況?

答：零序電流分支系數(shù)的選擇，要通過各種運(yùn)行方式和線路對(duì)側(cè)斷路器跳閘前或跳閘后等各種情況比較，選擇最大值。精確計(jì)算時(shí)，故障點(diǎn)應(yīng)選在被配合段保護(hù)的保護(hù)范圍末端時(shí)的分支系數(shù)。簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，故障點(diǎn)可選在相鄰線路末端母線。若被配合的相鄰線路是與本線路有較大零序互感的平行線路，應(yīng)考慮相鄰線路故障，在一側(cè)斷路器先斷開時(shí)的保護(hù)配合關(guān)系。

19、 什么是距離保護(hù)?

答：距離保護(hù)是通過測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的故障距離或阻抗構(gòu)成的保護(hù)裝置，阻抗繼電器是距離保護(hù)的核心元件。距離保護(hù)分為相間距離和接地距離保護(hù)，分別反應(yīng)相間短路和接地短路故障。

20、 三段式距離保護(hù)的特點(diǎn)是什么?

答：三段式距離保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ段作本線路的主保護(hù)，帶方向性，其中Ⅰ段保護(hù)本線路的80%~85%，Ⅱ段保護(hù)余下的15%~20%，并作為相鄰母線的后備保護(hù);Ⅲ段帶方向或不帶方向，作為本線路的近后備保護(hù)和下一級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。三段式距離保護(hù)的定值有這樣的特點(diǎn)：Ⅰ段定值<Ⅱ段定值<Ⅲ段定值。

21、 <![endif]> 距離保護(hù)裝置一般由哪幾部分組成?

答：距離保護(hù)裝置一般5個(gè)組成部分：(1)測(cè)量部分，用于測(cè)量故障距離和判別短路故障方向;(2)啟動(dòng)部分，用來(lái)判別系統(tǒng)是否處于故障狀態(tài)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，瞬時(shí)啟動(dòng)保護(hù)裝置;(3)振蕩閉鎖部分，用于系統(tǒng)振蕩時(shí)閉鎖保護(hù)，防止保護(hù)誤動(dòng);(4)二次電壓回路斷線失壓閉鎖部分，用于防止電壓互感器二次回路斷線失壓時(shí)，由于阻抗元件動(dòng)作而引起保護(hù)誤動(dòng);(5)邏輯部分，用于實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置應(yīng)具有的性能和建立保護(hù)各段的時(shí)限。

22、 解釋測(cè)量阻抗、整定阻抗和動(dòng)作阻抗的含義

答：阻抗元件的測(cè)量阻抗是加入到阻抗繼電器的測(cè)量電壓、電流的比值，正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量阻抗等于被保護(hù)線路的負(fù)荷阻抗;整定阻抗是通過按照整定計(jì)算規(guī)程，離線計(jì)算得到的阻抗值，其阻抗角等于被保護(hù)線路的阻抗角，當(dāng)測(cè)量阻抗小于或等于整定阻抗時(shí)，阻抗元件動(dòng)作;動(dòng)作阻抗，又稱起動(dòng)阻抗，是指能使阻抗元件動(dòng)作的最大測(cè)量阻抗，對(duì)于不同的測(cè)量阻抗角，其對(duì)應(yīng)的動(dòng)作阻抗是不同的。

23、 什么是方向阻抗繼電器的最大靈敏角?為什么要調(diào)整其最大靈敏角等于被保護(hù)線路的阻抗角?

答：方向阻抗繼電器的最大動(dòng)作阻抗的阻抗角，稱為繼電器的最大靈敏角。被保護(hù)線路金屬性相間短路時(shí)，短路電流與保護(hù)安裝處電壓間的夾角等于線路阻抗角，即測(cè)量阻抗角等于被保護(hù)線路阻抗角。為了使繼電器工作在最靈敏(保護(hù)范圍最大)的狀態(tài)下，故要求繼電器的最大靈敏角等于被保護(hù)線路阻抗角。

24、 方向阻抗繼電器為什么存在電壓死區(qū)?如何消除它?

答：在保護(hù)安裝處正方向出口處三相短路時(shí)，由于加入方向阻抗繼電器的測(cè)量電壓為0，使阻抗元件無(wú)法動(dòng)作，因此存電壓死區(qū)。采用記憶回路可“記住”故障前的電壓，從而可消除電壓死區(qū)。

25、 什么是距離保護(hù)的“暫態(tài)超越”現(xiàn)象?如何防止?

