电网调度实用技术问答3

第四部分：电力系统继电保护、安全自动装置及通信、自动化

（1）、继电保护的主要任务、基本原理及运行整定要求

1、什么是继电保护和安全自动装置?

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或危及其安全运行的事件时，需要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。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力元件的，一般通称为继电保护装置；用于保护电力系统的，则通称为电力系统安全自动装置。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行；电力系统安全自动装置则用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和中止已开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃或电压崩溃等。 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距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，或将那些继续运行而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容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

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大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置将包括测量部分（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：对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别地进行协调。

(1)可靠性。继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本性能要求，它又分为两个方面，即可信赖性与安全性。

可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的异常或故障状态下，能够准确地完成动作；安全性要求继电保护在非设计要求它动作的其它所有情况下，能够可靠地不动作。

可信赖性与安全性，都是继电保护必备的性能，但两者相互矛盾。在设计与选用继电保护时，需要依据被保护对象的具体情况，对这两方面的性能要求适当地予以协调。例如，对于传送大功率的输电线路保护，一般宜于强调安全性；而对于其它线路保护，则往往宜于强调可信赖性。至于大型发电机组的继电保护，无论它的拒绝动作或误动作跳闸，都会引起巨大的经济损失，需要通过精心设计和装置配置，兼顾这两方面的要求。

提高继电保护安全性的办法，主要是采用经过全面分析论证，有实际运行经验或者经试验确证为技术性能满足要求、元件工艺质量优良的装置；而提高继电保护的可信赖性，除了选用高可靠性的装置而外，重要的还可以采取装置双重化，实现二中取一的跳闸方式。

(2)选择性。继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。例如，对于电力元件的继电保护，当电力元件故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开系统供电电源；而对于振荡解列装置，则要求当电力系统失去同步运行稳定性时，在解列后两侧系统可以各自安全地同步运行的地点动作于断路器，将系统一分为二，以中止振荡，等等。

电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：①由电源算起，愈靠近故障点的继电保护的故障起动值相对愈小，动作时间愈短，并在上下级之间留有适当的裕度；②要具有后备保护作用，如果最靠近故障点的继电保护装置或断路器因故拒绝动作而不能断开故障时，能由紧邻的电源侧继电保护动作将故障断开。在220kV及以上电压的电力网中，由于接线复杂所带来的具体困难，在继电保护技术上往往难于做到对紧邻下一级元件的完全后备保护作用，相应采用的通用对策是，每一电

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力元件都装设至少两套各自独立工作，可以分别对被保护元件实现充分保护作用的继电保护装置，即实现双重化配置；同时，设置一套断路器拒绝动作的保护，当断路器拒动时，使同一母线上的其它断路器跳闸，以断开故障。

(3)快速性。继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以断开故障或中止异常状态发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的最重要手段。

(4)灵敏性。继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。故障时通入装置的故障量和给定的装置起动值之比，称为继电保护的灵敏系数。它是考核继电保护灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中，对它都有具体的规定要求。

继电保护愈灵敏，愈能可靠地反应于要求动作的故障或异常状态；但同时，也愈易于在非要求动作的其它情况下产生误动作，因而与选择性发生矛盾，需要协调处理。 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，要求这两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。3～110kV电网运行中的电力设备一般应有分别作用于不同断路器，且整定有规定的灵敏系数的两套独立的保护装置作为主保护和后备保护，以确保电力设备的安全。

6、为保证电网保护的选择性，上、下级电网保护之间逐级配合应满足什么要求?

答：上、下级(包括同级和上一级及下一级电网)继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求，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整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。

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7、在哪些情况下允许适当牺牲部分选择性?

答：遇到如下情况时允许适当牺牲部分选择性：

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份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。当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整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220千伏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220千伏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，起动断路器失灵保护，断开与

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故障元件相连的所有其他联接电源的断路器。

（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。即在下一级线路或元件故障时，故障线路或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线路或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）继电保护整定计算应按常见的运行方式为依据。所谓常见运行方式是指正常运行方式和被保护设备相邻近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，一般以简单故障进行保护装置的整定计算。

（7）灵敏度按常见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

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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)发电厂只有一台主变压器，则变压器中性点宜直接接地运行，当变压器检修时，按特殊运行方式处理。

6)发电厂有接于母线的两台主变压器，则宜将保持一台变压器中性点直接接地运行。如由于某些原因，正常运行时必须两台变压器中性点均直接接地运行，则当一台主变压器检修时，按特殊运行方式处理。

7)发电厂有接于母线的三台及以上主变压器，则宜两台变压器中性点直接接地运行，并把它们分别接于不同的母线上，当不能保持不同母线上各有一个接地点时，按特殊运行方式处理。视具体情况，正常运行时也可以一台变压器中性点直接接地运行，当变压器全部检修时，按特殊运行方式处理。

8)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。

（2）、220千伏—500千伏线路的主要保护

13、简述220千伏线路保护的配置原则

答：对于220千伏线路，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。 14、简述330千伏—500千伏线路保护的配置原则

答：对于330一500kV线路，应装设两套完整、独立的全线速动主保护。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。 15、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置动作将故障切开；“近后备”，则用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，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起动它来切开同一变电所母线的

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高压开关，或遥切对侧开关。

16、纵联保护在电网中的重要作用是什么？

答：由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因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。

17、纵联保护的通道可分为几种类型?

答：它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)。 18、线路纵联保护及特点

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、纵联方向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，两侧电流相位相反时保护动作跳闸。其特点是：

1）能反应区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）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；

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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、纵联距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装置作为基本保护，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）能足够灵敏和快速地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。

19、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。顾名思义，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。顾名思义，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。 20、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起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。 21、相差高频保护有何优缺点?

答：相差高频保护有如下优缺点。

(1)能反应全相状态下的各种对称和不对称故障，装置继电部分较简单。 (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。

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(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)不受电压二次回路断线的影响。

(7)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。 (8)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。

22、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。 23、何谓闭锁式纵联方向保护?

答：在方向比较式的纵联保护中，收到的信号作闭锁保护用，叫闭锁式纵联方向保护。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。 24、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。

25、高频闭锁距离保护有何优缺点?

答：该保护有如下优缺点。

(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)串补电容可使高频闭锁距离保护误动或拒动。

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(4)不受线路分布电容的影响。

(5)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。 26、高频闭锁负序方向保护有何优缺点?

答：该保护具有下列优缺点。

(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，但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)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。

(6)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，外部短路也将误动，应采取补偿措施。

(7)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。当串补电容在保护区内时，发生系统振荡或外部三相短路、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。 (8)电压二次回路断线时，保护应退出运行。 (9)对高频收发信机要求较低。

27、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。

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28、线路高频保护停用是否会影响重合闸的使用？

答：当线路高频保护停用时，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。

29、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，以及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，都会影响高频保护的正常运行。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起动按钮起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。

30、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，d接线降压变压器，△侧以后的故障不会在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。 31、简述零序电流方向保护在接地保护中的作用与地位。

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

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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，大短路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%～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。

随着电力系统的不断发展，电力网日趋复杂，短线路和自耦变压器日渐增多，零序电流方向保护在这一新局面下也显露出自己固有的局限性。为此，现行规程中在规定装设多段式零序电流方向保护的同时，还补充规定：“对某些线路，如方向性接地距离可以明显改善整个电力网接地保护性能时，可装设接地距离保护，并辅以阶段式零序电流保护”。 32、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。零序电流保护以单一的电流量作为动作量，而且只需用一个继电器便可以对三相中任一相接地故障作出反应，因而使用继电器数量少、回路简单、试验维护简便、容易保证整定试验质量和保持装置经常处于良好状态，所以其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。由于线路接地故障零序电流变化曲线陡度大，其瞬时段保护范围较大，对一般长线路和中长线路可以达到全线的70%～80%，性能与距离保护相近。而且在装用三相重合闸的线路上，多数情况，其瞬时保护段尚有纵续动作的特性，即使在瞬时段保护范围以外的本线路故障，仍能靠对侧断路器三相跳闸后，本侧零序电流突然增大而促使瞬时段起动切除故障。这是一般距离保护所不及的，为零序电流保护所独有的优点。

(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。例如，当220kV线路发生对树放电故障，故障点过渡电阻可能高达100Ω以上，此时，其他保护多将无法起动，而零序电流保护，即使3I0定值高达数百安(一般100A左右)尚能可靠动作，或者靠两侧纵续动作，最终切除故障。

(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。并且，零序电流保

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护之间的配合只决定于零序网络的阻抗分布情况，不受负荷潮流和发电机开停机的影响，只需使零序网络阻抗保持基本稳定，便可以获得较良好的保护效果。

33、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)当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不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起动。

(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，造成反方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。 34、零序电流保护为什么设置灵敏段和不灵敏段?

