一、简答题1. 什么是距离保护,距离保护的特点是什么?
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,一般是三段式或四段式。第Ⅰ、Ⅱ段带方向性,作本线段的主保护。其中第Ⅰ段保护线路的80%~90%,第Ⅱ段保护余下的10%~20%并作相邻母线的后备保护,第Ⅲ段带方向或不带方向,有的还设有不带方向的第Ⅳ段,作为本线及相邻线段的后备保护。
整套距离保护包括故障启动、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。
2. 距离保护装置一般由哪几部分组成?简述各部分的作用。
为使距离保护装置动作可靠,距离保护装置应由以下五部分组成:
(1)测量部分,用于对短路点的距离测量和判断短路故障的方向。
(2)启动部分,用来判别系统是否处在故障状态,当短路故障发生时瞬时启动保护装置,有的距离保护装置的启动部分还兼起后备保护的作用。
(3)振荡闭锁部分,用来防止系统振荡时距离保护误动作。
(4)二次电压回路断线失压闭锁部分,用来防止电压互感器二次回路断线失压时由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。
(5)逻辑部分,用来实现保护装置应具有的性能和建立保护各段的时限。
3. 为什么距离保护的Ⅰ段保护范围通常选择为被保护线路全长的80%~85%?
距离保护第Ⅰ段的动作时限为保护装置本身的固有动作时间,为了和相邻的下一线路的距离保护第Ⅰ段有选择性的配合,两者的保护范围不能有重叠的部分,否则,本线路第Ⅰ段的保护范围会延伸到下一线路,造成无选择性动作。再者,保护定值计算用的线路参数有误差,电压互感器和电流互感器的测量也有误差。考虑最不利的情况,若这些误差为正值相加,如果第Ⅰ段的保护范围为被保护的全长,就不可避免地要延伸到下一线路。此时,若下一线路出口故障,则相邻的两条线路的第Ⅰ段保护会同时动作,造成无选择性地切断故障。为除上弊,第Ⅰ段保护范围通常取被保护线路全长的80%~85%。
4. 什么是零序保护,大短路电流接地系统中为什么要单独装设零序保护?
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故障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故障,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,因此零序保护动作的动作电流可以整定的较小,这有利于提高其灵敏度;②Y,d接线的降压变压器,三角形绕组侧以后的故障不会在星形绕组侧反映出零序电流,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。
5. 采用接地距离保护有什么特点?
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。
对短线路来说,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效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。
6. 三相重合闸启动回路中的同期继电器动断触点回路,为什么要串接检定线路有电压的动合触点?
三相检定同期重合闸启动回路中串联KV动合触点,目的是为了保证线路上确有电压才允许进行检定同期重合。另外在正常情况下,由于某种原因(而不是由于故障)误跳闸,如断路器自动脱扣、人为误碰等,此时线路有电压,检定无压的继电器不会动作,无法进行重合,此时如果串有KV动合触点的检定同期重合闸启动回路与无压启动回路并联工作,就可以靠检定同期启动回路纠正这一误跳闸。
7. 在综合重合闸装置中,通常采用两种重合闸时间,即“短延时”和“长延时”,这是为什么?
这是为了使三相重合和单相重合的重合时间可以分别进行整定。由潜供电流的影响,一般单相重合闸的时间要比三相重合闸的时间长。另外,可以在高频保护投入或退出运行时,采用不同的重合闸时间。当高频保护投入时,重合闸时间投“短延时”,当高频保护退出运行时,重合闸时间投“长延时”。
8. CKJ-1型和CKF-1型保护装置发生异常信号时,首先应检查什么?
(1)首先应检查装置的直流电源插件上的电源指示灯是否亮。
(2)检查试验插件上的“运行/试验”开关是否在运行位置。
(3)信号插件上的“运行”灯是否亮,不亮表示装置已退出运行。
(4)检查“检测插件”中哪几路报警,通过拨动拨轮开关找出所有的报警点,并按“对照表”查明报警的插件。
9. 微机保护装置有几种工作状态?并对其做简要说明。
微机保护装置有三种工作状态:
(1)调试状态:运行方式开关置于“调试”位置,按RST键,此状态为调试状态。此状态主要用于传动出口回路、检验键盘和拨轮开关等,此时数据采集系统不工作。
(2)运行状态:运行方式开关置于“运行”位置,此状态为运行状态,即保护投运时的状态。在此状态下,数据采集系统正常工作。
(3)不对应状态:运行方式开关由“运行”位置打到“调试”位置,不按RST键,此状态为不对应状态。在此状态下,数据采集系统正常工作,但不能跳闸。
10. 试述11型微机保护装置检验零点漂移的方法。
检验零点漂移的方法如下:装置各交流端子均开路,按P及1键,待打印完后,再按P及4键(为打印UX采样值),此时打印机将打出9个通道的采样值,此采样值即为零点漂移值。电压、电流通道的采样值均应在-0.3~+0.3以内(额定电流为1A时,电流通道零点漂移应在-0.1~+0.1以内)。如个别通道零点漂移过大,调整VFC插件中对应通道的电位器RPn(n为通道号)。零点漂移为负时,将RPn向大调;反之,向小调。通道1~9的采样值,依次对应Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Ua、3U0、U1。
11. 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?
