DQZHAN技術(shù)訊：電力系統(tǒng)1000問第十六彈！本次主講繼電保護
電力系統(tǒng)1000問之第十六篇——電力系統(tǒng)繼電保護問答
電力系統(tǒng)
1．什么是繼電保護裝置?
答：當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)**運行時，能夠向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備，一般通稱為繼電保護裝置。
2．繼電保護在電力系統(tǒng)中的任務(wù)是什么?
答：繼電保護的基本任務(wù)：
(1)當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，應(yīng)該由該元件的繼電保護裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件*近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以*大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)**供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等)。
(2)反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動地進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。
3．簡述繼電保護的基本原理和構(gòu)成方式。
答：繼電保護主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化，構(gòu)成繼電保護動作的原理，也有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數(shù)情況下，不管反應(yīng)哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分(和定值調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分。
4．電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要**什么?
答：繼電保護裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。
(1)可靠性是指保護該動體時應(yīng)可靠動作。不該動作時應(yīng)可靠不動作?？煽啃允菍^電保護裝置性能的*根本的要求。
(2)選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護和同一保護內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動作時間，在一般情況下應(yīng)相互配合。
(3)靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護的*小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。
選擇性和靈敏性的要求，通過繼電保護的整定實現(xiàn)。
(4)速動性是指保護裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等。一般從裝設(shè)速動保護(如高頻保護、差動保護)、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。
4．如何保證繼電保護的可靠性?
答：繼電保護的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。任何電力設(shè)備(線路、母線、變壓器等)都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行。220kV及以上電網(wǎng)的所有運行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當(dāng)任一套繼電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時，能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器切除故障。在所有情況下，要求這購套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電。
5．為保證電網(wǎng)繼電保護的選擇性，上、下級電網(wǎng)繼電保護之間逐級配合應(yīng)滿足什么要求：答：上、下級電網(wǎng)(包括同級和上**及下**電網(wǎng))繼電保護之間的整定，應(yīng)遭循逐級配合的原則，滿足選樣性的要求，即當(dāng)下**線路或元件故障時，故障線路或元件的繼電保護鎮(zhèn)定值必須在靈敏度和動作時間上均與上**線路或元件的繼電保護整定值相互配合，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。
6．在哪些情況下允許適當(dāng)犧牲繼電保護部分選擇性?
答：遇到如下情況時允許適當(dāng)犧牲繼電保護部分選擇性：
(1)接入供電變壓器的終端線路，無論是一臺或多臺變壓器并列運行(包括多處T接供電變壓器或供電線路)，都允許線路側(cè)的速動段保護按躲開變壓器其他側(cè)母線故障整定。需要時，線路速動段保護可經(jīng)一短時限動作。
(2)對串聯(lián)供電線路，如果按逐級配合的原則將過分延長電源側(cè)保護的動作時間，則可將容量較小的某些中間變電所按T接變電所或不配合點處理，以減少配合的級數(shù)．縮短動作時間。
(3)雙回線內(nèi)部保護的配合，可按雙回線主保護(例如橫聯(lián)差動保護)動作，或雙回線中一回線故障時兩側(cè)零序電流(或相電流速斷)保護縱續(xù)動作的條件考慮；確有困難時，允許雙回線中一回線故障時，兩回線的延時保護段間有不配合的情況。
(4)在構(gòu)成環(huán)網(wǎng)運行的線路中，允許設(shè)置預(yù)定的一個解列點或一回解列線路。
7．為保證靈敏度，接地故障保護*末一段定值應(yīng)如何整定?
答：接地故障保護*末一段(例如零序電流保護IV段)，應(yīng)以適應(yīng)下述短路點接地電阻值的接地故障為整定條件：220kV線路，100Ω；330kV線路，150Ω，500kV線路，300Ω。對應(yīng)于上述條件，零序電流保護*末一段的動作電流整定值應(yīng)不大于300A。由線路末端發(fā)生高電阻接地故障時，允許由兩側(cè)線路繼電保護裝置縱續(xù)動作切除故障。
對于110kV線路，考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求，其*末一段零序電流保護的電流暫定值一般也不應(yīng)大于300A(一次值)，此時，允許線路兩側(cè)零序電流保護縱續(xù)動作切除故障。
8．系統(tǒng)*長振蕩周期一般按多少考慮?
