電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答第二版

1、第八章電力系統(tǒng)平安自動裝置1.什么是電力系統(tǒng)平安自動裝置？答：電力系統(tǒng)平安自動裝置,是指預(yù)防電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性和預(yù)防電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電的自動保護(hù)裝置.如自動重合閘、備用電源和備用設(shè)備自動投入、自動切負(fù)荷、自動按頻率(電壓)減負(fù)荷、發(fā)電廠事故減出力、發(fā)電廠事故切機(jī)、電氣制動、水輪發(fā)電機(jī)自動啟動和調(diào)相改發(fā)電、抽水蓄能機(jī)組由抽水改發(fā)電、自動解列及自動快速調(diào)節(jié)勵磁等.2.維持系統(tǒng)穩(wěn)定和系統(tǒng)頻率及預(yù)防過負(fù)荷舉措的平安自動裝置有哪些？答：它們的平安裝置有如下一些：(1)維持系統(tǒng)穩(wěn)定的舉措有：快速勵磁、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、電氣制動、快關(guān)汽門及切機(jī)、自動解列、自動切負(fù)荷、串聯(lián)電容補(bǔ)償、靜止補(bǔ)償器及穩(wěn)定限制裝置

2、等.(2)維持頻率的舉措有：按頻率(電壓)自動減負(fù)荷、低頻自起動、低頻抽水改發(fā)電、低頻調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電、高頻切機(jī)、高頻減出力等.(3)預(yù)防過負(fù)荷的舉措有：過負(fù)荷切電源、減出力、過負(fù)荷切負(fù)荷等.3.備用電源自動投入裝置應(yīng)符合什么要求？答：備用電源自動投入裝置應(yīng)符合以下要求：(1)應(yīng)保證在工作電源或設(shè)備斷開后,才投入備用電源或設(shè)備.(2)工作電源或設(shè)備上的電壓,不管因任何原因消失時,自動投入裝置均應(yīng)動作.(3)自動投入裝置應(yīng)保證只動作一次.發(fā)電廠用備用電源自動投入裝置,除第(1)款的規(guī)定外,還應(yīng)符合以下要求：(1)當(dāng)一個備用電源同時作為幾個工作電源的備用時,如備用電源已代替一個工作電源后,另一工作電源又

3、被斷開,必要時,自動投入裝置應(yīng)仍能動作.(2)有兩個備用電源的情況下,當(dāng)兩個備用電源為兩個彼此獨(dú)立的備用系統(tǒng)時,應(yīng)各裝設(shè)獨(dú)立的自動投入裝置,當(dāng)任一備用電源都能作為全廠各工作電源的備用時,自動投入裝置應(yīng)使任一備用電源都能對全廠各工作電源實(shí)行自動投入.(3)自動投入裝置,在條件可能時,可采用帶有檢定同期的快速切換方式,也可采用帶有母線殘壓閉鎖的慢速切換方式及長延時切換方式.通常應(yīng)校驗(yàn)備用電源和備用設(shè)備自動投入時過負(fù)荷的情況,以及電動機(jī)自啟動的情況,如過負(fù)荷超過允許限度或不能保證自啟動時,應(yīng)有自動投入裝置動作于自動減負(fù)荷.當(dāng)自動投入裝置動作時,如備用電源或設(shè)備投于故障,應(yīng)使其保護(hù)加速動作.4.系統(tǒng)平

4、安自動限制常采取哪些舉措？答：在電力系統(tǒng)中,除應(yīng)根據(jù)DL40071?繼電保護(hù)和平安自動裝置技術(shù)規(guī)程?有關(guān)章301 節(jié)規(guī)定的繼電保護(hù)和平安自動裝置之外,還可根據(jù)具體情況和一次設(shè)備的條件,采取以下自動限制舉措,以預(yù)防擴(kuò)大事故,保證系統(tǒng)穩(wěn)定.(1)對功率過剩與頻率上升的一側(cè)：1)對發(fā)電機(jī)快速減出力.2)切除局部發(fā)電機(jī).3)短時投入電氣制動.(2)對功率缺額或頻率下降的一側(cè)：1)切除局部負(fù)荷(含抽水運(yùn)行的蓄能機(jī)組).2)對發(fā)電機(jī)組快速加出力.3)將發(fā)電機(jī)快速由調(diào)相改發(fā)電運(yùn)行,快速起動備用機(jī)組等.(3)在預(yù)定地點(diǎn)將系統(tǒng)解列.(4)斷開線路串聯(lián)補(bǔ)償?shù)木植侩娙萜?(5)快速限制靜止無功補(bǔ)償.(6)直流輸電系

