繼電保護(hù)原理FAQ

1、 什么是繼電保護(hù)和安全自動裝置?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)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置，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繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行;電力系統(tǒng)安全自動裝置是用于保護(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，選擇性是指故障時僅切除故障元件，盡量減少停電范圍;快速性又稱速動性，是指保護(hù)動作時間要盡可能短，能夠快速切除故障;靈敏性是衡量保護(hù)動作靈敏程度的能力，通常用靈敏度(靈敏系數(shù))來表示;可靠性是指保護(hù)范圍內(nèi)故障不拒動，保護(hù)范圍外故障不誤動，其中不誤動的可靠性稱為“安全性”(security)，不拒動的可靠性稱為“可信賴性”(reliability)。

3、 靈敏度過高或過低會產(chǎn)生什么問題?

答：靈敏度過高說明保護(hù)動作越靈敏，越能可靠反應(yīng)要求動作的故障或異常狀態(tài)，但是在不該動作的時候容易產(chǎn)生誤動，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)動作的運(yùn)行方式下，保護(hù)會拒動。

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，可分為測量繼電器和輔助繼電器。其中，測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、時間繼電器以及信號繼電器等。

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)或斷路器拒動時，用來切除故障的保護(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)拒動時，由本電力設(shè)備的另外一套保護(hù)來實(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)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備的保護(hù)來實(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線路;Ⅲ段作為本線路的近后備保護(hù)和下一級線路的遠(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，計算保護(hù)定值時，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，校驗靈敏度時，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?

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

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

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

10、 系統(tǒng)最長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)振蕩時誤動跳閘。若無本電網(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)最長振蕩周期可按1.5s考慮。

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

答：繼電保護(hù)整定計算應(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元件檢修的正常檢修方式。對于特殊運(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，母線電壓接近0，方向元件不動作，方向電流保護(hù)拒動，出現(xiàn)電壓死區(qū)。死區(qū)大小由方向元件的最小動作電壓以及被側(cè)系統(tǒng)阻抗決定。

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

答：以一定時限快速切除全線范圍內(nèi)短路故障的電流保護(hù)稱為限時電流速斷保護(hù)，它與下一級線路電流速斷保護(hù)在定值上和時限上均要配合，若靈敏度不滿足要求，則要與下一級線路限時電流速斷保護(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)時限較長。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)反方向故障時零序保護(hù)會誤動，則必須加裝零序方向元件，保證零序保護(hù)動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電壓死區(qū)，因為故障點(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。精確計算時，故障點(diǎn)應(yīng)選在被配合段保護(hù)的保護(hù)范圍末端時的分支系數(shù)。簡化計算時，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個組成部分：(1)測量部分，用于測量故障距離和判別短路故障方向;(2)啟動部分，用來判別系統(tǒng)是否處于故障狀態(tài)，當(dāng)故障發(fā)生時，瞬時啟動保護(hù)裝置;(3)振蕩閉鎖部分，用于系統(tǒng)振蕩時閉鎖保護(hù)，防止保護(hù)誤動;(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，由于阻抗元件動作而引起保護(hù)誤動;(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)各段的時限。

22、 解釋測量阻抗、整定阻抗和動作阻抗的含義

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

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，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，由于加入方向阻抗繼電器的測量電壓為0，使阻抗元件無法動作，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”動作，即在保護(hù)范圍外故障時，保護(hù)誤動，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”動作。

26、 簡述距離Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護(hù)的整定原則。

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

27、 電力系統(tǒng)振蕩對距離保護(hù)有什么影響?

答：阻抗繼電器動作特性在復(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)受影響會誤動，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)動作時限大于系統(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，保護(hù)可能拒動(實(shí)際的保護(hù)范圍被縮短了)，而保護(hù)范圍外故障時，保護(hù)則可能誤動(超范圍無選擇性動作)。

29、 系統(tǒng)振蕩與故障時三段式阻抗繼電器的動作有何不同?

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

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，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)的信號有哪幾種?

答：有以下三種：(1)閉鎖信號。它是阻止保護(hù)動作跳閘的信號，即無閉鎖信號是保護(hù)動作跳閘的必要條件，只有同時滿足本端保護(hù)元件動作和無閉鎖信號兩個條件時，保護(hù)才能夠動作跳閘。(2)允許信號。它是允許保護(hù)動作跳閘的信號，即有允許信號是保護(hù)動作跳閘的必要條件，只有同時滿足本端保護(hù)元件動作和有允許信號兩個條件時，保護(hù)才能夠動作跳閘。(3)跳閘信號，它是直接引起跳閘的信號，此時與保護(hù)元件是否動作無關(guān)，只要收到跳閘信號，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)，簡稱高頻保護(hù);(2)載波縱聯(lián)保護(hù)，簡稱微波保護(hù);(3)光纖縱聯(lián)保護(hù)，簡稱光纖保護(hù);(4)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)，簡稱導(dǎo)引線保護(hù)。

33、 相差高頻保護(hù)為什么設(shè)置定值不同的兩個起動元件?

答：啟動元件是在電力系統(tǒng)故障時起動發(fā)信機(jī)來實(shí)現(xiàn)比相。為防止外部故障時，由于兩側(cè)保護(hù)的啟動元件可能不同時動作，先起動一側(cè)的比相元件，而后動作一側(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，因此必須設(shè)置定值不同的兩個起動元件。高定值起動元件起動比相，低定值元件起動發(fā)信機(jī)。由于低定值起動元件先于高定值起動元件動作，可保證外部短路時，高定值起動元件起動比相元件時，保護(hù)一定能收到閉鎖信號，避免誤動。

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、 什么是自動重合閘?電力系統(tǒng)為什么要采用自動重合閘?

答：自動重合閘裝置是將因故跳開的斷路器按需要自動重新投入的一種自動裝置。架空線路大多數(shù)的故障都屬于瞬時性故障，故障后采用自動重合閘重合斷路器，即可自動恢復(fù)供電。不僅能提高供電的可靠性，縮短停電時間，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電力系統(tǒng)有什么不利影響?

答：主要有兩個方面的不利影響：(1)使系統(tǒng)再次受到故障沖擊;(2)使斷路器工作條件惡化，因為斷路器要在短時間內(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：單相重合閘是指線路上發(fā)生單相接地時，保護(hù)動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，保護(hù)動作跳三相，不再重合。綜合重合閘是指發(fā)生單相接地時，采用單相重合閘，發(fā)生相間短路時，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磁涌流和不平衡電流的影響。勵磁涌流中含大量的二次諧波，可采用二次諧波制動方式的差動繼電器。

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)外短路時的最大不平衡電流(3)躲過變壓器的勵磁涌流。

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∑i≠0，后者比前者增加了暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)勵磁電流部分。

41、 什么是相差高頻保護(hù)的相繼動作?

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