1、电气二次设备包括继电保护自动装置水电站机电运行技术问答电气二次设备（包括继电保护、自动装置）1、水电站的那些电气设备属于二次设备？答：凡与电网或输电线直接连接，且通过大电流、高电压的发、变电设备和厂用电设备，称为电气一次设备，如水轮发电机，电力变压器，断路器和隔离开关等。凡为水电站的电气一次设备、水力机械和水工机械设备的正常运行而设置监视、控制、保护、信号等电气设备，称为电气二次设备，如各种电气仪表、控制开关、信号器具、继电器及其他自动装置等。连接电气二次设备的电路称为二次回路。2、水电站有那几种基本控制回路和信号回路？答：常用的有：（1）电动机的正、反转控制回路（2）多地点控制回路（3）连锁
2、控制及先后顺序控制回路（4）行程控制回路（5）时间控制3、红、绿灯和直流电源监视灯为什么都要串联一个电阻？阻值多大？更换电阻时应注意些什么？答：目的是为了防止灯座处短路造成断路器误动。直流电源监视灯串一个电阻的目的是为了防止灯丝或灯座处短接造成直流短路。 所串电阻的瓦数和欧姆数是：直流电压为220V的串2.5K、25W的电阻；110V的串1K，25W电阻；4860V的串0.2K、8W的电阻。 更换电阻时应使用原规格的电阻。如果没有原规格的电阻而换成其他规格电阻时，应作以下测量：将灯座短路后测量跳合闸线圈两端的电压降不应大于额定电压的10%。4、什么叫主保护、后备保护和辅助保护？答：主保护指满足
3、系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。例如发电机差动保护，线路高频保护等。后备保护指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护又分为远后备保护和近后备保护两种方式，远后备保护为主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备保护是指当本元件的主保护拒动作时，由本元件的同一安装处的另一套保护实现后备作用；当断路器拒动作时，由断路器失灵保护实现后备。辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区等。5、断路器失灵保护的构成原理是怎么样的？答：所有连接至一条母线上的元件的保护装置，当其出
4、口继电器动作于跳开本元件断路器的同时，也供电给失灵保护中的公用时间继电器，该时间继电器的延时应大于故障线路断路器跳闸时间及保护返回时间之和，因此并不影响正常切除故障。如果故障线路的断路器拒动时，则失灵保护中的时间继电器动作，启动出口继电器，使连接至该条母线上所有其他有电源的饿断路器跳闸，从而切除故障，起到了断路器拒动时的后备保护。6、水电站应装设那几种基本保护？答：（1）纵差动保护，用以防御定子绕组及其引出线的相间短路故障（2）横差动保护，用以防御具有并联分支的定子绕组单相匝间或层间短路故障（3）过电压保护，当水轮发电机组甩负荷时，防止机组转速升高而引起定子绕组的过电压（4）定子绕组单相接地保
5、护，当发电机的电压系统接地电流大于5A时才于装设，如用零序电压或零序电流构成发电机的定子接地保护（5）过电流保护，防御发电机外部短路引起的定子绕组过电流，并作为主保护（差动保护）的后备保护，常装设复合电压（包括负序电压和线电压）启动的过电流保护或低电压启动的过电流保护（6）失磁保护，为防止因发电机失磁而从电网吸收大量无功电流而设置的（7）转子励磁回路一点接地保护，监视水轮发电机励磁回路对地绝缘之用（8）对称过负荷保护，防御过负荷引起的过电流1-6项保护装置动作于跳闸停机，7、8项保护仅动作于发信号对大容量水轮发电机，除装有上述保护外，还装有负序功率闭锁，负序电流，转子两点接地，定子100%接地
