第二节 继电保护装置检查与故障分析

1.继电保护的作用是什么?

（1）反应电气设备的故障状态。当被保护设备发生故障时，自动、迅速、有选择性地动作于断路器，从而将故障设备从电网中切除，使故障设备免于继续遭受破坏。保证无故障设备迅速恢复正常运行，并满足电力系统的的暂态稳定性等某些特定要求。

（2）反应电气设备的不正常运行状态。当被保护设备出现不正常运行状态时，根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同，自动、有选择地发出信号，以便值班人员采取相应处理措施，或由装置自动地进行调整，或者切除继续运行会引起故障的设备。反应不正常运行情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。

可见，继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预防事故的发生来提高电力系统运行的可靠性和保证电能质量，它是电力系统安全运行不可缺少的一个重要组成部分。

2.继电保护设置的基本原则是什么?

（1）客户变电所中的电力设备和线路，应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和安全自动装置，满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

（2）客户变电所中的电力设备和线路的继电保护应有主保护、后备保护和异常运行保护，必要时可增设辅助保护。

（3）10kV及以上变电所宜采用数字式继电保护装置。

3.继电保护的基本要求是什么?

（1）选择性。选择性是指继电保护具有能正确地断开离故障点最近的断路器的性能，即要求保护装置只将故障设备切除，以保证无故障设备继续运行，从而使停电范围最小。

（2）速动性。快速切除故障可以提高电网运行的稳定性，减少电气设备在电压降低的情况下工作的时间，缩小短路电流对电气设备所引起的损害程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源自动投入的效果等。

（3）灵敏性。保护装置的灵敏性（也叫灵敏度），表征在保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置的反应能力。

（4）可靠性。保护装置的可靠性是指被保护范围内发生故障时，保护装置不应发生由于本身的缺陷而拒绝动作，即保护拒动；而在其他不属于保护装置动作的情况下，保护装置亦不应产生误动作，即保护误动。

4.什么是主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护?

（1）主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

（2）后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。

1）远后备是当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。

2）近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。

（3）辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

（4）异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。

5.10kV线路装设的相间短路保护装置应如何进行配置?

（1）单侧电源线路。可装设两段过电流保护：第一段为不带时限的电流速断保护；第二段为带时限的过电流保护。可采用定时限或反时限特性的继电器。

（2）对双侧电源线路，可装设带方向或不带方向的电流速断和过电流保护。（3）对并列运行的平行线路宜装设横联差动保护作为主保护，并应以接于两

回线电流之和的电流保护，作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。

（4）环形网络中的线路，为简化保护，可采用故障时先将网络自动解列而后恢复的办法，对不宜解列的线路，可参照对并列平行线路的办法。

6.10kV线路装设的相间短路保护应符合哪些要求?

（1）由电流继电器构成的保护装置，应接于两相电流互感器上。（2）后备保护应采用远后备方式。

（3）当线路短路使发电厂厂用母线或重要用户电压低于额定电压的60%时，以及线路导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应快速切除故障。

（4）当过电流保护的时限不大于0.5～0.7s时，且没有第（3）款所列的情况，或没有配合上的要求时，可不装设瞬动的电流速断保护。

7.35kV线路相间短路保护装置配置原则是什么?

（1）35kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列要求：1）后备保护应采用远后备方式。

2）当线路发生短路，使发电厂厂用母线电压或重要用户母线电压低于额定电压的60%时，应能快速切除故障。

（2）在35kV线路装设的相间短路保护装置，应符合下列规定：

1）对单侧电源线路可采用一段或两段电流速断或电流电压速断作主保护，并应以带时限过电流保护作后备保护。

2）对双侧电源线路可装设带方向或不带方向的电流保护。

3）对并列运行的平行线路，可装设横联差动保护作主保护.并应以接于两回线电流之和的阶段式保护或距离保护作为两回线同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。

8.速断电流保护的整定原则和保护范围是什么?

速断电流保护整定原则为瞬时电流速断保护的动作电流躲过被保护线路末端短路时的最大短路电流来整定，即I_act=K_relI_Kmax。

式中：K_rel为可靠系数，取1.2～1.3；I_Kmax为在被保护线路末端短路时流过保护装置的最大短路电流，即最大运行方式下的三相短路电流。

瞬时电流速断保护的保护范围被限制在被保护线路的一部分，不反应被保护线路的全长。所以它不能单独作为主保护，但它能加速切除线路首端的故障，因此它可作为主保护的辅助保护。

9.过电流保护的整定原则和保护范围是什么?

