继电保护知识100问

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1．什么是继电保护装置?
答：当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。
 
2．继电保护在电力系统中的任务是什么?
答：继电保护的基本任务： (1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。 (2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
 
3．简述继电保护的基本原理和构成方式。
答：继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。
 
4．电力系统对继电保护的基本要求是什么?
答：继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。 (1)可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。 (2)选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。 (3)灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。 (4)速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
 
5．如何保证继电保护的可靠性?
答：继电保护的可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要求这购套继电保护装置和断路器所取的直流电源都经由不同的熔断器供电。
6．为保证电网继电保护的选择性，上、下级电网继电保护之间逐级配合应满足什么要求：答：上、下级电网(包括同级和上一级及下一级电网)继电保护之间的整定，应遭循逐级配合的原则，满足选样性的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护镇定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。
 
7．在哪些情况下允许适当牺牲继电保护部分选择性?
答：遇到如下情况时允许适当牺牲继电保护部分选择性：(1)接入供电变压器的终端线路，无论是一台或多台变压器并列运行(包括多处T接供电变压器或供电线路)，都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。需要时，线路速动段保护可经一短时限动作。 (2)对串联供电线路，如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间，则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理，以减少配合的级数．缩短动作时间。 (3)双回线内部保护的配合，可按双回线主保护(例如横联差动保护)动作，或双回线中一回线故障时两侧零序电流(或相电流速断)保护纵续动作的条件考虑；确有困难时，允许双回线中一回线故障时，两回线的延时保护段间有不配合的情况。(4)在构成环网运行的线路中，允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。
 
8．为保证灵敏度，接地故障保护最末一段定值应如何整定?
答：接地故障保护最末一段(例如零序电流保护IV段)，应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件：220kV线路，100Ω；330kV线路，150Ω， 500kV线路，300Ω。对应于上述条件，零序电流保护最末一段的动作电流整定值应不大于300A。由线路末端发生高电阻接地故障时，允许由两侧线路继电保护装置纵续动作切除故障。对于110kV线路，考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求，其最末一段零序电流保护的电流暂定值一般也不应大于300A(一次值)，此时，允许线路两侧零序电流保护纵续动作切除故障。
 
9．系统最长振荡周期一般按多少考虑?
答：除了预定解列点外，不允许保护装置在系统振荡时误动作跳闸。如果没有本电网的具体数据，除大区系统间的弱联系联络线外，系统最长振荡周期一般按1．5s考虑。
 
10．简述220kV及以上电网继电保护整定计算的基本原则和规定。
答：(1)对于220kV及以上电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障，而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开与故障元件相连的所有其他连接电源的断路器。 (2)对瞬时动作的保护或保护的瞬时段，其整定值应保证在被保护元件外部故障时，可靠不动作，但单元或线路变压器组(包括一条线路带两台终端变压器)的情况除外。(3)上、下级继电保护的整定，一般应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求。即在下一级元件故障时，故障元件的继电保护必须在灵敏度和动作时间上均能同时与上一级元件的继电保护取得配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。 (4)继电保护整定汁算应按正常运行方式为依据。所谓正常运行方式是指常见的运行方式和被保护设备相邻的一回线或一个元件检修的正常检修运行方式。对特殊运行方式，可以按专用的运行规程或者依据当时实际情况临时处理。 (5)变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因，使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，根据当时实际情况临时处理。 (6)故障类型的选择以单一设备的常见故障为依据，一般以简单故障讲行保护装置的整定计算。 (7)灵敏度校正常运行方式下的不利故障类型进行校验，保护在对侧断路器跳闸前和跳闸后均能满足规定的灵敏度要求。对于纵联保护，在被保护线路末端发生金属性故障时，应有足够的灵敏度(灵敏度应大于2)。
11．变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?
答：变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，应根据规程规定或实际情况临时处理。 (1)变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时，可作特殊运行方式处理，例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。(2)变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因，变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地的变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则，按特殊运行方式处理。(3)双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时，作为特殊运行方式处理。 (4)为了改善保护配合关系，当某一短线路检修停运时，可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响。 (5)自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行。
 
12．简述220kV线路保护的配置原则。
答：对220kV线路，根据稳定要求或后备保护整定配合有困难时，应装设两套全线速动保护。接地短路后备保护可装阶段式或反时限零序电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。相间短路后备保护一般应装设阶段式距离保护。
 