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,这种母线成为固定连接母线。这种母线的差动保护成为固定连接方式的母线完全差动保护。对它的要求是任一母线故障时,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能力,而将双母线上所有连接的元件切除。
母联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,母联断路器断开,将失去方向性。
12. 断路器失灵保护时间定值如何整定?
断路器失灵保护时间定值按如下原则整定:断路器失灵保护所需动作延时,必须保证让故障线路或设备保护装置先可靠动作跳闸,应为断路器跳闸时间和保护返回时间之和再加裕度时间。以较短时间动作于断开母联断路器或分段断路器,再经一时限动作于连接在同一母线上的所有有电源支路的断路器。一般使用精度高的时间元件,两段时限分别整定为0.15s和0.3s。
13. 为什么设置母线充电保护?
母线差动保护应保证在一组母线或某一段母线合闸充电时,快速而有选择地断开有故障的母线。为了更可靠地切除被充电母线上的故障,在母联断路器或母线分段断路器上设置相电流或零序保护电流,作为母线充电保护。
母线充电保护接线简单,在定值上可保证高的灵敏度。在有条件的地方,该保护可以作为专用母线单独带新建线路充电的临时保护。母线充电保护只在母线充电时投入,当充电良好后应及时停用。
14. 变压器差动保护不能代替瓦斯保护,为什么?
瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障,如铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此无反应。有如变压器绕组发生少数线圈的匝间短路,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,其量值却并不大,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。
15. BCH型差动继电器进行可靠系数检验的意义何在,怎样对可靠系数进行调整?
变压器纵联差动保护区内故障时,BCH型继电器不但应该动作,且要求有足够的灵敏度。可靠系数就是对该项要求的考核指标。它是以无制动情况下继电器在起始动作安匝时执行元件的动作电流Iop0为基准,然后再拿继电器2倍动作安匝下执行元件的动作电流Iop2与其相比较,其比值称可靠系数。检验规程要求BCH型差动继电器2倍动作电流可靠系数Kre1=Iop2/Iop0≥1.2。当kre1不能满足要求时,应降低执行元件的动作电压。这时虽然可靠系数增大,但直流助磁特性曲线陡度变小,躲过励磁涌流的性能减弱,因此在做BCH型继电器的调整试验时要两者兼顾。
16. 检验规程对BCH型差动继电器的整组伏安特性是怎样要求的,若不符合要求应怎样调整?
继电保护检验规程对于BCH型差动继电器的伏安特性的要求是:2倍动作安匝时,执行元件端子上的电压U2与1倍动作安匝时执行元件端子上的电压U1之比U2/U1≥1.15;5倍动作安匝时,执行元件端子上的电压U5/U1≥1.3。
若试出的伏安特性不符合要求,可改变速饱和变流器铁芯的组合方式。铁芯的硅钢片在每片对叠时伏安特性最高,特别是对伏安特性的开始部分提高得更显著。每数片一组对叠时,伏安特性就低些,且每组的片数越多,伏安特性就越低。在改变铁芯组合时,只需把速饱和变流器从继电器底座上卸下,拧掉紧固铁芯的螺钉即可进行,而不需要拆掉各绕组抽头引向面板背面的螺丝。
17. 简述500kV自耦变压器微机保护装置的配置。
500kV自耦变压器微机保护装置的配置叙述如下:
(1)启动方式。
1)主保护启动量:各侧相电流突变量及零序电流稳态量。
2)后备保护启动量:各侧相电流突变量及零序电流稳态量。
3)过励磁和低压侧零序过电压保护启动量。
(2)主保护。
1)差流速断。
2)比率差动:具有电流回路断线闭锁(控制字)、二次谐波制动(高、中压侧)、五次谐波制动(高、中压侧,控制字)。
(3)高压侧后备保护。
1)相间阻抗保护:具有电压回路断线闭锁,方向阻抗元件略带偏移特性,偏移度≤3%。一段阻抗保护设二段时限,方向指向变压器。第一时限切中压侧断路器,第二时限切各侧断路器。
2)接地保护:设二段零序电流保护。第一段零序方向电流保护,方向指向本侧母线,零序电流取自零序变送器,零序电压取自软件,设一段时限,切本侧断路器;第二段零序电流保护,设一段时限,切各侧断路器。
3)反时限过励磁保护:高值切各侧断路器,低值发信号。
4)过负荷发信号。
(4)中压侧后备保护。
1)相间阻抗保护:具有电压回路断线闭锁,方向阻抗元件略带偏移特性,偏移度≤3%。一段阻抗保护设二段时限,方向指向变压器。第一时限切高压侧断路器,第二时限切各侧断路器。
2)接地保护:设二段零序电流保护,第一段零序方向电流保护,方向指向本侧母线,零序电流取自零序变送器,零序电压取软件自产,设一段时限,切本侧断路器。第二段零序电流保护,设一段时限,切各侧断路器。
3)公共绕组零序过电流保护,设一段时限,切各侧断路器。
4)过负荷发信号。
5)公共绕组过负荷发信号。
(5)低压侧后备保护。
1)过电流保护设二段时限,第一时限切本侧断路器,第二时限切各侧断路器。
2)零序过电压保护,作用于信号,必要时也可切本侧断路器。
18. 发电机相间短路的后备保护在什么情况下应动作,其保护方式有哪几种?
