电力系统1000问之二十一弹！电力系统发生故障时应该怎么做？把本文收藏起来！
201．电容式的重合闸为什么只能重合一次?
答：电容式重合闸是利用电容器的瞬时放电和长时充电来实现一次重合的如果断路器是出于永久性短路而保护动作所跳开的，则在自动重合闸一次重合后断路器作第二次跳闸，此时跳闸位置继电器重新启动，但由于重合闸整组复归前使时间继电器触点长期闭合，电容器则被中间继电器的线圈所分接不能继续充电，中间继电器不可能再启动，整组复归后电容器还需20-25s的充电时间，这样保证重合闸只能发出一次合闸脉冲。
202．什么叫重合闸后加速?为什么采用检定同期重合闸时不用后加速?
答：当线路发生故障后，保护有选择性地动作切除故障，重合闸进行—次重合以恢复供电。若重合于永久性故障时，保护装置即不带时限无选择性的动作断开断路器，这冲方式称为重合闸后加速。
检定同期重合闸是当线路一侧无压重合后，另—侧在两端的频率不超过一定允许值的情况下才进行重合的。若线路属于永久性故障，无压侧重合后再次断开，此时检定同期重合闸不重合，因此采用检定同期重合闸再装后加速也就没有意义了。若属于瞬时性故障，无压重合后，即线路已重合成功，不存在故障，故同期重合闸时不采用后加速，以免合闸冲击电流引起误动。
203．什么叫重合闸前加速？它有何优缺点?
答：重合闸前加速保护方式一般用于具有几段串联的辐射形线路中，重合闸装置仅装在靠近电源的一段线路上。当线路上(包括相邻线路及以后的线路)发生故障时，靠近电源侧的保护首光先选择性地瞬时动作于跳闸，而后再靠重合闸来纠正这种非选择性动作。
其缺点是切除永久性故障时间较长，装有重合闸装置的断路器动作次数较多，且一旦断路器或重合闸拒动，将使停电范围扩大。
重合闸前加速保护方式主要适用于35kV以下由发电厂或主要变电站引出的直配线上。
204．相差高频保护和高频闭锁保护与单相重合闸配合使用时，为什么相差高频保护要三跳停信，而高频闭锁保护要单跳停信?
答：在使用单相重合闸的线路上，当非全相运行时，相差高频启动元件均可能不返回，此时若两侧单跳停信，由于停信时间不可能一致，停信慢的一侧将会在单相故障跳闸后由于非全相运行时发出的仍是间断波而误跳三相。因此单相故障跳闸后不能将相差高频保护停信。而在三相跳闸后，相差高频保护失去操作电源而发连续波，会将对侧相差高频保护闭锁，所以必须实行三跳停信，使对侧相差高频保护加速跳闸切除故障。另外，当母线保护动作时，如果断路器失灵，三跳停信能使对侧高频保护动作，快速切除故障。
高频闭锁保护必须实行单跳停信，因为当线路单相故障一侧先单跳后保护将返回，而高频闭锁保护启动元件不复归，收发信机启动发信，会将对侧高频闭锁保护闭锁。所以，单相跳闸后必须停信，加速对侧高频闭锁保护跳闸。
205．零序电流保护与重合闸方式的配合应考虑哪些因素?