答：除了預(yù)定解列點外，不允許保護裝置在系統(tǒng)振蕩時誤動作跳閘。如果沒有本電網(wǎng)的具體數(shù)據(jù)，除大區(qū)系統(tǒng)間的弱聯(lián)系聯(lián)絡(luò)線外，系統(tǒng)*長振蕩周期一般按1．5s考慮。
9．簡述220kV及以上電網(wǎng)繼電保護整定計算的基本原則和規(guī)定。
答：(1)對于220kV及以上電壓電網(wǎng)的線路繼電保護一般都采用近后備原則。當(dāng)故障元件的一套繼電保護裝置拒動時，由相互獨立的另一套繼電保護裝置動作切除故障，而當(dāng)斷路器拒絕動作時，啟動斷路器失靈保護，斷開與故障元件相連的所有其他連接電源的斷路器。
(2)對瞬時動作的保護或保護的瞬時段，其整定值應(yīng)保證在被保護元件外部故障時，可靠不動作，但單元或線路變壓器組(包括一條線路帶兩臺終端變壓器)的情況除外。
(3)上、下級繼電保護的整定，一般應(yīng)遵循逐級配合的原則，滿足選擇性的要求。即在下**元件故障時，故障元件的繼電保護必須在靈敏度和動作時間上均能同時與上**元件的繼電保護取得配合，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。
(4)繼電保護整定汁算應(yīng)按正常運行方式為依據(jù)。所謂正常運行方式是指常見的運行方式和被保護設(shè)備相鄰的一回線或一個元件檢修的正常檢修運行方式。對特殊運行方式，可以按專用的運行規(guī)程或者依據(jù)當(dāng)時實際情況臨時處理。
(5)變壓器中性點接地運行方式的安排，應(yīng)盡量保持變電所零序阻抗基本不變。遇到因變壓器檢修等原因，使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時，根據(jù)當(dāng)時實際情況臨時處理。
(6)故障類型的選擇以單一設(shè)備的常見故障為依據(jù)，一般以簡單故障講行保護裝置的整定計算。
(7)靈敏度校正常運行方式下的不利故障類型進行校驗，保護在對側(cè)斷路器跳閘前和跳閘后均能滿足規(guī)定的靈敏度要求。對于縱聯(lián)保護，在被保護線路末端發(fā)生金屬性故障時，應(yīng)有足夠的靈敏度(靈敏度應(yīng)大于2)。
10．變壓器中性點接地方式的安排一般如何考慮?
答：變壓器中性點接地方式的安排應(yīng)盡量保持變電所的零序阻抗基本不變。遇到因變壓器檢修等原因使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時，應(yīng)根據(jù)規(guī)程規(guī)定或?qū)嶋H情況臨時處理。
(1)變電所只有一臺變壓器，則中性點應(yīng)直接接地，計算正常保護定值時，可只考慮變壓器中性點接地的正常運行方式。當(dāng)變壓器檢修時，可作特殊運行方式處理，例如改定值或按規(guī)定停用、起用有關(guān)保護段。
(2)變電所有兩臺及以上變壓器時，應(yīng)只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當(dāng)該變壓器停運時，將另一臺中性點不接地變壓器改為直接接地。如果由于某些原因，變電所正常必須有兩臺變壓器中性點直接接地運行，當(dāng)其中一臺中性點直接接地的變壓器停運時，若有第三臺變壓器則將第三臺變壓器改為中性點直接接地運行。否則，按特殊運行方式處理。
(3)雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應(yīng)按兩臺變壓器中性點直接接地方式運行，并把它們分別接于不同的母線上，當(dāng)其中一臺中性點直接接地變壓器停運時、將另一臺中性點不接地變壓器直接接地。若不能保持不同母線上各有一個接地點時，作為特殊運行方式處理。
(4)為了改善保護配合關(guān)系，當(dāng)某一短線路檢修停運時，可以用增加中性點接地變壓器臺數(shù)的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關(guān)系產(chǎn)生的影響。
(5)自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點必須直接接地運行
11．簡述220kV線路保護的配置原則。
答：對220kV線路，根據(jù)穩(wěn)定要求或后備保護整定配合有困難時，應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動保護。接地短路后備保護可裝階段式或反時限零序電流保護，亦可采用接地距離保護并輔之以階段式或反時限零序電流保護。相間短路后備保護一般應(yīng)裝設(shè)階段式距離保護。
12．簡述330—500kV線路保護的配置原則。
答：對寸330-500kV線路，應(yīng)裝設(shè)兩套完整、獨立的全線速動它保護。接地短路后備保護可裝設(shè)階段式或反時限零序電流保護，亦可采用接地距離保護并輔之以階段式或反時限零序電流保護。相間短路后備保護可裝設(shè)階段式距離保護。
13．什么是“遠后備”?什么是“近后備”?
答：“遠后備”是指當(dāng)元件故障而其保護裝置或開關(guān)拒絕動作時．由各電源側(cè)的相鄰元件保護裝談動作將故障切開；“近后備”則用雙重化配置方式加強元件本身的保護，位之在區(qū)內(nèi)故障時，保護無拒絕動作的可能，同時裝設(shè)開關(guān)失靈保護，以便當(dāng)開關(guān)拒絕跳閘時啟動它來切開同一變電所母線的高壓開關(guān)，或遙切對側(cè)開關(guān)。
14．線路縱聯(lián)保護及特點是什么?