5、統(tǒng)輸送容量的快速調(diào)制.上述平安自動裝置可在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動時(反響保護(hù)聯(lián)鎖、功率突變、頻率或電壓變化及兩側(cè)電動勢相角差等)啟動,并根據(jù)系統(tǒng)初始運(yùn)行狀態(tài)和故障嚴(yán)重程度,進(jìn)行綜合判斷,發(fā)出操作命令.當(dāng)上述平安自動裝置的啟動局部和執(zhí)行局部不在同一地點(diǎn)時,可采用遠(yuǎn)方的信號傳送裝置.5.低頻率運(yùn)行會給電力系統(tǒng)的平安帶來哪些嚴(yán)重的后果？答：低頻率運(yùn)行會給電力系統(tǒng)的平安帶來如下嚴(yán)重后果.(1)頻率下降會使火電廠廠用機(jī)械生產(chǎn)率降低.當(dāng)頻率降到4847Hz時,給水泵、循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)等的生產(chǎn)率顯著下降,幾分鐘后使發(fā)電機(jī)出力降低,導(dǎo)致頻率進(jìn)一步降低.嚴(yán)重時,這種循環(huán)會引起頻率崩潰.(2)因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于額

6、定轉(zhuǎn)速,對某些勵磁系統(tǒng)來說,勵磁電壓相應(yīng)降低,系統(tǒng)電壓也隨之降低.當(dāng)頻率降低到4645Hz時,一般的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)將不能保證發(fā)電機(jī)的額定電壓；假設(shè)頻率再降低,就將導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓崩潰,破壞系統(tǒng)的并聯(lián)工作.(3)頻率低于49.5Hz長期運(yùn)行時,某些汽輪機(jī)個別級的葉片會發(fā)生共振,導(dǎo)致其機(jī)械損傷,甚至損壞.(4)破壞電廠和系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,增加燃料的額外消耗.(5)頻率的降低影響某些測量儀表的準(zhǔn)確性,系統(tǒng)內(nèi)的電鐘變慢.6.什么叫按頻率自動減負(fù)荷裝置？其作用是什么？答： 為了提升供電質(zhì)量,保證重要用戶供電的可靠性,當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額引起頻率下降時,根據(jù)頻率下降的程度,自動斷開一局部不重要的用戶,

7、阻止頻率下降,以便使頻率迅速恢復(fù)到正常值,這種裝置叫按頻率自動減負(fù)荷裝置.它不僅可以保證重要用戶的供電,而且可以預(yù)防頻率下降引起的系統(tǒng)瓦解事故.3027.電力系統(tǒng)因功率缺額引起的頻率變化與負(fù)荷反響電壓的頻率變化有何不同？答：通常系統(tǒng)發(fā)生有功缺額時,系統(tǒng)頻率按系統(tǒng)動態(tài)特性下降,其頻率下降速率一般較慢,當(dāng)功率缺額在40%以內(nèi)時一般小于3Hz/so而接有大容量電動機(jī)負(fù)載的母線一旦失去電源,由于其轉(zhuǎn)子的慣性功能,電樞尚有電動勢發(fā)生,使母線尚存有電壓反響,但由于它是由轉(zhuǎn)子動能發(fā)電的,故其頻率下降速率很大,據(jù)統(tǒng)計(jì)下降速率大于3Hz/So8.對按頻率自動減負(fù)荷裝置的根本要求是什么？答：當(dāng)電力系統(tǒng)在實(shí)際可能的