答：(1)采用单相重合闸方式，并实现后备保护延时段动作后三相跳闸不重合，则零序电流保护与单相重合闸配合按下列原则整定：
1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出；而躲不过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，应接重合闸M端子跳闸，在重合闸启动后退出工作。
2)零序电流保护二段的整定值应躲过非全相运行最大零序电流，在单相重合闸过程中不动作，经重合闸R端子跳闸。
3)零序电流保护三、四段均经重合闸R端子跳闸，三相跳闸不重合。
(2)采用单相重合闸方式，且后备保护延时段启动单相重合闸，则零序电流保护与单相重合闸按如下原则进行配合整定：
1)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；而不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护一段，经重合闸M端子跳闸，重合闸启动后退出工作。
2)能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护二段，经重合闸N端子跳闸，非全相运行中不退出工作；不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护二段，经重合闸M或P端子跳闸，亦可将零序电流保护二段的动作时间延长至1.5s及以上，或躲过非全相运行周期，经重合闸N端子跳闸。
3)不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护三段，经重合闸M端子或P端子跳闸，亦可依靠较长的动作时间躲过非全相运行周期，经重备闸N或R端子跳闸。
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4）零序电流保护四段经重合闸R端于跳闸。
(3)三相重合闸后加速和单相重合闸的分相后加速，应加速对线路末端故障有足够灵敏度的保护段。如果躲不开在一侧断路器合闸时三相不同步产生的零序电流，则两侧的后加速保护在整个重合闸周期中均应带0.1的延时。
206．简述微机保护的基本构成和主要部分的功能。
答：微机保护是由一台计算机和相应的软件（程序）来实现各种复杂功能的继电保护装置。微机保护的特性主要是由软件决定的，具有较大的灵活性，不同原理的保护可以采用通用的硬件。
微机保护包括硬件和软件两大部分。硬件一般包括以下三大部分：
(1)模拟量输入系统(或称数据采集系统)，包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能，完成将模拟输入显准确地转换为所需的数字量。
(2)CPU主系统，包括微处理器(MPU)、只读存储器(EPROM)、随机存取存储器(RAM)以及定时器等。MPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。
(3)开关量(或数字量)输入/输出系统，由若干并行接口适配器、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部触点输入及人机对话等功能。
微机保护软件是根据继电保护的需要而编制的计算机程序。
207．一条线路有两套微机保护，线路投单相重合闸方式，该两套微机保护重合闸应如何使用?
答：两套微机重合闸的把手均打在单重位置，合闸出口连片只投一套。如果将两套重合闸的合闸出口连片都投入，可能造成断路器短时内两次重合。
208．微机保护装置有几种工作状态？并对其进行简要说明。
答：有三种工作状态：
(1)调试状态：运行方式开关置于“调试”位置，按RESET键，此状态为调试状态。主要用于传动出口回路、检验键盘和拨轮开关等，此时数据采集系统工作。
(2)运行状态：运行方式开关置于“运行”位置，此状态为运行状态，即保护投运时的状态。在此状态下，数据采集系统正常工作。
(3)不对应状态：运行方式开关由“运行”位置打到“调试”位置，不按RESET键，此状态为不对应状态。在此状态下，数据采集系统能正常工作，但不能跳闸。
209．当本线路发生故障时，11型微机线路保护能打印出哪些信息？
答：能打印出故障时刻(年、月、日、时、分、秒)、故隙类型、短路点距保护安装处距离、各种保护动作情况和时间顺序及每次故障前20ms和故障后40ms的各相电压和各相电流的采样值（相当于故障录波）。
210．微机故障录波器在电力系统中的主要作用是什么?
答：微机故障录波器不仅能将故障时的录波数据保存办软盘中，经专用分析软件进行分析，而且可通过微机故障录波器的通信接口，将记录的故障录波数据远传至调度部门，为调度部门分析处理事故及时提供依据。其主要作用有：
(1)通过对故障录波图的分析，找出事故原因，分析继电保护装置的动作行为，对故障性质及概率进行科学的统计分析，统计分析系统振荡时有关参数。
(2)为查找故障点提供依据，并通过对已查证落实故障点的录波，可核对系统参数的准确性，改进计算工作或修正系统计算使用参数。
(3)积累运行经验，提高运行水平，为继电保护装置动作统计评价提供依据。
211．微机故障录波器通常录哪些电气量?
答：对产220kV及以上电压系统，微机故障录波器一般要录取电压量UA、UB、UC、3UO，电流量IA、IB、IC、3IO；高频保护高频信号量，保护动作情况及断路器位置等开关量信号。
212．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?
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，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：
(1)防御变比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、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路反绕组匝间短路的(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(或复合电压启动的过电流保护、或负序过电流保护)。
(4)防御大电流接地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。
213．变压器励磁涌流有哪些特点?目前差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪些?