答：線路縱聯(lián)保護是當(dāng)線路發(fā)生故障時，使兩側(cè)開關(guān)同時快速跳閘的一種保護裝置，是線路的主保護。它以線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)。即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對側(cè)，然后，兩側(cè)分別按照對側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。因此，判別量和通道是縱聯(lián)保護裝置的主要組成部分。
(1)方向高頻保護是比較線路兩端各自看到的故障方向，以判斷是線路內(nèi)部故障還是外部故障。如果以被保護線路內(nèi)部故障時看到的故障方向為正方向，則當(dāng)被保護線路外部故障時，總有一側(cè)看到的是反方向。其特點是：
1)要求正向判別啟動元件對于線路末端故障有足夠的靈敏度；
2)必須采用雙頻制收發(fā)信機。
(2)相差高頻保護是比較被保護線路兩側(cè)工頻電流相位的高頻保護。當(dāng)兩側(cè)故障電流相位相同時保護被閉鎖，兩嗟緦饗轡幌嚳詞北；ざ魈?。其特甸`牽?br＞1)能反應(yīng)全相狀態(tài)下的各種對稱和不對稱故障，裝設(shè)比較簡單；
2)不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩。在非全相運行狀態(tài)下和單相重合閘過程中保護能繼續(xù)運行；
3)不受電壓回路斷線的影響，
4)對收發(fā)信機及通道要求較高，在運行中兩側(cè)保護需要聯(lián)調(diào)；
5)當(dāng)通道或收發(fā)信機停用時，整個保護要退出運行，因此需要配備單獨的后備保護。
(3)高頻閉鎖距離保護是以線路上裝有方向性的距離保護裝設(shè)作為基本保護，增加相應(yīng)的發(fā)信與收信設(shè)備，通過通道構(gòu)成縱聯(lián)距離保護。其特點是：
1)能足夠段敏和快速地反應(yīng)各種對稱與不對稱故障；
2)仍保持后備保護的功能；
3)電壓二次回路斷線時保護將會誤動，需采取斷線閉鎖措施，使保護退出運行。
15．縱聯(lián)保護在電網(wǎng)中的重要作用是什么?
答：由個縱聯(lián)保護在電網(wǎng)中可實現(xiàn)全線速動，出此它可保證電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和提高輸送功率、縮小故障造成的損壞程度、改善后備保護之間的配合性能。
16．縱聯(lián)保護的通道可分為幾種類型?
答：可分為以下幾種類型：
(1)電力線載波縱聯(lián)保護(簡稱高頻保護)。
(2)微波縱聯(lián)保護(簡稱微波保護)。
(3)光纖縱聯(lián)保護(簡稱光纖保護)。
(4)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(簡稱導(dǎo)引線保護)。
17．縱聯(lián)保護的信號有哪幾種?
答：縱聯(lián)保護的信號有以下三種：
(1)閉鎖信號。它是阻止保護動作于跳閘的信號。換言之。無閉鎖信號是保護作用于跳閘的必要條件。只有同時滿足本端保護元件動作和無閉鎖信號兩個條件時，保護才作用于跳閘。
(2)允許信號。它是允許保護動作于跳閘的信號。換言之，有允許信號是保護動作于跳閘的必要條件。只有同時滿足本端保護元件動作和有允許信號兩個條件時，保護才動作于跳閘。
(3)跳閘信號。它是直接引起跳閘的信號。此時與保護元件是否動作無關(guān)，只要收到跳閘信號，保護就作用于跳閘，遠方跳閘式保護就是利用跳閘信號。
18．相差高頻保護為什么設(shè)置定值不同的兩個啟動元件?
答：啟動元件是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時啟動發(fā)信機而實現(xiàn)比相的。為了防止外部故障時由于兩側(cè)保護裝置的啟動元件可能不同時動作，先啟動一側(cè)的比相元件，然后動作一側(cè)的發(fā)信機還未發(fā)信就開放比相將造成保護誤動作，因而必須設(shè)置定值不同的兩個啟動元件。高定值啟動元件啟動比相元件，低定值的啟動發(fā)信機。由于低定值啟動元件先于高定值啟動元件動作，這樣就可以保證在外部短路時，高定值啟動元件啟動比相元件時，保護一定能收到閉鎖信號，不會發(fā)生誤動作。
19．相差高頻保護有何優(yōu)缺點?
答：相差高頻保護有如下優(yōu)點：
(1)能反應(yīng)全相狀態(tài)下的各種對稱和不對稱故障，裝置比較簡單。
(2)不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩。在非全相運行狀態(tài)下和單相重合閘過程中，保護能繼續(xù)運行。
(3)保護的工作情況與是否有串補電容及其保護間隙是否不對稱擊穿基本無關(guān)。
(4)不受電壓二次回路斷線的影響。
缺點如下：
(1)重負荷線路，負荷電流改變了線路兩端電流的相位，對內(nèi)部故障保護動作不利。
(2)當(dāng)一相斷線接地或非全相運行過程中發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，靈敏度變壞，甚至可能拒動。
(3)對通道要求較高，占用頻帶較寬。在運行中，線路兩端保護需聯(lián)調(diào)。
(4)線路分布電容嚴(yán)重影響線路兩端電流的相位，限制了其使用線路長度。
20．簡述方向比較式高頻保護的基本工作原理。
答：方向比較式高頻保護的基本工作原理是比較線路兩側(cè)各自看到的故障方向，以綜合判斷其為被保護線路內(nèi)部還是外部故障。如果以被保護線路內(nèi)部故障時看到的故障方向為正方向，則當(dāng)被保護線路外部故障時，總有一側(cè)看到的是反方向。因此，方向比較式高頻保護中判別元件，是本身具有方向性的元件或是動作值能區(qū)別正、反方向故障的電流元件。所謂比較線路的故障方向，就是比較兩側(cè)特定判別元件的動作行為。
21．何謂閉鎖式方向高頻保護?