采用三相重合闸或综合重合闸的线路,为防止再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

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，如其他相再发生故障，则必须等重合闸 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

误动作，常采用两个第一段组成的四段式保护。

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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。 35、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，各司其责：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。 36、常规接地距离继电器有什么特点?

答：该继电器具有以下特点。

(1)在单相接地故障时，能正确测量距离。增加领前相电压作辅助极化量和极化回路实现记忆作用，都十分有利于消除电压死区，增强允许接地电阻能力和保证反方向故障的方向性。在这种故障时的基本性能，和相间方向距离元件在相间短路时的情况相似。

(2)在单相接地故障时，能够选相，可以用作选相元件。 (3)受端母线经电阻三相短路时，要失去方向性。

(4)在重负荷长线路情况下，如果整定值较大，送端母线两相短路时要失去方向性。

(5)发生两相短路经电阻接地故障时，领前故障相的元件要发生超越，等价电源阻抗与线路阻抗之比愈大时，超越愈严重；极化回路的记忆作用和领前相辅助极化电压作用更使超越增大。而滞后故障相的元件要缩短保护范围。因此，如果要利用这种继电器作距离测量元件，需要在发生两相短路接地时将领前故障相元件退出工作。

(6)正方向两相短路时，保护范围缩短。等值电源阻抗与整定阻抗之比愈大时，缩短的情况愈严重。

(7)全相运行和非全相运行时发生振荡，当两侧等值电源电动势角摆开较大时，都可能动作。

37、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：相邻保护逐级配合的原则是要求相邻保护在灵敏度和动作时间上

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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，不遵守这条原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。

38、接地距离保护和方向零序保护其保护范围有哪些不同？

答：主要反映在变压器中性点接地方式对方向另序保护影响很大，接地点越多则保护范围越小；而对接地距离保护影响较小，故其保护范围有所不同。

39、什么叫距离保护?距离保护的特点是什么?

答：距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护。

距离保护是主要用于输电线的保护，一般是三段或四段式。第一、二段带方向性，作本线段的主保护，其中第一段保护线路的80%～90%。第二段保护余下的10%～20%并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线段的后备保护。

整套距离保护包括故障起动、故障距离测量、相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁，有的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等装置。有的接地距离保护还配备单独的选相元件。 40、电网频率变化对距离保护有什么影响?

答：电网频率变化对距离保护的影响，主要表现在以下两方面： (1)电网频率变化时，作为保护或振荡闭锁起动元件的对称分量滤过器，因不平衡输出电压增大，有可能动作，从而使距离保护工作不正常。如果采用增量元件，则可认为不受电网频率变化的影响。

(2)对方向阻抗继电器产生影响。因方向阻抗继电器中的记忆回路对频率很敏感，所以频率变化对方向阻抗继电器动作特性有较大的影响，可能导致保护区的变化以及在某些情况下正、反向出口短路故障时失去方向性。 41、电压互感器和电流互感器的误差对距离保护有什么影响?

 答：电压互感器和电流互感器的误差会影响阻抗继电器距离测量的精确性。具体说来，电流互感器的角误差和比误差、电压互感器的角误差和比误

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差以及电压互感器二次电缆上的电压降，将引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差，从而影响阻抗测量的精度。 42、距离保护有哪些闭锁装置?各起什么作用?

答：电压断线闭锁——电压互感器二次回路断线时，由于加到继电器的电压下降，好象短路故障一样，保护可能误动作，所以要加闭锁装置；

振荡闭锁——在系统发生故障出现负序分量时将保护开放（0·4～0·5秒），允许动作，然后再将保护解除工作，防止系统振荡时保护误动作。

43、电力系统振荡时，对继电保护装置有哪些影响？

答：电力系统振荡时，对继电保护装置的电流继电器、阻抗继电器有影响。

（1） 对电流继电器的影响。当振荡电流达到继电器的动作电流时，继电

器动作；当振荡电流降低到继电器的返回电流时，继电器返回。因此电流速断保护肯定会误动作。一般情况下振荡周期较短，当保护装置的时限大于1.5—2秒时，就可能躲过振荡误动作。

（2） 对阻抗继电器的影响。周期性振荡时，电网中任一点的电压和流经

线路的电流将随两侧电源电动势间相位角的变化而变化。振荡电流增大，电压下降，阻抗继电器可能动作；振荡电流减小，电压升高，阻抗继电器返回。如果阻抗继电器触点闭合的持续时间长，将造成保护装置误动作。

44、距离保护的主要优缺点是什么？

答：（1）一段距离保护基本不受系统运行方式的影响，它使被保护线路全长

的60%——70%得到快速切除故障。

（2） 能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求。

（3） 阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置、电压断线闭锁

装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。

45、什么是自动重合闸?电力系统中为什么要采用自动重合闸?

答：自动重合闸装置是将因故跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。

电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故

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障一般不到10%。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。

46、使用自动重合闸的主要目的是什么？

答：（1）大大提高供电可靠性，特别是单侧电源单回线路。 （2）可以提高超高压输电系统的并列运行稳定性。

（3）为了自动恢复瞬时故障线路的运行，从而自动恢复整个系统的正常运行状态。

（4）可以纠正由于断路器或继电保护装置造成的误跳闸。 47、对自动重合闸装置有哪些基本要求?

答：有以下几个基本要求。

(1)在下列情况下，重合闸不应动作：

1)由值班人员手动跳闸或通过遥控装置跳闸时；

2)手动合闸，由于线路上有故障，而随即被保护跳闸时。 (2)除上述两种情况外，当断路器由继电保护动作或其它原因跳闸后，重合闸均应动作， 使断路器重新合上。

(3)自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定，如一次重合闸就只应实现重合一次，不允许第二次重合。

(4)自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次故障跳闸的再重合。

(5)应能和继电保护配合实现前加速或后加速故障的切除。

(6)在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同期问题，即能实现无压检定和同期检定。

(7)当断路器处于不正常状态(如气压或液压过低等)而不允许实现重合闸时，应自动地将自动重合闸闭锁。

(8)自动重合闸宜采用控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸。

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48、自动重合闸怎样分类?

答：按不同的特征来分类，常用的有以下几种： (1)按重合闸的动作分类，可以分为机械式和电气式。

(2)按重合闸作用于断路器的方式，可以分为三相、单相和综合重合闸三种。

(3)按动作次数，可以分为一次式和二次式(多次式)。

(4)按重合闸的使用条件，可分为单侧电源重合闸和双侧电源重合闸。双侧电源重合闸又可分为检定无压和检定同期重合闸、非同期重合闸。 49、选用重合闸方式的一般原则是什么?

答：其原则如下。

(1)重合闸方式必须根据具体的系统结构及运行条件，经过分析后选定。 (2)凡是选用简单的三相重合闸方式能满足具体系统实际需要的，线路都应当选用三相重合闸方式。特别对于那些处于集中供电地区的密集环网中，线路跳闸后不进行重合闸也能稳定运行的线路，更宜采用整定时间适当的三相重合闸。对于这样的环网线路，快速切除故障是第一位重要的问题。

(3)当发生单相接地故障时，如果使用三相重合闸不能保证系统稳定，或者地区系统会出现大面积停电，或者影响重要负荷停电的线路上，应当选用单相或综合重合闸方式。

(4)在大机组出口一般不使用三相重合闸。 50、选用线路三相重合闸的条件是什么?

答：下面介绍选用单、双侧电源线路三相重合闸的条件。 1单侧电源线路

单侧电源线路电源侧宜采用一般的三相重合闸，如由几段串联线路构成的电力网，为了补救其电流速断等瞬动保护的无选择性动作，三相重合闸采用带前加速或顺序重合闸方式，此时断开的几段线路自电源侧顺序重合。但对供电给重要负荷的单回线路，为提高其供电可靠性，也可以采用综合重合闸。

2双侧电源线路

两端均有电源的线路采用自动重合闸时，应保证在线路两侧断路器均已跳闸，故障点电弧熄灭和绝缘强度已恢复的条件下进行。同时，应考虑断路器在进行重合闸的线路两侧电源是否同期，以及是否允许非同期合闸。因此，双侧电源线路的重合闸可归纳为一类是检定同期重合闸，如一侧检定线路无

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电压，另一侧检定同期及检定平行线路电流的重合闸等；另一类是不检定同步的重合闸，如非同期重合闸、快速重合闸、解列重合闸及自同期重合闸等。

(1)非同期重合闸方式。只有当符合下列条件且认为有必要时，才可采用非同期重合闸。

1)非同期重合闸时，流过发电机、同期调相机或电力变压器的冲击电流，未超过规定的允许值。

2)在非同期重合闸所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响较小。 3)重合后电力系统可以很快恢复同期运行。

