《微機繼電保護》實驗指導(dǎo)2 Microsoft Word 文檔

1、第二節(jié) 電流保護實驗一、 實驗?zāi)康模?、了解實驗原理；2、掌握實驗裝置調(diào)試與整定；3、掌握實驗方法。二、 實驗設(shè)備：1、WLZB-微機線路保護教學實驗臺 1臺2、連接線 若干三、 實驗原理：當輸電線路上發(fā)生相間短路時，輸電線路故障相上的電流會增大。根據(jù)這個特點，可以構(gòu)成電流保護。電流保護分無時限電流速斷保護（簡稱段）、帶時限速斷保護(簡稱段)和過電流保護(簡稱段)。下面分別討論它們的作用原理和整定計算方法。1、 無時限電流速斷保護（段）無時限電流速斷保護的原理可用圖31來說明。短路電流的大小和短路點至電源間的總電阻及短路類型有關(guān)。三相短路和兩相短路時，短路電流IK與R的關(guān)系可分別表示如下： I

2、K³ = ES/R = ES/RS+ROl IK² = 3/2 = ES/RS+ROl式中，ES電源的等值計算相電勢； RS歸算到保護安裝處網(wǎng)絡(luò)電壓的系統(tǒng)等值電阻； RO線路單位長度的正序電阻； l短路點至保護安裝處的距離。由上兩式可以看出，短路點距電源愈遠（l愈長）短路電流IK愈小；系統(tǒng)運行方式?。≧S愈大的運行方式）IK亦小。IK與l的關(guān)系曲線如圖13曲線1和2所示。 KA2 KA1 A I> B I> C I K1 K2 1 2 3 lmin lmax Iop IkB max 0 l圖13 單側(cè)電源線路上無時限電流速斷保護的計算圖現(xiàn)在線路AB和BC上均裝有

3、僅反應(yīng)電流增大而瞬時動作的電流速斷保護，則當線路AB上發(fā)生故障時，希望保護KA2能舜時動作，而當線路BC上故障時，希望保護KA1能瞬時動作，它們的保護范圍最好能達到本線路全長的100%。但是這種愿望是否能實現(xiàn)，需要作具體分析。以保護KA2為例，當本線路末端K1點短路時，希望速斷保護KA2能夠瞬時動作切除故障，而當相鄰線路BC的始端（習慣上又稱出口處）K2點短路時，按照選擇性的要求，速斷保護KA2就不應(yīng)該動作，因為該處的故障應(yīng)由速斷保護KA1動作切除。但是實際上，K1和K2點短路時，從保護KA2安裝處所流過短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的，因此，希望K1點短路時速斷保護KA2能動作，而K2點短路時又不

4、動作的要求就不可能同時得到滿足。為了獲得選擇性，保護裝置KA2的動作電流Iop2必須大于被保護線路AB外部（K2點）短路時的最大短路電流Ikmax。實際上K2點與母線B之間的阻抗非常小，因為認為母線B上短路時的最大短路電流IKBmax=Ikmax。根據(jù)這個條件得到 Iop2 = K'rclIKBmax式中，K'rcl可靠系數(shù)，一般取為 1.21.3。由此可見，無時限電流速斷保護不能保護線路的全長，規(guī)程規(guī)定，其最小保護范圍一般不應(yīng)小于被保護線路全長的15%20%（實驗時可調(diào)節(jié)滑線電阻來尋找保護范圍）。因此，無時限電流速斷保護具有相當長的非保護區(qū)，在非保護區(qū)短路時，如不采取措施，故

5、障便不能被切除，這是不允許的，為此必須加裝帶時限的電流速斷保護，以便在上述情況下用它切除故障。2、 帶時限電流速斷保護（段）對這個新設(shè)保護的要求，首先應(yīng)在任何故障情況下都能保護本線路的全長范圍，并具有足夠的靈敏性。其次是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限。正是由于它能以較小的時限切除全線路范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之為帶時限速斷保護。帶時限電流速斷保護的原理可用圖14來說明。 A A B B C IAB IBC K (a) I 2 1 I'B I'opA 3 4 (b) I"opA I'opB l"A l t'A t"A

