繼電保護及自動裝置知識問答

1. 什么是繼電保護裝置?其基本任務是什么?

答：繼電保護裝置就是能反應電力系統中各電氣設備發生故障或不正常工作狀態，并作用于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：

(1) 能自動地、迅速地、有選擇性地借助斷路器將故障設備從系統中切除，保證無故障設備迅速恢復正常運行，并使故障設備免于繼續遭受破壞;

(2) 能反映電氣設備的不正常工作狀態，并根據運行維護的條件作用于信號或將那些繼續運行即會造成損壞或發展為故障的設備切除。反應不正常狀態的繼電保護，通常都不需要立即動作，即可帶一定的延時。

2. 對繼電保護的基本要求是什么?

答：繼電保護對于電力系統運行的安全穩定可靠運行及時切斷故障起著極其重要的作用，為此繼電保護應滿足下列要求：

(1) 選擇性：系統發生故障時，要求保護裝置只將故障的設備切除，保證無故障的設備繼續運行，從而盡量縮小停電范圍，達到有選擇地動作的目的。

(2) 快速性：在系統發生故障后，如不能迅速將故障切除，則可能使故障擴大，如短路時，電壓大量降低，短路點附近用戶的電動機受到制動轉速減慢或停止，用戶的正常生產將遭到破壞;另一方面，短路時發電機送不出功率，要引起電力系統穩定破壞。再有，短路時，故障設備本身將通過很大的短路電流，由于電動力和熱效應的作用設備也將遭到嚴重損壞。短路電流通過的時間越長，設備損壞越嚴重。所以電力系統發生故障后，繼電保護裝置應盡可能快速地動作并將故障切除。

(3) 靈敏性：保護裝置對在它保護范圍內發生的故障和不正常工作狀態應能準確地反應。也就是說保護裝置不但在最大運行方式下三相金屬性短路時能夠靈敏地動作，而且在最小運行方式和經過較大過渡電阻的兩相短路時，也能有足夠的靈敏度和可靠的動作。

(4) 可靠性：一套保護裝置的可靠性是非常重要的，也就是說，在其保護的范圍內發生故障時，不應因其本身的缺陷而拒絕動作，在任何不屬于它動作的情況下，又不應誤動作。否則不可靠的保護裝置投入使用，本身就能成為擴大事故和直接造成事故的根源。

3. 高壓電動機裝設低電壓保護的作用是什么?基本要求是什么?

答：高壓電動機裝設低電壓保護的作用是當電源電壓短時降低或中斷后的恢復過程中，為保證重要電動機的自啟動，通常應將一部分不重要的電動機利用低電壓保護裝置將其切除。對于某些負載，根據生產過程和技術安全等要求，不允許自啟動的電動機，當電壓降低或中斷后至10秒左右時，也應利用低電壓保護將此類電動機切除。

低壓保護裝置分兩個時限，第一個時限較短，按躲過電流速斷固有動作時限來整定，約0.5秒，利用時間繼電器滑動接點實現，用以切除不重要的電動機，以保證重要電動機的自啟動。第二個時限較長，約9秒，利用時間繼電器的終止接點來實現，以便電源電壓長期下降或中斷時，節除由于生產過程或技術保安條件不允許自啟動的重要電動機。

對高壓電動機低電壓保護接線基本要求：

(1) 當電壓互感器一次側或二次側斷線時，保護裝置不應誤動作，只發斷線信號。但在電壓回路斷線期間，若母線真正失去電壓(或電壓下降至規定值)，保護裝置應正確動作。

(2) 當電壓互感器一次側隔離開關因操作被斷開時，保護裝置不應誤動作。

(3) 0.5秒和9秒的低電壓保護的動作電壓應分別整定。

(4) 接線中應采用能長期承受電壓的時間繼電器。

4. 什么叫備用電源自動投入裝置?其作用和要求是什么?

