继电保护下知识点归纳

一、变压器部分

（1）变压器故障与对应的保护，不同容量变压器所安装的保护是不一样的，有哪些规定？

（2）变压器瓦斯保护的基本概念，安装位置；

（3）变压器纵差动保护（重点）：纵差动总的概念，基本原理（图）、励磁涌流及对策，差动电流、制动电流、不平衡电流概念，不平衡电流产生的原因，比率制动系数的求法，二折线比率制动分析与整定（书上没有，可根据笔记及参考资料自学）、画图，相位补偿（两种转角方式，书上有一部分，可根据笔记及参考资料自学）、数值补偿、谐波制动概念，

（4）复合电压起动过电流保护

（5）零序电流与电压保护

二、发电机部分

（1）发电机故障与对应的保护；

（2）发电机纵差动保护、发变组纵差动保护的保护范围，TA位置，特别注意TA极性问题。（书上没有，可根据笔记及参考资料自学）

（3）纵差动总的概念，完全纵差，不完全纵差的区别，TA位置，二折线比率纵差动原理、整定。

（4）匝间短路保护的概念，两种原理，专用TV，纵向零序、负序功率方向闭锁等概念。保护在发电机的何处取得相应的电压、电流。

（5）定子单相接地保护故障分析、接地电压的求法（书上有一部分，可根据笔记及参考资料自学），100%接地概念。专用TV与公用TV对于发电机接地与匝间短路所测得零序电压的区别。保护在发电机的何处取得相应的电压、电流。

（6）发电机相间短路后备，要求学习发电机定子反时限对称过电流保护的整定。（书上没有，可根据笔记及参考资料自学）负序过负荷保护概念及整定。

（7）失磁保护的基本概念，阻抗变化过程，动作圆的定义。

（8）转子接地的基本概念。

三、母线保护部分

（1）母差保护（重点）原理、接线（注意电流流向，TV反接、断线等异常的分析），单母线差动、双母线差动，大差、小差

（2）失灵保护基本概念，几个要点。

四、复习建议

（1）手头资料用起来，如《毕业设计指南（继电保护分册）第二版》、《电网微机保护测试技术》等，可借一些书参考《电力系统继电保护》（作者有贺加李、葛耀中、许正亚，图书馆有很多）。