13．简述330—500kV线路保护的配置原则。
答：对寸330-500kV线路，应装设两套完整、独立的全线速动它保护。接地短路后备保护可装设阶段式或反时限零序电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。相间短路后备保护可装设阶段式距离保护。
 
14．什么是“远后备”?什么是“近后备”?
答：“远后备”是指当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时．由各电源侧的相邻元件保护装谈动作将故障切开；“近后备”则用双重化配置方式加强元件本身的保护，位之在区内故障时，保护无拒绝动作的可能，同时装设开关失灵保护，以便当开关拒绝跳闸时启动它来切开同一变电所母线的高压开关，或遥切对侧开关。
 
15．线路纵联保护及特点是什么?
答：线路纵联保护是当线路发生故障时，使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置，是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。即两侧均将判别量借助通道传送到对侧，然后，两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。因此，判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。(1)方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向，以判断是线路内部故障还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向，则当被保护线路外部故障时，总有一侧看到的是反方向。其特点是： 1)要求正向判别启动元件对于线路末端故障有足够的灵敏度； 2)必须采用双频制收发信机。 (2)相差高频保护是比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁，1)能反应全相状态下的各种对称和不对称故障，装设比较简单； 2)不反应系统振荡。在非全相运行状态下和单相重合闸过程中保护能继续运行； 3)不受电压回路断线的影响， 4)对收发信机及通道要求较高，在运行中两侧保护需要联调；5)当通道或收发信机停用时，整个保护要退出运行，因此需要配备单独的后备保护。 (3)高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装设作为基本保护，增加相应的发信与收信设备，通过通道构成纵联距离保护。其特点是： 1)能足够段敏和快速地反应各种对称与不对称故障； 2)仍保持后备保护的功能； 3)电压二次回路断线时保护将会误动，需采取断线闭锁措施，使保护退出运行。
16．纵联保护的通道可分为几种类型?
答：可分为以下几种类型： (1)电力线载波纵联保护(简称高频保护)。 (2)微波纵联保护(简称微波保护)。(3)光纤纵联保护(简称光纤保护)。(4)导引线纵联保护(简称导引线保护)。
 
17．纵联保护的信号有哪几种?
答：纵联保护的信号有以下三种：(1)闭锁信号。它是阻止保护动作于跳闸的信号。换言之。无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件。只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时，保护才作用于跳闸。(2)允许信号。它是允许保护动作于跳闸的信号。换言之，有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时，保护才动作于跳闸。(3)跳闸信号。它是直接引起跳闸的信号。此时与保护元件是否动作无关，只要收到跳闸信号，保护就作用于跳闸，远方跳闸式保护就是利用跳闸信号。
 
18．相差高频保护为什么设置定值不同的两个启动元件?
答：启动元件是在电力系统发生故障时启动发信机而实现比相的。为了防止外部故障时由于两侧保护装置的启动元件可能不同时动作，先启动一侧的比相元件，然后动作一侧的发信机还未发信就开放比相将造成保护误动作，因而必须设置定值不同的两个启动元件。高定值启动元件启动比相元件，低定值的启动发信机。由于低定值启动元件先于高定值启动元件动作，这样就可以保证在外部短路时，高定值启动元件启动比相元件时，保护一定能收到闭锁信号，不会发生误动作。
 
19．相差高频保护有何优缺点?
答：相差高频保护有如下优点：(1)能反应全相状态下的各种对称和不对称故障，装置比较简单。(2)不反应系统振荡。在非全相运行状态下和单相重合闸过程中，保护能继续运行。
(3)保护的工作情况与是否有串补电容及其保护间隙是否不对称击穿基本无关。(4)不受电压二次回路断线的影响。
缺点如下：
(1)重负荷线路，负荷电流改变了线路两端电流的相位，对内部故障保护动作不利。
(2)当一相断线接地或非全相运行过程中发生区内故障时，灵敏度变坏，甚至可能拒动。
(3)对通道要求较高，占用频带较宽。在运行中，线路两端保护需联调。
(4)线路分布电容严重影响线路两端电流的相位，限制了其使用线路长度。
20．简述方向比较式高频保护的基本工作原理。
答：方向比较式高频保护的基本工作原理是比较线路两侧各自看到的故障方向，以综合判断其为被保护线路内部还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向，则当被保护线路外部故障时，总有一侧看到的是反方向。因此，方向比较式高频保护中判别元件，是本身具有方向性的元件或是动作值能区别正、反方向故障的电流元件。所谓比较线路的故障方向，就是比较两侧特定判别元件的动作行为。
 