答：備用電源自動投入裝置就是當工作電源因故障斷開后，能自動地而且迅速地將備用電源投入工作或將用戶切換到備用電源上去，使用戶不致于停電的一種裝置。簡稱為BZT裝置。

對BZT裝置的基本要求有以下幾點：

(1) 裝置的啟動部分應能反應工作母線失去電壓的狀態

(2) 工作電源斷開后，備用電源才能投入。為防止把備用電源投入到故障元件上，以致擴大事故，擴大設備損壞程度，而且達不到BZT裝置的預定效果，因此要求只有當工作電源斷開后，備用電源方可投入，這一點是不容忽視的。

(3) BZT裝置只能動作一次。以免在母線上或引出線上發生持續性故障時，備用電源被多次投入到故障元件上，造成更嚴重的事故。

(4) BZT裝置應該保證停電時間最短，使電動機容易自啟動。

(5) 當電壓互感器的熔斷器熔斷時BZT裝置不應動作。

(6) 當備用電源無電壓時，BZT裝置不應動作。

為滿足上述要求，BZT裝置應由兩部分組成：

低電壓啟動部分，當母線因各種原因失去電壓時，斷開工作電源。

自動合閘部分。在工作電源的斷路器斷開后，將備用電源的斷路器投入。

5. 簡述變壓器都有哪些繼電保護?各種繼電保護的作用如何?

答：變壓器是電力系統的重要設備之一，它的故障將對供電可靠性和系統的正常運行帶來嚴重影響，同時大容量的變壓器也是非常貴重的設備，因此，必須根據變壓器的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護裝置。

變壓器的故障可分為油箱內部故障和外部故障。

油箱內部故障主要有：

相間短路：單相匝間短路;單相接地短路等短路故障電流將產生電弧，會燒壞線圈及其絕緣和鐵芯，甚至引起絕緣材料變壓器油的強烈汽化，而導致油箱爆炸等嚴重后果。

油箱外部故障有：

絕緣套管和引出線上的相間短路;單相接地短路等。

變壓器異常運行方式有：

由于外部短路引起的過電流;由于種種原因引起的過負荷;油箱內部的油面降低。

根據變壓器的故障種類及異常運行方式應裝設如下保護裝置：

(1)針對變壓器油箱內部短路和油面降低的瓦斯保護。

(2)針對變壓器繞組和引出線的多相短路，大接地電流電網側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路的縱差保護或電流速斷保護。

(3)針對外部相間短路并作瓦斯保護和縱差保護(或電流速斷保護)后備的過電流保護(或復合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護)。

(4)針對大接地電流電網中外部接地短路的零序電流保護。

(5)針對對稱過負荷的過負荷保護，等等。

6. 600MW發變組裝有哪些保護?

答：(1) 發變組差動保護;(2)發電機縱差動保護;(3)主變差保護;(4)發電機失磁保護;(5)發電機失步保護;(6)發電機逆功率保護;(7)發電機低頻保護;(8)過勵磁保護;(9)發電機定子接地保護;(10)發電機過流保護;(11)發電機反時限負序過流保護;(12)發電機定子過負荷保護;(13)發電機斷水保護;(14)主變中性點零序電流保護;(15)主變瓦斯保護;(16)主變壓力釋放保護。

7. 主變差動與瓦斯保護的作用有哪些區別?如變壓器內部故障時兩種保護是否都能反映出來?

答：差動保護為變壓器的主保護;瓦斯保護為變壓器內部故障時的主保護。

差動保護的保護范圍為主變各側差動互感器之間的一次電氣部分，包括：

(1) 主變引出線及變壓器線圈發生多相短路;

(2) 單相嚴重的匝間短路;

(3) 在大電流接地系統中線圈引出線上的接地故障。

瓦斯保護范圍是：

(1) 變壓器內部多相短路;

(2) 匝間短路，匝間與鐵芯或外皮短路;

(3) 鐵芯故障(發熱燒損);

(4) 油面下降或漏油;

(5) 分接開關接觸不良或導線焊接不良。

差動保護或裝在變壓器，發電機，分段母線，線路上，而瓦斯保護為變壓器獨有的保護。

變壓器內部故障時(除不嚴重的匝間短路)，差動和瓦斯都反映出來，因為變壓器內部故障時，油的速度和反映于一次電流的增加，有可能使兩種保護啟動，至于哪種保護先動，還必須看故障性質。

8. 主變壓器中性點零序過流、間隙過流和零序過壓各保護什么類型故障?保護整定原則是什么?