6、t'B 0 t"A t"B l圖 14 帶時限電流速斷保護計算圖（a）網(wǎng)絡(luò)圖 （b）Ik=f（l）關(guān)系及保護范圍 （c）延時特性圖中：1- Ik=f（l）關(guān)系；2-I'opA線；3-I"opA線；4-I'opB線由于要求帶時限電流速斷保護必須保護本線路AB的全長，因此，它的保護范圍必須伸到下一線路中去。例如，為了使線路AB上的帶時限電流速斷保護A獲得選擇性，它必須和下一線路BC上的無時限電流速斷保護B配合，即在無時限電流速斷保護B的保護范圍末端（K點）短路時，它不應(yīng)動作。為此，帶時限電流速斷保護A的動作電流必須大于無時限電流速斷保護B的動作

7、電流。若帶時限電流速斷保護A的動作電流用I"opA表示，無時限電流速斷保護B的動作電流用I'opB表示，則 I"opA =K"relI'opB (1)式中，K"rel可靠系數(shù)，可取為1.11.2。保護的動作時限應(yīng)比下一條線路的速斷保護高出一個時間階段，此時間階段以t表示。即保護的動作時間t"A=t（t一般取為0.5 s）。帶時限電流速斷保護A的保護范圍為l"A（見圖14）。它的靈敏度按最不利情況（即最小短路電流情況）進行檢驗。即 K"sen = Ikmin/I"opA (2)式中，Ikmin在最小運

8、行方式下，在被保護線路末端兩相金屬短路的最小短路電流。規(guī)程規(guī)定K"sen應(yīng)不大于己于1.31.5。由此可見，當線路上裝設(shè)了電流速斷和帶時限電流速斷保護以后,它們的聯(lián)系工作就可以保證全線路范圍內(nèi)的故障都能夠在0.5S的時間內(nèi)予以切除,在一般情況下都能夠滿足速斷性的要求。具有這種性能的保護稱為該線路的“主保護”。帶時限電流速斷保護能作為無時限電流速斷保護的后備保護“簡稱近后備），及故障時，若無時限電流速斷保護拒動，它可動作切除故障。但當下一段線路故障而段線路保護或斷路器拒動時，帶時限電流速斷保護不一定會動作，故障不一定能消除。所以，它不起遠后備保護的作用。為解決遠后備的問題，還必須加裝過

9、電流保護。3定時限過電流保護（段）過電流保護通常是指其啟動電流按照躲開最大負荷電流來整定的一種保護裝置。它在正常運行時不應(yīng)該啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時，則能反應(yīng)電流的增大而動作。在一般情況下，它不僅能夠保護本線路的全長范圍，而且也能保護相鄰線路的全長范圍，以起到遠后備保護的作用。為保證在正常運行情況下過電流保護不動作，它的動作電流應(yīng)躲過線路上可能出現(xiàn)的最大負荷電流Ilmax ，因而確定動作電流時，必須考慮兩種情況：（1） 必須考慮在外部故障切除后，保護裝置能夠返回。例如在圖1-5所示的線路網(wǎng)絡(luò)中，當K1點短路時，短路電流將通過保護裝置5、4、3，這些保護裝置都要啟動，但是按照選擇性的要求保護裝置

10、3動作切除故障后，保護裝置4和5由于電流已經(jīng)減小應(yīng)立即返回原位；（2） 必須考慮當外部故障切除后，電動機自啟動電流大于它的正常工作電流時，保護裝置不應(yīng)動作。例如在圖1-5中，K1點短路時，變電所B母線電壓降低，其所接負荷的電動機被制動，在故障由3QF保護切除后，B母線電壓迅速恢復(fù)，電動機自啟動，這時電動機自啟動電流大于它的正常工作電流，在這種情況下，也不應(yīng)使保護裝置動作。 B 1 M A K1 C 5 4 3 3QF 2圖1-5 選擇過電流保護啟動值及動作時間的說明考慮第二種情況時，定時限過電流保護的整定值應(yīng)滿足I"opKssIlmax式中，Kss電動機的自啟動系數(shù)，它表示自啟動時的

11、最大負荷電流與正常運行的最大負荷電流之比。當無電動機時Kss =1，有電動機時Kss1?？紤]第一種情況，保護裝置在最大負荷時能返回，則定時限過電流保護的返回值應(yīng)滿足 IreKss Ilmax (3)考慮到IreI"op,所以式（3）是計算條件，將它改寫為Ire= K'"rel Kss Ilmax （4）式中，K'"rel可靠系數(shù)，考慮繼電器整定誤差和負荷電流計算不準確等因素，取為1.11.2?？紤]到Kre=Ire/Iop,所以 I'"op=1/Kre *( K'"rel Kss Ilmax ) (5)為了保證選擇