20．纵联保护在电网中的重要作用是什么?
答：由个纵联保护在电网中可实现全线速动，出此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。

21．何谓闭锁式方向高频保护?
答：在方向比较式的高额保护中，收到的信号作闭锁保护用，叫闭锁式方向高频保护。它们的正方向判别元件不动作，不停信，非故障线路两端的收信机收到闭锁信号，相应保护被闭锁。
 
22，何谓高频闭锁距离保护，其构成原理如何?
答：控制收发信机发出高频闭锁信号，闭锁两侧距离保护的原理构成的高频保护为高频闭锁距离保护，它能使保护无延时地切除被保护线路任一点的故障。
 
23．高频闭锁距离保护有何优缺点?
答：该保护有如下优点：
(1)能足够灵敏和快速地反应各种对称和不对称故障。(2)仍能保持远后备保护的作用(当有灵敏度时)。(3)不受线路分布电容的影响。
缺点如下：
(1)串补电容可使高频闭锁距离保护误动或拒动。
(2)电压二次回路断线时将误动。应采取断线闭锁措施，使保护退出运行。
 
24．高频闭锁负序方向保护有何优缺点?
答：该保护具有下列优点：
(1)原理比较简单。在全相运行条件下能正确反应各种不对称短路。在三相短路时，只要不对称时间大于5—7ms，保护可以动作。 (2)不反应系统振荡，仍也不反应稳定的三相短路。
(3)当负序电压和电流为启动值的三倍时，保护动作时间为10—15ms。(4)负序方向元件一般有较满意的灵敏度。(5)对高频收发信机要求较低。
缺点如下：
(1)在两相运行条件下（包括单相重合闸过程中）发生故障，保护可能拒动。
(2)线路分布电容的存在．使线路在空载合闸时，由于三相不同时合闸，保护可能误动。当分布电容足够大时，外部短路时该保护也将误动，应采取补偿措施。
(3)在串补线路上，只要串补电容无不对称击穿，则全相运行条件下的短路保护能正确动作。当串补电容友保护区内时，发生系统振荡或外部二相短路、且电容器保护间隙不对称击穿，保护将误动。当串补电容位于保护区外，区内短路且有电容器的不对称击穿，也可能发生保护拒动。
(4)电压二次回路断线时，保护应退出运行。
 
25．非全相运行对高频闭锁负序功率方向保护有什么影响?
答：当被保护线路上出现非全相运行，将在断相处产生一个纵向的负序电压，并由此产生负序电流，在输电线路的A、B两端，负序功率的方向同时为负，这和内部故障时的情况完全一样。因此，在一侧断开的非全相运行状态下，高频闭锁负序功率方向保护将误动作。为了克服上述缺点，如果将保护安装地点移到断相点的里侧，则两端负序功率的方向为一正一负，和外部故障时的情况一样，这时保护将处于启动状态，但由于受到高频信号的闭锁而不会误动作。针对上述两种情况可知，当电压互感器接于线路侧时，保护装置不会误动作，而当电压互感器接于变电所母线侧时，则保护装置将误动作。此时需采取措施将保护闭锁。
26．线路高频保护停用对重合闸的使用有什么影响?
答：当线路高额保护停用时，可能因以下两点原因影响线路重合闸的使用：
(1)线路无高频保护运行，需由后备保护(延时段)切除线路故障，即不能快速切除故障，造成系统稳定极限下降，如果使用重合闸重合于永久性故障，对系统稳定运行则更为不利。 (2)线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的，如果线路高频保护停用，则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配，对瞬时故障亦可能重合不成功，对系统增加一次冲击。
 
27．高频保护运行时，为什么运行人员每天要交换信号以检查高频通道?
答：我国常采用电力系统正常时高频通道无高频电流的工作方式。由于高频通道涉及两个厂站的设备，其中输电线路跨越几千米至几百千米的地区，经受着自然界气候的变化和风、霜、雨、雪、雷电的考验。高频通道上各加工设备和收发信机元件的老化和故障都会引起衰耗；高频通道上任何一个环节出问题，都会影响高额保护的正常运行。系统正常运行时，高频通道无高频电流，高频通道上的设备有问题也不易发现，因此每日由运行人员用启动按钮启动高频发信机向对侧发送高频信号，通过检测相应的电流、电压和收发信机上相应的指示灯来检查高频通道，以确保故障时保护装置的高频部分能可靠工作。
 