（2）不要硬背，要用大脑理解后记忆，功夫在平时。

（3）继电保护的计算题考得还是概念，故障分析基本功很重要。

（4）相量图很关键，要会画相应的相量图，利用相量图进行有关的分析。

继电保护下复习题库

一、选择题

1、Y/△-11结线的变压器，是指（C ）。

A、一次侧相电压超前二次侧相电压30°

B、一次侧线电压超前二次侧线电压30°

C、一次侧线电压滞后二次侧线电压30°

2、用纵向零序构成的发电机匝间保护，为了提高其动作的可靠性，则要求在保护的交流输入回路上（  C  ）。

A、加装2次谐波滤过器，基波对2次谐波的滤过比大于50

B、加装5次谐波滤过器，基波对5次谐波的滤过比大于10

C、加装3次谐波滤过器，基波对3次谐波的滤过比大于50

3、变压器励磁涌流与变压器充电合闸初相有关，当初相角为（A   ）时励磁涌流最大。

A、0； 

B、60°；

C、90°；

120°；

主变压器复合电压闭锁过流保护当失去交流电压时（C   ）。

A、整套保护就不起作用；   

B、仅失去低压闭锁功能；    

C、失去复合电压闭锁功能；   

保护不受影响。

鉴别波形间断角的差动保护，是根据变压器（  C  ）波形特点为原理的保护。

A、外部短路电流；  

B、负荷电流；  

C、励磁涌流

为防止变压器后备阻抗保护在电压断线时误动作，必须（  C  ）。

A、装设电压断线闭锁装置；

B、装设电流增量启动元件；

C、同时装设电压断线闭锁装置和电流增量启动元件。

变压器差动保护防止穿越性故障情况下误动的主要措施是（  C   ）。

A、间断角闭锁   

B、二次谐波制动  

C、比率制动

为躲过励磁涌流,变压器差动保护采用二次谐波制动，（  B  ）。

A、二次谐波制动比越大,躲过励磁涌流的能力越强

B、二次谐波制动比越大,躲过励磁涌流的能力越弱

C、二次谐波制动比越大，躲空投时不平衡电流的能力越强

差动保护的二次不平衡电流与一次三相对称穿越性电流的关系曲线（ A  ）。

A、呈明显的非线性特性；         

B、大致是直线；

C、不定

变压器差动继电器采用比率制动式的意图是（  C）

A、为了躲励磁涌流 

B、为了提高保护内部故障的灵敏度

C、为了提高保护对于外部故障的安全性

变压器励磁涌流中含有大量高次谐波，其中以 （ A ）

A、二次谐波为主   

B、三次谐波为主  

C、五次谐波为主

发电厂接于220kV双母线上有三台及以上变压器，则不应有（ C   ）。

A、一台变压器中性点直接接地   

B、两台变压器中性点直接接地   

C、三台变压器中性点直接接地

空载变压器突然合闸时，可能产生的最大励磁涌流的值与短路电流相比（ C ）。

A、前者远小于后者         

B、前者远大于后者     

C、可以比拟

具有二次谐波制动的差动保护，为了可靠躲过励磁涌流，可（ B ）。

A、增大“差动速断”动作电流的整定值

B、适当减小差动保护的二次谐波制动比

C、适当增大差动保护的二次谐波制动比

汽轮发电机完全失磁后，将出现（A）。

A、发电机有功功率基本不变，吸收无功功率，定子电流增大

B、发电机无功功率基本不变，有功功率减少，定子电流减小

C、发电机有功功率基本不变，定子电压升高，但定子电流减小

发电机失磁后，需从系统中吸取(C)功率，将造成系统电压下降。

A、有功和无功

B、有功

C、无功

机端电压为18000V的30万千瓦汽轮发电机的允许接地电流最大为（ A ）。

A、1安培

B、3安培

C、4安培。

由反应基波零序电压和利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护，其基波零序电压   元件的保护范围是(B)。

A、由中性点向机端的定子绕组的85-90%

B、由机端向中性点的定子绕组的85-90%

C、100%的定子绕组

利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护（C）

A、不灵敏

B、无死区

C、有死区

灵敏。

发电机转子绕组两点接地时对发电机的主要危害是 (A)。

A、破坏了发电机气隙磁场的对称性，将引起发电机剧烈振动

B、转子电流被地分流，使流过转子绕组的电流减少

C、转子电流增加，致使定子绕组过电流

按直流电桥原理构成的励磁绕组两点接地保护，当(B)接地后，投入跳闸。

A、转子滑环附近

B、励磁绕组一点

C、励磁机正极或负极

发电机正常运行时，其（B）。

A、机端三次谐波电压大于中性点三次谐波电压

B、机端三次谐波电压小于中性点三次谐波电压

C、机端三次谐波电压与中性点三次谐波电压相同

定子绕组中性点不接地的发电机，当发电机出口侧A相接地时，发电机中性点

的电压为（A）

A、相电压

B、 相电压

C、1/3相电压

零

发电机逆功率保护的主要作用是（C）。

A、防止发电机在逆功率状态下损坏

B、防止系统发电机在逆功率状态下产生振荡

C、防止汽轮机在逆功率状态下损坏

防止汽轮机及发电机在逆功率状态下损坏

发电机、变压器的阻抗保护，（A）有电压回路断线闭锁。

A、应    

B、可 

C、宜   

D、不能

零序电压的发电机匝间保护，要加装方向元件是为保护在（C）时保护不误动作。

A、定子绕组接地故障时

B、定子绕组相间故障时   

C、外部不对称故障时

D、外部对称故障时

发电机复合电压起动的过电流保护在（A）低电压起动过电流保护。

A、反应对称短路及不对称短路时灵敏度均高于

B、反应对称短路灵敏度相同但反应不对称短路时灵敏度高于

C、反应对称短路及不对称短路时灵敏度相同只是接线简单于

反应不对称短路灵敏度相同但反应对称短路时灵敏度均高于

发电机比率制动的差动继电器，设置比率制动原因是（B）

A、提高内部故障时保护动作的可靠性

B、使继电器动作电流随外部不平衡电流增加而提高

使继电器动作电流不随外部不平衡电流增加而提高

提高保护动作速度

为防止失磁保护误动，应在外部短路、系统振荡、电压回路断线等情况下闭锁。闭锁元件采用（C）

A、定子电压

B、定子电流

C、转子电压

转子电流

发电机在电力系统发生不对称短路时，在转子中就会感应出（B）电流。

A、50Hz 

B、100Hz  

C、150Hz

发电机励磁回路一点接地保护动作后，作用于（C）。

A、全停 

B、解列、灭磁  

C、发信号

发变组后备保护中电流元件用电流互感器，设置在一次侧的什么位置符合要求?（C）。

A、发变组高压侧 

B、发电机出口 

C、发电机中性点

发电机比率制动差动保护动作定值、制动系数合理取值范围分别为                     ( A )