答：励础涌流有以下特点：
(1)包含有很大成分的非周期分量，往住使涌流偏于时间轴的—侧。
(2)包含有大量的高次谐波分量，并以二次谐波为主。
(3)励磁涌流波形之间出现间断。
防止励磁涌流影响的方法有：
(1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器。
(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别，要求间断角为60º-65º。
(3)利用二次谐波制动，制动比为15％-20％。
214．变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的(包括稳态和暂态情况下的不平衡电流)?
答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因如下：
1．稳态情况下的不平衡电流
(1)由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器的10％误差曲线的要求。
(2)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。
(3)由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。
2．暂态情况下的不平衡电流
(1)由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。
(2)变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。
215．变压器高阻抗差动保护的配置原则和特点是什么?
答：变压器高阻抗差动保护通常配置在大型变压器上作为不同原理的另外—套变压器主保护。其差动电流互感器TA采用变压器500kV侧220kV侧(均为三相式)和中性点侧的套管TA，各侧TA变比相差，这种差动保护接线对变压器励磁涌流来说是穿越性的，故不反应励磁涌流。它是主变压器高中压侧内部故障时的主要保护，但不反映低压侧的故障。
该保护特点是不怕变压器励滋涌流，保护动作速度快(约为20ms)不怕TA饱和，是一个接线简单且性能优良的变压器主保护。
216．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?
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。
轻气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。
正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开、当变压器内部故障时，故障点局部发生过热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时，排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入气体继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。
当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯气体，使变压器内部压力灾增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。
瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，包括铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产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。
217．为什么大型变压器应装设过励磁保护?
答：根据大型变压器工作磁通密度B与电压、频率之比U／f成正比，即电压升高或频率下降都会使工作磁通密度增加。现代大型变压器，额定工作磁通密度BN＝17000-18000GS，饱和工作磁通密度BS＝19000-20000GS，两者相差不大。当U／f增加时，工作磁通密度B增加，使变压器励磁电流增加，特别是在铁芯饱和之后，励磁电流要急剧增大，造成变压器过励磁。过励磁会使铁损增加，铁芯温度升高；同时还会使漏磁场增强，使靠近铁芯的绕组导线、油箱壁和其他金属构件产生涡流损耗、发热、引起高温，严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。因此。对于现代大型变压器，应装设过励磁保护。
218．变压器中性点间隙接地保护是怎样构成的?
答：变压器中性点间隙接地保护采用零序电流继电器与零序电压继电器并联方式，带有0.5s的限时构成。
当系统发生接地故障时，在放电间隙放电时有零序电流，则使设在放电间隙接地一端的专用电流互感器的零序电流继电器动作；若放电间隙不放电，则利用零序电压继电器动作。当发生间歇性弧光接地时，间隙保护共用的时间元件不得中途返回，以保证间隙接地保护的可靠动作。
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219．什么是复合电压过电流保护?有何优点?
答：复合电压过电流保护通常作为变压器的后备保护，它是由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。
该保护较低电压闭锁过电流保护有下列优点：
(1)在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高灵敏度。
(2)在变压器后发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关。
(3)由于电压启动元件只接在变压器的一侧，故接线比较简单。
220．什么是变压器零序方向保护?有何作用?
答：变压器零序方向过流保护是在大电流接地系统中，防御变压器相邻元件(母线)接地时的零序电流保护，其方向是指向本侧母线。
它的作用足作为母线授地故障的后备，保护设有两级时限，以较短的时限跳闸母线或分段断路器，以较长时限跳开变压器本侧断路器。
221．运行中的变压器瓦斯保护，当现场进行什么工作时，重瓦斯保护应由“跳闸”位置改为“信号”位置运行?
答：当现场在变压器不停电情况下进行下述工作时重瓦斯保护应由“跳闸”位置改变为“信号”位置运行。
(1)进行注油和滤油时；
(2)进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时；
(3)除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时；
(4)开、闭气体继电器连接管上的阀门时；
(5)在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时；
(6)对于充氦变压器，当油枕抽真空或补充氮气时，变压器注油、滤油、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经lh试运行后，方可将重瓦斯投入跳闸。
222．自耦变压器过负荷保护有什么特点?