答：在方向比較式的高額保護中，收到的信號作閉鎖保護用，叫閉鎖式方向高頻保護。它們的正方向判別元件不動作，不停信，非故障線路兩端的收信機收到閉鎖信號，相應(yīng)保護被閉鎖。
22，何謂高頻閉鎖距離保護，其構(gòu)成原理如何?
答：控制收發(fā)信機發(fā)出高頻閉鎖信號，閉鎖兩側(cè)距離保護的原理構(gòu)成的高頻保護為高頻閉鎖距離保護，它能使保護無延時地切除被保護線路任一點的故障。
23．高頻閉鎖距離保護有何優(yōu)缺點?
答：該保護有如下優(yōu)點：
(1)能足夠靈敏和快速地反應(yīng)各種對稱和不對稱故障。
(2)仍能保持遠后備保護的作用(當(dāng)有靈敏度時)。
(3)不受線路分布電容的影響。
缺點如下：
(1)串補電容可使高頻閉鎖距離保護誤動或拒動。
(2)電壓二次回路斷線時將誤動。應(yīng)采取斷線閉鎖措施，使保護退出運行。
24．高頻閉鎖負序方向保護有何優(yōu)缺點?
答：該保護具有下列優(yōu)點：
(1)原理比較簡單。在全相運行條件下能正確反應(yīng)各種不對稱短路。在三相短路時，只要不對稱時間大于5—7ms，保護可以動作。
(2)不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩，仍也不反應(yīng)穩(wěn)定的三相短路。
(3)當(dāng)負序電壓和電流為啟動值的三倍時，保護動作時間為10—15ms。
(4)負序方向元件一般有較滿意的靈敏度。
(5)對高頻收發(fā)信機要求較低。
缺點如下：
(1)在兩相運行條件下（包括單相重合閘過程中）發(fā)生故障，保護可能拒動。
(2)線路分布電容的存在．使線路在空載合閘時，由于三相不同時合閘，保護可能誤動。當(dāng)分布電容足夠大時，外部短路時該保護也將誤動，應(yīng)采取補償措施。
(3)在串補線路上，只要串補電容無不對稱擊穿，則全相運行條件下的短路保護能正確動作。當(dāng)串補電容友保護區(qū)內(nèi)時，發(fā)生系統(tǒng)振蕩或外部二相短路、且電容器保護間隙不對稱擊穿，保護將誤動。當(dāng)串補電容位于保護區(qū)外，區(qū)內(nèi)短路且有電容器的不對稱擊穿，也可能發(fā)生保護拒動。
(4)電壓二次回路斷線時，保護應(yīng)退出運行。
25．非全相運行對高頻閉鎖負序功率方向保護有什么影響?
答：當(dāng)被保護線路上出現(xiàn)非全相運行，將在斷相處產(chǎn)生一個縱向的負序電壓，并由此產(chǎn)生負序電流，在輸電線路的A、B兩端，負序功率的方向同時為負，這和內(nèi)部故障時的情況完全一樣。因此，在一側(cè)斷開的非全相運行狀態(tài)下，高頻閉鎖負序功率方向保護將誤動作。為了克服上述缺點，如果將保護安裝地點移到斷相點的里側(cè)，則兩端負序功率的方向為一正一負，和外部故障時的情況一樣，這時保護將處于啟動狀態(tài)，但由于受到高頻信號的閉鎖而不會誤動作。針對上述兩種情況可知，當(dāng)電壓互感器接于線路側(cè)時，保護裝置不會誤動作，而當(dāng)電壓互感器接于變電所母線側(cè)時，則保護裝置將誤動作。此時需采取措施將保護閉鎖。
26．線路高頻保護停用對重合閘的使用有什么影響?
答：當(dāng)線路高額保護停用時，可能因以下兩點原因影響線路重合閘的使用：
(1)線路無高頻保護運行，需由后備保護(延時段)切除線路故障，即不能快速切除故障，造成系統(tǒng)穩(wěn)定極限下降，如果使用重合閘重合于長久性故障，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行則更為不利。
(2)線路重合閘重合時間的整定是與線路高頻保護配合的，如果線路高頻保護停用，則造成線路后備延時段保護與重合閘重合時間不配，對瞬時故障亦可能重合不成功，對系統(tǒng)增加一次沖擊。
27．高頻保護運行時，為什么運行人員每天要交換信號以檢查高頻通道?
答：我國常采用電力系統(tǒng)正常時高頻通道無高頻電流的工作方式。由于高頻通道涉及兩個廠站的設(shè)備，其中輸電線路跨越幾千米至幾百千米的地區(qū)，經(jīng)受著自然界氣候的變化和風(fēng)、霜、雨、雪、雷電的考驗。高頻通道上各加工設(shè)備和收發(fā)信機元件的老化和故障都會引起衰耗；高頻通道上任何一個環(huán)節(jié)出問題，都會影響高額保護的正常運行。系統(tǒng)正常運行時，高頻通道無高頻電流，高頻通道上的設(shè)備有問題也不易發(fā)現(xiàn)，因此每日由運行人員用啟動按鈕啟動高頻發(fā)信機向?qū)?cè)發(fā)送高頻信號，通過檢測相應(yīng)的電流、電壓和收發(fā)信機上相應(yīng)的指示燈來檢查高頻通道，以確保故障時保護裝置的高頻部分能可靠工作。
28．什么是零序保護?大電流接地系統(tǒng)中為什么要單獨裝設(shè)零序保護?