答：系統(tǒng)故障后，在系統(tǒng)一次側(cè)以及電流、電壓互感器的二次側(cè)，都要出現(xiàn)一個(gè)過渡過程，主要特點(diǎn)是出現(xiàn)非周期分量的電流、電壓以及諧波分量，最嚴(yán)重的后果是使繼電器出現(xiàn)“超范圍”動(dòng)作，即在保護(hù)范圍外故障時(shí)，保護(hù)誤動(dòng)，此現(xiàn)象稱為“暫態(tài)超越”。采用濾波或正、負(fù)半周比相與門輸出的方式可防止發(fā)生“超范圍”動(dòng)作。

26、 簡(jiǎn)述距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護(hù)的整定原則。

答：距離Ⅰ段：整定阻抗應(yīng)躲過本線路對(duì)端母線短路時(shí)的測(cè)量阻抗，一般按本線阻抗的80%~85%整定，時(shí)限為0s; 距離Ⅱ段：與下一級(jí)線路距離Ⅰ段配合，同時(shí)要躲過相鄰變壓器末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗，兩者取小者，若不滿足靈敏度要求，則與下一級(jí)線路距離Ⅱ段。距離Ⅲ段：按躲過線路正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，與下一級(jí)線路距離Ⅱ段配合，兩者取小者。時(shí)限按階梯時(shí)限原則。

27、 電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)有什么影響?

答：阻抗繼電器動(dòng)作特性在復(fù)平面上沿OO'方向所占面積越大，則受振蕩影響越大;振蕩中心在保護(hù)范圍內(nèi)，則保護(hù)受影響會(huì)誤動(dòng)，而且越靠近振蕩中心，影響就越大;振蕩中心在保護(hù)范圍外或保護(hù)范圍的反方向，則不受影響;若保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于系統(tǒng)振蕩周期，則不受系統(tǒng)振蕩影響。

28、 過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響是什么?

答：短路點(diǎn)過渡電阻使得阻抗繼電器的測(cè)量阻抗不能準(zhǔn)確反應(yīng)故障距離，由于短路點(diǎn)過渡電阻的影響，會(huì)使距離保護(hù)保護(hù)范圍縮短或加大，即保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，保護(hù)可能拒動(dòng)(實(shí)際的保護(hù)范圍被縮短了)，而保護(hù)范圍外故障時(shí)，保護(hù)則可能誤動(dòng)(超范圍無(wú)選擇性動(dòng)作)。

29、 系統(tǒng)振蕩與故障時(shí)三段式阻抗繼電器的動(dòng)作有何不同?

答：對(duì)于三段式距離保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)振蕩且振蕩中心位于保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，阻抗元件的啟動(dòng)順序是Ⅲ段àⅡ段àⅠ段依次起動(dòng),而本線路上I段保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，阻抗元件的啟動(dòng)順序是Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ段同時(shí)起動(dòng)。

30、 縱聯(lián)保護(hù)在電網(wǎng)中的重要作用是什么?

答：由于縱聯(lián)在電網(wǎng)中可實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，因此它可保證系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性和提高輸送功率，縮小故障造成的損壞程度、改善與后備保護(hù)的配合性能。

31、 <![endif]> 縱聯(lián)保護(hù)的信號(hào)有哪幾種?

答：有以下三種：(1)閉鎖信號(hào)。它是阻止保護(hù)動(dòng)作跳閘的信號(hào)，即無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作跳閘的必要條件，只有同時(shí)滿足本端保護(hù)元件動(dòng)作和無(wú)閉鎖信號(hào)兩個(gè)條件時(shí)，保護(hù)才能夠動(dòng)作跳閘。(2)允許信號(hào)。它是允許保護(hù)動(dòng)作跳閘的信號(hào)，即有允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作跳閘的必要條件，只有同時(shí)滿足本端保護(hù)元件動(dòng)作和有允許信號(hào)兩個(gè)條件時(shí)，保護(hù)才能夠動(dòng)作跳閘。(3)跳閘信號(hào)，它是直接引起跳閘的信號(hào)，此時(shí)與保護(hù)元件是否動(dòng)作無(wú)關(guān)，只要收到跳閘信號(hào)，保護(hù)就作用于跳閘。

32、 縱聯(lián)保護(hù)的通道可分為幾種類型?