A、0.15－0.25IN， 0.25-0.35；

B、0.25－0.35IN， 0.35-0.45；

C、0.25－0.35IN， 0.25-0.35；

发电机定子绕组相间短路、匝间短路、分支开焊等不对称故障时，故障分量负序功率P2方向是（B）。

A、从系统流入发电机；

B、从发电机流出；

C、不定，视故障严重程度而定

发电机定子绕组过电流保护的作用是：（C）。 

A、反应发电机内部故障

B、反应发电机外部故障

C、反应发电机外部故障，并作为发电机纵差保护的后备

A、发电机反时限负序电流保护的动作时限是（C）  

B、无论负序电流大或小，以较长的时限跳闸

无论负序电流大或小，以较短的时限跳闸

当负序电流大时以较短的时限跳闸；当负序电流小时以较长的时限跳闸

发电机出口发生三相短路时的输出功率为(C)。

A、额定功率

B、功率极限  

C、0

汽轮机解列灭磁的定义是：（A ）

A、断开发电机断路器、灭磁。汽轮机甩负荷；

B、断开发电机断路器。汽轮机甩负荷；

C、断开发电机断路器、灭磁。汽轮机关闭主汽门

发电机的负序过流保护主要是为了防止（B）

A、损坏发电机的定子线圈

B、损坏发电机的转子

C、损坏发电机的励磁系统

对于定子绕组采用双星型接线的发电机，如能测量到双星型中性点之间的电流，便可采用单元件横差保护，该保护（Ｃ）。

A、既能反应发电机定子绕组的相间短路，又能反应定子绕组的匝间短路

B、既能反应发电机定子绕组的匝间短路，又能反应定子绕组的开焊故障

C、上述几种故障均能反应

发电机装设纵联差动保护，它作为(C)保护。

A、定子绕组的匝间短路

B、定子绕组的相间短路

定子绕组及其引出线的相间短路

断路器失灵保护是（ C ）。

A、一种近后备保护，当故障元件的保护拒动时，可依靠该保护切除故障

B、一种远后备保护，当故障元件的断路器拒动时，必须依靠故障元件本身保护的动作信号起动失灵保护以切除故障点

C、一种近后备保护，当故障元件的断路器拒动时，可依靠该保护隔离故障点

一种远后备保护，当故障元件的保护拒动时，可依靠该保护隔离故障点

断路器失灵保护动作的必要条件是（  C  ）。

A、失灵保护电压闭锁回路开放，本站有保护装置动作且超过失灵保护整定时间仍未返回

B、失灵保护电压闭锁回路开放，故障元件的电流持续时间超过失灵保护整定时间仍未返回，且故障元件的保护装置曾动作

C、失灵保护电压闭锁回路开放，本站有保护装置动作，且该保护装置和与之相对应的失灵电流判别元件持续动作时间超过失灵保护整定时间仍未返回。

三、填空题

1、变压器短路故障的后备保护，主要是作为（    相邻元件）及（    变压器内部故障）的后备保护。

2、变压器比率制动差动保护的简易整定法的制动特性曲线由下述三个定值决定：（1）比率制动系数；（2）（      拐点电流）；（3）最小动作电流。其中比率制动系数的确定的公式为：（       Kb=Krel*(k1f1+ΔU+Δf)）。

为防止变压器、发电机后备阻抗保护电压断线误动应采取的措施：装设（    电压断线闭锁）装置、装设（      电流突变量元件或负序电流突变量元件）作为启动元件。

3、变压器励磁涌流的特点有（        包含很大的非周期分量）、包含有大量的高次谐波分量，并以二次谐波为主、（         励磁涌流出现间断）。

3、变压器故障主要类型有：各相绕组之间发生的（     相间短路），单相绕组部分线匝之间发生的（            匝间短路），单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。

变压器并联运行的条件是所有并联运行变压器的变比相等、（      短路电压）相等和（      绕组接线组别）相同。

3、对变压器绕组故障，差动保护的灵敏度（     小于）瓦斯保护。

4、对于分级绝缘的变压器，中性点不接地或经放电间隙接地时应装设（        零序过压）和（           间隙过流 ）保护，以防止发生接地故障时，因过电压而损坏变压器。

5、变压器充电（空载投入）时，励磁电流的大小与断路器合闸瞬间电压的相位角有关，当=（    90°）时，不产生励磁涌流；当= （    0°）时，合闸磁通由零增至2φm，励磁涌流最大。

6、变压器瓦斯保护，轻瓦斯作用于（     信号）。重瓦斯作用于（      跳闸）  。

7、同步发电机通常既发有功，也发无功。把既发有功，也发无功的运行状态称为迟相运行，把发有功，吸收无功的运行状态称为（进相      ）运行。

8、发电机不完全纵差对定子绕组相间短路和（匝间短路          ）有保护作用，并能兼顾（    分支开焊   ）故障。

9、容量不大于50MW，额定电压为6.3KV的发电机接地电流允许值为（  4A    ） ；容量125--200MW，额定电压为13.8—15.75KV的非氢冷发电机接地电流允许值为（    2A     ）；