答：在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和零序功率出現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護接地短路的繼電保護裝置統(tǒng)稱為零序保護。三相星形接線的過電流保護雖然也能保護接地短路，但其靈敏度較低，保護時限較長。采用零序保護就可克服此不足，這是因為：①系統(tǒng)正常運行和發(fā)生相間短路時，不會出現(xiàn)零序電流和零序電壓．因此零序保護的動作電流可以整定得較小，這有利于提高其靈敏度；②Y／△接線降壓變壓器，△側(cè)以行的故障不會在Y側(cè)反映出零序電流，所以零序保護的動作時限可以不必與該種變壓器以后的線路保護相配合而取較短的動作時限。
29，簡述零序電流方向保護在接地保護中的作用。
答：零序電流方向保護是反應(yīng)線路發(fā)生接地故障時零序電流分量大小和方向的多段式電流方向保護裝置，在我國大短路電流接地系統(tǒng)不同電壓等級電力網(wǎng)的線路上，根據(jù)部頒規(guī)程規(guī)定，都裝設(shè)了這種接地保護裝置作為基本保護。
電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計材料表明，大電流接地系統(tǒng)電力網(wǎng)中線路接地故障占線路全部故障的80％一90％，零序電流方向接地保護的正確動作率約97％，是高壓線路保護中正確動作率*高的一種。零序電流方向保護具有原理簡單、動作可靠、設(shè)備投資小、運行維護方便、正確動作率高等一系列優(yōu)點。
30．零序電流保護有什么優(yōu)點?
答：帶方向性和不帶方向性的零序電流保護是簡單而有效的接地保護方式，其優(yōu)點是：
(1)結(jié)構(gòu)與工作原理簡單，正確動作率高于其他復(fù)雜保護。
(2)整套保護中間環(huán)節(jié)少，特別是對于近處故障，可以實現(xiàn)快速動作，有利于減少發(fā)展性故障。
(3)在電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)基本保持穩(wěn)定的條件下，保護范圍比較穩(wěn)定。
(4)保護反應(yīng)于零序電流的**值，受故障過渡電阻的影響較小。
(5)保護定值不受負荷電流的影響，也基本不受其他中性點不接地電網(wǎng)短路故障的影響，所以保護延時段靈敏度允許整定較高。
31．零序電流保護在運行中需注意哪些問題?
答：零序電流保護在運行中需注意以下問題：
(1)當(dāng)電流回路斷線時，可能造成保護誤動作。這是一般較靈敏的保護的共同弱點，需要在運行中注意防止。就斷線機率而言，它比距離保護電壓回路斷線的機率要小得多。如果確有必要，還可以利用相鄰電流互感器零序電流閉鎖的方法防止這種誤動作。
(2)當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)個對稱運行時，也會出現(xiàn)零序電流，例如變壓器三相參數(shù)個同所引起的不對稱運行，單相重合閘過程中的兩相運行，三相重合閘和手動合閘時的三相斷路器不同期，母線倒閘操作時斷路器與隔離開關(guān)并聯(lián)過程或斷路器正常環(huán)并運行情況下，由于隔離開關(guān)或斷路器接觸電阻三相不一致而出現(xiàn)零序環(huán)流，以及空投變壓器時產(chǎn)生的不平衡勵磁涌流，特別是在空投變壓器所在母線有中性點接地變壓器在運行中的情況下，可能出現(xiàn)較長時間的不平衡勵磁涌流和直流分量等等，都可能使零序電流保護啟動。
(3)地理位置靠近的平行線路，當(dāng)其中一條線路故障時，可能引起另一條線路出現(xiàn)感應(yīng)零序電流，造成反分向側(cè)零序方向繼電器誤動作。如確有此可能時，可以改用負序方向繼電器，來防止上述方向繼電器誤判斷。
(4)由于零序方向繼電器交流回路平時沒有零序電流和零序電壓，回路斷線不易被發(fā)現(xiàn)；當(dāng)繼電器零序電壓取自電壓互感器開口三角側(cè)時，也不易用較直觀的模擬方法檢查其方向的正確性，因此較容易因交流回路有問題而使得在電網(wǎng)故障時造成保護拒絕動作和誤動作。
32．零序電流保護為什么設(shè)置靈敏段和不靈敏段?
答：采用三相重合閘或綜合重合閘的線路，為防止在三相合閘過程中三相觸頭不同期或單相重合過程的非全相運行狀態(tài)中又產(chǎn)生振蕩時零序電流保護誤動作，常采用兩個**段組成的四段式保護。
靈敏一段是按躲過被保護線路末端單相或兩相接地短路時出現(xiàn)的*大零序電流整定的。其動作電流小，保護范圍大，但在單相故障切除后的非全相運行狀態(tài)下被閉鎖。這時，如其他相再發(fā)中故障，則必須等重合閘重合以后靠重合閘后加速跳閘，使跳閘時間長，可能引起系統(tǒng)相鄰線路由于保護不配而越級跳閘，故增設(shè)一套不靈敏一段保護。不靈敏一段是按躲過非全相運行又產(chǎn)生振蕩時出現(xiàn)的*大零序電流整定的。其動作電流大，能躲開上述非全相情況下的零序電流，兩者都是瞬時動作的。
33．采用接地距離保護有什么優(yōu)點?