答：主變壓器中性點零序過流、間隙過流和零序過壓，是保護設備本身引出線上的接地短路故障的，一般是作為變壓器高壓側110——220千伏系統接地故障的后備保護，零序電流保護，是變壓器中性接地運行時的零序保護;而零序電壓保護是變壓器中性點不接地運行時的零序保護;而間隙過流則是用于變壓器中性點以放電間隙接地的運行方式中。

零序過流保護，一次啟動電流很小，一般在100安左右，時間約0.2秒，零序過壓保護，按經驗整定為二倍額定相電壓，為躲過單相接地的暫態過壓，時間通常整定為0.1——0.2秒，變壓器220KV側中性點放電間隙的長度，一般為325毫米，擊穿電壓的有效值為127.3千伏，當中性點的電壓超過擊穿電壓時，間隙被擊穿，零序電流通過中性點，保護時間整定為0.2秒。

9. 斷路失靈保護的作用是什么?

答：失靈保護又稱近后備保護。當故障元件的繼電保護動作發出跳閘脈沖后，而元件本身的斷路器拒絕跳閘時，失靈保護動作，以較短時限切除夫靈開關所連接母線上的其他元件斷路器，使停電范圍限制在最小范圍內，從而提高系統穩定性和供電的可靠性。

10. “掉牌未復歸”信號的作用是什么?通過什么信號反映?

答：“掉牌未復歸”燈光信號是為了使值班人員在記錄、分析保護動作情況的過程中，不至于發生遺漏造成錯誤判斷。應注意即時復歸信號掉牌，以免出現重復動作，使前后兩次不能區分。“掉牌未復歸”信號通常通過“掉牌未復歸”光字和預告鈴來反映。任何一路未恢復均發出燈光信號，值班員可以根據信號查找未恢復的信號繼電器掉牌。

11. 600MW發電機無刷勵磁系統有哪些保護、限制?

答：瞬時電流限制器、 最大勵磁限制器、 過勵磁保護、最小勵磁限制、V/HZ限制器、V/HZ保護。

12. 勵磁控制系統的任務?

答：(1)維持電力系統某點電壓的恒定。

(2)調整并列運行機組之間的無功分配。

(3)提高電力系統的靜態穩定和動態穩定。

(4)故障切除后，縮短啟動的時間。

(5)提高帶延時的繼電保護的明確性。

13. 什么叫主保護、后備保護?

答：主保護是指發生短路故障時，能滿足系統穩定及設備安全和基本要求，首先動作于跳閘,有選擇地切除被保護設備和全線路故障的保護。

后備保護是指主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。

14. 發電機強行勵磁起什么作用?

答：(1) 增加電力系統的穩定性。

(2) 在短路切除后,能使電壓迅速恢復。

(3) 提高帶時限的過流保護動作的可靠性。

(4) 改善系統事故時電動機的自起動條件。

15. 什么叫勵磁系統電壓反應時間?什么叫高起始響應勵磁系統?

答：系統強勵時達到頂值電壓與額定勵磁電壓之差的95%所需的時間稱為勵磁系統電壓反應時間。

強勵動作時，勵磁電壓能夠在0.1秒或更短的時間內達到頂值電壓與額定勵磁電壓之差的95%的勵磁系統稱為高起始響應勵磁系統。

16. 中央信號裝置有幾種?各有何用途?

答：中央信號裝置有事故信號和預告信號兩種。事故信號的用途是當斷路器動作于跳閘時，能立即通過蜂鳴器發出音響，并使斷路器指示燈閃光。而預告信號的用途是：在運行設備發生異常現象時，能使電鈴瞬時或延時發出音響，并以光字牌顯示異常現象的內容。

17. 什么叫常開接點、常閉接點?