12、性，過電流保護的動作時間必須按階梯原則選擇（如圖1-6）。兩個相鄰保護裝置的動作時間應(yīng)相差一個時限階段t。 A B C tA tB tC 36 t'B t tA t tB t tC 0 l圖1-6 過電流保護動作時間選擇的示意圖過電流保護靈敏系數(shù)仍采用式（2）進行檢驗，但應(yīng)采用I'"op代入，當過電流保護作為本線路的后備保護時，應(yīng)采用最小運行方式下本線路末端兩項短路時 電流進行校驗，要求Ksen1.31.5；當作為相鄰線路的后備保護時，則應(yīng)采用最小運行方式下相鄰線路末端兩項短路時的電流進行校驗，此時要求Ksen1.2。定時限過電流保護的原理圖與帶時限過電流保護的原理圖

13、相同，只是整定的時間不同而已。四實驗內(nèi)容和步驟1實驗原理接線圖 K5 RS 1KO K3 3R 1R K3 2KO K4 2R K4 3KO 4KO 1SA 1SB 1SC 2SA 2SB 2SC A站保護 B站保護圖 1-7 電流保護實驗原理圖2正常運行方式（1） 使三項調(diào)壓器輸出為OV；（2） K5置于“正?！蔽恢?；（3） 合上實驗電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使臺上的A站電壓表指示從OV慢慢升到100V為止；（4） 合上A站和B站模擬斷路器。此時，負荷燈泡亮，模擬系統(tǒng)即處于正常運行狀態(tài)。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零處位置，最后斷開實驗電源。3 保護元件動作值的整定計算圖1-3中若取電源線電壓

14、為100V，系統(tǒng)阻抗分別為Xs.min=2,XS.N=4,Xsmax=5,線路AB段和BC段的阻抗均為10，A站線路中串聯(lián)有一個2的限流電阻。設(shè)AB段最大負荷電流為1.2A,BC段最大負荷電流為1.0A。無時限電流速斷保護可靠系數(shù)K¹=1.25，過電流保護可靠系數(shù)Km=1.15，繼電器返回系數(shù)Kh=0.85，自啟動系數(shù)Kzq=1.0。根據(jù)上述給定條件，理論計算A、B站保護各元件的整定值如下：I¹dz.A=K¹×I³AB未·max=(1.25×100/3)/(2+2+10)=5.16AKm=100/ I¹dz.A-5

15、/10=滿足要求IdzA=Km·I¹dz.B=1.15×2.77=3.2AKm=100/2/(7+10)/ IdzA=tdzA=0.5"I'"dz.A=(K'"·Kzq/Kh)×IABmax=(1.15×1.0/0.85)×1.2=1.62At'"dz.A=1.5"I¹k.B=(100/3)/(SN+AB+BC)=(100/3)/(4+10+10)=2.4AI¹dz.B=1.15×(100/3)/(SN+AB+BC)=(1

16、00/3)/(4+10+10)=2.77AI¹k.Bmin=2/3× (100/3)/(SN+AB+BC)=(100/3)/(7+10+10)=1.85AIdzB= I¹k.Bmin /Km·=1.85/1.15=1.6At"dz.B=0.5"I'"dz.B=(K'"·Kzq/Kh)×IBCMAX=(1.15×1.0/0.85)×1.0=1.35A tdzB=1" 據(jù)上述計算結(jié)果，A、B站保護各元件的整定值整定如下： 表1-1速斷保護定時限過流保護過

17、電流保護電流時間 電流時間電流定值時間定值A(chǔ)站 52A0秒 3.2A0.5秒 16A 1.5秒B站 28A 0秒 1.60.5秒 14A 1秒（1） 保護的整定方法整定保護的動作值時，應(yīng)該采取設(shè)短路點的辦法才能實現(xiàn)。例如：為了得到A站速斷電流保護5.2A整定值，可以在線上設(shè)一個短路點，關(guān)閉A站保護裝置,然后慢慢的將調(diào)壓器的電壓升高，直至電流達到5.2使裝置動作即可(升到100V時仍未到5.2A可調(diào)節(jié)A站短路電阻,絕對不可以將調(diào)壓器的電壓升高到超過100V)。同理,在B站設(shè)一個短路點,調(diào)節(jié)B站短路電阻使電流達到2.5A。（2） 微機保護的整定 將微機保護裝置運行在正常狀態(tài)下； 通過前面介紹的方法

