电力系统继电保护问答 05电力系统继电保护问答 556.在大短路电流接地系统中,为什么有时要加装方向继电器组成零序电流方向保护?答：在大短路电流接地系统中，如线路两端的变压器中性点都接地，当线路上发生接地短路时，在故障点与各变压器中性点之间都有零序电流流过，其情况和两侧电源供电的辐射形电网中的相间故障电流保护一样。

为了保证各零序电流保护有选择性动作和降低定值，就必须加装方向继电器，使其动作带有方向性。

使得零序方向电流保护在母线向线路输送功率时投入，线路向母线输送功率时退出。

57．零序(或负序)方向继电器的使用原则是什么?答：零序电流保护既然是作为动作机率较高的基本保护，故应尽量使其回路简化，以提高其动作可靠性。

而零序功率方向继电器则是零序电流保护中的薄弱环节。

在运行实践中，因方向继电器的原因而造成的保护误动作时有发生。

因此，零序(或负序)方向继电器的使用原则如下：(1)除了当采用方向元件后，能使保护性能有较显著改善的情况外，对动作机率最多的零序电流保护的瞬时段，特别是“躲非全相一段”，以及起后备作用的最末一段，应不经方向元件控制。

(2)其他各段，如根据实际选用的定值，不经方向元件也能保证选择性和一定灵敏度时，也不宜经方向元件控制。

(3)对平行双回线，特别是对采用单相重合闸的平行双回线，如果互感较大，其保护有关延时段必要时也包括灵敏一段，一般以经过零序方向元件控制为宜，因为这样可以不必考虑非全相运行情况下双回线路保护之间的配合关系，从而可以改善保护工作性能。

(4)方向继电器的动作功率，应以不限制保护动作灵敏度为原则，一般要求在发生接地故障且当零序电流为保护起动值时，尚应有2以上的灵敏度。

58.大短路电流接地系统中．输电线路接地保护方式主要有哪几种?答：大短路电流接地系统中，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。

59．什么是零序保护?大短路电流接地系统中为什么要单独装设零序保护?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，利用这些电量构成保护接地短路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，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，因此零序保护的动作电流可以整定得较小，这有利于提高其灵敏度；②丫，d接线降压变压器，△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种变压器以后的线路保护相配合而取较短的动作时限。

60.零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(电压)滤过器、电流继电器和零序方向继电器三部分组成。

61.简述零序电流方向保护在接地保护中的作用与地位。

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，大短路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。

随着电力系统的不断发展，电力网日趋复杂，短线路和自耦变压器日渐增多，零序电流方向保护在这一新局面下也显露出自己固有的局限性。

为此，现行规程中在规定装设多段式零序电流方向保护的同时，还补充规定：“对某些线路，如方向性接地距离可以明显改善整个电力网接地保护性能时，可装设接地距离保护，并辅以阶段式零序电流保护”。

62．零序电流保护有什么优点?答：带方向性和不带方向性的零序电流保护是简单而有效的接地保护方式，其优点是：(1)结构与工作原理简单。

零序电流保护以单一的电流量作为动作量，而且只需用一个继电器便可以对三相中任一相接地故障作出反应，因而使用继电器数量少、回路简单、试验维护简便、容易保证整定试验质量和保持装置经常处于良好状态，所以其正确动作率高于其他复杂保护。

(2)整套保护中间环节少，特别是对于近处故障，可以实现快速动作，有利于减少发展性故障。

(3)在电网零序网络基本保持稳定的条件下，保护范围比较稳定。

由于线路接地故障零序电流变化曲线陡度大，其瞬时段保护范围较大，对一般长线路和中长线路可以达到全线的70％～80％，性能与距离保护相近。

而且在装用三相重合闸的线路上，多数情况，其瞬时保护段尚有纵续动作的特性，即使在瞬时段保护范围以外的本线路故障，仍能靠对侧断路器三相跳闸后，本侧零序电流突然增大而促使瞬时段起动切除故障。

