线路保护40个基础问题,你懂吗串联谐振

1、线路发生相间故障时，电流、电压如何变化？

答：当输电线路发生相间短路时，电源至短路点之间的电流会增大，故障相母线电压会降低。

2、电流保护是什么？

答：基本特征是电流增大，短路电流大于负荷电流，但当负荷电流比短路电流还要大时，灵敏度不能满足要求。电流保护分三段，一段为瞬时速断保护，二段为限时速断保护，三段为定时限过流保护。

I段保护范围，最大运行方式保护为全长50%，最小运行方式为15—20%，二段为全长保护，一段、二段为主保护。三段为本段的近后备保护和邻段的远后备保护。当在一段保护范围内相间短路时，I、II、III段均动作，但一段瞬时动作，二、三段返回。在全长时，II、III段动作，但二段跳开，III段返回。当主保护拒动时III段才会动作。

为何I段不能保护全段，是因受到电力系统运行方式的影响，在最大运行和最小运行方式全段短路其短路电流是不一样的。同样地点发生短路在最大运行方式下其短路电流要大。

3、什么叫距离保护？

答：所谓距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。阻抗元件反应介入该元件的电压与电流之比值，即反应短路故障点至保护安装处的阻抗值，因线路阻抗与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。

4、距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的保护范围是怎样划分的？

答：在一般情况下，距离保护的第Ⅰ段只能保护本线路的全长的80％－85％；第Ⅱ段的保护范围为本线路的全长并延伸至下一段线路的一部分，它为第Ⅰ保护的后备段；第Ⅲ段为Ⅰ、Ⅱ段的后备段，它能保护本线路和下一线路的全长并延伸至再下段线路的一部分。

5、KV线路保护的配置原则是什么？

答：对于kV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。

6、线路纵差动保护是如何构成的？

答：纵差动保护是按比较被保护线路始端与末端电流的大小和相位的原理实现的。为了实现这种比较，在线路两端各装设一组相同型号和相同变比的电流互感器，其二次侧按环流法连接，即若线路两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧，则将它们二次侧的同极性端子相连接，再将差动继电器的线圈并联接入，构成纵差动保护。

7、在线路上应用纵差动保护存在哪些问题？

答：首先是必须敷设和被保护线路一样长的辅助导线，因而经济性差，而且当辅助导线发生断弦或短路时，纵差动保护会发生误动或拒动。为了监视辅助导线是否完好，还需装设专用的监视装置。另外，纵差动保护不能作下一线路的后备保护，因此还需装设专用的后备保护。

8、平行线路的横联方向差动保护是如何工作的？

答：横联方向差动保护是按比较平行两回路中电流的大小和相位的原理来实现的。为了比较两回线电流的大小和相位，在每回线的同名相上各装一相同型号、相同变比的电流互感器，其二次侧也按环流法连接。

若平行线上电流互感器的同名端子朝着同一方向安装时，则将它们的异名端子互相连接，然后将电流互感器的线圈和功率方向继电器的电流线圈串联后，再与电流互感器二次线圈并联，构成差动回路。

9、何谓高频保护？

答：采用高频电流信号，以输电线路本身为通道构成的保护，即称为高频保护。所谓高频保护就是将线路两端的电气量转换为高频电流信号，利用输电线路构成的高频通道，将高频信号传送到对端进行比较，来决定是否动作的一种继电保护。

10、高频通道有哪几种工作方式？

答：高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式三种。

11、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启动它来切开同一变电所母线的高压开关，或遥切对侧开关。

12、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。

13、纵联保护的通道可分为几种类型？

1）电力线载波纵联保护；

2）微波纵联保护；

3）光纤纵联保护；

4）导引线纵联保护

14、纵联保护的信号有哪几种？

1）闭锁信号。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。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元件。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。

15、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启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，保证一定能收到闭锁信号，不会发生误动。

16、相差高频保护有何优点？

1）能反映全相状态下的各种对称和不对称故障，装置比较简单。

2）不反映系统振荡。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）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。

4）不受电压二次回路断线的影响。

17、相差高频保护有何缺点？

1）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。

2）当一相断线接地或非全线运行过程中发生区内故障时，灵敏度变坏，甚至可能拒动。

3）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。

4）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。

18、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，则当被保护线路为外部故障时，总有一端看到的是反方向。

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。

19、何谓闭锁式方向高频保护？

答；在方向比较式的高频保护中，收到的信号作闭锁保护用，叫闭锁式方向高频保护。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。

20、高频闭锁距离保护有何优点？

1）能足够灵敏和快速地反映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）不受线路分布电容的影响。

21、高频闭锁距离保护有何缺点？

1）串补电容可使高频闭锁距离保护误动或拒动；

2）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。

22、高频闭锁负序方向保护有何优点？

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，只要不对称时间不大于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）对高频收发信机要求较低。

