电力系统基础知识（五）

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97、大型汽轮发电机为何要装设频率异常保护？
答:汽轮机的叶片都有一个自然振动频率,如果发电机运行频率低于或高于额定值,在接近或等于叶片自振频率时,将导致共振,使材料疲劳,达到材料不允许的程度时,叶片就有可能断裂,造成严重事故,材料的疲劳是一个不可逆的积累过程,所以汽轮机给出了在规定频率不允许的累计运行时间。低频运行多发生在重负荷下,对汽轮机的威胁将更为严重,另外对极低频工况,还将威胁到厂用电的安全,因此发电机应装设频率异常运行保护。
98、对大型汽轮发电机频率异常运行保护有何要求？
答:对发电机频率异常运行保护有如下要求:1、具有高精度的测量频率的回路。2、具有频率分段启动回路、自动累积各频率段异常运行时间,并能显示各段累计时间,启动频率可调。3、分段允许运行时间可整定,在每段累计时间超过该段允许运行时间时,经出口发出信号或跳闸。4、能监视当前频率。
99、为什么大型汽轮发电机要装设负序反时限过流保护？
答:电力系统发生不对称短路时,发电机定子绕组中就有负序电流,负序电流在转子产生倍频电流,造成转子局部灼伤、大型汽轮机由于它的尺寸较小耐受过热的性能差,允许过热的时间常数A(I2*I2*t)值小,为保护发电机转子,需要采用能与发电机允许的负序电流相适应的反时限负序过流保护。
100、为什么现代大大型发电机--变压器组应装设非全相运行保护？
答:大型发电机--变压器组220KV及以上高压侧的断路器多为分相操作的断路器,常由于误操作或机械方面的原因使三相不能同时合闸或跳闸,或在正常运行中突然一相跳闸。这种异常工况,将在发电机--变压器组的发电机中流过负序电流,如果靠反应负序电流的反时限保护动作(对于联络变压器,要靠反应短路故障的后备保护动作）,则会由于动作时间较长,而导致相邻线路对侧的保护动作,使故障范围扩大,甚至造成系统瓦解事故。因此,对于大型发电机--变压器组,在220KV及以上电压侧为分相操作的断路器时,要求装设非全相运行保护。
101、为什么要装设发电机意外加电压保护？
答:发电机在盘车过程中,由于出口断路器误合闸,突然加电压,使发电机异步启动,它能给机组造成损伤。因此需要有相应的保护,当发生上述事件时,迅速切除电源。一般设置专用的意外加电压保护,可用延时返回的低频元件和过流元件共同存在为判据。该保护正常运行时停用,机组停用后才投入。当然在异常启动时,逆功率保护、失磁保护、阻抗保护也可能动作,但时限较长,设置专用的误合闸保护比较好。
102、为什么要装设发电机断路器断口闪络保护？
答：接在220KV以上电压系统中的大型发电机--变压器组,在进行同步并列的过程中,作用于断口上的电压,随待并发电机与系统等效发电机电势之间相角差δ的变化而不断变化,当δ=180°时其值最大,为两者电势之和。当两电势相等时,则有两倍的相电压作用于断口上,有时要造成断口闪络事故。
　　断口闪络除给断路器本身造成损坏,并且可能由此引起事故扩大,破坏系统的稳定运行。一般是一相或两相闪络,产生负序电流,威胁发电机的安全。
　　为了尽快排除断口闪络故障,在大机组上可装设断口闪络保护。断口闪络保护动作的条件是断路器三相断开位置时有负序电流出现。断口闪络保护首先动作于灭磁,失效时动作于断路失灵保护。
103、为什么要装设发电机启动和停机保护？
答:对于在低转速启动或停机过程中可能加励磁电压的发电机,如果原有保护在这种方式下不能正确工作时,需加装发电机启停机保护,该保护应能在低频情况下正确工作。例如作为发电机--变压器组启动和停机过程的保护,可装设相间短路保护和定子接地保护各一套,将整定值降低,只作为低频工况下的辅助保护,在正常工频运行时应退出,以免发生误动作。为此辅助保护的出口受断路器的辅助触点或低频继电器触点控制。
104、在母线电流差动保护中,为什么要采用电压闭锁元件？如何实现？
答:为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作,故采用电压闭锁元件。
电压闭锁元件利用接在每条母线上的电压互感器二次侧的低电压继电器和零序电压继电器实现。三只低电压继电器反应各种相间短路故障,零序过电压继电器反应各种接地故障。
105、为什么设置母线充电保护？
答：为了更可靠地切除被充电母线上的故障,在母联开关或母线分段开关上设置相电流或零序电流保护,作为专用的母线充电保护。
　　母线充电保护接线简单,在定值上可保证高的灵敏度。在有条件的地方,该保护可以作为专用母线单独带新建线路充电的临时保护。
　　母线充电保护只在母线充电时投入,当充电良好后,应及时停用。
106、何谓开关失灵保护？
答:当系统发生故障,故障元件的保护动作而其开关操作失灵拒绝跳闸时,通过故障元件的保护作用其所在母线相邻开关跳闸,有条件的还可以利用通道,使远端有关开关同时跳闸的保护或接线称为开关失灵保护。开关失灵保护是"近后备"中防止开关拒动的一项有效措施。
107、断路器失灵保护的配置原则是什么？