6、，转子过负荷等保护和断线闭锁装置。7、为什么有的过电流保护要加装低电压闭锁？答：过电流保护的动作电流是按躲开被保护设备的最大工作电流来整定的。由于负载电动机启动和自启动，以及并联工作的变压器突然断开一台等原因引起的最大工作电流的数值可能很大，以至按躲开最大工作电流条件整定的过电流保护，在发生外部短路时可能不能满足灵敏度的要求。在这种情况下，就必须采用低电压闭锁或复合电压闭锁（包括负序电压和线电压）的方法来提高过电流保护的灵敏度。 电网短路时总伴随着电压剧烈降低，利用这仪特点，在过电流保护上加装低电压闭锁，即只有电压降低到整定值时过电流保护才能动作，这样就可以把正 常运行和短路故障区别开来。因此
7、，加装了低电压闭锁的过电流保护，就不按躲开最大工作电流来整定，而只按发电机或变压器的额定工作电流整定，从而提高了保护的灵敏度。复合电压启动的过电流保护，由于接线比较简单，且在星、三角形接法的变压器后发生短路时具有较高的灵敏度，因而得到了比较广泛的应用。8、水轮发电机过电流保护常用的方法有那几种？各有什么特点？答：常用的有三种：（1）低电压启动的过电流保护。其特点是发电机相间短路灵敏度高，但变压器后发生短路时，灵敏度可能不够。对出现很大负序电流的不对称短路，有可能不切除。（2）复合电压启动的过电流保护。在不对称短路时，电压元件的灵敏度较高。在变压器后不对称故障时，电压元件的灵敏度与变压器接线方式
8、无关。（3）负序电流保护。接线简单，能直接反应对发电机很危险的负序电流，能简单地实现负序过负荷保护，对不对称故障有较高的灵敏度。在变压器后短路时，保护灵敏度与变压器绕组接线方式无关。缺点是不能反应三相短路。9、水轮发电机纵差动保护是如何实现的？答：是水轮发电机定子绕组及其引出线的相间短路时的主保护。它是利用比较发电机中性点侧和引出线侧（即发电机出口断路器处）电流幅值和相位的原理构成。 在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器以实现纵差动保护。两组电流互感器之间为纵差动保护的保护区。互感器的二次按环流法接线。 发电机内部故障时，差动继电器中的电流为两侧电流相加，当电流大于差动
9、继电器动作电流时，差动继电器动作，使断路器跳闸。 在正 常运行或保护区外短路时，流过差动继电器的电流为两侧电流之差，理想情况下，流过差动继电器的电流为零。但实际上差动继电器中有一个不平衡电流流过。此电流不足以使差动继电器启动，故继电器不会跳闸。 水电站常用的发电机差动继电器有由BCH2型电磁式差动继电器和BCD系列的晶体管型差动继电器。10、为什么水轮发电机要专门装设过电压保护？答：水轮发电机在突然甩负荷时，由于调速器不能立即动作于全关闭导叶，同时转子的惯性大，由水轮机供给发电机的功率将大于发电机输出功率而使发电机加速。再加上定子绕组去磁电枢反应的消失，将使发电机的端电压升高（若水轮发电机系经
10、长距离的输电线路供电，输电线的电容电流还会产生助磁的电枢反应，使发电机端电压升高更大），水轮发电机过电压的数值可能高达发电机额定电压的1.82倍。这样高的电压对定子绕组的绝缘是有害的。为防御发电机定子绕组绝缘遭受损坏，在水轮发电机上需装设过电压保护。 当发电机的端电压数值达到额定电压1.51.7倍时，过电压继电器动作，并经0.5S延时，动作于跳开发电机侧出口断路器，并跳开灭磁开关进行灭磁。11、水轮发电机的继电保护动作后应如何处理？答：（1）差动保护动作后的处理：1）检查发电机端出口断路器、发电机灭磁开关、励磁机灭磁开关，如未断开，应立即断开2）对保护区内的设备进行详细的检查，是否有烟火、气味
11、、响声，以判明发电机有无损坏3）检查保护装置是否因外部故障引起的误动作4）若发电机着火，应迅速灭火5）测量发电机定子绝缘电阻6）未发现故障，可以开机零起升压，升压过程中发现不正 常现象立即灭磁停机，如升压正 常可以并入电网（2）过电压保护动作，如是甩负荷引起转速过高造成过电压使保护动作，可以立即将发电机并入电网。（3）负序过流或低电压过电流保护动作处理：1）查明是线路故障或变压器故障，是否为断路器或保护拒动或母线故障而引起，待故障消除后并入电网2）若差动保护未投入，而故障原因不明，应按差动保护动作处理（4）发电机定子绕组单相接地时，出现发电机接地信号，检查消弧线圈二次侧有电压，其处理措施是：1