(2)快速自动重合闸方式。只有当依靠成功的重合闸来保持系统稳定运行的前提下，才应当采用快速自动重合闸方式。它要求线路两侧装有保护整条线路的快速保护(如高频保护)，以保证从短路开始到重新合上的整个间隔在0.5～0.6s以内。

(3)解列重合闸与自同期重合闸方式。解列重合闸主要有两种方式，其一是受端为小电源的解列重合闸方式，适用于两侧电源不能采用非同期重合闸而检定同期的可能性不大的输电线路上。正常运行时，由系统向小电源侧输送功率。当线路发生故障时，系统侧保护作用于断路器跳闸，小电源侧的保护作用于本侧断路器，实现小电源与系统解列，两侧的断路器跳闸后，系统侧的重合闸检定线路无电压重合。重合成功，则由系统恢复受电侧非重要负荷的供电，然后再在解列点实行同期并列，恢复正常供电。

当受电侧为水电厂时，可采用自同期重合闸。在线路上发生故障后，系统侧的保护动作使线路断路器跳闸，水电厂侧的保护则动作于跳开水电厂发电机的断路器和灭磁开关，但不断开线路断路器。然后，系统侧的重合闸检定线路无电压而重合，水轮发电机侧以自同期方式自动与系统并列。

(4)检定同期重合闸方式。这是在高压电网中应用最广的一种三相重合闸 方式。检定同期的办法可以是直接方式(利用检定同期继电器)或间接方式(如平行双回线路检定另一回线路是否有电流来判断两侧系统是否同期)，也可以根据电网接线情况进行推理判断(如并列运行的发电厂或电力系统之间具有三个以上联系或三个紧密联系的线路，由于同时断开所有联系的可能性几乎不存在，可采用不检定同期重合闸方式)。

检定同期重合闸除在两侧均装有ARC装置外，在线路两侧均装有检定线路无电压继电器KV及检定同期继电器KSY(两者并联工作)。正常运行时，两侧KSY均投入，而KV仅一侧投入，另一侧KV可通过压板XB断开，这样，利用XB定期切换其工作方式，可以使两侧断路器的工作条件接近，同时也可以选择其中对系统稳定性危害较少的一侧(或大型汽轮发电机高压配出线路的系统侧)先合，以减少重合不成功时对系统的冲击和防止重合不成功时对

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机组的损伤。

双回线路检定平行线路另一回线路有电流的重合闸方式虽然较检定同期方式简单，但当双回线同时断开时即失去自动重合的可能性。

51、重合闸重合于永久性故障上对电力系统有什么不利影响?哪些情况下不能采用重合闸?

答：当重合闸重合于永久性故障时，主要有以下两个方面的不利影响：

1)使电力系统又一次受到故障的冲击；

2)使断路器的工作条件变得更加严重，因为在连续短时间内，断路器要两次切断电弧。

只有在个别的情况，由于受系统条件的限制，不能使用重合闸。例如，断路器遮断容量不足；防止出现非同期情况；或有的特大型机组，在第一次切除线路多相故障后，在故障时它所承受的机械应力衰减要带较长延时，为了防止重合于永久性故障，由于机械应力叠加而可能损坏机组时，也不允许使用重合闸。

52、选用线路单相重合闸及综合重合闸的条件是什么?

答：单相重合闸是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器并单相重合；当单相重合不成功或多相故障时，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。由其它任何原因跳开三相断路器时，也不再进行重合。

综合重合闸是指，当发生单相接地故障时采用单相重合闸方式，而当发生相间短路时采用三相重合闸方式。

在下列情况下，需要考虑采用单相重合闸或综合重合闸方式： （1） 220千伏及以上电压单回联络线、两侧电源之间相互联系薄弱的

线路（包括经低一级电压线路弱联系的电磁环网）；特别是大型汽轮发电机组的高压配出线路。

（2） 当电网发生单相接地故障时，如果使用三相重合闸不能保证系统

稳定的线路。

（3） 允许使用三相重合闸的线路，但使用单相重合闸对系统或恢复供

电有较好效果时，可采用综合重合闸方式。例如，两侧电源间联系较紧密的双回线路或并列运行环网线路，根据稳定计算，重合于三相永久故障不致引起稳定破坏时，可采用综合重合闸方式。当采用三相重合闸时，采取一侧先合，另一侧待对侧重合成功后实现同步重合闸的方式。

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53、试比较单相重合闸与三相重合闸的优缺点。

答：经比较这两种重合闸的优缺点如下。

(1)使用单相重合闸时会出现非全相运行，除纵联保护需要考虑一些特殊问题外，对零序电流保护的整定和配合产生了很大影响，也使中、短线路的零序电流保护不能充分发挥作用。

例如，一般环网三相重合闸线路的零序电流一段都能纵续动作，即在线路一侧出口单相接地而三相跳闸后，另一侧零序电流立即增大并使其一段动作。以前利用这一特点，即使线路纵联保护停用，配合三相快速重合闸，仍然保持着较高的成功率。但当使用单相重合闸时，这个特点不存在了，而且为了考虑非全相运行，往往需要抬高零序电流一段的起动值，零序电流二段的灵敏度也相应降低，动作时间也可能增大。

(2)使用三相重合闸时，各种保护的出口回路可以直接动作于断路器。使用单相重合闸时，除了本身有选相能力的保护外，所有纵联保护、相间距离保护、零序电流保护等，都必须经单相重合闸的选相元件控制，才能动作于断路器。

(3)当线路发生单相接地，进行三相重合闸时，会比单相重合闸产生较大的操作过电压。这是由于三相跳闸、电流过零时断电，在非故障相上会保留相当于相电压峰值的残余电荷电压，而重合闸的断电时间较短，上述非故障相的电压变化不大，因而在重合时会产生较大的操作过电压。而当使用单相重合闸时，重合时的故障相电压一般只有17%左右(由于线路本身电容分压产生)，因而没有操作过电压问题。然而，从较长时间在110kV及220kV电网采用三相重合闸的运行情况来看，对一般中、短线路操作过电压方面的问题并不突出。

(4)采用三相重合闸时，在最不利的情况，有可能重合于三相短路故障，有的线路经稳定计算认为必须避免这种情况时，可以考虑在三相重合闸中增设简单的相间故障判别元件，使它在单相故障时实现重合，在相间故障时不重合。

54、自动重合闸的启动方式有哪几种?各有什么特点?

答：自动重合闸有两种启动方式：断路器控制开关位置与断路器位置不对应启动方式、保护启动方式。

不对应启动方式的优点：简单可靠，还可以纠正断路器误碰或偷跳，可提高供电可靠性和系统运行的稳定性，在各级电网中具有良好运行效果，是所有重合闸的基本启动方式。其缺点是，当断路器辅助触点接触不良时，不

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对应启动方式将失效。

保护起动方式，是不对应启动方式的补充。同时，在单相重合闸过程中需要进行一些保护的闭锁，逻辑回路中需要对故障相实现选相固定等，也需要一个由保护启动的重合闸启动元件。其缺点：不能纠正断路器误动。 55、在检定同期和检定无压重合闸装置中，为什么两侧都要装检定同期和检定无压继电器?

答：其原因如下。

(1)如果采用一侧投无电压检定，另一侧投同步检定这种接线方式。那么，在使用无电压检定的那一侧，当其断路器在正常运行情况下由于某种原因(如误碰、保护误动等)而跳闸时，由于对侧并未动作，因此线路上有电压，因而就不能实现重合，这是一个很大的缺陷。为了解决这个问题，通常都是在检定无压的一侧也同时投入同期检定继电器，两者的触点并联工作，这样就可以将误跳闸的断路器重新投入。为了保证两侧断路器的工作条件一样，在检定同期侧也装设无压检定继电器，通过切换后，根据具体情况使用。但应注意，一侧投入无压检定和同步检定继电器时，另一侧则只能投入同步检定继电器。否则，两侧同时实现无电压检定重合闸，将导致出现非同期合闸。在同步检定继电器触点回路中要串接检定线路有电压的触点。 56、单侧电源送电线路重合闸方式的选择原则是什么?

答：其选择原则是：

(1)在一般情况下，采用三相一次式重合闸。

(2)当断路器遮断容量允许时，在下列情况下可采用二次重合闸：

1)由无经常值班人员的变电所引出的无遥控的单回线路； 2)供电给重要负荷且无备用电源的单回线路。

57、对双侧电源送电线路的重合闸有什么特殊要求?

答：除满足对自动重合闸装置有哪些基本要求外,还应:

(1)当线路上发生故障时，两侧的保护装置可能以不同的时限动作于跳闸。因此，线路两侧的重合闸必须保证在两侧的断路器都跳开以后，再进行重合。

(2)当线路上发生故障跳闸以后，常常存在着重合时两侧电源是否同期，以及是否允许非同期合闸的问题。

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58、电容式的重合闸为什么只能重合一次?