8、各種運(yùn)行情況下,因故發(fā)生忽然的有功功率缺額后,必須能及時切除相應(yīng)容量的局部負(fù)荷,使保存運(yùn)行的系統(tǒng)局部能迅速恢復(fù)到額定頻率附近繼續(xù)運(yùn)行,不發(fā)生頻率崩潰,也不使事件后的系統(tǒng)頻率長期懸浮于某一過高或過低數(shù)值.(1)在任何情況下的頻率下降過程中,應(yīng)保證系統(tǒng)低頻值與所經(jīng)歷的時間,能與運(yùn)行中機(jī)組的自動低頻保護(hù)和聯(lián)合電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的低頻解列保護(hù)相配合,頻率下降的最低值還必須大于核電廠冷卻介質(zhì)泵低頻保護(hù)的整定值,并留有不小于0.30.5Hz的裕度,以保證這些機(jī)組繼續(xù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行.在其他一般情況下,為了保證火電廠的繼續(xù)平安運(yùn)行,應(yīng)限制頻率低于47.0Hz的時間不超過0.5s,以預(yù)防事故進(jìn)一步惡化.(2)自動低頻減負(fù)荷

9、裝置動作減負(fù)荷數(shù)量,應(yīng)使運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率恢復(fù)到不低于49.5Hz水平；為了考慮某些難以預(yù)計(jì)的可能情況,應(yīng)增設(shè)長延時的特殊動作輪,使系統(tǒng)運(yùn)行頻率不致長期懸浮在低于49.0Hz的水平.(3)因負(fù)荷過切引起恢復(fù)期系統(tǒng)頻率過調(diào),其最大值不應(yīng)超過51Hz,并必須與運(yùn)行中機(jī)組的過(高)頻率保護(hù)相協(xié)調(diào),且留有一定裕度,以預(yù)防高度自動限制的大型汽輪發(fā)電機(jī)組在過頻率過程中可能誤斷開而進(jìn)一步擴(kuò)大事故.自動低頻減負(fù)荷的先后順序,應(yīng)按負(fù)荷的重要性進(jìn)行安排.宜充分利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量,當(dāng)發(fā)生使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率只下降到不低于49.5Hz的有功功率缺額時,自動減負(fù)荷裝置不應(yīng)動作；應(yīng)預(yù)防因發(fā)生短路故障以及失去供電電源后的負(fù)荷反

10、響引起自動減負(fù)荷裝置的誤動作,但不考慮在系統(tǒng)失步振蕩時的動作行為.9.系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺額,頻率下降,如要頻率上升到恢復(fù)頻率值,應(yīng)切除多少負(fù)荷功率(假設(shè)各發(fā)電機(jī)的出力不變)?答：可按下式計(jì)算應(yīng)切除的負(fù)荷功率R,即式中FU缺額有功功率;K系統(tǒng)有功負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)；PLN額定頻率時的系統(tǒng)總有功負(fù)荷;f*恢復(fù)頻率偏差的標(biāo)么值;fN額定頻率;303PLFUKf*PLN1Kf*(8-1)f*fNfrefN恢復(fù)頻率.10.什么叫負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)？負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)在系統(tǒng)出現(xiàn)有功功率缺額時有什么作用？答：當(dāng)頻率下降時,負(fù)荷吸取的有功功率隨著下降；當(dāng)頻率升高時,負(fù)荷吸取的有功功率隨著增高.這種負(fù)荷有功功率隨頻率變化的現(xiàn)

11、象,稱為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng).由于負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的存在,當(dāng)電力系統(tǒng)中因功率平衡破壞而引起頻率變化時,負(fù)荷功率隨之的變化起著補(bǔ)償作用.如系統(tǒng)中因有功功率缺額而引起頻率下降時,相應(yīng)的負(fù)荷功率也隨之減小,能補(bǔ)償一些有功功率缺額,有可能使系統(tǒng)穩(wěn)定在一個較低的頻率上運(yùn)行.如果沒有負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng),當(dāng)出現(xiàn)有功功率缺額系統(tǒng)頻率下降時,功率缺額無法得到補(bǔ)償,就不會達(dá)到新的有功功率平衡,頻率會一直下降,直到系統(tǒng)瓦解為止.11.按頻率自動減負(fù)荷裝置誤動的原因有哪些？有哪些預(yù)防誤動的舉措？答：按頻率自動減負(fù)荷裝置誤動作的原因有：(1)電壓突變時,因低頻率繼電器觸點(diǎn)抖動而發(fā)生誤動作.(2)系統(tǒng)短路故障引起有功功率增加,造成頻率下降