答：由个三绕组自耦变压器各侧绕组的容量不一样，即为高：中：低＝1：1：(1-1／n12)，这与功率传送的方向有关系，否则可能出现一侧、两侧不过负荷，而另一侧就过负荷了。因此不能以一侧不过负荷来决定其他侧也不过负荷，一般各侧都应设过负荷保护，至少要在送电侧和低压侧各装设过负荷保护。
223．发电机应装哪些保护?它们的作用是什么?
答：对于发电机可能发生的故障和不正常工作状态，应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。
(1)纵联差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护。
(2)横联差动保护：定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。
(3)单相接地保护：发电机定子绕组的单相接地保护。
(4)励磁回路接地保护：励磁回路的接地故障保护。
(5)低励、失磁保护：防止大型发电机低励(励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁(励磁电流为零)后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响，l00MW及以上容量的发电机都装设这种保护。
(6)过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护，中小型发电机只装设定子过负荷保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。
(7)定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作，这种保护作为外部短路的后备，也兼作纵差保护的后备保护。
(8)定子绕组过电压保护：用于防止突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压，水轮发电机和大型汽轮发电机都装设过电压保护，中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。
(9)负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称（如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大)时，会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序电流保护。
(10)失步保护：反应大型发电机与系统振荡过程的失步保护。
(11)逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，从电力系统吸收有功功率而造成汽轮机事故，放大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功率保护，用于保护汽轮机。
224．大型发电机为什么要装设匝间保护?匝间保护的构成通常有几种方式?
答：现代大型发电机的定子绕组，不可避免在定子同一槽的上、下层线棒会出现同相不同匝数的定子线棒，这就必然导致发电机定子绕组的匝间短路故障，为此大型发电机要装匝间保护。
匝间保护的构成通常有以下几种方式：
(1)横差保护：当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有6个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。
(2)零序电压原理的匝问保护：采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压，该保护由于采用了三谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。
(3)负序功率方向匝间保护：利用负序功率方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障，保护的灵敏度很高，近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时，故限制了它的使用。
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225．发电机为什么要装设定子绕组单相接地保护?
答：发电机是电力系统中最重要的设备之一，其外壳都进行安全接地。发电机定子绕组与铁芯间的绝缘破坏，就形成了定子单相接地故障，这是一种最常见的发电机故障。发生定子单相接地后，接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时，将使定子绕组的绝缘和定子铁芯烧坏，也容易发展成危害更大的定子绕组相间或匝间短路，因此，应装设发电机定子绕组单相接地保护。
226．利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点及不足之处是什么?
答：利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点是：
1)简单、可靠；
2)设有三次谐波滤过器以降低不平衡电压；
3)由于与发电机有电联系的元件少，接地电流不大，适用于发电机变压器组。
利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的不足之处是：不能作为100％定子接地保护，有死区，死区范围5％-15％。
227．为什么现代大型发电机应装设100％的定子接地保护？
答：100MW以下发电机，应装设保护区不小于90％的定子接地保护；100MW及以上的发电机，应装设保护区为100％的定子接地保护。
发电机中性点附近是否可能首先发生接地故障，过去曾有过两种不同的观点。一种观点认为发电机定子绕组是全绝缘的(中性点相机端的绝缘水平相同)，而中性点的运行电压很低，接地故障不可能首先在中性点附近发生。另一种观点则认为，如果定子绕组绝缘的破坏是由于机械的原因，例如水内冷发电机的漏水、冷却风扇的叶片断裂飞出，则完全不能排除发电机中性点附近发生接地故障的可能性。另外，如果中性点附近的绝缘水平已经下降，但尚未到达定子接地继电器检测出来的程度，这种情况具有很大的潜在危险性。因为一旦在机端又发生另一点接地故障，使中性点电位骤增至相电压，则中性点附近绝缘水平较低的部位有可能在这个电压作用下发生击穿，故障立即转为严重的相间成匝问短路。我国一台大型水轮发电机，在定子接地保护的死区范围内发生接地故障，后发展为相间短路，致使发电机严重损坏。
鉴于现代大型发电机在电力系统中的重要地位及其制造工艺复杂、铁心检修困难，故要求装设100％的定子接地保护，而且要求在中性点附近绝缘水平下降到一定程度时，保护就能动作。
228．试述具有发电机自动减负荷的失磁保护装置的组成原则。
答：具有自动减负荷的失磁保护装置的组成原则为，根据电网的特点，在发电机失磁后异步运行，若无功功率尚能满足，系统电压不致降低到失去稳定的严重程度，则发电机可以不解列，而采用自动减负荷到40％-50％的额定负荷，失磁运行15—30min，运行人员可以及时处理恢复励磁。因此，设置具有下述功能的失磁保护：
(1)定、转子判据元件同时判定失磁后，系统电压元件判定系统电压下降到危害程度，则经过0．5s作用于解列。
(2)定、转子判据元件同时判定失磁后，系统电压元件判定系统不会失去稳定，则作用于自动减负荷，直到40％-50％额定负荷。
(3)定、转子判据元件同时判定失磁后，发电机电压元件判定其电压低至对厂用电有危害，则自动切换厂用电源，使之投入备用电源。
229．为什么在水轮发电机上要装设过电压保护?
