继电保护原理FAQ

1、 什么是继电保护和安全自动装置?各有什么作用?

答：继电保护装置是指反应电力系统电气元件故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置，是用于保护电力元件的成套硬件设备，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是用于保护电力系统的，用于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系统大面积停电的重大系统事故，如失去系统稳定、电压崩溃或频率崩溃等。

2、 电力系统对继电保护的基本要求是什么?

答：“四性”要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。其中，选择性是指故障时仅切除故障元件，尽量减少停电范围;快速性又称速动性，是指保护动作时间要尽可能短，能够快速切除故障;灵敏性是衡量保护动作灵敏程度的能力，通常用灵敏度(灵敏系数)来表示;可靠性是指保护范围内故障不拒动，保护范围外故障不误动，其中不误动的可靠性称为“安全性”(security)，不拒动的可靠性称为“可信赖性”(reliability)。

3、 灵敏度过高或过低会产生什么问题?

答：灵敏度过高说明保护动作越灵敏，越能可靠反应要求动作的故障或异常状态，但是在不该动作的时候容易产生误动，与选择性矛盾。灵敏度过低或不满足要求，则在最不利于保护动作的运行方式下，保护会拒动。

4、 继电器一般怎样分类?

答：继电器按其在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅助继电器。其中，测量继电器能直接反应被保护元件的电气量变化，按所反应电气量的不同，又可分为：电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等。辅助继电器用于辅助实现保护功能，按其作用的不同，分为中间继电器、时间继电器以及信号继电器等。

5、 什么是主保护、后备保护?

答：主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护故障设备的保护;后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护，又可分为近后备保护和远后备保护。近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备的另外一套保护来实现后备的保护，这种后备作用是在主保护安装处本地实现;远后备保护是主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备的保护来实现后备保护，是在远处实现。

6、 三段式相间短路电流保护的特点是什么?

答：三段式相间短路电流保护的Ⅰ、Ⅱ段作本线路的主保护，其中Ⅰ段只能保护本线路的一部分，一般用最小保护范围来衡量其灵敏性;Ⅱ段保护余下的部分，其保护范围必然要伸到下一级线路;Ⅲ段作为本线路的近后备保护和下一级线路的远后备保护。三段式电流保护的定值有这样的特点：Ⅰ段定值>Ⅱ段定值>Ⅲ段定值。

7、 什么是系统最大运行方式、最小运行方式?

答：对每一套保护装置而言，流过保护装置短路电流最大的系统运行方式称为系统最大运行方式，计算保护定值时，一般按最大运行方式。而短路电流最小的方式称为最小运行方式，校验灵敏度时，一般按系统最小运行方式。

8、 电流速断保护为什么不能保护本线路全长?

答：由于下一级线路出口处短路时的流过保护装置的故障电流与本线路末端短路时的电流数值较接近，为保证选择性，电流速断保护要按躲下级线路出口处短路整定，因此不能保护本线全长。否则，下一级线路出口处短路时保护可能误动。

9、 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(包括同级和上一级以及下一级电网)保护之间的整定，应遵循逐级配合原则，满足选择性的要求，即当下一级元件故障时，故障元件的保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级元件的保护定值配合，以保证故障时保护动作具有选择性。

10、 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跳闸。若无本电网的具体数据，除大区系统的弱联系联络线外，系统最长振荡周期可按1.5s考虑。

11、 <![endif]> 继电保护整定计算以什么运行方式作为依据?

答：继电保护整定计算应以常见方式为依据。所谓常见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方式。对于特殊运行方式，可按运行规程或依据实际情况处理。

12、 方向性电流保护为什么有死区?死区由何决定?

答：当靠近保护安装处附近三相短路时，母线电压接近0，方向元件不动作，方向电流保护拒动，出现电压死区。死区大小由方向元件的最小动作电压以及被侧系统阻抗决定。

13、 什么是限时电流速断保护?它与相邻的下一级线路电流保护如何配合?

答：以一定时限快速切除全线范围内短路故障的电流保护称为限时电流速断保护，它与下一级线路电流速断保护在定值上和时限上均要配合，若灵敏度不满足要求，则要与下一级线路限时电流速断保护配合。

14、 什么是零序保护?大电流接地系统为什么要单独装设零序保护?

答：大电流接地系统发生接地故障后，会出现零序电流、零序电压和零序功率，利用这些电气量构成的保护接地短路的继电保护装置称为零序保护。三相星形接线的相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。采用零序保护就能克服此不足。所以大电流接地系统要单独装设零序保护。

15、 大电流接地系统中，为什么有时要加装方向继电器组成零序电流方向保护?