10、利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护不能作为（  100%定子接地     ）保护，有死区。

11、失磁前发电机所带的有功功率P较越大，等有功阻抗圆越（  小          ），失磁后电流（   大    ）。

12、当失磁发电机的纵轴同步电势Ed与系统电压Ux间的夹角δ等于静稳定极限角（  90     ）度时，发电机处于失去静态稳定的临界点。

13、当发电机带有不对称负荷或系统中发生不对称故障时，在定子绕组中将有（负序电流     ），在发电机中产生（  反向     ）的旋转磁场，于是在转子中产生倍频电流，引起附加损耗，导致转子过热。

14、发电机单相接地时，较大的接地电流能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的（    绝缘和定子铁心）烧坏，也容易发展成为危害更大的定子绕组相间或（     匝间短路），因此，发电机应装设定子绕组单相接地保护。

15、发电机解列灭磁的含义是（断开发电机断路器           ）、灭磁、（汽轮机甩负荷       ）。

发电机定子绕组中的负序电流对发电机的危害主要是引起（在转子回路中感应出倍频电流或转子发热              ）和（引起100HZ的转子振动               ）。 

发电机纵差保护是（相间短路         ）的主保护，其保护范围是（中性点CT与发电机16、出口CT之间             ）。

17、发电机横差保护是定子绕组（  匝间短路        ）的主保护，兼做定子绕组（开焊    ）保护。它动作与否取决于（     定子双星形绕组中性点连线                  ）电流的大小。

18、发电机在电力系统发生不对称短路时，在（  转子    ）中就会感应出（  100Hz    ）电流。

19、由反应基波零序电压和利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护，其基波零序电压元件的保护范围是由机端到中性点的定子绕组的（ 85~95%  ）。

20、利用纵向零序电压构成的发电机匝间保护，为了提高其动作的可靠性，在保护的交流输入回路上加装（  3   ）次谐波滤波器。

21、发电机纵差保护和变压器纵差保护最本质的区别是发电机纵差保护范围仅包含定子绕组电路，满足正常运行和外部短路时的电流∑I（=）0的关系；变压器纵差保护范围包含诸绕组的电路并受它们的磁路影响，正常运行和空载合闸时∑I（≠）0。

22、大型发电机要配置逆功率保护，目的是（为了防止汽轮机断汽后，由于鼓风损失，气轮机尾部叶片有可能过热使气轮机遭到损坏       ）。

23、发电机解列灭磁保护动作时，应断开（     发电机断路器）、（     灭磁）、（      原动机甩负荷）。

24、由反映基波零序电压和利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护，其基波零序电压元件的保护范围是（       从发电机机端开始，不少于定子绕组的85%）。

25、发电机励磁回路接地保护，分为（一点接地    ）保护和（两点接地   ）保护。

26、发电机短路故障后备保护，主要作为（      发电机外部（相间）短路和发电机主保护）的后备保护。

27、对于汽轮发电机，程序跳闸是指首先（     关闭主汽门），待（     逆功率继电器）动作后，再（     跳开发电机断路器）并（      灭磁）。

28、为防止发电机转子遭（      负序电流）灼伤，需装设完善的（      负序电流）保护。

29、规程对发电机的失磁保护有如下规定：汽轮发电机：失磁后母线电压低于允许值时，带时限动作于（      解列或程序跳闸    ）；失磁后当母线电压未低于允许值时，动作于（    信号）、切换厂用电源，在有条件时也可动作于（自动减出力       ）。水轮发电机：失磁保护宜带时限动作于（     解列     ）。

30、断路器失灵保护时间定值的基本要求：断路器失灵保护所需动作延时，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。

31、在电流相位比较式母线差动保护装置中,一般利用( 差动       )继电器作为启动元件,利用(    相位比较    )继电器作为选择元件。

32、母联电流相位比较式母差保护，在母联开关断开时，为了切除母线故障，必须投(       无选择 )方式，否则母线故障时该保护将(       拒动 )。

在双母线母联电流比相式母线保护中,任一母线故障, 只要母联断路器中电流Im=0,母线保护将(       拒绝)动作, 因此为了保证保护装置可靠动作,两段母线都必须有(          可靠电源)与之连接。

33、母线保护用的电流互感器，一般要求在最不利的区外故障条件下，误差电流不超过最大故障电流的（    10%）。对中间变流器的误差，一般要求误差电流不超过最大区外故障电流的（    5%）。

34、将母线上所有各连接元件的电流互感器均按同名相、同极性连接到差动回路的保护称之为母线（             完全差动保护） ；只将母线上所有电源元件的电流互感器均按同名相、同极性连接到差动回路、而无电源元件的电流互感器不接入差动回路的保护称之为母线 （                 不完全差动保护 ）。