答：接地距離保護的*大優(yōu)點是瞬時段的保護范圍固定，還可以比較容易獲得有較短延時和足夠靈敏度的**段接地保護。特別適合于短線路的一、二段保護。對短線路說來，一種可行的接地保護方式是用接地距離保護一、二段再輔之以完整的零序電流保護。兩種保護各自配合整定，各詞其責(zé)：接地距離保護用以取得本線路的瞬時保護段和有較短時限與足夠靈敏度的全線**段保護；零序電流保護則以保護高電阻故障為主要任務(wù)，保證與相鄰線路的零序電流保護間有可靠的選擇性。
34．多段式零序電流保護逐級配合的原則是什么?不遵守逐級配合原則的后果是什么？
答：相鄰保爐逐級配合的原則是要求相鄰保護在靈敏度和動作時間上均能相互配合，在上、下兩級保護的動作特性之間，不允許出現(xiàn)任何交錯點，并應(yīng)留有一定裕度。
實踐證明，逐級配合的原則是保證電網(wǎng)保護有選擇性動作的重要原則，否則就難免會出現(xiàn)保護越級跳閘，造成電網(wǎng)事故擴大的嚴(yán)重后果。
35．什么叫距離保護?距離保護的特點是什么?
答：距離保護是以距離測量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護裝置，其動作和選擇性取決于本地測量參數(shù)(阻抗、電抗、方向)與設(shè)定的被保護區(qū)段參數(shù)的比較結(jié)果，而阻抗、電抗又與輸電線的長度成正比，故名距離保護。
距離保護主要用于輸電線的保護，一般是三段或四段式。期一、二段帶方向性，作為本線段的主保護，**段保護線路的80％-90％。**段保護余下的10％-10％并相鄰母線的后備保護。第三段帶方向或不帶方向，有的還設(shè)有不帶方向的第四段，作本線及相鄰線段的后備保護。
整套距離保護包括故障啟動、故障距離測量、相應(yīng)的時間邏輯回路與電壓回路斷線閉鎖，有的還配有振蕩閉鎖等基本環(huán)節(jié)以及對整套保護的連續(xù)監(jiān)視等裝置。有的接地距離保護還配備單獨的選相元件。
36。電壓互感器和電流互感器的誤差對距離保護有什么影響?
答：電壓互感器和電流互感器的誤差會影響阻抗繼電器距離測量的**性。具體說來，電流互感器的角誤差和比誤差、電壓互感器的角誤差和比誤差以及電壓互感器二次電纜上的電壓降，將引起阻抗繼電器端子上電壓和電流的相位誤差以及數(shù)值誤差，從而影響阻抗測量的精度。
37．距離保護有哪些閉鎖裝置?各起什么作用?
答：距離保護的閉鎖裝置包括有：
(1)電壓斷線閉鎖。電壓互感器二次回路斷線時，由于加到繼電器的電壓下降，好象短路故障一樣，保護可能誤動作，所以要加閉鎖裝置。
(2)振蕩閉鎖。在系統(tǒng)發(fā)生故障出現(xiàn)負序分量時將保護開放(0．12-0．15s)，允許動作，然后再將保護解除工作，防止系統(tǒng)振蕩時保護誤動作。
38．電力系統(tǒng)振蕩時，對繼電保護裝置有哪些影響?
答：電力系統(tǒng)振蕩時，對繼電保護裝置的電流繼電器、阻抗繼電器有影響。
(1)對電流繼電器的影響。當(dāng)振蕩電流達到繼電器的動作電流時，繼電器動作；當(dāng)振蕩電流降低到繼電器的返回電流時，繼電器返回。因此電流速斷保護肯定會誤動作。一般情況下振蕩周期較短，當(dāng)保護裝置的時限大于1．5s時，就可能躲過振蕩而不誤動作。
(2)對阻抗繼電器的影響。周期性振蕩時，電網(wǎng)中任一點的電壓和流經(jīng)線路的電流將隨兩側(cè)電源電動勢間相位角的變化而變化。振蕩電流增大，電壓下降，阻抗繼電器可能動作；振蕩電流減小，電壓升高，阻抗繼電器返回。如果阻抗繼電器觸點閉合的持續(xù)時間長，將造成保護裝置誤動作。
39．什么是自動重合閘?電力系統(tǒng)中為什么要采用自動重合閘?
答：自動重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動投入的一種自動裝置。
電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時性的，長久性故障—般不到10％。因此，在由繼電保護動作切除短路故障之后，電弧將自動熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動恢復(fù)。因此，自動將斷路器重合，不僅提高了供電的**性和可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增大了高壓線路的送電容量，也可糾正由于斷路器或繼電保護裝置造成的誤跳閘。所以，架空線路要采用自動重合閘裝置。
40．對自動重合閘裝置有哪些基本要求?