答：斷路器、繼電器、按鈕，當它們沒有通電或隨已帶電但未動作時，其處于斷開位置的接點叫常開接點;斷路器、繼電器、按鈕，當它們沒有通電或隨已帶電但未動作時，其處于閉合位置的接點叫常閉接點。

18. 強勵動作后應注意哪些事項?

答：(1)強勵動作時不許對勵磁裝置進行任何調整。

(2)自動調節勵磁裝置運行時，強勵10秒不排除，應立即直接切換至感應調壓器。

(3)備勵運行時，強勵10秒不返回立即退出強勵裝置。

(4) 外部事故消除，電壓恢復后，自動調節勵磁裝置的強勵磁功能自動恢復到正常運行狀態，備勵運行時應檢查強勵回路各繼電器接點是否返回;檢查發電機和勵磁機的電刷和滑環是否有燒傷痕跡。

19. GEC-1勵磁裝置正常巡視檢查項目?

答：(1)電源單元的交流、直流指示LED是否點亮，各電壓表指示的電源電壓是否正常。

(2)可控硅整流橋各單元的LED指示是否點亮，可控硅的溫升是否正常范圍。

(3)檢查控制單元的各報警指示是否正常，機端電壓UF指示是否一致。

(4)檢查A、B套輸出電流是否平衡，若偏差較大，可用控制單元上的“增磁”、“減磁”按鈕微調：將輸出大的那套微減，輸出小的那套微增。

(5)檢查有無過熱部件及異味及異常響動。

20. GEC-1勵磁裝置故障報警及其含義?

答：GEC-1畫板上有8個LED信號報警指示燈。

(1)PT斷線：PT斷線保護是檢測勵磁PT是否斷線，以防止由于勵磁PT斷線而導致誤強勵磁。PT斷線保護動作后GEC控制器切換到手動運行。

(2)強勵報警：勵磁電流)大于1.4倍額定勵磁電流時，報警指示燈亮。

(3)強制限制：強勵反時限限制是根據轉子的發熱模型而設計的，目的是為了保證轉子繞組的溫升在額定范圍內，不因長時間強勵而燒毀。強勵反時限動作后微機將限制α角或勵磁電流回到正常水平。

(4)欠勵報警：在發電機并網(定子電流It大于0.05p.u)情況下，勵磁電流小于0.2倍額定勵磁電流(大約對應于空載勵磁電流),報警指示燈亮，指示此時勵磁電流過低、發電機可能運行在進相水平。

(5)欠勵限制：是限制發電機進相無功功率的大小。當欠勵限制動作時，微機將閉鎖增減操作，并自動增勵磁，以限制發電機進相的無功。

(6)過壓限制：當發電機端電壓超過額定的1.2倍時，報警指示燈亮，GEC閉鎖增減功能。

(7)V/F限制：電壓/頻率限制是為了當轉速未達到額定而機端電壓過高，導致發電機過磁通發熱而設計的。

(8)A/D故障：GEC通過A/D轉換量測得出電機當前狀態當A/D故障時報警指示燈亮。

21. GEC-1勵磁裝置有哪幾種運行狀態?

答：(1)并列運行方式：指A、B套相對獨立地運行，并同時發出脈沖，承擔負載電流(理想狀況下各帶50%負荷)。若單套發生故障，則自動將故障套切除(通過封鎖脈沖輸出實現)，另外正常運行時的一套自動帶滿100%負荷。在故障切換時一般沒有明顯波動。

(2)跟蹤切換方式：A、B套中有一套控制器在主動狀態下運行，另外一套處于備用狀態(從狀態)下跟蹤主狀態下的控制器。主狀態一套發出控制脈沖并承擔全部負荷，從狀態一套不發生脈沖。若主狀態控制器發生故障，則通過故障檢測及切換部件切換成備用狀態，而原來備用的控制器此時則作為控制器運行。在正常無故障運行時，也可以通過“主從切換”按鈕切換A、B套的主、從狀態。

22. 發變組保護動作跳閘處理?