12、）测量接地电压及对保护区域设备作外部检查2）外部检查未发现故障点则按下列顺序鉴别A：依次拉开避雷器、电压互感器隔离开关B：依次拉开厂用近区分支设备C：转移负荷，拉开发电机出口断路器，判明接地点在发电机内部还是外部3）若接地点在发电机内部，则应停机处理4）如接地点在发电机外部，也应查明原因，消除之。在消除故障前，允许发电机短时间运行，但不得超过2h。12、电力变压器应装设那些保护？各有什么特点？答：（1）重瓦斯、轻瓦斯保护，防御变压器油箱内部发生故障和油面降低。重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯动作于发信号。（2）纵差动和电流速断保护，防御变压器绕组和引出线相间短路；防御中性点直接接地电网侧绕组和引出线的
13、接地短路，以及区间短路，作用于跳闸。（3）过电流保护作为瓦斯保护、纵差动、速断的后备保护，作用于跳闸。 在三绕组变压器中，三侧都装过电流保护，当三绕组变压器任一母线有故障时，过电流保护动作，无需将变压器全部停运。三侧都装过电流保护，可以有选择性的切除故障。各侧的过电流保护，可作为本侧母线、线路、变压器的主保护。例如对三绕组降压变压器，若中、低侧拒动时，高压侧过电流保护应动作，以切除故障。（4）零序电流保护，防御中性点直接接地电网中，外部接地短路故障，作用于跳闸。（5）防御对称过负荷的过负荷保护，作用于发信号。13、电力变压器的纵差动保护有什么特殊问题？有那些不同型式？答：特殊问题有：（1）变压
14、器励磁涌流。在变压器空载投入和外部故障切除后的电压恢复过程中，可能产生很大的励磁涌流，最大可达额定电流的810倍，如不采取措施，它将使纵差保护误动作。（2）变压器两侧电流相位不同。当变压器为 星，d11接线时，两侧电流之间就有30度的相位差，在差动回路会有一个不平衡电流。（3）电流互感器的变比不能理想匹配，引起差动回路有不平衡电流（4）变压器两侧电流互感器型号差别，也会产生误差纵差保护的型式有：（1）为躲过励磁涌流，用BCH2型继电器的纵差动保护（2）由于外部故障不平衡电流太大而灵敏度不够时采用BCH1型继电器的纵差动保护（3）对多侧电源多绕组变压器，具有分裂绕组式带负荷调压的多绕组变压器及断
15、路器数目大于3的变压器，多采用BCH4型差动继电器。14、引起电力变压器纵差动保护动作的原因有那些？怎样判断和处理？答：原因有：（1）变压器的引出线和套管发生故障（2）保护装置直流系统故障引起误动作（3）电流互感器二次回路断线或短路（4）电力变压器内部发生故障（5）保护整定不当，不能躲开变压器的励磁涌流和外部故障引起的不平衡电流（6）大修后保护电流回路接线错误引起误动作（7）高压侧套管电流互感器的设计变比与实际不符 纵差保护动作后，应根据跳闸前变压器各侧电流有无异常变化、瓦斯保护是否动作、保护X围内的一次设备有无明显短路痕迹等，判明是否变压器内部故障。如明显的是变压器故障应停止运行，并通知调试
16、、化学人员进一步检查。 如果确认不是变压器故障引起的保护动作，可与调度联系，试投入运行。若试投不成功，而电源侧电流表没有短路象征，则应检查直流回路有无接地现象，判断是否由于直流回路两点接地引起的误动作。如果直流回路没有故障，可以暂时拆除纵差动保护，将变压器投入电网，若试投成功，就应测量纵差动回路各相不平衡电流，以判断电流互感器二次侧是否有断线、短路、接线错误、变比不对等情况。如果侧得的不平衡电流很小，就可能是纵差动保护装置躲不开励磁涌流或外部故障产生不平衡电流，可能是继电器短路匝数选择过小，电流互感器特性不好，应重新进行整定计算，必要时应更换电流互感器。15、电力变压器装设有纵差动保护，为什么