答：有以下幾個基本要求。
(1)在下列情況下，重合閘不應(yīng)動作：
1）由值班人員手動跳閘或通過遙控裝置跳閘時；
2)手動合閘，由于線路上有故障，而隨即被保護跳閘時。
(2)除上述兩種情況外，當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其他原因跳閘后，重合閘均應(yīng)動作，使斷路器重新合上。
(3)自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定，如一次重合閘就只應(yīng)實現(xiàn)重合一次，不允許**次重合。
(4)自動重合閘在動作以后，一般應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次故障跳閘的再重合。
(5)應(yīng)能和繼電保護配合實現(xiàn)前加速或后加速故障的切除。
(6)在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)考慮合閘時兩側(cè)電源間的同期問題，即能實現(xiàn)無壓檢定和同期檢定。
(7)當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)(如氣壓或液壓過低等)而不允許實現(xiàn)重合閘時，應(yīng)自動地將自動重合閘閉鎖。
(8)自動重合閘宜采用控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應(yīng)的原則來啟動重合閘。
41．自動重合閘怎樣分類?
答：按不同的特征來分類，常用的有以下幾種：
(1)按重合閘的動作類型分類，可以分為機械式和電氣式。
(2)按重合閘作用于斷路器的方式，可以分為三相、單相相綜合重合閘三種。
(3)按動作次數(shù)，可以分為一次式和二次式(多次式)。
(4)按重合閘的使用條件，可分為單側(cè)電源重合閘和雙側(cè)電源重合閘。雙側(cè)電源重合閘又可分為檢定無壓和檢定同期重合閘、非同期重合閘。
42．選用重合閘方式的一般原則是什么?
答：其原則如下：
(1)重合閘方式必須根據(jù)具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行條件，經(jīng)過分析后選定。
(2)凡是選用簡單的三相重合閘方式能滿足具體系實際需要的，線路都應(yīng)當(dāng)選用三相重合閘方式。持別對于那些處于集中供電地區(qū)的密集環(huán)網(wǎng)中，線路跳閘后不進行重合閘也能穩(wěn)定運行的線路，更宜采用整定時間適當(dāng)?shù)娜嘀睾祥l。對于這樣的環(huán)網(wǎng)線路，快速切除故障是**位重要的問題。
(3)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，或者地區(qū)系統(tǒng)會出現(xiàn)大面積停電，或者影響重要負荷停電的線路上，應(yīng)當(dāng)選用單相或綜合重合閘方式。
(4)在大機組出口一般不使用三相重合閘。
43．選用線路三相重合閘的條件是什么?
答：在經(jīng)過穩(wěn)定計算校核后，單、雙側(cè)電源線路選用三相重合閘的條件如下：
(1)推測電源線路。單側(cè)電源線路電源側(cè)宜采用一般的三相重合閘，如由幾段串聯(lián)線路構(gòu)成的電力網(wǎng)，為了補救其電流速斷等瞬動保護的無選擇性動作，三相重合閘采用帶前加速或順序重合閘方式，此時斷開的幾段線路自電源側(cè)順序重合。但對給重要負荷供電的單問線路，為提高其供電可靠性，也可以采用綜合重合閘。
(2)雙側(cè)電源線路。兩端均有電源的線路采用自動重合閘時，應(yīng)保證在線路兩側(cè)斷路器均已跳閘，故障點電弧熄滅和絕緣強度已恢復(fù)的條件下進行。同時，應(yīng)考慮斷路器在進行重合閘的線路兩側(cè)電源是否同期，以及是否允許非同期合閘。因此，雙側(cè)電源線路的重合閘可歸納為一類是檢定同期重合閘，如一側(cè)檢定線路無電壓，另一側(cè)檢定同期或檢定平行線路電流的重合閘等；另—類是不檢定同期的重合閘，如非同期重合閘、快速重合閘、解列重合閘及自同期重合閘等。
44．選用線路單相重合閘或綜合重合閘的條件是什么?
答：單相重合闡是指線路上發(fā)生單相接地故障時，保護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，保護動作跳開三相斷路器，不再進行重合。由其他任何原因跳開三相斷路器時，也不再進行重合。
綜合重合閘是指，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時采用單相重合閘方式，而當(dāng)發(fā)生相間短路時采用三相重合閘方式。
在下列情況下，需要考慮采用單相重合閘或綜合重合閘方式：
(1)220kV及以下電壓單回聯(lián)絡(luò)線、兩側(cè)電源之間相互聯(lián)系薄弱的線路(包括經(jīng)低**電壓線路弱聯(lián)系的電磁環(huán)網(wǎng))，特別是大型汽輪發(fā)電機組的高壓配出線路。
(2)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定的線路。
(3)允許使用三相重合閘的線路，但使用單相重合閘對系統(tǒng)或恢復(fù)供電有較好效果時，可采用綜合重合閘方式。例如。兩側(cè)電源間聯(lián)系較緊密的雙回線路或并列運行環(huán)網(wǎng)線路，根據(jù)穩(wěn)定計算，重合于三相長久故障不致引起穩(wěn)定破壞時，可采用綜合重合閘方式。當(dāng)采用三相重合閘時。采取一側(cè)先合，另一側(cè)待對側(cè)重合成功后實現(xiàn)同步重合閘的分式。
(4)經(jīng)穩(wěn)定計算校核，允許使用重合閘。
45．重合閘重合于長久性故障上對電力系統(tǒng)有什么不利影響?