答：电容式重合闸是利用电容器的瞬时放电和长时充电来实现一次重合的。如果断路器是由于永久性短路而保护动作所跳开的，则在自动重合闸一次重合后断路器作第二次跳闸，此时跳闸位置继电器重新起动，但由于重合闸整组复归前使时间继电器触点长期闭合，电容器则被中间继电器的线圈所分接不能继续充电，中间继电器不可能再起动，整组复归后电容器还需20～25s的充电时间，这样保证重合闸只能发出一次合闸脉冲。 59、什么叫重合闸后加速?为什么采用检定同期重合闸时不用后加速?

答：当线路发生故障后，保护有选择性的动作切除故障，重合闸进行一次重合以恢复供电。若重合于永久性故障时，保护装置即不带时限无选择性的动作断开断路器，这种方式称为重合闸后加速。

检定同期重合闸是当线路一侧无压重合后，另一侧在两端的频率不超过一定允许值的情况下才进行重合的。若线路属于永久性故障，无压侧重合后再次断开，此时检定同期重合闸不重合，因此采用检定同期重合闸再装后加速也就没有意义了。若属于瞬时性故障，无压重合后，即线路已重合成功，不存在故障，故同期重合闸时，不采用后加速，以免合闸冲击电流引起误动。 60、什么叫重合闸前加速?它有何优缺点?

答：重合闸前加速保护方式一般用于具有几段串联的辐射形线路中，重合闸装置仅装在靠近电源的一段线路上。当线路上(包括相邻线路及以后的线路)发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作于跳闸，而后再靠重合闸来纠正这种非选择性动作。

其缺点是切除永久性故障时间较长，装有重合闸装置的断路器动作次数较多，且一旦断路器或ARC拒动，将使停电范围扩大。

重合闸前加速保护方式主要适用于35kV以下由发电厂或主要变电站引出的直配线上。

61、在与单相重合闸配合使用时，为什么相差高频保护要三跳停信，而高频闭锁保护要单跳停信？

答：在使用单相重合闸的线路上，当非全相运行时，相差高频启动元件均可能不返回，此时若两侧单跳停信，由于停信时间不可能一致，停信慢的一侧将会在单相故障跳闸后由于非全相运行时发出的仍是间断波而误跳三相。因此单相故障跳闸后不能将相差高频保护停信。而在三相跳闸后，相差高频保护失去操作电源而发连续波，会将对侧相差高频保护闭锁，所以必须实行三

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跳停信，使对侧相差高频保护加速跳闸切除故障。另外，当母线保护动作时，如果断路器失灵，三跳停信能使对侧高频保护动作，快速切除故障。

高频闭锁保护必须实行单跳停信，因为当线路单相故障一侧先单跳后保护将返回，而高频闭锁保护启动元件不复归，收发信机启动发信，会将对侧高频闭锁保护闭锁。所以，单相跳闸或必须停信，加速对侧高频闭锁保护跳闸。 62、零序电流保护与重合闸方式的配合应考虑哪些因素？

答：1、采用单相重合闸方式，并实现后备保护延时段动作后三相跳闸不重合，则零序电流保护与单相重合闸配合按下列原则整定：

(1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出；而躲不过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，应接重合闸M端子跳闸，在重合闸启动后退出工作。

(2)零序电流保护二段的整定值应躲过非全相运行最大零序电流，在单相重合闸过程中不动作，经重合闸R端子跳闸。

(3)零序电流保护三、四段均经重合闸R端子跳闸，三相跳闸不重合。

2、采用单相重合闸方式，且后备保护延时段启动单相重合闸，则零序电流保护与单相重合闸按如下原则进行配合整定：

(1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；而不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸M端子跳闸，重合闸启动后退出工作。

(2)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护二段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护二段，经重合闸M或P端子跳闸，亦可将零序电流保护二段的动作时间延长至1.5秒及以上，或躲过非全相运行周期，经重合闸N端子跳闸。 (3)不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护三段，经重合闸M端子或P端子跳闸，亦可依靠较长的动作时间躲过非全相运行周期，经重合闸N或R端子跳闸。

(4)零序电流保护四段经重合闸R端子跳闸。

3、三相重合闸后加速和单相重合闸的分相后加速，应加速对线路末端故障有足够灵敏度的保护段。如果躲不开在一侧断路器合闸时三相不同步产生的零序电流，则两侧的后加速保护在整个重合闸周期中均应带0.1秒的延时。 63、微机保护装置有哪些特点？

答：（1）维护调试方便（2）灵活性大（3）可靠性高（4）易于获得附加功能（5）保护性能得到改善（6）维护人员较难掌握。 64、简述微机保护的基本构成和主要部分的功能

答：微机保护包括硬件和软件两大部分。硬件一般由以下三部分构成：（1）模拟量输入系统，其主要功能是将输入的模拟量转换为数字量；（2）CPU主系统，其主要功能是对输入的数字量进行分析、处理，以完成各种继电保护的功能；（3）开关量输入输出系统，其主要功能是信号报警、出口调闸、外部接点输入及人机对话等。

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软件是根据继电保护的需要编制的计算机程序，软件决定微机保护的特性。

65、一条线路有两套微机保护，线路投单相重合闸方式，该两套微机保护重合闸应如何使用？

答：两套微机重合闸的把手均打在单重位置，合闸出口连片只投一套。 66、故障录波器在电力系统中的主要作用是什么？

答：（1）通过故障录波器的录波和分析，找出事故原因，制定反事故措施。 （2）为查找故障点提供科学依据。 （3）积累运行经验，提高运行水平。

① 根据故障录波情况的统计分析，对故障性质及概率的统计有了科学数据，以便制定某些技术政策。

② 通过故障录波，对继电保护误动、拒动的原因及保护原理存在的缺陷问题，能及时发现，以便改进。

③ 故障录波图是继电保护装置动作统计评价的主要依据。 ④ 对断路器存在的问题给以真记录，通过分析录波图给予改进。 ⑤ 通过对已查证落实故障录波，可核对系统参数的准确性，改进计算工作或修正系统使用参数。 ⑥ 统计分析系统振荡时有关参数。

（3）、元件保护

（一）变压器保护

1、电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些？一般应装设哪些保护？

答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。变压器外部故障系变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接（通过外壳）短路，引出线之间发生的相间故障等。变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器

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中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置。

（1）防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。 （2）防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。

（3）防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或复合电压起动的过电流保护、或负序过电流保护）。

（4）防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。 （5）防御变压器对称过负荷的过负荷保护。 （6）防御变压器过励磁的过励磁保护。

2、变压器励磁涌流有哪些特点？目前差动保护中防止励磁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）励磁涌流波形之间出现间断。 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%。

3、变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的（包括稳态和暂态情况下的不平衡电流）？

答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因发下。 1、稳态情况下的不平衡电流

（1）由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引而的不平衡电流。它必须满足电流互感器的10%误差曲线的要求。

（2）由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。 （3）由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。 2、暂态情况下的不平衡电流

（1）由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。

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（2）变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。 4、变压器高阻抗差动保护的配置原则和特点？

答：变压器高阻抗差动保护通常配置在进口变压器上作为双重化的不同原理的另外一套变压器主保护。其差动CT采用变压器500KV侧220KV侧（均为三相式）和中性点侧的套管CT，各侧CT变比相差，这种差动保护接线对变压器励磁涌流来说是穿越性的，故不反应励磁涌流。它是主变压器高中压侧内部故障时的主要保护，但不反映低压侧的故障。

该保护特点是不怕变压器励磁涌流，保护动作速度快（约为20毫秒）不怕CT饱和，是一个接线简单且性能优良的变压器主保护。

5、试述变压器瓦斯保护的基本工作原理？为什么差动保护不能代替瓦斯保护？

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。 轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。

正常运行时，瓦斯继电器充满油，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瓦斯。当故障轻微时，排出的瓦斯缓慢地上升而进入瓦斯继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。

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

瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，包括铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产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替瓦斯保护的原因。 6、为什么大型变压器应装设过励磁保护？

答：根据变压器的电压表达式U=4.44fNBS×10-8,写出变压器的工作磁密B的表达式为：

B=10U/4.4NSf=KU/f

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8

(3--1)