答：可分為：(1)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱高頻保護(hù);(2)載波縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱微波保護(hù);(3)光纖縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱光纖保護(hù);(4)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)引線保護(hù)。

33、 相差高頻保護(hù)為什么設(shè)置定值不同的兩個(gè)起動(dòng)元件?

答：?jiǎn)?dòng)元件是在電力系統(tǒng)故障時(shí)起動(dòng)發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)比相。為防止外部故障時(shí)，由于兩側(cè)保護(hù)的啟動(dòng)元件可能不同時(shí)動(dòng)作，先起動(dòng)一側(cè)的比相元件，而后動(dòng)作一側(cè)的發(fā)信機(jī)還未發(fā)信就開放比相將造成保護(hù)誤動(dòng)，因此必須設(shè)置定值不同的兩個(gè)起動(dòng)元件。高定值起動(dòng)元件起動(dòng)比相，低定值元件起動(dòng)發(fā)信機(jī)。由于低定值起動(dòng)元件先于高定值起動(dòng)元件動(dòng)作，可保證外部短路時(shí)，高定值起動(dòng)元件起動(dòng)比相元件時(shí)，保護(hù)一定能收到閉鎖信號(hào)，避免誤動(dòng)。

34、 大電流接地系統(tǒng)中輸電線路接地保護(hù)方式主要有哪幾種?

答：大電流接地系統(tǒng)中輸電線路接地保護(hù)方式主要有：縱聯(lián)保護(hù)(相差高頻、方向高頻等)，零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)等。

35、 什么是自動(dòng)重合閘?電力系統(tǒng)為什么要采用自動(dòng)重合閘?

答：自動(dòng)重合閘裝置是將因故跳開的斷路器按需要自動(dòng)重新投入的一種自動(dòng)裝置。架空線路大多數(shù)的故障都屬于瞬時(shí)性故障，故障后采用自動(dòng)重合閘重合斷路器，即可自動(dòng)恢復(fù)供電。不僅能提高供電的可靠性，縮短停電時(shí)間，減少停電損失，而且還能提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。

36、 重合閘重合于永久性故障對(duì)電力系統(tǒng)有什么不利影響?

答：主要有兩個(gè)方面的不利影響：(1)使系統(tǒng)再次受到故障沖擊;(2)使斷路器工作條件惡化，因?yàn)閿嗦菲饕诙虝r(shí)間內(nèi)，連續(xù)兩次切斷電弧。

37、 什么是單相重合閘和綜合重合閘?

答：?jiǎn)蜗嘀睾祥l是指線路上發(fā)生單相接地時(shí)，保護(hù)動(dòng)作只跳開故障相的斷路器并單相重合;當(dāng)單相重合不成功或多相故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作跳三相，不再重合。綜合重合閘是指發(fā)生單相接地時(shí)，采用單相重合閘，發(fā)生相間短路時(shí)，采用三相重合閘方式。

38、 變壓器縱差保護(hù)必須要解決的問題是什么?

答：變壓器縱差保護(hù)必須要采取措施減少或消除勵(lì)磁涌流和不平衡電流的影響。勵(lì)磁涌流中含大量的二次諧波，可采用二次諧波制動(dòng)方式的差動(dòng)繼電器。

39、 變壓器縱差保護(hù)的整定原則是什么?

答：(1)大于變壓器的最大負(fù)荷電流(2)躲過區(qū)外短路時(shí)的最大不平衡電流(3)躲過變壓器的勵(lì)磁涌流。

40、 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)的本質(zhì)區(qū)別是什么?

答：它們的本質(zhì)區(qū)別在于發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)保護(hù)范圍只包含定子繞組，在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)滿足∑i=0，而發(fā)變組縱差保護(hù)保護(hù)范圍中加入了變壓器，在正常運(yùn)行和空載合閘時(shí)∑i≠0，后者比前者增加了暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流部分。

41、 什么是相差高頻保護(hù)的相繼動(dòng)作?

答：長(zhǎng)距離輸電線路上故障，當(dāng)相差高頻保護(hù)一端高頻信號(hào)相位差大于動(dòng)作角 時(shí)，該側(cè)保護(hù)將拒動(dòng)，此時(shí)可使先動(dòng)作側(cè)發(fā)信機(jī)停信，則拒動(dòng)側(cè)保護(hù)隨后動(dòng)作跳閘，稱之為&ldquo;相繼動(dòng)作&rdquo;。