这是一般距离保护所不及的，为零序电流保护所独有的优点。

(4)保护反应于零序电流的绝对值，受故障过渡电阻的影响较小。

例如，当220kV线路发生对树放电故障，故障点过渡电阻可能高达100Ω,以上，此时，其他保护多将无法起动，而零序电流保护，即使3Ｉ。

定值高达数百安(一般左右)尚能可靠动作，或者靠两侧纵续动作，最终切除故障。

(5)保护定值不受负荷电流的影响，也基本不受其他中性点不接地电网短路故障的影响，所以保护延时段灵敏度允许整定较高。

并且，零序电流保护之间的配合只决定于零序网络的阻抗分布情况，不受负荷潮流和发电机开停机的影响，只需使零序网络阻抗保持基本稳定，便可以获得较良好的保护效果。

63．零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。

就断线机率而言，它比距离保护电压回路断线的机率要小得多。

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，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不同所引起的不对称运行，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相断路器不同期，母线倒闸操作时断路器与隔离开关并联过程或断路器正常环并运行情况下，由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致而出现零序环流(图4—60)，以及空投变压器时产生的不平衡励磁涌流．特别是在空投变压器所在母线有中性点接地变压器在运行中的情况下，可能出现较长时间的不平衡励磁涌流和直流分量等等，都可能使零序电流保护起动。

(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。

如确有此可能时，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侧时，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。

64．采用接地距离保护有什么优点?答：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。

对短线路说来，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较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。

65．常规接地距离继电器有什么特点?答：该继电器具有以下特点。

(1)在单相接地故障时，能正确测量距离。

增加领前相电压作辅助极化量和极化回路实现记忆作用，都十分有利于消除电压死区，增强允许接地电阻能力和保证反方向故障的方向性。

在这种故障时的基本性能，和相间方向距离元件在相间短路时的情况相似。

(2)在单相接地故障时，能够选相，可以用作选相元件。

(3)受端母线经电阻三相短路时，要失去方向性。

(4)在重负荷长线路情况下，如果整定值较大，送端母线两相短路时要失去方向性。

(5)发生两相短路经电阻接地故障时，领前故障相的元件要发生超越，等价电源阻抗与线路阻抗之比愈大时，超越愈严重；极化回路的记忆作用和领前相辅助极化电压作用更使超越增大。

而滞后故障相的元件要缩短保护范围。

因此，如果要利用这种继电器作距离测量元件，需要在发生两相短路接地时将领前故障相元件退出工作。

(6)正方向两相短路时，保护范围缩短。

等值电源阻抗与整定阻抗之比愈大时，缩短的情况愈严重。

(7)全相运行和非全相运行时发生振荡，当两侧等值电源电动势角摆开较大时，都可能动作。

66．什么是距离保护的时限特性?答：距离保护一般都作成三段式，第1段的保护范围一般为被保护线路全长的80％～85％，动作时间t1为保护装置的固有动作时间。

第Ⅱ段的保护范围需与下一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路的全长及下一线路全长的30％～40％，其动作时限ｔⅡ要与下一线路距离保护第1段的动作时限相配合，一般为0．5s左右。

第Ⅲ段为后备保护，其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至更远，其动作时限ｔⅢ按阶梯原则整定。

67．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1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1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1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1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1段会同时动作，造成无选择性地切断故障。

为除上弊，第1段保护范围通常取被保护线路全长的80％～85％。

76．什么是方向阻抗继电器?答：所谓方向阻抗继电器，是指它不但能测量阻抗的大小，而且能判断故障方向。

换句话说，这种阻抗继电器不但能反应输入到继电器的工作电流(测量电流)和工作电压(测量电压)的大小，而且能反应它们之间的相角关系。

由于在多电源的复杂电网中，要求测量元件应能反应短路故障点的方向，所以方向阻抗继电器就成为距离保护装置中的一种最常用的测量元件。

从原理上讲，不管继电器在阻抗复平面上是何种动作特性，只要能判断出短路阻抗的大小和短路方向，都可称之为方向阻抗继电器。

但是，习惯上是指在阻抗复平面上过坐标原点并具有圆形特性的阻抗继电器。

77、为什么万用表的电压灵敏度越高(内阻大)，测量电压的误差就越小?答：万用表电压灵敏度的意义是指每测量IV电压对应的仪表内阻，如MF-18型万用表为20000~／V。