式中f--频率； N--绕组匝数； S--铁芯截面积；

K--对于给定的变压器，K为一常数；

8

K=10/4.4NS

由于式（3--1）看出，工作磁密B与电压、频率之比U/F成正比，即电压升高或频率下降都会使工作磁密增加。现代大型变压器，额定工作磁密BN=17000～18000高斯，饱和工作磁密BS=19000～20000高斯，两者相差不大。当U/f增加时，工作磁密B增加，使变压器励磁电流增加，特别是在铁芯饱和之后，励磁电流要急剧增大，造成变压器过励磁。过励磁会使铁损增加，铁芯温度升高；同时还会使漏磁场增强，使靠近铁芯的绕组导线、油箱壁和其它金属构件产生涡流损耗、发热、引起高温，严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。因此，对于现代大型变压器，应装设过励磁保护。 7、变压器中性点间隙接地保护是怎样构成的？

答：变压器中性点间隙接地接地保护采用零序电流继电器与零序电压继电器并联方式，带有0.5S的限时构成。

当系统发生接地故障时，在放电间隙放电时有零序电流，则使设在电间隙接地一端的专用电流互感器的零序电流继电器动作；若放电间隙不放电，则利用零序电压继电器动作。当发生间歇性弧光接地时，间隙保护共用的时间元件不得中途返回，以保证间隙接地保护的可靠动作。 8、何谓复合电压过电流保护？

答：复合电压过电流通常作为变压器的后备保护，它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。

该保护较低电压闭锁过电流保护有下列优点：

（1）在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高灵敏度。

（2）在变压器后发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关。

（3）由于电压启动元件只接在变压器的一侧，故接线比较简单。

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9、运行中的变压器瓦斯保护，当现场进行什么工作时，重瓦斯保护应由“跳闸”位置改为“信号”位置运行。

答：当现场进行下述工作时重瓦斯保护应由“跳闸”位置改变“信号”位置运行。

（1）进行注油和滤油时。

（2）进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。

（3）除采油样和瓦斯继电器上部放气阀放气外，在其它所有地方打开放气、放油和进油阀门时。

（4）开、闭瓦斯继电器连接管上的阀门时。 （5）在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。

（6）对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时，变压器注油、滤油、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯投入跳闸。

10、自耦变压器过负荷保护有什么特点？

答：由于三绕组自耦变压器各侧绕组的容量关系不一样，即为S1：S2：S3=1：1：（1-1/n12），这就和功率传送的方向有关系了，否则可能出现一侧、两侧不过负荷，而另一侧就过负荷了。因此不能以一侧不过负荷来决定其他侧也不过负荷，一般各侧都应设过负荷保护，至少要在送电侧和低压侧各装设过负荷保护。

（二）发电机及发变组保护

11、发电机应装哪些保护？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。

（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。

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（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，这种保护作为外部短路的后备，也兼作纵差保护的后备保护。

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

（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太大）时，会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序电流保护。

（10）失步保护：反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。 （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，从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故，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。 12、大型发电机“为什么要装设匝间保护？匝间保护的构成通常有几种方式？

答：现代大型发电机的定子绕组，不可避免在定子同一槽的上、下层线棒会出现同相不同匝数的定子线棒，这就必然导致发电机定子绕组的匝间短路故障，为此大型发电机要装匝间保护。

匝间保护的构成通常有以下几种方式：

1）横差保护：当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。

2）零序电压原理的匝间保护：采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压，该保护由于采用了三谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。

3）负序功率方向匝间保护：利用负序功方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障，保护的灵敏度很高，近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时，故限制了它的使用。 13、发电机为什么要装设定子绕组单相接地保护？

答：发电机是电力系统中最重要的设备之一，其外壳都进行安全接地。发电机定子绕组与铁芯间的绝缘破坏，就形成了定子单相接地故障，这是一种最

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常见的发电机故障。发生定子单相接地后，接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，也容易发展成危害更大的定了绕组相间或匝间短路，因此，应装设发电机定子绕组单相接地保护。

14、利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点及不足之处是什么？

答：利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点为：（1）简单、可靠；（2）设有三次谐波滤过器以降低不平衡电压；（3）由于与发电机有电联系统的元件少，接地电流不大，适用于发电机--变压器组。利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的不足之处：不能作为100%定子接地保护，有死区，死区范围5%～15%。

15、为什么现代大型发电机应装设100%的定子接地保护？

答：100MW以下发电机，应装设保护区不小于90%的定子接地保护；100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。

发电机中性点附近是否可能首先发生接地故障，过去曾有过两种不同的观点，一种观点认为发电机定子绕组是全绝缘的（中性点和机端的绝缘水平相同），而中性点的运行电压很低，接地故障不可能首先在中性点附近发生。另一种观点则认为，如果定子绕组绝缘的破坏是由于机械的原因，例如水内冷发电机的漏水、冷却风扇的叶片断裂飞出，则完全不能排除发电机中性点附近发生接地故障的可能性。另外，如果中性点附近的绝缘水平已经下降，但尚未到达定子接地继电器检测出来的程度，这种情况具有很大的潜在危险性。因为一旦在机端又发生另一点接地故障，使中性点电位骤增至相电压，则中性点附过绝缘水平已经下降的部位，有可能在这个电压作用下发生击穿，故障立即转为严重的相间或匝间短路，我国一台大型水轮发电机，在定子接地保护的死区范围内发生接地故障，后发展为相间短路，致使发电机严重损坏。

鉴于现代大型发电机在电力系统中的重要地位及其制造工艺复杂、铁芯检修困难，故要求装设100%的定子接地保护，而且要求在中性点附近绝缘水平下降到一定程度时，保护就能动作。

16、试述具有自动减负荷的失磁保护装置的组成原则？

答：具有自动减负荷的失磁保护装置的组成原则如下。根据电网的特点，在发电机失磁后异步运行，若无功功率尚能满足，系统电压不致降低到失去稳定的严重程度，则发电机可以不解列，而采用自动减负荷到40%～50%的额定负

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荷，失磁运行15～30分，运行人员可以及时处理恢复励磁。因此，设置具有下述功能的失磁保护。

（1）定、转子判据元件同时判定失磁后，系统电压元件判定系统电压下降到危害程度，则经过0.5s作用于解列。

（2）定、转子判据元件同时判定失磁后，系统电压元件判定系统不会失去稳定，则作用于自动减负荷，直到40%～50%额定负荷。

（3）定、转子判据元件同时判定失磁后，发电机电压元件判定其电压低对厂用电有危害，则自动切换厂用电源，使之投入备用电源。 17、为什么在水轮发电机上要装设过电压保护？

答：由于水轮发电机的调速系统惯性较大，动作缓慢，因此在突然甩去负荷时，转速将超过额定值，这时机端电压有可能高达额定值的1.8～2倍。为了防止水轮发电机定了绕组绝缘遭受破坏，在水轮发电机上应装设过电压保护。 18、为什么现代大型汽轮发电机应装设过电压保护？

答：中小型汽轮发电机不装设过电压保护的原因是：在汽轮发电机上都装有危急保安器，当转速超过额定电压的10%以后，汽轮发电机危急保安器会立即动作，关闭主汽门，能够有效防止由于机组转速升高而引起的过电压。

对于大型汽轮发电机则不然，即使调速系统和自动调整励磁装置都正常运行，当满负荷运行是突然甩去全部负荷，电枢反应突然消失，此时，由于调速系统和自动调整励磁装置都是由惯性环节组成，转速仍升高，励磁电流不能突变，使得发电机电压在短时间内也要上升，其值可能达1.3额定值。持续时间可能达几秒种。

发电机出现过电压不仅对定子绕组绝缘带来威胁，同时将使变压器（升压主变压器和厂用变压器）励磁电流剧增，引起变压器的过励磁和过磁通。过励磁可使绝缘因发热而降级，过磁通将使变压器铁芯饱和并在铁芯相邻的导磁体内产生巨大的涡流损失，严重时可因涡流发热使绝缘材料遭永久性损坏。

鉴于以上种种原因，对于200MW及以上的大型汽轮发电机应装设过电压保护。已经装设过激磁保护的大型汽轮发电机可不再装设过电压保护。 19、为什么发电机要装设转子接地保护？

答：发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一，励磁回路一点地故障，对发电机并未造成危害，但相继发生第二点接地，即转子两点接地时，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体，并使磁励绕组电流增加可

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能因过热而烧伤；由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽机磁化，两点接地故障的后果是严重的故必须装设转子接地保护。

20、大型汽轮发电机保护为什么要配置逆功率保护？

答：在汽轮发电机组上，当机炉动作关闭主汽门或由于调整控制回路故障而误关主汽门，在发电机断路器跳开前发电机将转为电动机运行。此时逆功率对发电机本身无害，但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片摩擦，会使叶片过热，所以逆功率运行不能超过3分钟，需装设逆功率保护。 21、大型汽轮发电机为何要装设频率异常保护？