答：220～500KV电网以及个别的110KV电网的重要部分,根据下列情况设置断路器失灵保护:
　　1、当断路器拒动时,相邻设备和线路的后备保护没有足够大的灵敏系数,不能可靠动作切除故障时。
　　2、当断路器拒动时,相邻设备和线路的后备保护虽能动作跳闸,但切除故障时间过长而引起严重后果时。
　　3、若断路器与电流互感器之间距离较长,在其间发生短路故障不能由该电力设备的主保护切除,而由其他后备保护切除,将扩大停电范围并引起严重后果时。
108、断路器失灵保护时间定值整定原则？
答:断路器失灵保护时间定值的基本要求为:断路器失灵保护所需动作延时,必须保证让故障线路或设备的保护装置先可靠动作跳闸,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。
109、对3/2断路器接线方式或多角形接线方式的断路器,失灵保护有哪些要求？
答：1）断路器失灵保护按断路器设置。
　　2）鉴别元件采用反应断路器位置状态的相电流元件,应分别检查每台断路器的电流,以判别哪台断路器拒动。
　　3）当3/2断路器接线方式的一串中的中间断路器拒动,或多角形接线方式相邻两台断路器中的一台断路器拒动时,应采取远方跳闸装置,使线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸的措施。
110、500KV断路器本体通常装有哪些保护？
答：500KV断路器本体通常装有断路器失灵保护和三相不一致保护。
500KV断路器失灵保护分为分相式和三相式。分相式采用按相启动和跳闸方式,分相式失灵保护只装在3/2断路器接线的线路断路器上；三相式采用启动和跳闸不分相别,一律动作断路器相三跳闸,三相式失灵保护只装在主变压器断路器上。
　　三相不一致保护采用由同名相常开和常闭辅助接点串联后启动延时跳闸,在单相重合闸进行过程中非全相保护被重合闸闭锁。
111、3/2断路器的短引线保护起什么作用？
答:主接线采用3/2断器接线方式的一串断路器,当一串断路器中一条线路停用,则该线路侧的隔离开关将断开,此时保护用电压互感器也停用,线路主保护停用,因此在短引线范围故障,将没有快速保护切除故障。为此需设置短引线保护,即短引线纵联差动保护。在上述故障情况下,该保护可速动作切除故障。
当线路运行,线路侧隔离开关投入时,该短引线保护在线路侧故障时,将无选择地动作,因此必须将该短引线保护停用。一般可由线路侧隔离开关的辅助触点控制,在合闸时使短引线保护停用。
112、什么叫自动低频减负荷装置？其作用是什么？
答:为了提高供电质量,保证重要用户供电的可靠性,当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时,根据频率下降的程度,自动断开一部分用户,阻止频率下降,以使频率迅速恢复到正常值,这种装置叫自动低频减负荷装置。它不仅可以保证对重要用户的供电,而且可以避免频率下降引起的系统瓦解事故
113、自动低频减负荷装置的整定原则是什么？
答：1、自动低频减负荷装置动作,应确保全网及解列后的局部网频率恢复到49.50HZ以上,并不得高于51HZ。
　　2、在各种运行方式下自动低频减负荷装置动作,不应导致系统其它设备过载和联络线超过稳定极限。
　　3、自动低频减负荷装置动作,不应因系统功率缺额造成频率下降而使大机组低频保护动作。
　　4、自动低频减负荷顺序应次要负荷先切除,较重要的用户后切除。
　　5、自动低频减负荷装置所切除的负荷不应被自动重合闸再次投入,并应与其它安全自动装置合理配合使用。
　　6、全网自动低频减负荷装置整定的切除负荷数量应按年预测最大平均负荷计算,并对可能发生的电源事故进行校对。
114、简述发电机电气制动的构成原理？制动电阻的投入时间整定原则是什么？
答:当发电机功率过剩转速升高时,可以采取快速投入在发电机出口或其高压母线的制动电阻,用以消耗发电机的过剩功率。制动电阻可采用水电阻或合金材料电阻,投入制动电阻的开关的合闸时间应尽量短,以提高制动效果。制动电阻的投入时间整定原则应避免系统过制动和制动电阻过负荷,当发电机dP/dt过零时应立即切除。
115、汽轮机快关汽门有几种方式？有何作用？
答：汽轮机可通过快关汽门实现两种减功率方式:短暂减功率和持续减功率。
　　1、短暂减功率用于系统故障初始的暂态过程,减少扰动引起的发电机转子过剩动能以防止系统暂态稳定破坏。
　　2、持续减功率用于防止系统静稳定破坏、消除失步状态、限制设备过负荷和限制频率升高。
116、何谓低频自启动及调相改发电？
答:低频自启动是指水轮机和燃气轮机在感受系统频率降低到规定值时,自动快速启动,并入电网发电。
调相改发电是指当电网频率降低到规定值时,由自动装置将发电机由调相方式改为发电方式,或对于抽水蓄能机组采取停止抽水迅速转换到发电状态。
117、试述电力系统低频、低压解列装置的作用？
答:电力系统中,当大电源切除后可能会引起发供电功率严重不平衡,造成频率或电压降低,如采用自动低频减负荷装置(或措施）还不能满足安全运行要求时,须在某些地点装设低频、低压解列装置,使解列后的局部电网保持安全稳定运行,以确保对重要用户的可靠供电。