35、断路器失灵保护的延时均（      不需）与其他保护的时限配合，因为它在其他保护（  动作后         ）才开始计时。

36、双母线同时运行时，母线电流差动保护由Ⅰ母线差动回路、Ⅱ母线差动回路和完全电流差动回路构成，Ⅰ母线故障，Ⅰ母线差动电流为（        短路电流），Ⅱ母线差动电流为  （              不平衡电流或为零 ），完全电流差动回路电流为 （          短路电流 ）。

37、双母线正常运行，Ⅰ母线发生电流二次回路断线，母线差动保护 （    不会 ）动作，母线固定运行方式被破坏，母线保护（    不会）动作。

38双母线电流差动保护，双母线固定连接方式破坏同时保护范围外部故障，Ⅰ母线差动保护 （    会 ）误动作，Ⅱ母线差动保护 （    会 ）误动作，完全电流差动保护 （     不会 ）误动作。

39、双母线接线形式变电站的断路器失灵保护由（            保护跳闸接点 ）起动，当断路器拒动时，失灵保护动作切除 （      失灵断路器所在母线上的所有）断路器。

二、判断题

1、新投运变压器充电前，应停用变压器差动保护，待相位测定正确后，才允许将变压器差动保护投入运行。（×）

2、0.8MVA及以上油浸式变压器，应装设瓦斯保护。（√）

3、瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，差动保护却不能，因此差动保护不能代替瓦斯保护。（√）

4、变压器的差动保护和瓦斯保护都是变压器的主保护，它们的作用不能完全替代。（√）

5、装于Y/D接线变压器高压侧的过电流保护，对于变压器低电压侧发生的两相短路，采用三相三继电器的接线方式比两相两继电器的接线方式灵敏度高。（√）

6、双绕组变压器差动保护的正确接线，应该是正常及外部故障时，高、低压侧二次电流相位相同，流入差动继电器差动线圈的电流为变压器高、低压侧二次电流之向量和。（×）

7、谐波制动的变压器保护中设置差动速断元件的主要原因是为了提高差动保护的动作速度。（×）

8、变压器各侧电流互感器型号不同，变流器变比与计算值不同，变压器调压分接头不同，所以在变压器差动保护中会产生暂态不平衡电流。（×）

9、变压器的后备方向过电流保护的动作方向须指向变压器。（×）

10、变压器采用比率制动式差动继电器主要是为了躲励磁涌流和提高灵敏度。（×）

11、为使变压器差动保护在变压器过激磁时不误动，在确定保护的整定值时，应增大差动保护的5次谐波制动比。(×)

12、设置变压器差动速断元件的主要原因是防止区内故障TA饱和产生高次谐波致使差动保护拒动或延缓动作。（√）

13、变压器瓦斯保护是防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低的保护。（√）

发电机逆功率保护主要保护汽轮机。（√）

14、发电机定子单相绕组在中性点附近接地时，机端三次谐波电压大于中性点三次谐波电压（√）

15、发电机定子绕组单相接地后，只要接地电流不超过5A，可以继续运行四个小时。（×）

16、发电机机端定子绕组接地，对发电机的危害比其它位置接地危害要大，这是因为机端定子绕组接地流过接地点的故障电流及非故障相对地电压的升高，比其它位置接地时均大。（√）

17、发电机反时限负序电流保护用于防止定子中的负序电流过大造成定子过热被灼伤。（×）

18、发电机正常运行时，其机端三次谐波电压大于中性点的三次谐波电压。（×）

19、利用纵向零电压构成的发电机匝间保护，要求在保护的交流输入回路上加装3次谐波滤过器。（√）

20、发电机的过电流保护的电流应取自出口端侧，而不应取自中性点。（×）

21、发电机不完全差动保护只对定子绕组相间短路有保护作用，而对绕组匝间短路不起作用。（×）

23、发电机失磁后将从系统吸收大量无功，机端电压下降，有功功率和电流基本保持不变。（×）

24、发电机定子接地保护中的基波零序电压取自机端电压互感器，使该保护区分不了接地点（含绝缘降低）到底是在发电机内部还是外部；但它能区分接地点是在发电机电压网络还是非发电机电压网络。（×）