答：汽轮机的叶片都有一个自然振动频率，如果发电机运行频率低于或高于额定值，在接近或等于叶片自振频率时，将导致共振，使材料疲劳，达到材料不允许的程度时，叶片就有可能断裂，造成严重事故，材料的疲劳是一个不可逆的积累过程，所以汽轮机给出了在规定频率不允许的累计运行时间。低频运行多发生在重负荷下，对汽轮机的威胁将更为严重，另外对极低频工况，还将威胁到厂用电的安全，因此发电机应装设频率异常运行保护。 22、对大型汽轮发电机频率异常运行保护有何要求？

答：对发电机频率异常运行保护有如下要求： （1）具有高精度的测量频率的回路。

（2）具有频率分段启动回路、自动累积各频率段异常运行时间，并能显示各段累计时间，启动频率可调。

（3）分段允许运行时间可整定，在每段累计时间超过该段允许运行时间时，经出口发出信号或跳闸。

（4）能监视当前频率。 23、大型发电机组为何要装设失步保护？

答：发电机与系统发生失步时，将出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振荡，这种持续的振荡将对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响。

（1）单元接线的大型发变组电抗较大，而系统规模的增大使系统等产电抗减小，因此振荡中心往往落在发电机端附近或升压变压器范围内，使振荡过程对机组的影响大为加重。由于机端电压周期性的严重下降，使厂用辅机工作稳定性遭到破坏，甚至导致全厂停机、停炉、停电的重大事故。

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（2）失步运行时，当发电机电势与系统等效电势的相位差为180°的瞬间，振荡电流的幅值接近机端三相短路时的电流。对于三相短路故障均有快速保护切除，而振荡电流则要在较长时间内反复出现，若无相应保护会使定子绕组遭受热损伤或端部遭受机械损伤。

（3）振荡过程中产生对轴系的周期性扭力，可能造成大轴严重机械损伤。 （4）振荡过程中由于周期性转差变化在转子绕组中引起感生电流，引起转子绕组发热。

（5）大型机组与系统失步，还可能导致电力系统解列甚至崩溃事故。 24、为什么大型汽轮发电机要装设负序反时限过流保护？

答：电力系统发生不对称短路时，发电机定子绕组中就有负序电，负序电流在转子产生倍频电流，造成转子局部灼伤、大型汽轮机由于它的尺寸小耐受过热的性能差，允许过热的时间常数A=I22t值小，为保护发电机转子，需要采用能与发电机允许的负序电流相适应的反时限负序过流保护。 25、为什么现代大型发电机应装设非全相运行保护？

答：发电机--变压器组高压侧的断路器多为分相操作的断路器，常由于误操作或机械方面的原因使三相不能同时合闸或跳闸，或在正常运行中突然一相跳闸。这种异常工况，将在发电机--变压器组的发电机中流过负序电流，如果靠反应负序电流的反时限保护动作（对于联络变压器，要靠反应短路故障的后备保护动作），则会由于动作时间较长，而导致相邻线路对侧的保护动作，使故障范围扩大，甚至造成系统瓦斯事故。因此，对于大型发电机--变压器组，在220KV及以上电压侧为分相操作的断路器时，要求装设非全相运行保护。 26、为何装设发电机意外加电压、断路器断口闪络、发电机启动和停机保护？

答：（1）发电机意外加电压保护

发电机在盘车过程中，由于出口断路器误合闸，突然加电压，使发电机异步启动，在国外曾多次出现过，它能给机组造成损伤。因此需要有相应的保护，迅速切除电源。一般设置专用的意外加电压保护，可用延用返回的低频元件和过流元件共同存在为判据。该保护正常运行时停用，机组停用后才投入。

当然在异常起动时，逆功率保护、失磁保护、阻抗保护也可能动作，但时限较长，设置专用专用的误合闸保护比较好。

（2）断路器断口闪络保护

接在220KV以上电压系统中的大型发电机--变压器组，在进行同步并列的

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过程中，作用于断口上的电压，随待并发电机与系统等效发电机电势之间角度差δ的变化而不断变化，当δ=180°时其值最大，为两者电势之和。当两电势相等时，则有两倍的运行电压作用于断口上，有时要造成断口闪络事故。断口闪络给断路器本身造成损坏，并且可能由此引起事故扩大，破坏系统的稳定运行。一般是一相或两相闪络，产生负序电流，威胁发电机的安全。为了尽快排除断口闪络故障，在大机组上可装设断口闪络保护。断口闪络保护动作的条件是断路器三相断开位置时有负序电流出现。断口闪络保护首先动作于灭磁，失效时动作于断路失灵保护。

（3）发电机启动和停机保护。

对于在低转速启动过程中可能加励磁电压的发电机，如果原有保护在这种方式下不能正确工作时，需加装发电机启停机保护，该保护应能在低频情况下正确工作。例如作为发电机--变压器组启动和停机过程的保护可装设相间短路保护和定子接地保护各一套，将整定值降低，只作为低频工况下的辅助保护，在正常工频运行时应退出，以免发生误动作。为此辅助保护的出口受断路器的辅助触点或低频继电器触点控制。

27、一般大型汽轮发电机--变压器组采用哪些保护？其作用对象是什么？

答：一般大型汽轮发电机--变压器组可根据容量大小配置的保护及其作用对象如下：

发电机差动保护 全停 升压变压器差动保护 全停 高压厂用变压器差动保护 全停 发电机--变压器差动保护 全停

全阻抗阻保护 t1 解列 （负序过流和单元件低压过流） t2 全停 高压侧零序电流保护 t1 解列 高压侧零序电流保护 t2 全停 定子匝间保护 全停 定子一点接地保护基波段 发信号（解列灭磁） 定子一点接地保护3次谐波段 发信号 发电机励磁回路一点接地保护 发信号 定时限定子过负荷保护： 发信号 反时限定子过负荷保护： 解列灭磁 转子表层过负荷保护：定时限段 发信号 反时限段 解列灭磁

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定时限励磁回路过负荷保护： 发信号 反时限励磁回过负荷保护： 解列灭磁 频率异常保护： 发信号 t0、t1 发信号 失磁保护 t2 减出力 t3 解列灭磁 过电压保护 解列灭磁 逆功率保护 t1 发信号 t2 解列灭磁 失步保护 发信号（解列） 过激磁保护（可不再设过电压保护） 解列灭磁 断路器失灵保护 解列灭磁 非全相运行保护 解列 28、试述大型水轮发电机--变压器组继电保护配置特点。

答：大型水轮发电机--变压器组继电保护配置与汽轮发电机--变压器组继电保护配置主要的不同点是：（1）不装设励磁回路两点接地保护；（2）不装设逆功率保护；（3）不装设频率异常保护；（4）与同容量的汽轮发电机相比，水轮发电机体积较大，热容量大，负序发热常数A值也大得多，所以除了双水内冷式水轮发电机外，不采用反时限特点的负序电流保护；（5）水轮发电机的失磁保护经延时作用于跳闸，不作减负荷异步运行。 （三）同步调相机保护

29、同步调相机应装设哪些保护？

答：同步调相机应装设如下保护：（1）纵差保护：保护同步调相机定子线卷，若有起动电抗器时，电抗器也包括在纵差保护范围内。（2）定子绕组单相接地保护；（3）横差保护：在有并联分支的大型同步调相机才装设。（4）励磁回路一点接地保护。（5）调相机的低电压保护。（6）调相机的过负荷保护。（7）调相机的有功方向保护。

30、同步调相机保护与发电机保护有哪些区别？

答：同步调相机与发电机保护的区别如下：

（1）调相机应装设低电压保护：电压消失时，调相机将停止运行，为防

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止电压恢复时，调相机在无起动设备的情况下再启动，低电压保护应动作，从系统中切除停止运行调相机。低电压保护的动作电压为0.4倍额定电压并带有9秒时限。

（2）调相机应装设过负荷保护，在电压长期降低的情况下，由于调相机电压调节器和强励装置的作用，调相机可能出现长时间的过负荷。故应装设动作于信号的过负荷保护，也可以较长时间跳闸。过负荷保护的动作电流采用1.4倍额定电流。

（3）调相机应装设有功方向保护；为了避免外来电源消失后，调相机有功功率反馈，而导致与调相机接在同一母线上的按频率减负荷装置误动作。有功功率反馈时，有功方向保护立即切除调相机。

（4）调相机无须装设反映外部故障的过电流保护，其原是：A、系统故障时，需要调相机送出大量无功功率以便恢复电压，此时切除调相机是不合理的。B、外部故障切除电源后，调相机的转速降低，由它供给的故障短路电流亦随之减少。C、当外部故障电压降低很多时，低电压保护也将动作切除调相机。 （四）高压电抗器保护