18、設(shè)置有關(guān)的整定單元。（3） 微機顯示信息正常運行時，微機處于測量狀態(tài)，顯示屏循環(huán)顯示A、B、C三相電流和AB相線電壓幅值；故障時，微機保護動作后顯示屏上前面二位表示故障類型，“Sd”表示速斷保護動作，同時“段動作”指示燈亮；“GL”表示過電流保護動作，同時“段動作”指示燈亮；“FH”表示過負荷保護動作，同時“段動作”指示燈亮。（4） 微機復(fù)位 主機復(fù)位：微機工作不正常時，可按壓該鍵； 信號復(fù)位：當微機保護動作后，動作信號燈亮須按壓該鍵進行復(fù)位才能熄滅。4 三相短路實驗（1） 最小運行方式下AB段模擬線路50%處三相短路實驗各保護元件動作值的整定前面“保護元件動作值的整定”部分，將三段電流保護均

19、投入，將低電壓閉鎖和重合閘功能退出；將AB段模擬線路阻抗滑動頭移動到3處，BC段模擬線路阻抗滑動頭移動到10處； 運行方式選擇，置于“最小處； 合上實驗電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢升到100V為止； 合上A、B站模擬斷路器，負荷燈全亮； 將臺面左上角的LP1、LP2和LP3接通； 合上A站的1SA、1SB、1SC短路模擬開關(guān)； 合上A站的短路操作開關(guān)3KO。模擬系統(tǒng)A站發(fā)生三相短路故障并做記錄。此時，負荷燈全熄滅，短路電流大于A站速斷保護整定值，應(yīng)該由A站段保護動作跳開A站模擬斷路器，從而實現(xiàn)保護功能。保護動作后微機裝置的顯示內(nèi)容與指示燈點亮情況參見前面的有關(guān)說明。斷開A站

20、短路操作開關(guān)，按微機保護的“信號復(fù)位”按鈕，可重新合上A站模擬斷路器，負荷燈全亮，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)無故障運行狀態(tài)。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零，斷開各種短路模擬開關(guān)，斷開A、B模擬斷路器，最后斷開實驗電源。（2）正常運行方式下BC段模擬線路50%處三相短路實驗 各保護元件動作值的整定見前面“保護元件動作值的整定”部分， 將三段電流保護 均投入，將低電壓閉鎖和重合閘功能退出； 將AB段模擬線路阻抗滑動頭移到10處，將BC段模擬線路阻抗滑動頭移到3處； 運行方式選擇，置于“正?！碧?； 合上實驗電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢生到100V為止； 合上A、B站模擬斷路器，負荷燈全亮；

21、將實驗臺右上角的LP4、LP5和LP6短接； 合上B站的2SA、2SB、2SC模擬短路開關(guān)； 合上B站短路操作開關(guān)4KO，模擬系統(tǒng)B站發(fā)生三相短路故障并做記錄。此時，負荷燈全熄滅，屏上電壓表約為3A。B站段保護動作調(diào)開B站模擬斷路器，從而實現(xiàn)保護功能。斷開B站短路操作開關(guān)，按微機保護“信號復(fù)位”按鈕，可重新合上B站模擬斷路器，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)無故障運行方式。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器調(diào)回零，斷開各模擬短路開關(guān)，斷開A、B站模擬斷路器，最后斷開實驗電源。5 二相短路實驗最小運行方式下BC段模擬線路末端二相短路實驗（1）各保護元件動作值的整定見前面“保護元件動作的整定”部分，將三段電流保護均投入，將低電壓

22、閉鎖和重合閘功能退出；（2）將AB段模擬線路阻抗滑動頭移到10處，BC段模擬線路阻抗滑動頭移到10處；（3）系統(tǒng)運行方式，置于“最小”處；（4）合上實驗電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢上升到100V為止；（5） 合上A、B站模擬斷路器，負荷燈全亮；（6） 將實驗臺右上角的LP4、LP5和LP6短接；（7） 合上B站任何二相（如此SA、2SB）短路模擬開關(guān)；（8） 合上B站短路操作開關(guān)4KO，模擬系統(tǒng)B站發(fā)生二相短路并做記錄。此時，負荷燈部分熄滅，B站保護動作，跳開B站模擬斷路器。斷開B站短路操作開關(guān)，按B站微機保護“信號復(fù)位”按鈕，可重新合上B站模擬斷路器，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)無故障