发电机相间短路的后备保护在下述情况应动作:
(1)发电机内部故障,而纵联差动保护或其他主要保护拒动时。
(2)发电机、发电机变压器组的母线故障,而该母线没有母线差动保护或保护拒动时。
(3)当连接在母线上的电气元件(如变压器、线路)故障而相应的保护或断路器拒动时。
发电机的后备保护方式有:低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流以及单元件低压过电流保护和阻抗保护。
19. 为什么现代大型发电机应装设非全相运行保护?
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,或在运行中突然一相跳闸。这种异常工作,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,甚至造成系统瓦解事故。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。
20. 自动调节励磁装置按其结构可分为哪几类,各有何特点?
自动调节励磁装置按其结构分类及其特点如下:
(1)电气机械型励磁调节。这类装置具有电气、机械元件和可动部分,如振动式励磁调节和变阻式励磁调节。由于这类装置有失灵区,且维护困难,仅在老式机组上还有应用。
(2)电磁式励磁调节器。这类装置采用励磁放大器等电磁元件,如复式励磁和电压校正器。由于它调节灵敏,结构简单可靠,因此在发电机励磁调节系统中得到广泛应用。
(3)晶闸管励磁调节器。该类装置多用于半导体励磁系统中,它采用晶闸管作为功率放大部分,并由晶体管、集成电路或微型计算机构成,具有动作速度快、调节灵敏、速度高、控制功率小、结构紧凑、轻巧以及运行维护方便等优点。因此,目前大型同步发电机的励磁系统普遍采用此类装置。
21. 引起测量误差的原因及误差内容是什么?
引起测量误差的原因是:计量工器具不准确,外界环境条件的影响,测量方法、操作方法不完善,计量工作人员的观测能力和技术素质欠佳,被测量对象的不稳定等。
测量误差有系统误差、随机误差、粗大误差三种。
(1)系统误差:指在对同一量的多次测量过程中,保持恒定或以可以预知方式变化的测量误差分量。
(2)随机误差:在同一量的测量过程中,以不可预知的方式变化的测量误差分量。
(3)粗大误差:指误差明显超出规定条件下预期的误差。
22. 什么是(绝对)测量误差、相对误差、引用误差?
测量误差又称绝对误差或简称误差,它是测量结果减去被测之量的真值。
相对误差是(绝对)测量误差除以被测之量的真值。
引用误差是计量仪表误差除以仪表规定的基值。
23. 什么是真值、约定真值、修正值?
真值是个理论概念,它表征严格定义的量处于该定义条件下的量值,真值通常不能准确知道。
约定真值是真值的近似值。
修正值是代数相加于未修正的测量结果,以补偿系统误差的值。
24. 有一只0.1级电压表,测量上限是500V;另有一只0.5级电压表,上限是50V,被测电压是45V。问在标准条件下进行测量时,应选哪只表才能使测量误差更小些,为什么?
1级表测量时,极限误差为
△UN=UN·γN=500×0.1%=0.5(V)
相对测量误差极限为
γ=△UN/U×100%=0.5/45×100%=1%
用0.5级表测量时,极限误差为
△UN=UN·γN=50×0.5%=0.25(V)
相对测量误差极限为
γ=△UN/U×100%=0.25/45×100%=0.55%
所以,0.5级表才能使测量误差更小。因为0.5级表最大可能误差是0.55%,而0.1级表的最大可能误差是1%。
25. 什么是正确度、精密度、准确度?试述它们之间的关系。
测量正确度表示测量结果中系统误差大小的程度;测量精密度表示测量结果中随机误差大小的程度;测量准确度表示测量结果与被测量的(约定)真值之间的一致程度。
正确度、精密度、准确度三者之间的关系是:精密度分散性小,精密度高,系统误差大,正确度低;正确度指精密度和准确度都较差;准确度指正确度和精密度都好,即准确度高。