23、高频闭锁负序方向保护有何缺点？

1）在两相运行条件下，发生故障，保护可能拒动。

2）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，外部短路时该保护也将误动，应采取补偿措施。

3）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。

4）电压二次回路断线时，保护应退出运行。

24、非全相运行对高频闭锁负序功率保护有什么影响？

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A、B两端，这和内部故障时的情况完全一样，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作用将不会误动。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，而当电压互感器接于变电所母线侧时，则保护装置将误动。此时采取措施将保护闭锁。

25、线路高频保护的停用对重合闸的使用有什么影响？

当线路高频保护停用时，可能因以下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。

26、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，经受着自然气候的变化和风、霜、雨、雪、雷电的考验。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启动按钮启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。

27、什么是零序保护？

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，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置成为零序保护。

28、大电流接地系统中为什么要单独装设零序保护？

答：在大电流接地系统中，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，这有利于提高灵敏度；

2）Y/Δ接线降压变压器，Δ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变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限。

29、简述零序电流方向保护在接地保护中的作用？

答：零序电流方向保护是反映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。

电力系统事故统计资料表明，大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。

30、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。就断线几率而言，它比距离保护电压回路断线的几率要小得多。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，也会出现零序电流。

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中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端，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。

31、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？

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，否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。

32、高频保护投停应注意什么？为什么？

答：高频保护投入跳闸前，必须交换销路两侧的高频信号，确认正常后，方能将线路高频保护两侧同时投入跳闸。对环网运行中的线路高频保护两侧必须同时投入跳闸或停用。

不允许单侧投入跳闸，否则，区外故障将造成单侧投入跳闸的高频保护动作跳闸。因为停用侧的高频保护不能向对侧发闭锁信号，而导致单侧投入跳闸的高频保护误动作。

33、距离保护装置一般由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：为使距离保护装置动作可靠，距离保护应由五部分组成。

1）测量部分：用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。

2）起动部分：用来判别系统是否处在故障状态。当短路故障发生时，瞬时起动保护装置。有的距离保护装置的起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：当电压互感器二次回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。

5）逻辑部分：可用它来实现保护装置应具有的性能和建立保护各段的时限。

34、接地距离保护有什么特点？

答：接地距离保护有以下特点：

1）可以保护各种接地故障，而只需用一个距离继电器，接线简单。

2）可以允许很大的接地过渡电阻。

3）保护动作速度快，动作特性好。

4）受系统运行方式变化的影响小。

35、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%？

答：距离保护第I段的动作时限为变化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，这些误差为正值相加，如果第I段的保护范围为被保护线路的全长，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段会同时动作，造成无选择性地切除故障。为除上弊，第I段保护范围通常取被保护线路全长的80%～85%。

36、距离保护对振荡闭锁有什么要求？

作为距离保护装置的振荡闭锁装置，应满足如下两方面的基本要求：

1）不论是系统的静态稳定破坏（由于线路的送电负荷超过稳定极限或由于大型发电机失去励磁等原因），还是系统的暂态稳定破坏（由于系统故障或系统操作等原因引起的），这个振荡闭锁装置必须可靠地将距离保护装置中可能在系统振荡中误动作跳闸的保护段退出工作（实现闭锁）。

2）当在被保护线路的区段发生短路故障时，必须使距离保护装置的一、二段投入工作（开放闭锁）。

37、为什么距离保护突然失去电压会误动作？

答：距离保护是在测量线路阻抗值（Z=U/I）等于或小于整定值时动作，就是说当加在阻抗继电器上的电压降低而流过阻抗继电器的电流增大到一定值时继电器动作。

其电压产生的是制动力矩，当突然失去电压时，制动力矩也突然变得很小，而在电流回路则有负荷电流产生的动作力矩，如果此时闭锁回路动作失灵，距离保护就会误动作。

38、大短路电流接地系统的零序电流保护的时限特性和相间短路电流保护的时限特性有何异同？为什么？

答：接地故障和相间短路电流保护的时限特性都按阶梯原则整定；所不同的是接地故障零序电流保护的动作时限不须从离电源最远处的保护开始逐级增大，而相间故障的电流保护的动作时限则必须从离电源最远处的保护开始逐级增大。这是因为变压器的侧以后无零序电流流通的缘故。

39、简述零序电流方向保护在接地保护中的作用？

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。零序电流方向接地保护具有原理简单、动作可靠、设备投资少、运行维护方便、正确动作率最高等一系列优点。

40、在kV----kV中性点直接接地电网的线路保护中，后备保护的装设应遵循哪些原则？

答：后备保护应按下列原则配置：

1）kV线路保护宜采用远后备方式。

2）kV线路保护宜采用近后备方式。但某些线路保护如能实现远后备，则宜采用远后备方式，或同时采用远、近结合的后备方式。

华天电力专注电测领域，专业生产各类高压试验设备。

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