定时限过电流保护的动作电流整定原则是躲开该线路最大的负荷电流，即I_act=K_relK_stI_lmax，其中I_lmax为线路最大的负荷电流；K_rel为可靠系数，一般取1.05～1.25；K_st为自动系数，一般取1.3～3。

过电流保护范围为当保护线路的全长，但要通过一定的时限作用于断路器跳闸。

10.什么是二段式电流保护?

瞬时电流速断保护和定时限过电流保护相配合，则构成二段式电流保护，二段式电流保护（速断、过流）广泛地应用在10～35kV电网中作为相间故障的主保护。

11.反时限电流保护的优缺点是什么?

反时限过电流保护突出的优点是保护接线简单，当线路故障点靠近电源处时，短路电流大，能够快速动作，切除故障点。

缺点是由于上下级保护动作时限的配合较复杂，当短路点存在较大的过渡电阻时，或在最小运行方式下远处短路时，由于短路电流较小，保护的动作时限可能较长。因此，反时限过电流保护主要用在6～10kV的变（配）电所中，作为馈线和电动机的保护。对10kV以上的供电网一般都不采用。

12.变压器差动保护的配置原则是什么?

根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50068—2008）规定，10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器应装设纵联差动保护。6.3MVA及以下单独运行的重要变压器亦装设纵联差动保护。10MVA以上的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2MVA及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。

13.变压器差动保护的整定原则及保护范围是什么?

变压器差动动作电流的整定原则，是按躲过正常工况下的最大不平衡电流来整定。具体要求是应使差动保护能躲过区外较小故障电流及外部故障切除后的暂态过程中产生的最大不平衡电流。

动保护范围应包括变压器套管及其引出线。具体来说应包括：各相绕组之间的相间短路、中性点直接接地侧的单相接地故障、严重的匝间短路、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。

14.变电站中为何必须装设绝缘监察装置?

在中性点直接接地的电网中，一相接地就形成短路，继电保护装置动作，将故障切除。10kV、35kV变电站属于小电流接地系统（中性点不接地不接地或经消弧线圈接地），在小电流接地的电网中，发生单相接地后可以允许继续运行2h左右。若是单相接地运行没有被及时发现并及时处理，由于其他两个非故障相对地电压升高，可能在薄弱环节引起另一相对地绝缘被击穿而造成相间短路。因此，变电站中须装设绝缘监察装置，以便在电网中发生一点接地时能及时发出预告信号，提醒运行人员及时处理。

15.瓦斯保护的配置原则是什么?

变压器瓦斯保护是变压器主保护之一，它反应的是变压器油箱内的各种类型的故障和不不正常的运行状态。根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50068—2008）规定，0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的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，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。

16.瓦斯保护的整定原则及保护范围是什么?

轻瓦斯保护的动作值用气体容积表示，其整定要求继电器在250～300ml范围内可靠动作；重瓦斯保护的动作值用油流速度表示，依据变压器容量和冷却方式的不同，整定范围在0.7～1.4m/s。

变压器瓦斯保护是变压器主保护之一，它反映的是变压器油箱内的各种类型的故障和不正常的运行状态。但是，瓦斯保护不能反映变压器套管和引出线的故障，需与纵差动保护一起作为变压器的主保护。其反应的故障类型如下：

（1）变压器内部多相短路。

（2）变压器内部匝间和层间短路。（3）匝间与铁芯或外壳短路。

（4）变压器绕组内部断线。

（5）铁芯故障、发热烧毁等。（6）绝缘劣化和油面下降。

分接开关接触不良或导线焊接不良。

17.瓦斯气体继电器在运行时应当注意哪些内容?

瓦斯气体继电器在运行时应当注意以下几点：

（1）变压器在带电状态下进行滤油、注油、大量放油、放气时，应当将重瓦斯保护从跳闸位置改接为信号位置。

（2）初次投入运行的变压器，要在空气排尽，带负荷运行24h无信号示警之后，才可以将重瓦斯投入到跳闸的位置。在空载运行或冲击性合闸时，应将重瓦斯投入到跳闸的位置。

（3）在运行过程中，须留心本来缺油的变压器的油面，防止在气温突然下降时，气体继电器的油面下降造成保护误操作。

（4）气体继电器的流速整定值应当记入继电保护记录簿。

（5）瓦斯气体继电器每4年进行一次全部定检，原则上配合变压器大修时间同步进行。主要检查气密性、整定流速、气体动作容积、继电器触点、引出端对敌绝缘等。

18.轻瓦斯保护动作后如何处理?