25、发电机解列的含义是断开发电机断路器并灭磁。（×）

26、发电机装设纵联差动保护，它是作为定子绕组及其引出线的相间短路保护。（  √  ）

27、发电机定子绕组和变压器绕组的匝间短路，它们的纵差（传统）保护均不能反应。（×）

28、发电机负序反时限保护是发电机转子负序烧伤的唯一主保护，所以该保护的电流动作值和时限与系统后备保护无关。（√）

29、发变组纵差保护中的差动电流速断保护，动作电流一般可取6～8倍额定电流，目的是避越空载合闸时误动。（×）

30、发电机转子一点接地保护动作后一般作用于全停。（×）

31、发电机中性点处发生单相接地时，机端的零序电压为0V。（ ü ）

32、发电机逆功率保护是用来保护发电机的保护类型之一。（×）

33、传统（完全）纵差保护只能对定子绕组和变压器绕组的相间短路起作用，不反应匝间短路。（×）

34、发电机失步保护动作后一般作用于全停。（×）

35、母线充电保护是指母线故障的后备保护。（×）

36、在双母线母联电流比相式母线保护中，任一母线故障只要母联断路器中电流为零，母线保护将拒动。为此要求两条母线都必须有可靠电源与之联接。（√）

37、母线差动保护采用电压闭锁元件，是为了防止差动元件误动或误碰出口继电器而造成保护误动。（√）

38、母线差动保护为防止误动作而采用的电压闭锁元件，正常的做法是闭锁总起动回路（×）

39、断路器失灵保护是一种后备保护，当故障元件的保护拒动时可依靠该保护切除故障。（×）

失灵保护是一种近后备保护。（√）

40、断路器失灵保护是一种后备保护，系统发生故障时，如果主保护拒动，则由其切除故障。（×）

四、问答题

1、电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些？一般应装设哪些保护？（再简化）

答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统连续安全运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：

(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。

(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。

(3)防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护)。

(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

(5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。

(6)防御变压器过励磁的过励磁保护。

2、试述变压器瓦斯保护的基本工作原理。为什么差动保护不能代替瓦斯保护？（再简化）

答：瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效地反应变压器内部故障。

轻瓦斯保护的气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯保护的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。

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。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，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。

3、变压器的不正常运行状态有哪些？

答：1）由外部相间、接地短路引起的过电流；

2）过电压；

3）超过额定容量引起的过负荷；

4）漏油引起的油面降低；

5）冷却系统故障及因此而引起的温度过高；

6）大容量变压器的过励磁和过电压问题等。

4、变压器空载合闸时的励磁涌流有何特点？

答：1）波形有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；

2）包含有大量高次谐波，而以二次谐波为主；

3）涌流波形之间出现间断。

4、对于分级绝缘的变压器，中性点不接地时应装设何种保护，以防止发生接地短路时因过电压而损坏变压器。

答：零序过电压保护

5、Y0/Δ-11接线的降压变压器，在三角形侧发生单相接地故障时，装于星形侧的零序电流保护可能会误动吗？

答：不会误动，因为星形侧基本没有零序电流。

6、引起变压器差动保护稳定情况下不平衡电流的原因有哪些？

答：

①由于CT型号不同，即各侧CT的饱和特性和励磁电流不同。

②由于实际的CT变比和计算变比不同。

③由于改变变压器的调压分接头。

7、发电机在电力系统发生不对称短路时，在转子中就会感应出多大频率的电流？

答：100Hz电流。

8、谐波制动的变压器保护为什么要设置差动速断元件？

答：设置差动速断元件的主要原因是：为防止在较高的短路电流水平时，由于电流互感器饱和产生高次谐波量增加，产生极大的制动量而使差动保护拒动，因此设置差动速断元件，当短路电流达到4～10倍额定电流时，速断元件快速动作出口。

9、什么情况下变压器应装设瓦斯保护？

答：0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护；当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作发信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。

10、为什么变压器纵差保护能反应绕组匝间短路？而发电机纵差保护不能反应匝间短路？

答：变压器某侧绕组匝间短路时，该绕组的匝间短路部分可视为出现了一个新的短路绕组，使差流变大，当达到整定值时差动就会动作。

由于变压器有磁耦合关系且有每相不少于两个绕组，匝间短路时S¹0，而发电机没有磁耦合关系且每相只有一个绕组，绕组匝间短路时S=0，没有差流，保护不动作。

11、变压器的复压闭锁过流保护应如何进行整定计算？

答：复合电压启动的过电流保护宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器。

a)电流继电器的整定计算。电流继电器的动作电流应按躲过变压器的额定电流整定

b)接在相间电压上的低电压继电器动作电压整定计算。该低电压继电器应按躲过电动机自起动条件整定

当低压继电器由变压器低压侧电压互感器供电时

当低压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时

对发电厂中的升压变压器，当低电压继电器由发电机侧电压互感器供电时，还应考虑躲过发电机失磁运行时出现的低电压，取

c)负序电压继电器的动作电压整定计算。负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可通过实测确定，当无实测值时，根据现行规程的规定取