28．什么是零序保护?大电流接地系统中为什么要单独装设零序保护?
答：在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路，但其灵敏度较低，保护时限较长。采用零序保护就可克服此不足，这是因为：①系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流和零序电压．因此零序保护的动作电流可以整定得较小，这有利于提高其灵敏度；②Y／△接线降压变压器，△侧以行的故障不会在Y侧反映出零序电流，所以零序保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限。
 
29，简述零序电流方向保护在接地保护中的作用。
答：零序电流方向保护是反应线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护装置，在我国大短路电流接地系统不同电压等级电力网的线路上，根据部颁规程规定，都装设了这种接地保护装置作为基本保护。电力系统事故统计材料表明，大电流接地系统电力网中线路接地故障占线路全部故障的80％一90％，零序电流方向接地保护的正确动作率约97％，是高压线路保护中正确动作率最高的一种。零序电流方向保护具有原理简单、动作可靠、设备投资小、运行维护方便、正确动作率高等一系列优点。
 
30．零序电流保护有什么优点?
答：带方向性和不带方向性的零序电流保护是简单而有效的接地保护方式，其优点是：
(1)结构与工作原理简单，正确动作率高于其他复杂保护。
(2)整套保护中间环节少，特别是对于近处故障，可以实现快速动作，有利于减少发展性故障。
(3)在电网零序网络基本保持稳定的条件下，保护范围比较稳定。
(4)保护反应于零序电流的绝对值，受故障过渡电阻的影响较小。
(5)保护定值不受负荷电流的影响，也基本不受其他中性点不接地电网短路故障的影响，所以保护延时段灵敏度允许整定较高。
 
31．零序电流保护在运行中需注意哪些问题?
答：零序电流保护在运行中需注意以下问题：(1)当电流回路断线时，可能造成保护误动作。这是一般较灵敏的保护的共同弱点，需要在运行中注意防止。就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。如果确有必要，还可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法防止这种误动作。(2)当电力系统出现个对称运行时，也会出现零序电流，例如变压器三相参数个同所引起的不对称运行，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期，母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流，以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流，特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下，可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护启动。 (3)地理位置靠近的平行线路，当其中一条线路故障时，可能引起另一条线路出现感应零序电流，造成反分向侧零序方向继电器误动作。如确有此可能时，可以改用负序方向继电器，来防止上述方向继电器误判断。(4)由于零序方向继电器交流回路平时没有零序电流和零序电压，回路断线不易被发现；当继电器零序电压取自电压互感器开口三角侧时，也不易用较直观的模拟方法检查其方向的正确性，因此较容易因交流回路有问题而使得在电网故障时造成保护拒绝动作和误动作。
 
32．零序电流保护为什么设置灵敏段和不灵敏段?
答：采用三相重合闸或综合重合闸的线路，为防止在三相合闸过程中三相触头不同期或单相重合过程的非全相运行状态中又产生振荡时零序电流保护误动作，常采用两个第一段组成的四段式保护。灵敏一段是按躲过被保护线路末端单相或两相接地短路时出现的最大零序电流整定的。其动作电流小，保护范围大，但在单相故障切除后的非全相运行状态下被闭锁。这时，如其他相再发中故障，则必须等重合闸重合以后靠重合闸后加速跳闸，使跳闸时间长，可能引起系统相邻线路由于保护不配而越级跳闸，故增设一套不灵敏一段保护。不灵敏一段是按躲过非全相运行又产生振荡时出现的最大零序电流整定的。其动作电流大，能躲开上述非全相情况下的零序电流，两者都是瞬时动作的。
 
33．采用接地距离保护有什么优点?
答：接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护。特别适合于短线路的一、二段保护。对短线路说来，一种可行的接地保护方式是用接地距离保护一、二段再辅之以完整的零序电流保护。两种保护各自配合整定，各词其责：接地距离保护用以取得本线路的瞬时保护段和有较短时限与足够灵敏度的全线第二段保护；零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务，保证与相邻线路的零序电流保护间有可靠的选择性。
34．多段式零序电流保护逐级配合的原则是什么?不遵守逐级配合原则的后果是什么？
答：相邻保炉逐级配合的原则是要求相邻保护在灵敏度和动作时间上均能相互配合，在上、下两级保护的动作特性之间，不允许出现任何交错点，并应留有一定裕度。实践证明，逐级配合的原则是保证电网保护有选择性动作的重要原则，否则就难免会出现保护越级跳闸，造成电网事故扩大的严重后果。