答：大电流接地系统中，如果保护被侧反方向故障时零序保护会误动，则必须加装零序方向元件，保证零序保护动作具有选择性和降低定值，提高灵敏度。

16、 零序功率方向元件是否存在死区?为什么?

答：零序功率方向元件无电压死区，因为故障点零序电压最高，短路点越靠近保护安装处，母线零序电压越大。

17、 零序电流保护由哪几部分组成?

答：零序电流保护主要由零序电流过滤器、电流继电器和零序功率方向继电器组成。

18、 零序电流分支系数的选择要考虑哪些情况?

答：零序电流分支系数的选择，要通过各种运行方式和线路对侧断路器跳闸前或跳闸后等各种情况比较，选择最大值。精确计算时，故障点应选在被配合段保护的保护范围末端时的分支系数。简化计算时，故障点可选在相邻线路末端母线。若被配合的相邻线路是与本线路有较大零序互感的平行线路，应考虑相邻线路故障，在一侧断路器先断开时的保护配合关系。

19、 什么是距离保护?

答：距离保护是通过测量故障点到保护安装处的故障距离或阻抗构成的保护装置，阻抗继电器是距离保护的核心元件。距离保护分为相间距离和接地距离保护，分别反应相间短路和接地短路故障。

20、 三段式距离保护的特点是什么?

答：三段式距离保护的Ⅰ、Ⅱ段作本线路的主保护，带方向性，其中Ⅰ段保护本线路的80%~85%，Ⅱ段保护余下的15%~20%，并作为相邻母线的后备保护;Ⅲ段带方向或不带方向，作为本线路的近后备保护和下一级线路的远后备保护。三段式距离保护的定值有这样的特点：Ⅰ段定值<Ⅱ段定值<Ⅲ段定值。

21、 <![endif]> 距离保护装置一般由哪几部分组成?

答：距离保护装置一般5个组成部分：(1)测量部分，用于测量故障距离和判别短路故障方向;(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态，当故障发生时，瞬时启动保护装置;(3)振荡闭锁部分，用于系统振荡时闭锁保护，防止保护误动;(4)二次电压回路断线失压闭锁部分，用于防止电压互感器二次回路断线失压时，由于阻抗元件动作而引起保护误动;(5)逻辑部分，用于实现保护装置应具有的性能和建立保护各段的时限。

22、 解释测量阻抗、整定阻抗和动作阻抗的含义

答：阻抗元件的测量阻抗是加入到阻抗继电器的测量电压、电流的比值，正常运行时，测量阻抗等于被保护线路的负荷阻抗;整定阻抗是通过按照整定计算规程，离线计算得到的阻抗值，其阻抗角等于被保护线路的阻抗角，当测量阻抗小于或等于整定阻抗时，阻抗元件动作;动作阻抗，又称起动阻抗，是指能使阻抗元件动作的最大测量阻抗，对于不同的测量阻抗角，其对应的动作阻抗是不同的。

23、 什么是方向阻抗继电器的最大灵敏角?为什么要调整其最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角?

答：方向阻抗继电器的最大动作阻抗的阻抗角，称为继电器的最大灵敏角。被保护线路金属性相间短路时，短路电流与保护安装处电压间的夹角等于线路阻抗角，即测量阻抗角等于被保护线路阻抗角。为了使继电器工作在最灵敏(保护范围最大)的状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路阻抗角。

24、 方向阻抗继电器为什么存在电压死区?如何消除它?

答：在保护安装处正方向出口处三相短路时，由于加入方向阻抗继电器的测量电压为0，使阻抗元件无法动作，因此存电压死区。采用记忆回路可“记住”故障前的电压，从而可消除电压死区。

25、 什么是距离保护的“暂态超越”现象?如何防止?

答：系统故障后，在系统一次侧以及电流、电压互感器的二次侧，都要出现一个过渡过程，主要特点是出现非周期分量的电流、电压以及谐波分量，最严重的后果是使继电器出现“超范围”动作，即在保护范围外故障时，保护误动，此现象称为“暂态超越”。采用滤波或正、负半周比相与门输出的方式可防止发生“超范围”动作。

26、 简述距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护的整定原则。

答：距离Ⅰ段：整定阻抗应躲过本线路对端母线短路时的测量阻抗，一般按本线阻抗的80%~85%整定，时限为0s; 距离Ⅱ段：与下一级线路距离Ⅰ段配合，同时要躲过相邻变压器末端短路时的测量阻抗，两者取小者，若不满足灵敏度要求，则与下一级线路距离Ⅱ段。距离Ⅲ段：按躲过线路正常运行时的最小负荷阻抗整定，与下一级线路距离Ⅱ段配合，两者取小者。时限按阶梯时限原则。

27、 电力系统振荡对距离保护有什么影响?