式中：UN——额定相间电压。

d)灵敏系数校验。

电流继电器的灵敏系数校验

接相间电压的低电压继电器的灵敏系数校验

负序电压继电器的灵敏系数按下式计算

式中：Uk．2．min——后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压值。

要求Ksen≥2.0(近后备)或1.5(远后备)。

12、发电机定子绕组中的负序电流对发电机有什么危害，为什么？（再简化）

答：我们知道，发电机正常运行时发出的是三相对称的正序电流。发电机转子的旋转方向和旋转速度与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致，即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动，此即“同步”的概念。当电力系统发生不对称短路或负荷三相，不对称(接有电力机车、电弧炉等单相负荷)时，在发电机定子绕组中就流有负序电流。该负序电流在发电机气隙中产生反向(与正序电流产生的正向旋转磁场方向相反)旋转磁场，它相对于转子来说为2倍的同步转速，因此在转子中就会感应出100Hz的电流，即所谓的倍频电流。该倍频电流的主要部分流经转子本体、槽楔和阻尼条，而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路，这就使得转子端部、护环内表面、槽楔和小齿接触面等部位局部灼伤，严重时会使护环受热松脱，给发电机造成灾难性的破坏，即通常所说的“负序电流烧机”，这是负序电流对发电机的危害之一。另外，负序(反向)气隙旋转磁场与转子电流之间，正序(正向)气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的频率为100Hz交变电磁力矩，将同时作用于转子大轴和定子机座上，引起频率为100Hz的振动，此为负序电流危害之二。汽轮发电机承受负序电流的能力，一般取决于转子的负序电流发热条件，而不是发生的振动。

鉴于以上原因，发电机应装设负序电流保护。负序电流保护按其动作时限又分为定时限和反时限两种。前者用于中型发电机，后者用于大型发电机。

13、转子两点接地故障会对发电机造成哪些危害？（再简化）

答：转子绕组的一部分被短路，另一部分绕组的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，同时无功出力降低。

②转子电流通过转子本体，如果转子电流比较大（通常以1500A为界限），就可能烧损转子，  有时还造成转子和汽轮机叶片等部件被磁化。

③由于转子本体局部通过电流，引起局部发热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进一步加剧振动。

14、发电机的同步电抗Xd，暂态电抗Xd＇和次暂态电抗Xd＂有哪些区别和用途？（再简化）

答：1）同步电抗Xd为发电机稳态运行时的电抗；电绕组的漏抗和电枢反应但成。一般用来计算系统潮流和静态稳定条件。

2）暂态电抗Xd＇是发电机对突然发生的短路电流所形成的电抗，因电枢中的磁通量不能突变，故由短路电流产生的电枢反应最初不存在，故Xd＇小于Xd，一般用来计算短路电流和暂态稳定。

3）次暂态电抗Xd＂是对有阻尼绕组或有阻尼效应的发电机的暂态电抗，其值比Xd＇更小，用途同暂态电抗Xd＇。

15、发电机失磁对系统的主要影响是什么？

答：1）发电机失磁后，不但不能向系统送出无功功率，而且还要从系统中吸收无功功率，将造成系统电压下降

2)为了供给失磁发电机无功功率，可能造成系统中其他发电机过流。

16、发电机失磁对发电机自身的影响有哪些？

答：1）发电机失磁后，转子和定子磁场间出现了速度差，则在转子回路中感应出转差频率的电流，引起转子局部过热

2）发电机受交变的异步电磁力矩的冲击而发生振动，转差率愈大，振动也愈利害。

17、请问下列叙述是否正确？如果是错误，请问为什么？

“发电机低压过电流保护的低压元件是区别故障电流和正常过负荷电流，提高整套保护灵敏度的措施”

答案：正确。

18、请问下列叙述是否正确。如果是错误，请问为什么？

“发电机励磁回路发生两点接地故障时，转子绕组的一部分被短接，另一部分绕组的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的剧烈振动，同时无功出力降低”

答案：正确。

19、请问下列叙述是否正确。如果是错误，请问为什么？

“发电机定子绕组过电流保护的作用是反应发电机外部短路，并作为发电机纵差保护的后备”

答案：正确。

20、试简述发电机纵差保护和横差保护的性能，两者的保护范围如何？能否相互代替？

答：①发电机纵差保护是相间短路的主保护，它反映发电机中性点至出口同一相电流的差值，保护范围即中性点TA与出口TA之间部分。

②因为反应同一相电流差值，故不能反应同相绕组匝间短路，所以不能替代匝间保护。

③发电机横差保护，是定子绕组匝间短路的保护，兼做定子绕组开焊保护。它反应定子双星形绕组中性点连线电流的大小。当某一绕组发生匝间短路时，在同一相并联支路中产生环流使保护动作。