23、運行方式。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零，斷開直流電源開關(guān)，斷開短路模擬開關(guān)，斷開A、B站模擬斷路器，最后斷開實驗電源。6 AB站間保護動作配合實驗 （1）各保護元件動作值的整定見前面“保護元件動作值的整定”部分，并將低電壓啟動功能和重合閘功能退出；（2）將AB段模擬線路阻抗滑動頭移到10處，將BC段線路阻抗滑動頭移到10處；（3）系統(tǒng)運行方式選擇，置于“最大”；（4）合上實驗電源，將調(diào)壓器輸出從屏上電壓表指示0V慢慢上升到100V為止；（5）合上A、B站模擬斷路器，負荷燈全亮；（6）將實驗臺右上角處的LP4、LP5短接，LP6斷開；（7）合上B站2SA、2SB短路模擬開關(guān)；（8）合上B站短路

24、操作開關(guān)4KO，模擬系統(tǒng)發(fā)生二相短路故障并做記錄。此時，負荷燈部分滅，B站段保護因其動作時間小于A站段保護的動作時間應(yīng)先動作，但B站段保護人為拒動，故A站段保護動作，跳掉A站模擬斷路器（遠后備）。斷開B站短路操作開關(guān)，按A站微機保護裝置上的“信號復(fù)位”按鈕，重新合上A站模擬斷路器，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)的無故障運行。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零，斷開短路模擬開關(guān)，斷開A、B站模擬斷路器，最后斷開實驗電源。7同站保護間動作配合實驗（1）各保護元件動作值的整定見前面“保護元件動作值的整定”部分，并將低電壓啟動功能和重合閘功能退出；（2）將B站段保護的動作設(shè)置得比段保護的動作時間長0.5秒,將B站段保護的

25、設(shè)置得比段保護的動作時間長0.5秒；（3）將AB段模擬線路阻抗滑動頭移到10處，將BC段線路阻抗滑動頭移到5處；（4）系統(tǒng)運行方式選擇，置于“最大”；（5）合上實驗電源，將調(diào)壓器輸出從屏上電壓表指示0V慢慢上升到100V為止；（6）合上A、B段模擬斷路器，負荷燈全亮；（7）將實驗臺右上角處的LP6短接，同時將LP4和LP5開路；（8）合上B站2SA、2SB、2SC短路模擬開關(guān)；（9）合上B站短路操作開關(guān)4KO，模擬系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障并做記錄。此時，負荷燈全滅，B站段保護首先動作，顯示“Sd-”（為測量的故障電流幅值大小），同時“段動作”指示燈點亮，但因LP4開路會導(dǎo)致B站模擬斷路器不能分斷；

26、隨后B站段保護動作，顯示“GL-”，同時“段動作”指示燈點亮，但因LP5開路也會導(dǎo)致B站模擬斷路器不能分斷；再延遲一會就會有B站段保護動作，顯示“FH-”，同時“段動作”指示燈點亮，并且會有B站模擬斷路器分斷發(fā)生（近后備）。斷開B站短路操作開關(guān)，按B站微機保護裝置上的“信號復(fù)位”按鈕，重新合上B站模擬斷路器，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)的無故障運行。實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零，斷開短路模擬開關(guān)，斷開A、B站模擬斷路器，最后斷開實驗電源。五實驗報告要求：1 簡述各實驗原理；2 記錄各實驗數(shù)據(jù)，并做誤差分析；3 畫出動作特性及動作曲線，并加以分析。第二節(jié)、微機變壓器保護實驗一實驗?zāi)康模?、了解實驗原理；2、

27、掌握實驗裝置調(diào)試與整定；3、掌握實驗方法。二實驗設(shè)備：1、WBB-型微機變壓器保護實驗臺 1臺2、連接線 若干三實驗原理：1變壓器保護的配置變壓器是十分重要和貴重的電力設(shè)備，電力部門中使用相當普遍。變壓器如發(fā)生故障將給供電的可靠性帶來嚴重的后果,因此在變壓器上應(yīng)裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性好的保護裝置.變壓器上裝設(shè)的保護一般有兩類:一種為主保護,如瓦斯保護差動保護;另一種稱后備保護,如過電流保護、低電壓起動的過流保護等。本實驗臺的主保護采用二次諧波制動原理的差動保護，后備保護采用過電流保護。1 變壓器縱聯(lián)差動保護基本原理 I2 I1 I'2 I'1 Id KD圖2-2 變壓器縱