答：由于水轮发电机的调速系统惯性较大，动作缓慢，因此在突然甩去负荷时，转速将超过额定值，这时机端电压有可能高达额定值的1.8-2倍。为了防止水轮发电机定于绕组绝缘遭受破坏，在水轮发电机上应装设过电压保护。
230．为什么现代大型汽轮发电机应装设过电压保护?
答：中小型汽轮发电机不装设过电压保护的原因是，在汽轮发电机上都有危急保安器，当转速超过额定电压的10％以后，汽轮发电机危急保安器会立即动作，关闭主汽门，能够有效防止由于机组转速升高而引起的过电压。
对于大型汽轮发电机则不然，即使调速系统和自动调整励磁装置都正常运行，当满负荷运行时突然甩去全部负荷，电枢反应突然消失，此时，由于调速系统和自动调整励磁装置都是由惯性环节组成，转速仍升高，励磁电流不能突变，使得发电机电压在短时间内也要上升，其值可能达1.3倍额定值，持续时间可能达几秒种。
发电机出现过电压不仅对定子绕组绝缘带来威胁，同时将使变压器(升压主变压器和厂用变压器)励磁电流剧增，引起变压器的过励磁和过磁通。过励磁可使绝缘因发热而降级，过磁通将使变压器铁芯饱和并在铁芯相邻的导磁体内产生巨大的涡流损失，严重时可因涡流发热使绝缘材料遭永久性损坏。
鉴于以上种种原因，对于大型汽轮发电机应装设过电压保护，已经装设过励磁保护的大型汽轮发电机可不再装设过电压保护。
231．为什么发电机要装设转子接地保护?
答：发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一，励磁回路一点接地故障，对发电机并未造成危害，但相继发生第二点接地，即转子两点接地时，由于故障点流过相当大的故障电流而烧伤转子本体，并使磁励绕组电流增加，可能因过热而烧伤绕组；由于部分绕组被短接，使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽轮机磁化。所以，两点接地故障的后果是严重的，必须装设转子接地保护。
232．大型汽轮发电机保护为什么要配置逆功率保护?
答：在汽轮发电机组上，当机炉控制装置动作关闭主汽门或由于调整控制回路故障而误关主汽门，在发电机断路器跳开前发电机将转为电动机运行。此时逆功率对发电机本身无害，但由个残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片摩擦，会使叶片过热，所以逆功率运行不能超过3min，需装设逆功率保护。
233．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下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。
234．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。
235．大型发电机组为何要装设失步保护?