12、而引起誤動作.(3)系統(tǒng)中如果旋轉(zhuǎn)備用容量足夠且以汽輪發(fā)電機(jī)為主,當(dāng)忽然切除機(jī)組或增加負(fù)荷時,不會造成按頻率自動減負(fù)荷裝置誤動.假設(shè)旋轉(zhuǎn)備用容量缺乏或以水輪發(fā)電機(jī)為主,那么在上述情況下可能會造成按頻率自動減負(fù)荷裝置誤動作.(4)供電電源中斷時,具有大型電動機(jī)的負(fù)荷反響可能使按頻率自動減負(fù)荷裝置誤動作.預(yù)防按頻率自動減負(fù)荷誤動作的舉措如下.(1)加速自動重合閘或備用電源自動投入裝置的動作,縮短供電中斷時間,從而可使頻率降低得少一些.(2)使按頻率自動減負(fù)荷裝置動作帶延時,來預(yù)防系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量起作用前發(fā)生的誤動作.在有大型同步電動機(jī)的情況下,需要1.5s以上的時間才能預(yù)防其誤動.在只有小容量感應(yīng)

13、電動機(jī)的情況下,也需要0.51s的時間才能預(yù)防其誤動.(3)采用電壓閉鎖.電壓繼電器應(yīng)保證在短路故障切除后,電動機(jī)自啟動過程中出現(xiàn)最低電壓時可靠動作,閉合觸點(diǎn)解除閉鎖.一般整定為額定電壓的65%70%.時間繼電器的動作時間,應(yīng)大于低頻率繼電器開始動作至綜合電壓下降到電壓閉鎖繼電器的返回電壓時所經(jīng)過的時間,一般整定為0.5s.(4)采用按頻率自動重合閘來糾正系統(tǒng)短路故障引起的有功功率增加,造成頻率下降而導(dǎo)致按頻率自動減負(fù)荷裝置的誤動作.由于故障引起的頻率下降,故障切除后頻率上升快； 而真正出現(xiàn)功率缺額使按頻率自動減負(fù)荷裝置動作后,頻率上升較慢.因此,按頻率自動重合閘是根據(jù)頻率上升的速度來決定其是

14、否動作的,即頻率上升快時動作,上升慢時不動作.12.數(shù)字頻率繼電器在校驗(yàn)中應(yīng)注意什么？為什么？答：數(shù)字頻率繼電器在校驗(yàn)中應(yīng)注意的問題及其原因如下.(1)由于MOS電路輸入阻抗很高,容易感應(yīng)上較高電壓,造成絕緣損壞,在使用中,全部輸入端必須接一定的電位,不可懸空,故維修時切勿帶電撥插機(jī)內(nèi)元件,以免造成損壞,同時檢修時的電烙鐵應(yīng)可靠接地.304(2)由于各個廠家的cmos元件門坎電壓有微小差異,故更換元件后對于具有充放電原理的時間回路會有影響,應(yīng)重新校核.13.對數(shù)字頻率繼電器應(yīng)做哪些工程的檢查？答：對其應(yīng)做如下工程的校驗(yàn).(1)絕緣檢查：檢查裝置交流對地、交流對觸點(diǎn)、觸點(diǎn)對地,以及常開觸點(diǎn)間的絕

15、緣情況.(2)電源檢查：檢查交流輸入電壓在70V100V范圍內(nèi)變化時各等級工作電源誤差不大于0.5V.(3)低壓閉鎖回路檢查：檢查監(jiān)視級、閉鎖級、動作級電壓閉鎖定值.(4)滑差閉鎖回路檢查：檢查df/dt的整定情況及滑差邏輯的正確.(5)撥輪接觸檢查：檢查撥輪在各種位置時各級頻率的誤差值.(6)時間回路檢查：檢查滑差投退情況下,出口時間的動作值.(7)定值整定：整定各級頻率動作值及出口時間動作值.14.試分析連鎖切機(jī)提升系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的原理.答：連鎖切機(jī)即指在一回線路發(fā)生故障而切除這回線路的同時,連鎖切除送電端發(fā)電廠的局部發(fā)電機(jī),如圖8-1(a)所示,切除送電端發(fā)電廠的一臺發(fā)電機(jī),采用連鎖切機(jī)