④对于相间短路故障，横差保护虽可能动作，但死区可达绕组的15～20％，且不能切除引出线上的相间短路，所以它不能代替纵差保护。

21、发电机差动保护与变压器差动保护有什么区别？（再简化）

答：

（1）发电机差动保护TA同型；而变压器差动保护TA不同型

（2）变压器差动保护有由分接头改变引起的不平衡电流，模拟式变压器差动保护还有TA变比不匹配引起的不平衡；而发电机差动保护没有

（3）变压器差动保护范围包含诸独立电路和联系它们的磁路，因而要防止空载合闸或过激磁时的误动

（4）变压器差动保护有诸侧TA不同型的问题，不平衡电流大

（5）变压器差动保护最小动作电流和制动系数比发电机差动保护的大

（6）对于比例制动的差动保护，变压器差动保护宜用三段式制动特性；发电机差动保护只需二段

（7）变压器差动保护能反应变压器绕组匝间短路；而发电机差动保护不能保护定子绕组匝间短路

22、什么条件下，断路器失灵保护的跳闸回路方可起动？

答：下列条件同时具备时失灵保护的跳闸回路方可起动：

1)故障设备的保护能瞬时复归的出口继电器动作后不返回；

2)断路器未跳开的判别元件动作。

23、什么叫断路器失灵保护？

答：断路器失灵保护，在故障元件的继电保护装置动作而其断路器拒绝动作时，它能以较短的时限切除与故障元件接于同一母线的其他断路器，以便尽快地将停电范围限制到最小。

四、计算题

1、如图发电机纵差保护在K点发生A相接地故障时误动作，试分析误动作的原因。

    已知：短路电路IA=346.4A；变压器变比为220kV/20kV，接线为Y/Δ-11；实测发电机纵差保护最小动作电流整定值为Icd=0.2A、比例制动系数K=0.2、无制动最大电流为Ires.o=1.5A、制动电流取MAX{|I1|、|I2|}；电流互感器实测变比为TA1=600/1、TA2=750/1。

         

                                 图5-16

答：

在K点A相接地故障时，220kV侧A相故障电流正序分量、负序分量、零序分量大小相等相位相同。

即：

发电机侧电流（可先画出变压器两侧电流相量图）

         

          

TA1二次电流：

TA2二次电流：

根据题示：

                     

                                      图5-17

制动电流IZ=3.67A

差动电流IC=0.74A       

在IZ=3.67A时纵差保护不动作允许的最大差动电流为:

   

而此时IC=0.734A>0.634A，因此纵差保护误动作。

2、一容量为31.5/20/31.5MVA的三卷变压器，电额定变比110/38.5/11kV，接线为YN，Y，d11,三侧CT的变比分别为300/5，1000/5和2000/5，求变压器差动保护三侧的二次额定电流。

答：

   高压侧一次额定电流为

   中压侧一次额定电流为

   低压侧一次额定电流为

变压器差动保护三侧的二次额定电流为

高压侧二次额定电流为

中压侧二次额定电流为

低压侧二次额定电流为

               

有一台Y/△—11接线、容量为31.5MVA、变比为115/10.5（kV）的变压器，一次侧电流为158A，二次侧电流为1730A。一次侧电流互感器的变比KTAY=300/5，二次侧电流互感器的变比KTA△=2000/5，在该变压器上装设差动保护，试计算差动回路中各侧电流及流入差动继电器的不平衡电流分别是多少？

答：

由于变压器为Y/△—11接线，为校正一次线电流的相位差，要进行相位补偿。

变压器115kV侧二次回路电流为

变压器10.5kV侧二次回路电流为

   流入差动继电器的不平衡电流为

  

3、某一主变器额定容量为750MVA，额定电压为550KV/23KV， 一次接线方式为Y/Δ-11 ，550KV侧CT变比为3000：1，23KV侧为23000：1，高压侧CT二次接为角形，低压侧CT二次接为星形，试计算两侧电流的平衡系数应分别整定为多少？

答：

高压侧二次额定电流为

        高压侧CT二次接为角形，流入差动继电器电流为

                

低压侧二次额定电流为

低压侧CT二次接为星形，流入差动继电器电流为

高压侧平衡系数为

         

低压侧平衡系数为

         

4、微机变压器保护的比例制动特性如图5-33所示：

动作值    Icd=2A (单相)               

  制动拐点  IG=5A (单相)

比例制动系数K=0.5

差流  Icd=BL1×I1+BL2×I2+BL3×I3

制动电流Izd=max(BL1×I1,BL2×I2,BL3×I3)

BL1=BL2=BL3=1

计算当在高中压侧A相分别通入反相电流作制动特性时，I1=10A，I2通入多大电流正好是保护动作边缘（I1 高压侧电流，I2 中压侧电流，I3 低压侧电流，BL为平衡系数）。

                  

                                图5-33

答：

    根据比例制动特性

设高压侧电流I1大于中压侧电流I2。即I1做为制动电流

∴

可求出

设高压侧电流I1小于中压侧电流I2。即I2做为制动电流

  

∴

可求出