17、还要装设瓦斯保护？答：瓦斯保护是变压器内部故障的主保护之一，它能反应变压器油箱内的任何故障。变压器油箱内的故障通常有：绕组匝间或段间绝缘损坏造成的短路；高压绕组对地绝缘损坏造成的单相接地；铁芯局部发热或烧损；分接断路器接触不良或导线焊接不良和油面降低等。 对于变压器油箱内绕组的某些短路故障，纵差动保护往往不能反应。如绕组少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内循环电流很大，会造成局部绕组严重过热，但表现在相电流上，却并不大。对于这种故障，瓦斯保护却能灵敏的反应，这就是纵差动保护不能代替瓦斯保护的原因。 此外，纵差动保护不能反应油位下降和铁芯的故障，而瓦斯保护则能反应。同样，只设瓦斯保护也是不行的 ，虽
18、然它能反应变压器油箱内的任何故障，但不能代替纵差动保护防御变压器引出线的相间短路、大电流接地系统引出线的接地短路。因此，只有瓦斯保护纵差动保护相互配合，才能比较全面地防御变压器的各种故障。16、瓦斯保护为什么能反应油箱内的故障？答：变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧将使绝缘材料和变压器油受热分解，产生出大量气体，气体的多少和故障性质及严重程度有关。故障轻微时，产生的气体少，这些气体慢慢地扩散，通过变压器油箱和油枕间的联接道进入油枕；而当故障严重时，就有大量的气体产生，油会迅速膨胀，这时，就有强烈的油流通过联接管道冲向油枕。而瓦斯继电器（又叫气体继电器）安装在油箱和油枕之间的联接管道上，它反
19、应内部故障的产气量。故障严重时，有大量气体冲向油枕使瓦斯继电器动作。由于是利用气体来动作的保护，故称为瓦斯保护。17、零序电流保护的作用是什么？它有什么优点？与一般电流保护在整值上、时限上有什么不同？答：零序电流保护是反应大接地电流系统中单相接地短路的保护装置。当过流保护采用三相式时，虽然也能保护单相接地短路，但时限较长、灵敏度降低。而零序电流保护，回路接线简单、灵敏度高、动作时限短，与一般电流保护相比较，在整定值、时限上的特点如下：（1）动作时限短（2）保护X围长且稳定（3）不受负荷电流的影响采用零序保护后，大接地电流系统的相间保护也可采用两相式接线，使保护简单化。因此，在大接地电流系统中都
20、装设零序电流保护。18、发电机变压器组保护有什么特点？答：（1）发电机及变压器某些同类型的保护可以合并，如采用公用的纵差动、过电流和过负荷保护，使保护装置套数减少（2）由于发电机与电网没有电的直接联系，因此，发电机定子接地保护可以简化（3）根据发电机变压器组连接方式的不同，其纵差动保护接线视发电机、变压器之间是否有断路器和自用电支路而会有差异（4）发电机变压器组的过电流保护应与发电机的过电流保护类型相同。若发电机变压器组之间有分支线路时，发电机的过电流保护应有两个时限，第一时限作用于高压侧断路器跳闸，第二段时限断开其他断路器及灭磁断路器，这样，可以保证在外部故障时仍能对分支线路供电（5）发电机
21、侧接地保护的特点，对于发电机变压器组，其发电机的中性点一般不接地或经消弧线圈。发生单相接地的电容电流通常小于5A，故接地保护可采用零序电压保护，并动作于发信号。对于大容量的发电机应装设保护X围为100%的定子接地保护。19、引起母线故障的原因是什么？对母线保护有什么要求？答：原因有：（1）由于空气污秽，其中含有损坏绝缘的气体回固体物质，导致与母线连接的绝缘子和断路器套管发生闪络（2）母线绝缘子、断路器套管及隔离开关支持绝缘子的损坏（3）装设在母线上的电压互感器及装设在断路器和母线之间的电流互感器发生故障等（4）运行人员误操作，如带负荷拉隔离开关，带地线合隔离开关对母线保护的要求：应能快速有选择