16、后,故障切除后的系統(tǒng)總阻抗雖較不采用連鎖切機(jī)時略大,以致功一角特性曲線的最大值略小,但故障切除后原動機(jī)的機(jī)械功率卻因連鎖切機(jī)而大幅度減小,如圖8-l(b)所示,切除一臺發(fā)電機(jī),減小四分之一,從而使暫態(tài)過程中的減速面積將大為增加,提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性.15.在什么情況下應(yīng)設(shè)置解列點(diǎn)？答：在以下情況下應(yīng)設(shè)置解列點(diǎn).(1)當(dāng)系統(tǒng)中非同期運(yùn)行的各局部可能實(shí)現(xiàn)再同期,且對負(fù)荷影響不大時,應(yīng)采取舉措,以促使將其拉人同期.如果發(fā)生持續(xù)性的非同期過程,那么經(jīng)過規(guī)定的振蕩周期數(shù)后,在預(yù)定地點(diǎn)將系統(tǒng)解列.(2)當(dāng)故障后,難以實(shí)現(xiàn)再同期或者對負(fù)荷影響較大時,應(yīng)立即在預(yù)定地點(diǎn)將系統(tǒng)解列.(3)并列運(yùn)行的重負(fù)荷線路中一局

17、部線路斷開后,或并列運(yùn)行的不同電壓等級線路中主要高壓送電線路斷開后,可能導(dǎo)致繼續(xù)運(yùn)行的線路或設(shè)備嚴(yán)重過負(fù)荷時,應(yīng)在預(yù)定地點(diǎn)解列或自動減負(fù)荷.(4)與主系統(tǒng)相連的帶有地區(qū)電源的地區(qū)系統(tǒng),當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生事故、 與主系統(tǒng)相連的線路發(fā)生故障,或地區(qū)系統(tǒng)與主系統(tǒng)發(fā)生振蕩時,為保證地區(qū)系統(tǒng)重要負(fù)荷的供電,應(yīng)在地區(qū)系統(tǒng)設(shè)置解列點(diǎn).(5)大型企業(yè)的自備電廠,為保證在主系統(tǒng)電源中斷或發(fā)生振蕩時,不影響企業(yè)重要用戶供電,應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置解列點(diǎn).16 .在系統(tǒng)中什么地點(diǎn)可考慮設(shè)置低頻率解列裝置？305圖 HI 連植切機(jī)提升智態(tài)穩(wěn)定娛理圖U)系虢Uh(b)助 t 斯特性曲找門一初始電瞪功率曲螳P.L期路期間電置功率曲戰(zhàn)

18、1P一切-然后電嵯功率曲線;:1,切線枇電磁功曲MhJ%-的匾動功率產(chǎn)4切祗后/曲功串答：在系統(tǒng)中的如下地點(diǎn),可考慮設(shè)置低頻率解列裝置.(1)系統(tǒng)間連絡(luò)線上的適,當(dāng)?shù)攸c(diǎn).(2)地區(qū)系統(tǒng)中由主系統(tǒng)受電的終端變電所母線聯(lián)絡(luò)斷路器.(3)地區(qū)電廠的高壓側(cè)母線聯(lián)絡(luò)斷路器.(4)專門劃作系統(tǒng)事故緊急啟動電源專帶廠用電的發(fā)電機(jī)組母線聯(lián)絡(luò)斷路器.17.試述低頻率低電壓解列裝置的功用.答：在功率缺額的受端小電源系統(tǒng)中,當(dāng)大電源切除后發(fā)供功率嚴(yán)重不平衡,將造成頻率或電壓降低,如用低頻減負(fù)荷不能滿足平安運(yùn)行要求時,須在某些地點(diǎn)裝設(shè)低頻率或低電壓解列裝置.在功率缺額的小電源系統(tǒng)中,一般表現(xiàn)頻率下降,但當(dāng)功率缺額過大,而無功缺乏時,可能因電壓低有功負(fù)荷下降,頻率不降低,