28、差動保護單項原理圖如圖2-2所示為雙繞組縱聯(lián)差動保護的單項原理說明圖，元件兩側(cè)的電流互感器的連線應(yīng)使在正常和外部故障時流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近于零，繼電器不動作；內(nèi)部故障時流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動作。但是，由于變壓器兩側(cè)的兩個電流相等，從而使流入繼電器的電流為零。即： IKA = I1 / KTAY - I2 / KTA = 0 （1）式改寫為： KTA / KTAY = I2 / I1 = Kr 式中：KTAY、KTA分別為變壓器Y側(cè)和側(cè)電流互感器變比；Kr變壓器變比。顯然要使正常和外部故障時流入繼電器的電流為零，就必須適當選擇兩側(cè)互感器的變比

29、，使其比值等于變壓器變比。但是，實際上正常或外部故障時流入繼電器的電流不會為零，即有不平衡電流出現(xiàn)。原因是：（1） 側(cè)電流互感器的磁化特性不可能一致；（2） 為滿足（1）式要求，計算出的電流互感器的變比，與選用的標準化變比不可能相同；（3） 當采用帶負荷調(diào)壓的變壓器時，由于運行的需要為維持電壓水平，常常變化變比Kr,從而使（1）式不能得到滿足；（4） 由圖2-2可見，變壓器一側(cè)采用接線，一側(cè)采用Y接線，因而兩側(cè)電流的相位會出現(xiàn)30° 的角度差，就會產(chǎn)生很大的不平衡電流（見圖2-4）；（5） 由于電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流中含有非周期分量，這分量很難感應(yīng)到二次側(cè)，從而造成兩側(cè)電流的誤

30、差；（6） 分析表明，當變壓器空載投入和外部故障切除后，電壓恢復(fù)時，有可能出現(xiàn)很大的變壓器激勵電流，通稱為激勵涌流。由于涌流只流過變壓器的一側(cè)，其值又可達到額定電流68倍，常導(dǎo)致差動保護的誤動。為了要實現(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動保護，就要努力使（1）式得到滿足，盡量減少不平衡電流，上述六種因素中有些因素因為其數(shù)值很小，有些因素因為是客觀存在不能人為改變的，故常常在整定計算時將它們考慮在可靠系數(shù)中。本實驗臺上學生可以自己動手接線，將三側(cè)電流互感器副方的電流接入微機保護，若接線正確，則流入微機保護的電流近似為零，否則電流較大，如圖2-4所示。Y側(cè)與側(cè)的一次電流有30° 的誤差，因此可以將Y側(cè)互感

31、器二次電流接成，側(cè)的二次電流接成Y進行校正。變壓器差動保護中，雖然采用了種種辦法來減少不平衡電流的影響，但是不平衡電流仍然比較大，而且其值隨著一次穿越變壓器的短路電流的增大而增大，這種關(guān)系可近似用圖2-3的直線1來描述。若變壓器差動保護的動作電流按躲開外部故障的最大短路電流來整定，如圖2-3的直線2，可見保護的動作電流較大，這時對于短路電流較小的內(nèi)部故障，靈敏度往往不能滿足要求。如果能利用變壓器的穿越電流來產(chǎn)生制動作用，使得穿越電流大時，產(chǎn)生的制動作用大，穿越電流小時，產(chǎn)生的制動作用小，并且使保護的動作電流也隨制動作用的大小而改變，即制動作用大時，動作電流大些，制動電流小時，動作電流也小，那么

32、在任何外部短路電流的情況下，差動保護的動作電流都能大于相應(yīng)的不平衡電流，從而既提高靈敏度，又不致誤動作，差動保護的制動特性曲線如圖2-3的曲線3所示，曲線3上方陰影部分的區(qū)域為差動保護的動作區(qū)。曲線3中A點對應(yīng)為差動保護的最小動作電流Ipu.O一般取0.250.5IN。Ipu.O小時保護較靈敏。B點對應(yīng)的制動電流一般?。?3）IN。當B點取值小時，保護不易動作。曲線3的斜率tg，視不平衡電流的大小程度確定，一般取tg =0.250.5之間。當斜率小時，差動保護動作較靈敏。 Ic.Iunb 2 Ipu 1 動作 3 A tg Ipuo B Ik(Ires) 圖2-3 制動特性說明圖本實驗臺制動特

33、性的A、B點，在實驗時可以通過整定，調(diào)節(jié)A點或B點以檢查制動特性曲線對保護的影響。在空載變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電的情況下，可能出現(xiàn)的激磁涌流，因為它只流過變壓器的一側(cè)，常常導(dǎo)致差動保護誤動作，給差動保護的實現(xiàn)帶來困難。分析表明，在電源電壓U=0時，投入空載變壓器，就有可能出現(xiàn)最大激磁涌流，在電源電壓U=Umax時投入空載變壓器，則激磁涌流可能很小。本實驗臺上學生可以通過合閘空載變壓器觀察激磁涌流的情況。分析表明，空載投入變壓器時，出現(xiàn)的激磁涌流具有三大特點：a涌流中有很大的非周期分量；b.涌流波形經(jīng)削去負波之后出現(xiàn)間斷；c.涌流中具有大量的高次諧波分量，其中以二次諧波為主。所以變壓器差動