答：當(dāng)重合閘重合于長久性故障時，主要有以下兩個方面的不利影響：
(1)使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；
(2)使斷路器的工作條件變得更加嚴(yán)重，因為在很短時間內(nèi)，斷路器要連續(xù)兩次切斷電弧。
46．單相重合閘與三相重合閘各有哪些優(yōu)缺點?
答：這兩種重合閘方式的優(yōu)缺點如下：
(1)使用單相重合閘時會出現(xiàn)非全相運行，除縱聯(lián)保護需要考慮一些特殊問題外，對零序電流保護的整定和配合產(chǎn)生了很大影響，也使中、短線路的零序電流保護不能充分發(fā)揮作用。
(2)使用三相重合閘時，各種保護的出口回路可以直接動作于斷路器。使用單相重合閘時，除了本身有選相能力的保護外。所有縱聯(lián)保護、相間距離保護、零序電流保護等，都必須經(jīng)單相重合閘的選相元件控制，才能動作于斷路器。
(3)當(dāng)線路發(fā)生單相接地進行三相重合閘時，會比單相重合閘產(chǎn)生較大的操作過電壓。這是由于三相跳閘、電流過零時斷電，在非故障相上會保留相當(dāng)于相電壓峰值的殘余電荷電壓，而重合閘的斷電時間較短，上述非故障相的電壓變化不大，因而在重合時會產(chǎn)生較大的操作過電壓。而當(dāng)使用單相重合閘時，重合時的故障相電壓一般只有17％左右(由于線路本身電容分壓產(chǎn)生)，因而沒有操作過電壓問題。從較長時間在110kV及220kV電網(wǎng)采用三相重合閘的運行情況來看，一般中、短線路操作過電壓方面的問題并不突出。
(4)采用三相重合閘時，在*不利的情況下，有可能重合于三相短路故障，有的線路經(jīng)穩(wěn)定計算認(rèn)為必須避免這種情況時，可以考慮在三相重合閘中增設(shè)簡單的相間故障判別元件，使它在單相故避免實現(xiàn)重合，在相間故降時不重合。
47．自動重合閘的啟動方式有哪幾種？各有什么特點?
答：自動重合閘子有兩種啟動方式：斷路器控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應(yīng)啟動方式和保護啟動方式。
不對應(yīng)啟動方式的優(yōu)點：簡單可靠，還可以糾正斷路器誤碰或偷跳，可提高供電可靠性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，在各級電網(wǎng)中具有良好運行效果，是所有重合閘的基本啟動方式。其缺點是，當(dāng)斷路器輔助觸點接觸**時，不對應(yīng)啟動方式將失效。
保護起動方式，是不對應(yīng)啟動方式的補充。同時，在單相生命閘過程中需要進行一些保護的閉鎖，邏輯回路中需要對故障相實現(xiàn)選相固定等，也需要一個保護啟動的重合閘啟動元件。其缺點是，不能糾正斷路器誤動。
48.在檢定同期和檢定無壓重合閘裝置中為什么兩側(cè)都要裝檢定同期和檢定無壓繼電器?
答：如果采用一側(cè)投無電壓檢定，另一側(cè)投同期檢定這種接線方式，那么，在使用無電壓檢定的那一側(cè)，當(dāng)其斷路器在正常運行情況下由于某種原因（如誤碰、保護誤動等）而跳閘時，由于對側(cè)并未動作，因此線路上有電壓，因而就不能實現(xiàn)重合，這是一個很大的缺陷。為了解決這個問題，通常都是在檢定無壓的一側(cè)也同時投入同期檢定繼電器，兩者的觸點并聯(lián)工作，這樣就可以將誤跳閘的斷路器重腳投入。為了保證兩側(cè)斷路器的工作條件一樣，在檢定間期側(cè)也裝設(shè)無壓檢定繼電器，通過切換后，根據(jù)具體情況使用。但應(yīng)注意，一側(cè)投入無壓檢定和同期檢定繼電器時，另—側(cè)則只能投入同步檢定繼電器。否則，兩側(cè)同時實現(xiàn)無電壓檢定重合閘，將導(dǎo)致出現(xiàn)非同期合閘。在同期檢定繼電器觸點回路中要串接檢定線路有電壓的觸點。
49.單側(cè)電源送電線路重合閘方式的選擇原則是什么?
答：單側(cè)電源送電線路重合閘方式的選擇原則是：
(1)在一般情況下，采用三相一次式重合閘。
(2)當(dāng)斷路器遮斷容量允許時，在下列情況下可采用二次重合閘；
1)由無經(jīng)常值班人員的變電所引出的無遙控的單回線路；
2)供電給重要負荷且無備用電源的單回線路。
(3)經(jīng)穩(wěn)定計算校核，允許使用重合閘。
50．對雙側(cè)電源送電線路的重合閘有什么特殊要求?
答：除滿足對自動意合閘裝置的基本要求外，雙側(cè)電源送電線路的重合閘還應(yīng)：
(1)當(dāng)線路上發(fā)生故障時，兩側(cè)的保護裝置可能以不同的時限動作于跳閘，因此，線路兩側(cè)的重合閘必須保證在兩側(cè)的斷路器都跳開以后，再進行重合。
(2)當(dāng)線路上發(fā)生故障跳閘以后，常常存在著重合時兩側(cè)電源是否同期，以及是否允許非同期合閘的問題。