轻瓦斯保护动作后，应检查气体继电器里的气体的性质，从颜色、气味、可燃性判断是否发生故障。轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：

（1）非变压器故障原因。例如因进行滤油、加油而使空气进入变压器内；因温度下降或漏油使油面缓慢降低；因外部穿越性短路电流的影响；因直流回路的故障而误发信号等。如确定为非变压器内部故障，在复归信号后，变压器可继续运行。

（2）变压器轻微故障而产生少量气体，复归信号后立即汇报。确认为变压器内部故障时，应将变压器退出运行，并进行必要的检修。

19.重瓦斯保护动作后如何处理?

运行中的变压器发生瓦斯保护动作跳闸后，可能是变压器内部发生了严重故障，油面剧烈下降或故障电流在油箱中产生了大量气体。也可能是保护或二次回路或充油过程中发生了异常，导致了变压器重瓦斯保护动作。

发生重瓦斯保护后，首先应停止音响信号，并检查气体继电器的动作原因。收集气体继电器内的气体，根据气体量的多少、颜色、气体的可燃性来进一步判断故障性质。变压器发生重瓦斯保护动作跳闸后，不经详细检查、测量、处理，不得投入运行。

20.复合电压过流保护的配置原则是什么?

变压器复合电压启动的过流保护是变压器保护的后备保护，其保护方式根据变压器的容量和对保护灵敏度的要求可采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护等方式。根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50068—2008）规定，由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设相应的保护装置。保护装置动作后，应带时限动作于跳闸，并应符合下列规定：①过电流保护宜用于降压变压器；②复合电压起动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流不符合灵敏性要求的降压变压器。

21.复合电压过流保护的保护范围是什么?

（1）作为变压器主保护的后备保护，当变压器主保护拒动时，可反应变压器的各类相间短路故障。

（2）可以作为相邻母线或线路的后备保护。

22.简述剩余电流动作保护器巡视检查的项目及内容。

（1）检查剩余电流动作保护器的安装使用环境，避免在恶劣的环境中安装使用。

（2）检查剩余电流动作保护器的动作可靠性。

（3）检查其额定电流与被保护设备是否匹配，有无过载现象；动作电流整定值是否适当。

（4）检查剩余电流动作保护器有无漏电现象。

（5）检查剩余电流动作保护器接线部分有无松动，接触是否良好，有无发热现象。

（6）检查剩余电流动作保护器接线是否正确；端子部分有无污垢或腐蚀现象。

（7）检查剩余电流动作保护器选型是否适合。

23.剩余电流动作保护器刚投入运行就动作跳闸的原因有哪些?

接线存在错误；本身存在故障；线路剩余电流较大，导线绝缘损坏或绝缘电阻过小；线路较长，线路对地电容较大；所连接线路中有一线一地的负荷；安装与未安装剩余电流动作保护器的线路混接在一起；剩余电流动作保护器后的零线重复接地；装有剩余电流动作保护器的线路中，设备保护的接地线与工作零线相连。

24.变压器差动保护的基本原理是什么?

变压器的差动保护是由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护装置。

它由变压器两侧的电流互感器和差动继电器组成。在正常情况下，保护区外侧短路时，一次和二次电流数值和相位均相同，保护不动作；而当保护区内发生故障时，一次和二次电流及相位产生差值，这时有电流流过差动继电器，继电器动作而跳开断路器，起到保护作用。

25.D，y11接线的变压器采用差动保护时，电流互感器二次侧应为何接线?为什么?

D，y11接线的变压器采用差动保护时，应该是高压侧电流互感器二次侧是星形接线，低压侧电流互感器二次侧是三角形接线。

因为D，y11接线的变压器，其两侧电流间有30°的相位差，如不用以上接线方法，差动回路中将出现不平衡电流，为了消除这不平衡电流，所以高压侧接成星形，低压侧接成三角形，这样可以把电流互感器二次侧电流相位校正过来，这就保证了差动保护的灵敏度和选择性。

26.简述变压器差动保护动作的原因。

（1）变压器及其套管引出线故障。

（2）保护的二次线故障。

（3）电流互感器开路或短路。（4）变压器内部故障。

27.何种容量油浸式变压器需配置瓦斯保护?其作用是什么?

800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应同时断开变压器两侧断路器。