22、性地将故障部分切除；保护装置必须十分可靠并且有足够的灵敏度。20、什么叫电流速断保护？它有什么优点缺点？答：从继电保护速动性要求出发，在满足系统稳定、保证重要用户供电和选择性的前提下，保护装置动作切除故障的时间越短越好。这种瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。它的主要优点：简单可靠、动作迅速，在结构形式较复杂的多电源网络中，能有选择地工作。主要缺点：保护X围小，而且受运行方式变化的影响较大。21、为什么需要装设电流速断保护？答：定时限过电流保护是利用各段线路的保护具有不同时限的原理，来保证动作的选择性的，因此具有动作时间长的缺点。越靠近电源侧，动作时间越长。如果因动作时间长，而不能满足系统的
23、稳定运行和用户正 常工作的要求时，就需要配置电流速断保护。22、为什么有的配电线路只装定时限过电流保护而不装速断保护？答：如果配电线路短，线路首端和末端短路电流的差别很小，或者最大与最小运行方式的短路电流差别很大，装速断保护后保护X围很小。甚至没有保护X围；同时该处短路电流很小，用过电流保护作为该线路的主保护完全能满足系统稳定的要求。故只装定时限过电流保护而不装速断保护。23、什么叫方向保护？那种情况下需要加方向保护？答：在双侧电源辐射形电网和单侧电源形电网中，任一负荷都能从两端获得电源，若某一端发生故障，负荷仍可从另一端的电源得到供电。在这种电网中，如果采用一般的带时限的过电流保护，无法满足
24、有选择地切除故障的要求。在这种电网中，流向短路点的功率方向是有一定规律的。如果在过电流保护上加装反应功率方向的元件，使凡是流过保护的短路功率是由母线指向线路时保护动作，凡是流过保护的短路功率是线路指向母线时保护不动作，这样就使保护有选择性，这种带功率方向的保护，就称方向保护。 方向保护通常都用在两端有电源供电的网络中。24、距离保护有什么特点？主要由那几部分组成？总的评价如何？答：距离保护，就是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。当短路点距保护安装处近时，保护装置动作时间段；当短路点距保护安装处远时，保护装置的动作时间就加长，以此保证动作的选择性。因为线
25、路的长短即距离与线路的阻抗成正比，所以测量故障点至保护安装处的距离，实际上是用阻抗继电器测量故障点至保护安装处之间的阻抗。故距离保护又称为阻抗保护。其保护X围稳定，不受运行方式影响，在任何场合下能快速、灵敏且有选择地切除故障。 距离保护由下列主要元件组成：（1）启动元件。它的主要作用是在发生短路的瞬间启动整套保护装置。通常用过电流继电器或阻抗继电器作为启动元件（2）方向元件。它的主要作用是保证保护动作的方向性，防止反方向故障时，保护误动作。方向元件可采用单独的功率方向继电器，但更多的是采用方向元件和阻抗元件相结合而构成的方向阻抗继电器。（3）距离元件。它的主要作用是测量短路点到保护安装地点之间
26、的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器（4）时间元件。它的主要作用是按照故障点到保护安装地点的远近，配合得到所需要的时限特性，以保证动作的选择性。一般采用时间继电器（5）振荡闭锁装置。它的主要作用是：A：当系统发生振荡但没有故障时，装置可靠地将保护闭锁B：在保护X围内短路时，不论系统是否发生振荡，保护都不会闭锁，而保证装置可靠的动作。常用负序电流元件或用负序电流增量和零序电流增量元件构成振荡闭锁装置。 距离保护可以在多电源的复杂网络中 动作的选择性。比电流、电压保护具有较高灵敏度，保护X围相对稳定。但是接线复杂，工作可靠性低，有时不能满足电力系统稳定运行的要求。25、在什么条件下采用距离保护
27、？答：在高压电网中遇到下列情况必须采用距离保护：（1）在系统的最小运行方式下，瞬时速断或延时速断保护的保护X围缩得很小，甚至没有保护X围（2）短路电流与最大负荷电流的差值很小，不能满足过电流保护灵敏度的要求（3）多电源环形电网中，方向过电流往往不能满足有选择性切断故障的要求26、距离保护第、段的时限和保护X围是怎么样划分的？答：距离保护一般都作成三段式，即有三个动作X围。第一段不带延时（时限是阻抗元件的固有时限），保护X围是被保护线路全长的80%-85%。保护装置的第二段，保护本线路全长并延伸至下一段线路的一部分，为第一段保护的后备段。第三段为第一、二段的后备段，能保护本线路的全长，并延伸至下