34、保護中，常常利用二次諧波作為制動量以躲開激磁涌流的影響（實用上也可以用其他方法，例如利用判別間斷角原理等）。本實驗臺的微機差動保護為躲開激磁涌流的影響，是利用二次諧波作為制動量。（I1-6I2）0判為內(nèi)部故障；（I1-6I2）0判為激磁涌流，式中：I1激磁涌流的基波分量；I2激磁涌流的二次諧波分量。 A B C ÌA1 ÌA2-ÌB2 ÌA2 ÌA2-ÌB2 ÌB2-ÌC2 KTAY ÌA2 ÌB2 ÌC2 ÌC1 ÌB1 ÌC2 ÌB2 

35、04;A1 ÌB1 ÌC1 ÌC2-ÌA2 Id Id Id ÌA1 ÌA2 30° ÌB2 ÌA2 ÌB1 KTA ÌA2 ÌB2 ÌC2 ÌC1 ÌC2 ÌA1 ÌB1 ÌC1 (a) (b) (C) 圖2-4 Y/-11接線的變壓器差動保護的三相接線圖 (a)接線圈 (b)互感器原邊電流相量 (c)回路兩側(cè)電流相量本實驗臺采用的是三繞組變壓器。對于三繞組變壓器，由于起故障類型與雙繞組變壓器相同，因此采用的保護方

36、式也基本相同，但因三繞組變壓器多了一個中壓繞組，故保護的配置和構(gòu)成原則也有差異，下面介紹其特點：（1）三繞組變壓器差動保護的特點 I + I I'YY I' I I I' 圖2-5 三繞組變壓器差動保護原理圖原理圖如圖2-5所示，三側(cè)均裝設(shè)有電流互感器，若三側(cè)的電流分別為I 、I 、I ，則正常和外部故障流入繼電器的電流為：Ir= I/KTA+I/KTA+I/KYA=0式中KTA=IN/5側(cè)電流互感器變比；KTA=IN/5=IN/5×U/U側(cè)電流互感器變比；KTA=IN/5=IN/5×U/U側(cè)電流互感器變比；IN側(cè)的額定電流；U、U、U、側(cè)的電壓。即

37、Ìr=Ì/（IN/5）Ì/（IN/5×U/U）Ì/（IN/5×U/U）=0為了正常或外部故障時,流入繼電器的電流盡可能小,除了采取和雙繞組變壓器同樣的方法來減小不平衡電流外,還必須注意如下幾點:a. 為了保證在正常運行和外部短路時,流入繼電器的電流Ir=0,三側(cè)電流互感器的變比應(yīng)按同一額定容量下算出的各側(cè)電流來選取,而不應(yīng)按各側(cè)的容量來確定.因為有時變壓器高、中、低三側(cè)電流互感器的容量是不一樣的。b. 為了保證動作的選擇性，保護的動作電流和雙繞組變壓器差動保護一樣,必須躲開外部故障時的最大不平衡電流和勵磁電流.但是,因為外部故障時,裝

38、在故障點那一側(cè)的電流互感器上,要流過各側(cè)短路電流的總和,即相當于外部短路電流的倍數(shù)提高了,因此,互感器的誤差加大,故三繞組變壓器的不平衡電流比雙繞組大,所以,對三繞組變壓器,為提高靈敏度,一般都要采用帶制動特性的差動保護.c. 同雙繞組變壓器一樣,由于互感器的變比不能按需要選擇,三側(cè)二次電流之和可能不為零.為此,對于常規(guī)的差動保護應(yīng)該用差動繼電器的平衡圈來補償,這時,為保證、側(cè)中每兩組之間的平衡，需要用兩個平衡圈，分別接在電流較小的兩側(cè)。而對于微機差動保護則可用軟件來解決。d. 構(gòu)成三繞組變壓器的差動保護，可先將任意兩側(cè)的電流相加，然后再和第三側(cè)比較。 2）三繞組變壓器過流保護的特點 三繞組變