31、500KV并联电抗器应装设哪些保护及其保护作用？

答：高压并联电抗应装设：（1）高阻抗差动保护：保护电抗器绕组和套管的相间和接地故障。（2）匝间保护：保护电抗器的匝间短路故障。（3）瓦斯保护和温度保护：保护电抗器内部各种故障、油面降低和温度升高。（4）过流保护：电抗器和引线的相间和接地故障引起的过电流。（5）过负荷保护：保护电抗器绕组过负荷。（6）中性点过流保护：保护电抗器外部接地故障引起中性点小电抗过电流。（7）中性点小电抗瓦斯保护和温度保护：保护小电抗内部各种故障、油面降低和温度升高。

32、500KV并联电抗器匝间保护的构成原理？

答：由于500KV并联电抗器的构造大多采用分相式结构，因此主要的故障为单相接地和匝间短路，在单相接地和匝间短路时，由故障相与非故障相的不平衡即令产生零序电压和电流，但当电抗器轻微匝间短路时，零序电压很小，现采用零序电流形成的电压进行补偿。因此采用带补偿电压的零序功率方向可以灵敏地反应电抗器各种匝间短路故障和内部单相接地。

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（五）母线保护

33、什么是母线完全差保护？什么是母线不完全差动保护？定值如何整定？

答：（1）母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路，电流互感器的特性与变比均应相同，若变比不能相同时，可采用补偿变流器进行补偿，满足ΣI=0。差动继电器的动作电流按下述条件计算、整定，取其最大值。

1）躲开外部短路时产生的不平衡电流。

2）躲开母线连接元件中，最大负荷支路的最大负荷电流，以防止电流二次回路断线时误动。

（2）母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器，接入差动回路，在无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。因此在无电源元件上发生故障，它将动作。电流互感器不接入差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。

定值整定：1）第一段的动作电流按电抗器（变压器）后出口短路电流整定。2）第二段的动作电流按下列条件计算、整定，取其最大值。A、躲过最大负荷电流（考虑电动机自启动）。B、与之配合的相邻元件电流保护在灵敏度上配合，动作时限较与之配合的相邻元件电流保护动作时间大一个级差△t。 34、什么是固定连接方式的母线完全差动保护？什么是母联电流相位比较式母线差动保护？

答：双母线同时运行方式，按照一定的要求，将引出线和有电源的支路固定连接于两条母线上，这种母线称为固定连接母线。这种母线的差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。对它的要求是一母线故障时，只切除接于该母线的元件，另一母线可以继续运行，即母线差动保护有选择故障母线的能力。当运行的双母线的固定连接方式被破坏时，该保护将无选择故障母线的能力，而将双母线上所有连接的元件切除。

母线电流相位比较式母线差动保护主要是在母联断路器上使用比较两电流相量的方向元件，引入的一个电流量是母线上各连接元件电流的相量和即差电流，引入的另一个电流量是流过母联断路器的电流。在正常运行和区外短路时差电流很小，方向元件不动作；当母线故障不仅差电流很大且母联断路器的故障电流由非故障母线流向故障母线，具有方向性，因此方向元件动作且具有选择故障母线的能力。

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35、试述电流相位比较式母线保护的基本工作原理？

答：无论是电流差动母线保护还是比较母联断路器的电流与总差动电流相位的母线保护，其启动元件的动作电流必须避越外部短路的最大不平衡电流。这在母线上连接元件较多、不平衡电流很大时，保护装置的灵敏度可能满足不了要求。因此，出现了电流相位比较式母线保护，其工作原理如下。

以母线上接入两条线路为例，当其正常运行或母线外部短路时流入母线与流出母线的电流，它们大小相等、相位相差180°。当母上发生短路时，短路电流均流向母线短路点，如果提供短路电流电源的电动势同相位，且两支路的短路阻抗角相同时，两个电流就同相位，其相位角差为0°。因此，可由比相元件来判断母线上是否发生故障。这种母线保护只反应电流间的相位，因此具有较高的灵敏度。

36、试述PMH型快速母线保护的特点？

答：快速母线保护是带制动特性的中阻抗型母线差动保护，其选择元件是一个具有比率制动特性的中阻抗型电流差动继电器，解决了电流互感器饱和引起母线差动保护在区外故障时的误动问题。保护装置是以电流瞬时值测量、比较为基础的，母线内部故障时，保护装置的启动元件、选择元件能先于电流互感器饱和前动作，因此动作速度很快。保护装置的特点：

1）双母线并列运行，一组母线发生故障，在任何情况下保护装置均具有高度的选择性。

2）双母线并列运行，两线母线相继故障，保护装置能相继跳开两组母线上所有连接元件。

3）母线内部故障，保护装置整组动作时间不大于10ms。 4）双母线运行正常倒闸操作，保护装置可靠运行。

5）双母线倒闸操作过程中母线发生内部故障；若一条线路两组隔离开关同时跨接两组母线时，母线发生故障，保护装置能快速切除两组母线上所有连接元件，若一条线路两组隔离开关非同时跨接两组母线时，母线发生故障，保护装置仍具有高度的选择性。

6）母线外部故障，不管线路电流互感器饱和与否，保护装置匀可靠不误动作。

7）正常运行或倒闸操作时，若母线保护交流电流回路发生断线，保护装置经整定延时闭锁整套保护，并发出交流电流回路断线告警信号。

8）在采用同类断路器或断路器跳闸时间差异不大的变电所，保护装置能保证母线故障时母联断路器先跳开。

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9）母联断路器的电流互感器与母联断路器之间的故障，由母线保护与断路器失灵保护相继跳开两组母线所有连接元件。

10）在500KV母线上，使用暂态型电流互感器，当隔开关双跨时，启动元件可不带制动特性。在220KV母线上，为防止隔离开关双跨时保护误动，因此启动元件和选择元件一样均有比率制动特性。

37、在母线电流差动保护中，为什么要采用电压闭锁元件？怎样闭锁？

答：为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作，故采用电压闭锁元件。它利用接在每组母线电压互感器二次侧上的低电压继电器和零序过电压继电器实现。三只低电压继电器反应各种相间短路故障，零序过电压继电器反应各种接地故障。

利用电压元件对母线保护进行闭锁，接线简单。防止母线保护误动接线是将电压重动继电器KV的触点串接在各个跳闸回路中（见图5-1）。这种方式如误碰出口中间继电KOM不会引起母线保护误动作，因此被广泛采用。

图5--1

38、试述双母线完全电流差动保护的主要优缺点？

答：双母线完全电流差动保护的优点是：1）各组成元件和接线比较简单，调试方便，运行人员易于掌握。2）采用速饱和变流器可以较有效地防止由于区外故障一次电流中的直流分量导致电流互感器饱和引起的保护误动作。3）当元件固定连接时母线差动保护有很好的选择性。4）当母联断路器断开时母线差动保护仍有选择能力；在两组母线先后发生短路时母线差动保护仍能可靠地动作。

其缺点为：1）当元件固定连接方式破坏时，如任一母线上发生短路故障，就会将两组母线上的连接元件全部切除。因此，它适应运行方式变化的能力较差。2）由于采用了带速饱和变流器的电流差动继电器，其动作时间较慢（约有1.5--2个周波的动作延时），不能快速切除故障。3）如果启动元件和选择元件的动作电流按避越外部短路时的最大不平衡电流整定，其灵敏度较低。 39、试述母线电流相位比较式母线差动保护的主要优缺点？

答：这种母线动保护不要求元件固定连接于母线，可大大地提高母线运行方式的灵活性。这是它的主要优点。但这种保护也存在缺点，主要有：1）正常

＋

KOM

KV

XB 跳闸

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fN--额定频率。 fre-恢复频率。

7、电力系统因功率缺额引起的频率变化与负荷反馈电压的频率变化有何不同：

答：通常系统发生有功缺额时，系统频率按系统动态特性下降，其频率下降速率一般较慢，当功率缺额在40%以内时一般小于3HZ/S。而接有大容量电动机负载的母线一旦失去电源，由于其转子的惯性功能，电枢尚有电动势发生，使母线尚存有电压反馈，但由于它是由转子动能发电的，故其频率下降速率很大，据统计下降速率大于3HZ/S。

8、按频率自动减负荷装置误动的原因有哪些？有哪些防止误动的措施？

答：（1）电压突变时，因低频率继电器触点抖动而发生误动作。 （2）系统短路故障引有功功率增加，造成频率下降而引起误动作。 （3）系统中如果旋转备用容量足够且以汽轮发电机为主，当突然切除机组或增加负荷时，不会造成按频率自动减负荷装置误动。若旋转备用容量不足或以水轮发电机为主，则在上述情况下可能会造成按频率自动减负荷装置误动作。