答：发电机与系统发生失步时，将出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振荡，这种持续的振荡将对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响。
(1)单元接线的大型发电机—变压器组电抗较大，而系统规模的增大使系统的电抗减小，因此振荡中心往往落在发电机端附近或升压变压器范围内，使振荡过程对机组的影响大为加重。由于机端电压周期性的严重下降，使厂用辅机工作稳定性遭到破坏，甚至导致全厂停机、停炉、停电的重大事故。
(2)失步运行时，当发电机电势与系统等效电势的相位差为180º的瞬间，振荡电流的幅值接近机端三相短路时的电流。对于三相短路故障发电机均有快速保护切除，而振荡电流则要在较长时间内反复出现，若无相应保护会使定子绕组遭受热损伤或端部遭受机械损伤。
(3)振荡过程中产生对轴系的周期性扭力，可能造成大轴严重机械损伤。
(4)振荡过程中由于周期性转差变化在转子绕组中引起感生电流，引起转子绕组发热。
(5)大型机组与系统失步，还可能导致电力系统解列甚至崩溃事故。
延伸阅读：接招 电力系统1000问之二十弹
236．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＝I22t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。
237．为什么现代大型发电机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，如果第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，甚至造成系统瓦斯事故。因此，对于大型发电机--变压器组，在220kV及以下电压侧为分相操作的断路器时，要求装设非全相运行保护。
238．为何装设发电机意外加电压、断路器断口闪络、发电机启动和停机保护?
答：1．发电机意外加电压保护
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，在国外曾多次出现过，它能给机组造成损伤。因此需要有相应的保护，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。
2．断路器断口闪络保护
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角度差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，则有两倍的运行电压作用于断口上，有时要造成断口闪络事故。断口闪络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。
3．发电机启动和停机保护
对于在低转速启动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，只作与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。
239．一般大型汽轮发电机——变压器组采用哪些保护?其作用是什么?
答：一般大型汽轮发电机--变压器组可根据容量大小配置的保护及其作用对象如下：
发电机差动保护全停
升压变压器差动保护全停
高压厂用变压器差动保护全停
发电机--变压器差动保护全停
全阻抗阻保护t1解列
或负序过流和单元件低压过流保护t2全停
高压侧零序电流保护t1解列
t2全停
定子匝间保护全停
定子一点接地保护基波段发信号(解列灭磁)
定子一点接地保护3次谐波段发信号
发电机励磁回路一点接地保护发信号
定时限定子过负荷保护发信号
反时限定子过负荷保护解列灭磁
转子表层过负荷保护定时限段发信号
反时限段解列灭磁
定时限励磁回路过负荷保护发信号
反时限励磁回路过负荷保护解列灭磁
频率异常保护发信号
t0、tl发信号
失磁保护t2减出力
t3解列灭磁
过电压保护解列灭磁
逆功率保护t1发信号
t2解列灭磁
失步保护发信号(解列)
过励磁保护(可不再设过电压保护)解列灭磁
断路器失灵保护解列灭磁
非全相运行保护解列
注；解列——跳发电机组高压侧断路器；
解列灭磁——跳发电机组高压侧断路器及灭磁开关；
全俘——跳发电机组高压侧断路器、灭磁开关及停机、停炉。
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240．试述大型水轮发电机—变压器组继电保护配置特点。
答：大型水轮发电机--变压器组继电保护配置与汽轮发电机变压器组继电保护配置文要的不同点是：
1)不装设励磁问路两点接地保护；
2)不装设逆功率保护；
3)不装设频率异常保护；
4)与同容量的汽轮发电机相比，水轮发电机体积较大，热容量大，负序发热常数A值也大得多，所以除了双水内冷式水轮发电机外，不采用反时限特点的负序电流保护；
5)水轮发电机的失磁保护经延时作用于跳闸，不作减负荷异步运行。
241．同步调相机应装设哪些保护?
答：同步调相机应装设如下保护：
(1)纵差保护。保护同步调相机定子线圈，若有启动电抗器时，电抗器也包括在纵差保护范围内。
(2)定子绕组单相接地保护。
(3)横差保护。在有并联分支的大型间步调相机才装设。
(4)励磁回路一点接地保护。
(5)调相机的低电压保护。
(6)调相机的过负荷保护。
(7)调相机的有功方向保护。
242．同步调相机保护与发电机保护有哪些区别?