39、壓器采用過流保護時，為了在外部故障情況下，盡可能縮小停電范圍，應(yīng)使保護有選擇性地只切除近短路點一側(cè)的短路器，保證另外兩側(cè)繞組繼續(xù)運行。同時，還要保證對各種內(nèi)部故障都能起到后備作用。例如，在圖2-6母線短路時，應(yīng)只切除2QF，保證、兩側(cè)繼續(xù)進行。因此本實驗臺裝設(shè)的過流保護為：低壓側(cè)過流保護用于切除低壓側(cè)出線故障，中壓側(cè)過流保護用切除中壓側(cè)出線故障，高壓側(cè)過流保護設(shè)置、段。段作為變壓器主保護差動保護的后備，段作為中壓側(cè)，低壓側(cè)過流的總后備，動作時切除三側(cè)短路器。 2QF Y 1QF K1 Y 3QF K2 圖2-6 三繞組變壓器過流保護配置圖四.實驗內(nèi)容及步驟1.實驗臺一次參數(shù)及實驗接線圖1）變壓

40、器保護實驗臺各元件的參數(shù)如下： 實驗變壓器高壓側(cè)線電壓為380V（實際使用300V），高、中壓變比3 ；高 、低壓變比為3；中壓側(cè)負荷電抗約20，低壓側(cè)負荷電抗約12，中壓側(cè)內(nèi)部短路和外部短路電抗約10，低壓側(cè)內(nèi)部短路和外部短路的電抗約6.0。高、中、低三側(cè)電流互感器變比分別為：1、3 、3。2）實驗接線圖如下： 微機變壓器后備保護微機變壓器差動保護 電源開關(guān) 高壓側(cè)二次電流 中壓側(cè)二次電流 低壓側(cè)二次電流 地 IA IB IC IA IB IC IA IB IC TA2A TA3A中壓母線 低壓母線Y TA2B TA3BY TA2C TA3C TA1A TA1B TA1C 高壓母線圖2-7

41、變壓器保護實驗接線圖2.正常運行方式實驗實驗前請根據(jù)給定的有關(guān)參數(shù)和公式I=V/3 R計算出變壓器各側(cè)的一次電流和二次電流，將值填入表2-1中，然后再進行實驗。步驟如下：1） 三相調(diào)壓器輸出為0V；2） 短路切換開關(guān)1QC、2QC處于斷開位置；3） 合上實驗電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使屏上電壓表指示從0V慢慢上升到300V；4） 合上變壓器、側(cè)模擬斷路器，三側(cè)電流表均有指示，此時，一次系統(tǒng)處在正常運行狀態(tài)；5） 將讀出的變壓器三側(cè)的一次電流（電流表上）及二次電流（保護裝置上）值填入表2-1中；6） 對比計算值和實際值，分析其誤差及誤差產(chǎn)生原因。表2-1 正常運行時變壓器各側(cè)電流參 數(shù)方 式高壓側(cè)電流（

42、A） 中壓側(cè)電流（A） 低壓側(cè)電流（A） A B C A B C A B C計算值一次電流4.54.54.55554.84.84.8二次電流測量值一次電流二次電流誤差計算一次電流誤差二次電流誤差3.模擬變壓器中壓側(cè)外部短路實驗實驗前請根據(jù)給定的一次參數(shù)，計算出中壓側(cè)外部故障時變壓器各側(cè)的一次電流值，填入表2-2中，然后使變壓器運行在正常運行方式下。在正常運行方式下（即、側(cè)短路器均處于合上位置），選擇相應(yīng)的操作開關(guān)，使其均處于接通狀態(tài)。將低壓側(cè)故障選擇開關(guān)放置在“OFF”位置，在中壓側(cè)選擇合適的故障設(shè)置，再操作中壓側(cè)短路開關(guān)，造成變壓器外部中壓側(cè)三相短路、二相短路。讀出外部短路時，各側(cè)的一次電流值，并參照原理圖，計算一次電流，使之與實際值對照，分析是否正確，并填入表2-2中。表2-2：變壓器中壓側(cè)外部短路時各側(cè)電流 參 數(shù)方 式高壓側(cè)電流（A）中壓側(cè)電流（A）低壓側(cè)電流（A）三相短路 計算值7.4104.8 實測值兩相電流短路實測值 AB相 BC相 CA相4.模擬變壓器低壓側(cè)外部短路實驗實驗前請根據(jù)給定的一次參數(shù)，計算出低壓側(cè)外部故障時變壓器各側(cè)的一次電流值，填入表2-3中，然后使變壓器運行在正常運行方式下。在正常運行方式下（即、側(cè)斷路器均