答：(1)檢查各開關跳閘情況，復歸所有開關把手，切斷未跳開關。

(2)查看保護動作情況，對動作保護范圍內設備進行檢查，并測量絕緣電阻。

(3)如屬后備保護動作，并無明顯沖擊現象，且測量發變組絕緣良好時，可申請重新升壓試驗，升壓過程應緩慢、并注意檢查定、轉于絕緣情況，如未發現異常可重新并入系統。

23. 提高系統穩定的措施有哪些?

答：系統穩定包括靜態穩定和動態穩定。

提高系統靜態穩定措施有： (1) 提高系統運行電壓。(2) 減小系統各元件的感抗。 (3)采用性能良好的自動調節勵磁裝置。(4) 采用低頻減載裝置。

提高系統動態穩定的措施： (1) 快速切除故障。(2) 采用自動重合閘。(3) 發電機的強行勵磁裝置。(4) 電氣制動。 (5) 快關汽門。(6) 采用聯鎖切機。 (7) 正確選擇系統運行方式。

24. 600MW機組高廠變、高備變裝有哪些保護?

答：高廠變保護：(1) 高廠變差動保護。(2) 高廠變過流保護。(3) 高廠變低壓分支過流保護。 (4) 高廠變瓦斯保護。

高備變保護：(1) 高備變差動保護。 (2) 高備變瓦斯保護。(3) 高備變有載調壓瓦斯保護。(4) 高備變低電壓分支過流。 (5) 高備變零序電流保護。(6) 高備變低壓分支過流保護。

25. 高壓廠用母線為什么裝設低電壓保護?保護分幾段?各段時限、定值及跳哪些開關?

答：一般高壓廠用母線都裝設低電壓保護，實際上這是高壓電動機的低電壓保護。

當電源電壓短時降低或中斷后的恢復過程中，為了保證重要電動機的自啟動，通 常應將一部分不重要的電動機利用低電壓保護裝置將其切除。另外，對于某些負荷根據生產過程和技術安全等要求而不允許自啟動的電動機也利用低電壓保護將其切除。低電壓保護一般設置兩段：第Ⅰ段的動作時限為0.5秒，第Ⅱ段的動作時限為9秒。第Ⅰ段的動作電壓一般整定為Udj=(0.7-0.75)Ue，第Ⅱ段的動作電壓一般整定為Udj=0.45Ue(Ue為電動機的額定線電壓)。

低電壓保護的第Ⅰ段動作后一般應跳開不重要的電動機，如鍋爐的磨煤機、除灰 系統及輸煤系統的高壓電動機，低電壓保護的第Ⅱ段動作后一般應跳開鍋爐的送風機、排粉風機、汽機的凝結水泵、給水泵和高壓射水泵。

為了保證鍋爐本體的安全和對汽機系統的繼續冷卻，一般不應跳開吸風機和循環 水泵電動機，以保證在電壓恢復時的自啟動，但電壓中斷時間超過規定應由各專責人員將上述兩種電動機拉開，以避免廠用電重新送電時，電動機啟動電流過大使廠用電開關跳閘。

26. 什么叫斷路器的失靈保護?

答：失靈保護有稱后備接線保護，本保護裝置主要考慮當前使用的斷路器，由于各種因素使故障元件的保護裝置動作，而斷路器拒絕動作時，(上一級保護靈敏度又不夠)，將有選擇地使失靈斷路器所連接的母線的斷路器同時斷開，以保證電網安全。這種保護裝置叫斷路器的失靈保護。

27. 什么叫電力系統的靜態穩定?

答：電力系統運行的靜態穩定也稱微邊穩定，它是指當正常運行的電力系統受到很小的擾動，將自動恢復到原來運行狀態的能力。

28. 什么叫電力系統的動態穩定?

答：電力系統運行的動態穩定是指當正常運行的電力系統受到較大的干擾，它的功率平衡受到相當大的波動時，將過渡到一種新的運行狀態或回到原來的運行狀態，繼續保持同步運行的能力。

29. 繼電保護裝置的基本任務是什么?

答：當電力系統發生故障時，利用一些電氣自動裝置將故障部分從電力系統中迅速切除;當發生異常時及時發出信號，以達到縮小故障范圍，減少故障損失，保證系統安全運行的目的。

30. 零序電流互感器是如何工作的?