答：同步调相机与发电机保护的区别如下：
(1)调相机的电压保护：电压消失时，调相机将停止运行，为防止电压恢复时调相机在无启动设备的情况下再启动，低电压保护应动作，从系统中切除停止运行调相机。低电压保护的动作电压为0.4倍额定电压并带有9s时限。
(2)调相机的过负荷保护：在电压长期降低的情况下，由于调相机电压调节器和强励装置的作用，调相机可能出现长时间的过负荷。故应装设动作于信号的过负荷保护，也可以较长时间跳闸，过负荷保护的动作电流采用1.4倍额定电流。
(3)调相机的有功方向保护：为了避免外来电源消失后，调相机有功功率反馈，导致与调相机接在同一母线上的按频率减负荷装置误动作，因而在有功功率反馈时，有功方向保护应立即切除调相机。
(4)调相机无须装设反映外部故障的过电流保护，其原因是：
1)系统故障时，需要调相机送出大量无功功率以便恢复电压，此时切除调相机是不合理的。
2)外部故障切除电源后，调相机的转速降低，由它供给的故障短路电流亦随之减少。
3)当外部故障电压降低很多时，低电压保护也将动作切除调相机。
243．500kV并联电抗器应装设哪些保护及其作用?
答：高压并联电抗器应装设如下保护装置：
(1)高阻抗差动保护。保护电抗器绕组和套管的相间相接地故障。
(2)匝间保护。保护电抗器的匝间短路故障。
(3)瓦斯保护和温度保护。保护电抗器内部各种故障、油面降低和温度升高。
(4)过流保护。电抗器和引线的相间或接地故障引起的过电流。
(5)过负荷保护。保护电抗器绕组过负荷。
(63中性点过流保护。保护电抗器外部接地故障引起中性点小电抗过电流。
(7)中性点小电抗瓦斯保护和温度保护。保护小电抗内部各种故障、油面降低和温度升高。
244．500kV并联电抗器匝间保护的构成原理是什么?
答：由于500kV并联电抗器的构造大多采用分相式结构，因此主要的故障为单相接地和匝间短路，在单相接地和匝间短路时，由于故障相与非故障相的不平衡即产生零序电压和容序电流，但当电抗器轻微匝间短路时，零序电压很小，现采用零序电流形成的电压进行补偿。因此采用带补偿电压的零序功率方向可以灵敏地反应电抗器各种匝间短路故障和内部单相接地。
245．什么是母线完全差动保护?什么是母线不完全差动保护?
答：(1)母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路，电流互感器的特性与变比均应相同，若变比不能相同时，可采用补偿变流器进行补偿，满足∑I＝0。差动继电器的动作电流按下述条件计算、整定，取其最大值。
1)躲开外部短路时产生的不平衡电流。
2)躲开母线连接元件中，最大负荷支路的最大负荷电流，以防止电流二次回路断线时误动。
(2)母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器，接入差动回路，将无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。因此在无电源元件上发生故障，保护将动作。电流互感器不接入差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。
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246．试述双母线完全差动保护的主要优缺点?
答：(1)双母线完全电流差动保护的优点是：
1)各组成元件和接线比较简单，调试方便，运行人员易于掌握。
2)采用速饱和变流器可以较有效地防止由于区外故障一次电流中的直流分量导致电流互感器饱和引起的保护误动作。
3)当元件固定连接时母线差动保护有很好的选择性。
4)当母联断路器断开时母线差动保护仍有选择能力；在两条母线先后发生短路时母线差动保护仍能可靠地动作。
(2)其缺点为：
1)当元件固定连接方式破坏时，如任一母线上发生短路故障，就会将两条母线上的连接元件全部切除。因此，它适应运行方式变化的能力较差。
2)由于采用了带速饱和变流器的电流差动继电器，其动作时间较慢(约有30—40ms的动作延时)，不能快速切除故障。
3)如果启动元件和选择元件的动作电流按避越外部短路时的最大不平衡电流整定，其灵敏度较低。
247．什么是固定连接方式的母线完全差动保护?什么是母联电流相位比较式母线差动保护?