28、一段线路的一部分。第二、三段时限逐渐增大。27、距离保护突然失去电压为什么会误动作？答：当距离元件所侧得的阻抗Z=U/I值等于或小于整定值时，距离保护动作。加到阻抗继电器上的电压降低，电流增大，就说明阻抗Z减小。电压产生继电器的制动力矩，电流产生动作力矩。当电压突然失去时，制动力矩很小（只有弹簧的制动力矩），电流回路有负荷电流产生的动作力矩。如果闭锁回路动作不灵，距离保护就要误动作。28、GH-11型距离保护有那些闭锁装置？答：有电压断线闭锁装置BZ-21和振荡闭锁装置BZ-11。当电压互感器二次回路断线时，BZ-21解除保护回路的正电源，以防误动作。系统振荡时，BZ-11解除相应闭锁段的工作
29、，以防止保护的误动。29、什么叫高频保护？为什么要采用高频保护？答：高频保护就是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频电流的通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位（或功率方向）的一种保护装置。就其原理看，它不反应保护X围以为的故障，在参数选择上也无需和下一线路相配合，因此，高频保护的动作不带延时。目前，高频保护是220KV及以上电压复杂电网的主要保护方式。按其工作原理分为方向高频保护和相差高频保护。30、高频保护在运行中应注意那些维护工作和异常处理？投退时注意什么？答：高频保护在运行中对称性极为重要，两侧的保护投入与退出必须同时进行。连接滤过器的接
30、地隔离开关必须断开。并严禁退出收发信号机和保护直流电源。同时不允许在动作装置和通道上进行作业。在高频保护投入运行前或保护动作跳闸后，以及高频保护出现异常时，应进行通道检查。（1）运行中出现下列情况，应同时退出两侧高频保护：1）检查通道中发现测量表计指示反常2）任何一侧保护装置（包括收、发信机）直流电源中断或出现异常而不能立即恢复3）本保护装置电流互感器回路发生故障4）通道加工设备元件故障（2）高频保护正 常投入时应：1）检查户外连接滤波器旁的接地隔离开关确已断开2）投入保护装置直流电源3）测试通道正 常4）按系统要求，准时投入跳闸压板（3）保护装置退出时应：1）根据电网调度命令，准时断开跳闸压
31、板或改投信号位置2）只有在不具备投信号位置的前提下，才断开保护装置直流电源31、自动低频减载装置有什么作用？主要由那几部分组成？答：电网中某些机组故障切除时，由于出现有功功率缺额，电网频率会急剧下降。采用低频减载装置，切除一部分负载可以制止事故的进一步扩大。该装置由下列几部分组成：（1）低频测量元件（2）延时元件（3）执行元件（4）闭锁元件32、水电站为什么要设置水轮发电机低频自动启动装置？它的主要任务是什么？答：当电网发生功率缺额时，就会引起电网频率下降，因水轮发电机组有启动快的特点，一般从静止启动到带满负荷运行，正 常情况下，只有4-5min，事故时还可以缩短为1min左右，所以在电网发生功率缺额而频率下降时，为了加速恢复频率，在水电站装设频率自启动装置，以实现下列任务：（1）将运行机组带满负荷（2）将调相运行的发电机自动改为发电机运行（3）将备用发电机启动，并带上负荷为了防止频率暂时下降时造成自动装置误动作，自启动装置启动部分应带延时33、水轮发电机励磁系统的作用和对励磁系统的要求是什么？答：主要作用，有以下几方面：（1）发电机正 常运行时，励磁系统能维持发电机端电压在应有的给定水平。当发电机负荷改变时，将会使端电压发生相应的变化，此时自动励磁调节系统将自动地增加或减小输出的励磁电流，使发电机端电压恢复到原有的给定水平（2）当几台机组并列运行时，自动励磁调