（4）供电电源中断时，具有大型电动机的负荷反馈可能使按频率自动减负荷装置误动作。

防止按频率自动减负荷误动作的措施如下：

（1）加速自动重合闸或备用电源自动投入装置的动作，缩短供电中断时间，从而可使频率降低得少一些。

（2）使按频率自动减负荷装置动作带延时，来防止系统旋转备用容量起作用前发生的误动作。在有大型同步电动机的情况下，需要1.5s以上的时间才能防止其误动。在只有小容量感应电动机的情况下，也需要0.5--1s的时间才能防止其误动。

（3）采用电压闭锁。电压继电器应保证在短路故障切除后，电动机自启动过程中出现最低电压时可靠动作，闭合触点解除闭锁。一般整定为额定电压的65%--70%。时间继电器的动作时间，应大于低频率继电器开始动作至综合电压下降到电压闭锁继电器的返回电压时所经过的时间，一般整定为0.5s。

（4）采用按频率自动重合闸来纠正系统短路故障引起的有功功率增加，造成频率下降而导致按频率自动减负荷装置的误动作。由于故障引起的频率下降，故障切除后频率上升快；而真正出现功率缺额使按频率自动减负荷装置动作后，频率上升较慢。因此，按频率自动重合闸是根据频率上升的速度来决定

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其是否动作的，即频率上升快时动作，上升慢时不动作。 （二）高频切机减出力、电气制动、快关汽门 9、系统频率升高切机减出力通常有几种方式？

答：系统频率升高切机、减出力有如下方式：（1）切除发电机，对于水电厂可优先采用切机措施，对于火电厂和核电厂在有可靠安全措施的条件下也可切机。（2）汽轮机快关汽门。（3）水轮机快速降低输出功率。 10、发电机的电气制动的构成原理？制动电阻的投入时间整定原则？

答：当发电机功率过剩转速升高时，可以采取快速投入在发电机出口或高压母线的制动电阻，用以消耗发电机的过剩功率。制动电阻可采用水电阻或合金材料电阻，投入制动电阻的断路器的合闸时间应尽量短，以提高制动效果。制动电阻的投入时间整定原则应避免系统过制动和制动电阻过负荷，当发电机dw/dt为零时应立即切除。

11、汽轮机快关汽门有几种方式？有何作用？

答：汽轮机可通过快关汽门实现两种减功率方式：（1）短暂减功率，短暂减功率用于系统故障初始的暂态过程，减少扰动引起的发电机转子过剩动能以防止系统暂态稳定破坏。（2）长期（持续）减功率：长期减功率用于使系统送受两端功率平衡，以防止系统稳定破坏、消除失步状态、限制设备过负荷和限制频率升高。

12、简述汽轮机短暂减功率及持续减功率如何实现？

答：汽轮机短暂减功率是通过调速器电液控制系统快速控制调节汽门，实现降低机组功率功率历时几分之一秒至几秒钟。

汽轮机长期减功率是控制汽轮机调节汽门以减少进入汽轮机的蒸汽量和相应地减少锅炉发生的蒸汽量以实现长期降低功率。对于能持续减功率的汽轮机必须配备旁路气门，以便把部分多余的蒸气直接排入汽轮机冷凝器中。 （三）切负荷、低频自启动及备自投

13、何谓集中切负荷和分散切负荷？有何优缺点？

答：集中切负荷是指系统中各个变电站的切负荷均是来自某一个变电

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站的安全稳定控制装置的指令。集中切负荷的测量判断装置与切负荷执行端通常不在同一变电站，必须靠通道来传递命令。集中切负荷方式判断是否切负荷比较准确，切负荷速度快，对维持系统暂态稳定效果好，但由于要采用众多通道降低了切负荷的可靠性。

分散切负荷是指各个变电站的切负荷靠各站本身的装置测量判断，因此无需通道，但各个站要准确判断系统故障是否应当切负荷比较困难，故目前只有反应负荷中心电压严重降低的分散式电压切负荷装置。 14、何谓低频自启动及调相改发电？

答：低频自启动是指在受端的水轮机和燃气轮机在感受系统频率降低到规定值时，自动快速启动，并入电网，并带满机组的有功功率。

调相改发电是指当电网频率降低到规定值时，将发电机由调相方式改为发电方式，或对于抽水蓄能机组采取停止抽水迅速转换到发电状态。 15、备用电源自动投入装置应符合什么要求？

答：备用电源自动投入装置应符合下列要求：

（1）应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备。 （2）工作电源或设备上的电压，不论因任何原因消失时，自动投入装置均应动作。

（3）自动投入装置应保证只动作一次。

发电厂用备用电源自动投入装置，除上述的规定外，还应符合下列要求：

（1）当一个备用电源同时作为几个工作电源的备用时，如备用电源已代替一个工作电源后，另一工作电源又被断开，必要时，自动投入装置应仍能动作。

（2）有两个备用电源的情况下，当两个备用电源为两个彼此独立的备用系统时，应各装设独立的自动投入装置，当任一备用电源都能作为全厂各工作电源的备用时，自动投入装置应使任一备用电源都能对全厂各工作电源实行自动投入。

（3）自动投入装置，在条件可能时，可采用带有检定同期的快速切换方式，也可采用带有母线残压闭锁的慢速切换方式及长延时切换方式。

通常应校验备用电源和备用设备自动投入时过负荷的情况，以及电动机自启动的情况，如过负荷超过允许限度或不能保证自启动时，应有自动投入装置动作于自动减负荷。当自动投入装置动作时，如备用电源或设备投于

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故障，应使其保护加速动作。 （四）低频低压及振荡解列装置： 16、试述低频率低电压解列装置的功用。

答：在功率缺额的受端小电源系统中，当大电源切除后发供电功率严重不平衡，将造成频率或电压降低，如用低频减负荷不能满足安全运行要求时，须在某些地点装设低频率或低电压解列装置。在功率缺额的小电源系统中，一般表现频率下降，但当功率缺额过大，而无功不足时，可能因电压低有功负荷下降，频率不降低，但电压不断降低，造成电压崩溃，此时应用低电压解列装置。低频低电压相互配合取得良好效果。 17、在系统中什么地点，可考虑设置低频率解列装置？

答：在系统中的如下地点，可考虑设置低频率解列装置。 （1）系统间连络线上的适当地点。

（2）地区系统中由主系统受电的终端变电所母线联络断路器。

（3）地区电厂的高压侧母线联络断路器。

（4）专门划作系统事故紧急启动电源专带厂用电的发电机组母线联络断路器。

18、何谓振荡解列装置？

答：当电力系统受到较大干扰而发生非同步振荡时，为防止整个系统的稳定被破坏，经过一段时间或超过规定的振荡周期数后，在预定地点将系统进行解列、该执行振荡解列的自动装置称为振荡解列装置。 （五）、区域性稳定控制 19、何谓区域性稳定控制装置？

答：对于一个复杂性电网的稳定控制问题，必须靠区域电网中的几个站的稳定控制装置协调统一才能完成。即每个站的稳定控制装置不仅靠就地测量信号，还要接受其他站传来的信号，综合判断才能正确进行稳定控制。这些分散的稳定控制装置的组合，我们统称为区域性稳定控制装置。

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（5）、电力系统通信

1、电力系统通信网的特点是什么？

答：电力系统通信网的特点如下：

（1）电力系统通信网的结构取决于电力网的结构、运行或及管理层次，邮电通信网的结构取决于国家行政管理区划。

（2）电力系统通信网的经济性隐含于电网的经济之中，通信网往往把本身经济性放在第二位，而以电网的生产管理为第一原则。

（3）电力系统通信网的干线及专线容量、信息交换容量以及话务量都比邮电通信网小，但是中继局向多，功能强，可靠性要求高，电力系统通信网是一种专用通信网。

2、电力系统通信网的主要功能是什么？

答：电力系统通信网为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务。其主要功能应满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、传真、图像传输等各种业务的需要。 3、简述电力系统通信网的三个子系统及其作用？

答：电力系统通信网的三个子系统为：

（1）调度通信子系统，该系统为电网调度服务。

（2）数据通信子系统，这个系统为调度自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网等各种数据传输提供通道。

（3）交换通信子系统，这个系统为电力生产、基建和管理部门之间的信息交换服务。

4、简述电力系统采用的几种主要通信方式和特点？

答：电力系统几种主要的通信方式如下：

（1）明线通信：采用架空明线来传递电信号，这种方式易受自然灾害而影响通信质量。

（2）电缆通信：采用埋设在地下的电缆来传递电信号，与架空明线比，电缆的优点是：容纳线对的数量较多，受气候影响和外界的损害较少，埋在地下时，保密性较好，缺点是：衰耗比明线大得多，投资也比明线高。 （3）电力载波通信：利用高压输电线传递高频信号，可以省去昂贵的

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