答：阻抗继电器动作特性在复平面上沿OO'方向所占面积越大，则受振荡影响越大;振荡中心在保护范围内，则保护受影响会误动，而且越靠近振荡中心，影响就越大;振荡中心在保护范围外或保护范围的反方向，则不受影响;若保护动作时限大于系统振荡周期，则不受系统振荡影响。

28、 过渡电阻对距离保护的影响是什么?

答：短路点过渡电阻使得阻抗继电器的测量阻抗不能准确反应故障距离，由于短路点过渡电阻的影响，会使距离保护保护范围缩短或加大，即保护范围内故障时，保护可能拒动(实际的保护范围被缩短了)，而保护范围外故障时，保护则可能误动(超范围无选择性动作)。

29、 系统振荡与故障时三段式阻抗继电器的动作有何不同?

答：对于三段式距离保护，当系统振荡且振荡中心位于保护范围内时，阻抗元件的启动顺序是Ⅲ段àⅡ段àⅠ段依次起动,而本线路上I段保护范围内故障时，阻抗元件的启动顺序是Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ段同时起动。

30、 纵联保护在电网中的重要作用是什么?

答：由于纵联在电网中可实现全线速动，因此它可保证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、改善与后备保护的配合性能。

31、 <![endif]> 纵联保护的信号有哪几种?

答：有以下三种：(1)闭锁信号。它是阻止保护动作跳闸的信号，即无闭锁信号是保护动作跳闸的必要条件，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，保护才能够动作跳闸。(2)允许信号。它是允许保护动作跳闸的信号，即有允许信号是保护动作跳闸的必要条件，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，保护才能够动作跳闸。(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。

32、 纵联保护的通道可分为几种类型?

答：可分为：(1)电力线载波纵联保护，简称高频保护;(2)载波纵联保护，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。

33、 相差高频保护为什么设置定值不同的两个起动元件?

答：启动元件是在电力系统故障时起动发信机来实现比相。为防止外部故障时，由于两侧保护的启动元件可能不同时动作，先起动一侧的比相元件，而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，因此必须设置定值不同的两个起动元件。高定值起动元件起动比相，低定值元件起动发信机。由于低定值起动元件先于高定值起动元件动作，可保证外部短路时，高定值起动元件起动比相元件时，保护一定能收到闭锁信号，避免误动。

34、 大电流接地系统中输电线路接地保护方式主要有哪几种?

答：大电流接地系统中输电线路接地保护方式主要有：纵联保护(相差高频、方向高频等)，零序电流保护和接地距离保护等。

35、 什么是自动重合闸?电力系统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的断路器按需要自动重新投入的一种自动装置。架空线路大多数的故障都属于瞬时性故障，故障后采用自动重合闸重合断路器，即可自动恢复供电。不仅能提高供电的可靠性，缩短停电时间，减少停电损失，而且还能提高系统的暂态稳定水平。

36、 重合闸重合于永久性故障对电力系统有什么不利影响?

答：主要有两个方面的不利影响：(1)使系统再次受到故障冲击;(2)使断路器工作条件恶化，因为断路器要在短时间内，连续两次切断电弧。

37、 什么是单相重合闸和综合重合闸?

答：单相重合闸是指线路上发生单相接地时，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，保护动作跳三相，不再重合。综合重合闸是指发生单相接地时，采用单相重合闸，发生相间短路时，采用三相重合闸方式。

38、 变压器纵差保护必须要解决的问题是什么?

答：变压器纵差保护必须要采取措施减少或消除励磁涌流和不平衡电流的影响。励磁涌流中含大量的二次谐波，可采用二次谐波制动方式的差动继电器。

39、 变压器纵差保护的整定原则是什么?

答：(1)大于变压器的最大负荷电流(2)躲过区外短路时的最大不平衡电流(3)躲过变压器的励磁涌流。

40、 发电机纵差保护与发变组保护的本质区别是什么?

答：它们的本质区别在于发电机纵差保护保护范围只包含定子绕组，在正常运行和外部短路时满足∑i=0，而发变组纵差保护保护范围中加入了变压器，在正常运行和空载合闸时∑i≠0，后者比前者增加了暂态和稳态励磁电流部分。

41、 什么是相差高频保护的相继动作?

答：长距离输电线路上故障，当相差高频保护一端高频信号相位差大于动作角 时，该侧保护将拒动，此时可使先动作侧发信机停信，则拒动侧保护随后动作跳闸，称之为&ldquo;相继动作&rdquo;。