答：由于零序電流互感器一次線圈就是三相星形接線的中性線。在正常情況下，三相電流之和等于零，中性線(一次線圈)無電流，互感器的鐵芯中不產生磁通，二次線圈中沒有感應電流。當被保護設備或系統上發生單相接地故障時，三相電流之和不再等于零，一次線圈將流過電流，此電流等于每相零序電流的三倍，此時鐵芯中產生磁通，二次線圈中將感應出電流。

31. 為什么大型發電機要裝設100%接地保護?

答：因為大型發電機特別是水內冷發電機，由于機械損傷或發生漏水等原因，導致中性點附近的定子繞組發生接地故障是完全可能的。如果對這種故障不能及時發現并處理，將造成匝間短路、相間短路或兩點接地短路，甚至造成發電機的嚴重損壞，對于這種發電機或大容量發電機都必須裝設定子100%接地保護。

32. GEC-1勵磁裝置運行狀態、控制規律指示燈代表什么含義?

答：(1)運行指示：F1燈亮，表示GEC-1內部允許發脈沖;F1燈滅，表示GEC-1內部禁止發脈沖，GEC對勵磁調節不起作用。其區別只是發與不發脈沖。

(2)自動狀態：F2燈亮，表示GEC-1運行在自動狀態;F2燈滅，表示GEC-1運行在手動狀態。當發生故障時，可以自動切換至手動狀態。

(3)通訊狀態：指當GEC-1正在記錄錄波數據或是在向PC機傳遞錄波數據時，F3指示燈亮。

(4)主從狀態：F4燈亮，表示GEC-1處在主狀態;F4燈滅，表示GEC-1處在從狀態。

(5)NEC： 指非線性勵磁控制規律。

(6)LOEC： 線性最優勵磁控制規律。

(7)PSS： 電力系統穩定器控制規律。

(8)PID： 比例積分微分控制規律。

33. GEC-1勵磁裝置上電復位、帶電復位有什么區別?

答：上電復位是指GEC-1控制器在未帶電情況下，合上微機的交流或直流電源使控制器帶電、復位、運行的狀態。GEC-1控制器上電首先復位，初始化，自檢。

帶電復位是指GEC-1控制器在帶電情況下，按鍵盤上復位鍵“REST”,使控制器復位重新運行。

兩者最大的區別是：帶電復位數據存儲器RMA中的數據保持不變，因而可以取得復位前的電壓給定值。

34. GEC-1勵磁裝置有幾種運行狀態?

答：(1)主從狀態：指A、B兩套控制器運行在主動狀態或是備用狀態。若“主從狀態”LED亮，則表明處于主狀態，若LED燈滅，則表示處于從狀態。并列運行方式，A、B兩套LED燈均亮，在跟蹤切換方式，處在主運行狀態的那套燈亮。

(2)自動狀態：指GEC-1按發電機端電壓閉環反饋方式運行，自動狀態運行時，“自動狀態運行燈亮，增、減磁操作改變的是電壓給定值Ur。

(3)手動狀態：指GEC-1運行在開環狀態，即運行在恒定的SCR控制α角的狀態。若發生故障(如PT斷線、A/D故障等)，GEC-1無法按電壓反饋閉環方式運行時會自動切到手動狀態。手動狀態運行時，控制單元的LED狀態指示的“自動狀態”指示燈滅。在手動狀態下，增、減磁操作直接改變α角。

(4)通訊狀態：指GEC-1正在記錄錄波數據或是在向PC機傳遞錄波數據時的狀態。

(5)監控狀態：指GEC-1在試驗、調試時的一種狀態。鍵盤所有功能對操作者開放，并且可以不經過等待狀態直接進入運行狀態(即不檢測同步信號的有無)。

(6)等待狀態：是指在正常狀態(非監控狀態)，無同步信號時(停機狀態或ADK、BDK未合)，微機上電時所處在的狀態。

 

 

發布時間:2012-4-27 訪問次數:5829