答：双母线同时运行方式，按照一定的要求，将引出线和有电源的支路分配固定连接于两条母线上，这种母线称为固定连接母线。这种母线的差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护。对它的要求是当一母线故障时，只切除接于该母线的元件。另一母线可以继续运行，即母线差动保护有选择故障母线的能力。当运行的双母线的固定连接方式被破坏时，该保护将无选择故障母线的能力，而将双母线上所有连接的元件切除。
母线电流相位比较式母线差动保护主要是在母联断路器上使用比较两电流相量的方向元件，引入的一个电流量是母线上各连接元件电流的相量和即差电流，列入的另一个电流量是流过母联断路器的电流。在正常运行和区外短路时差电流很小，方向元件不动作；当母线故障不仅差电流很大且母联断路器的故障电流由非故障母线流向故障母线，具有方向性，因此方向元件动作且具有选择故障母线的能力。
248．试述母线电流相位比较式母线差动保护的主要优缺点。
答：这种母线差动保护不要求元件固定连接于母线，可大大地提高母线运行方式的灵活性，这是它的主要优点。但这种保护也存在缺点，主要有：
(1)正常运行时母联断路器必须投入运行。
(2)当母线故障，母线差动保护动作时，如果母联断路器拒动，将造成由非故障母线的连接元件通过母联断路器供给短路电流，使故障不能切除。
(3)当母联断路器和母联断路器的电流互感器之间发生故障时，将会切除非故障母线，而故障母线反而不能切除。
(4)每条母线一定要有电源，否则有电源母线发生故障时，母联断路器无电流流过，母差比相元件不能动作，母线差动保护将拒动。
(5)两组母线相继发生故障时，只能切除先发生故障的母线，后发生故障的母线因这时母联断路器己跳闸，选择元件无法进行相位比较而不能动作，因而不能切除。
249．试述电流相位比较式母线保护的基本工作原理。
答：无论是电流差动母线保护还是比较母联断路器的电流与总差动电流相位的母线保护，其启动元件的动作电流必须避越外部短路的最大不平衡电流。这在母线上连接元件较多、不平衡电流很大时，保护装置的灵敏度可能满足不了要求。因此，出现了电流相位比较式母线保护，其工作原理如下：
以母线上接入两条线路为例，当其正常运行或母线外部短路时流入母线与流出母线的电流大小相等，相位相差180°。当母线上发生短路时，短路电流均流向母线短路点，如果提供短路电流电源的电动势同相位，且两支路的短路阻抗角相同时，两个电流就同相位，其相位角差为0°。因此，可由比相元件来判断母线上是否发生故障。这种母线保护只反应电流间的相位，因此具有较高的灵敏度。
250．试述中阻抗型快速母线保护的特点。
答：快速母线保护是带制动特性的中阻抗型母线差动保护，其选择元件是一个具有比率制动特性的中阻抗型电流差动继电器，解决了电流互感器饱和引起母线差动保护在区外故障时的误动问题。保护装置是以电流瞬时值测量、比较为基础的、母线内部故障时，保护装置的启动元件、选择元件能先于电流互感器饱和前动作，因此动作速度很快。中阻抗型快速母线保护装置的特点：
(1)双母线并列运行，一条母线发生故障，在任何情况下保护装置均具有高度的选择性。
(2)双母线并列运行，两线母线相继故障，保护装置能相继跳开两条母线上所有连接元件。
(3)母线内部故障，保护装置整组动作时间不大于10ms。
(4)双母线运行正常倒闸操作，保护装置可靠运行。
(5)双母线倒闸操作过程中母线发生内部故障；若一条线路两组隔离开关同时跨接两组母线时，母线发生故障，保护装置能快速切除两组母线上所有连接元件，若一条线路两组隔离开关非同时跨接两组母线时，母线发生故障，保护装置仍具有高度的选择性。
(6)母线外部故障，不管线路电流互感器饱和与否，保护装置均可靠不误动作。
(7)正常运行或倒闸操作时，若母线保护交流电流回路发生断线，保护装置经整定延时闭锁整套保护，并发出交流电流回路断线告警信号。
(8)在采用同类断路器或断路器跳闸时间差异不大的变电所，保护装置能保证母线故障时母联断路器先跳开。
(9)母联断路器的电流互感器与母联断路器之间的故障，由母线保护与断路器失灵保护相继跳开两组母线所有连接元件。
(10)在500kV母线上，使用暂态型电流互感器，当双母线接线隔离开关双跨时，启动元件可不带制动特性。在220kV母线上，为防止双母线接线隔离开关双跨时保护误动，因此启动元件和选择元件一样均有比率制动特性。
延伸阅读：接招 电力系统1000问之二十弹
