《微機(jī)繼電保護(hù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2 Microsoft Word 文檔

1、第二節(jié) 電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解實(shí)驗(yàn)原理；2、掌握實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)試與整定；3、掌握實(shí)驗(yàn)方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、WLZB-微機(jī)線路保護(hù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1臺(tái)2、連接線 若干三、 實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)輸電線路上發(fā)生相間短路時(shí)，輸電線路故障相上的電流會(huì)增大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，可以構(gòu)成電流保護(hù)。電流保護(hù)分無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（簡(jiǎn)稱段）、帶時(shí)限速斷保護(hù)(簡(jiǎn)稱段)和過(guò)電流保護(hù)(簡(jiǎn)稱段)。下面分別討論它們的作用原理和整定計(jì)算方法。1、 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（段）無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的原理可用圖31來(lái)說(shuō)明。短路電流的大小和短路點(diǎn)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(shí)，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(jì)算相電勢(shì)； RS歸算到保護(hù)安裝處網(wǎng)絡(luò)電壓的系統(tǒng)等值電阻； RO線路單位長(zhǎng)度的正序電阻； l短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離。由上兩式可以看出，短路點(diǎn)距電源愈遠(yuǎn)（l愈長(zhǎng)）短路電流IK愈小；系統(tǒng)運(yùn)行方式?。≧S愈大的運(yùn)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(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的計(jì)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(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)，則當(dāng)線路AB上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)KA2能舜時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)線路BC上故障時(shí)，希望保護(hù)KA1能瞬時(shí)動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全長(zhǎng)的100%。但是這種愿望是否能實(shí)現(xiàn)，需要作具體分析。以保護(hù)KA2為例，當(dāng)本線路末端K1點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)KA2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC的始端（習(xí)慣上又稱出口處）K2點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)KA2就不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)KA1動(dòng)作切除。但是實(shí)際上，K1和K2點(diǎn)短路時(shí)，從保護(hù)KA2安裝處所流過(guò)短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的，因此，希望K1點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)KA2能動(dòng)作，而K2點(diǎn)短路時(shí)又不

4、動(dòng)作的要求就不可能同時(shí)得到滿足。為了獲得選擇性，保護(hù)裝置KA2的動(dòng)作電流Iop2必須大于被保護(hù)線路AB外部（K2點(diǎn)）短路時(shí)的最大短路電流Ikmax。實(shí)際上K2點(diǎn)與母線B之間的阻抗非常小，因?yàn)檎J(rèn)為母線B上短路時(shí)的最大短路電流IKBmax=Ikmax。根據(jù)這個(gè)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(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，規(guī)程規(guī)定，其最小保護(hù)范圍一般不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的15%20%（實(shí)驗(yàn)時(shí)可調(diào)節(jié)滑線電阻來(lái)尋找保護(hù)范圍）。因此，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)具有相當(dāng)長(zhǎng)的非保護(hù)區(qū)，在非保護(hù)區(qū)短路時(shí)，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(shí)限的電流速斷保護(hù)，以便在上述情況下用它切除故障。2、 帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（段）對(duì)這個(gè)新設(shè)保護(hù)的要求，首先應(yīng)在任何故障情況下都能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)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(dòng)作時(shí)限。正是由于它能以較小的時(shí)限切除全線路范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之為帶時(shí)限速斷保護(hù)。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的原理可用圖14來(lái)說(shuō)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(shí)限電流速斷保護(hù)計(jì)算圖（a）網(wǎng)絡(luò)圖 （b）Ik=f（l）關(guān)系及保護(hù)范圍 （c）延時(shí)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(shí)限電流速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路AB的全長(zhǎng)，因此，它的保護(hù)范圍必須伸到下一線路中去。例如，為了使線路AB上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A獲得選擇性，它必須和下一線路BC上的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B配合，即在無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B的保護(hù)范圍末端（K點(diǎn)）短路時(shí)，它不應(yīng)動(dòng)作。為此，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的動(dòng)作電流必須大于無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B的動(dòng)作

7、電流。若帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的動(dòng)作電流用I"opA表示，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B的動(dòng)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(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一條線路的速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段，此時(shí)間階段以t表示。即保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t"A=t（t一般取為0.5 s）。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的保護(hù)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(jìn)行檢驗(yàn)。即 K"sen = Ikmin/I"opA (2)式中，Ikmin在最小運(yùn)

8、行方式下，在被保護(hù)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(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和帶時(shí)限電流速斷保護(hù)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(shí)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(hù)稱為該線路的“主保護(hù)”。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)能作為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)“簡(jiǎn)稱近后備），及故障時(shí)，若無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)拒動(dòng)，它可動(dòng)作切除故障。但當(dāng)下一段線路故障而段線路保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)不一定會(huì)動(dòng)作，故障不一定能消除。所以，它不起遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。為解決遠(yuǎn)后備的問(wèn)題，還必須加裝過(guò)

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

10、3動(dòng)作切除故障后，保護(hù)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(dāng)外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流大于它的正常工作電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。例如在圖1-5中，K1點(diǎn)短路時(shí)，變電所B母線電壓降低，其所接負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)，在故障由3QF保護(hù)切除后，B母線電壓迅速恢復(fù)，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)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(hù)裝置動(dòng)作。 B 1 M A K1 C 5 4 3 3QF 2圖1-5 選擇過(guò)電流保護(hù)啟動(dòng)值及動(dòng)作時(shí)間的說(shuō)明考慮第二種情況時(shí)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定值應(yīng)滿足I"opKssIlmax式中，Kss電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)，它表示自啟動(dòng)時(shí)的

11、最大負(fù)荷電流與正常運(yùn)行的最大負(fù)荷電流之比。當(dāng)無(wú)電動(dòng)機(jī)時(shí)Kss =1，有電動(dòng)機(jī)時(shí)Kss1。考慮第一種情況，保護(hù)裝置在最大負(fù)荷時(shí)能返回，則定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的返回值應(yīng)滿足 IreKss Ilmax (3)考慮到IreI"op,所以式（3）是計(jì)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(fù)荷電流計(jì)算不準(zhǔn)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(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間必須按階梯原則選擇（如圖1-6）。兩個(gè)相鄰保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相差一個(gè)時(shí)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(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間選擇的示意圖過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)仍采用式（2）進(jìn)行檢驗(yàn)，但應(yīng)采用I'"op代入，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)作為本線路的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩項(xiàng)短路時(shí) 電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求Ksen1.31.5；當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩項(xiàng)短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求Ksen1.2。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖與帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖

13、相同，只是整定的時(shí)間不同而已。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1實(shí)驗(yàn)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(hù) B站保護(hù)圖 1-7 電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理圖2正常運(yùn)行方式（1） 使三項(xiàng)調(diào)壓器輸出為OV；（2） K5置于“正常”位置；（3） 合上實(shí)驗(yàn)電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使臺(tái)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(shí)，負(fù)荷燈泡亮，模擬系統(tǒng)即處于正常運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將調(diào)壓器輸出調(diào)回零處位置，最后斷開實(shí)驗(yàn)電源。3 保護(hù)元件動(dòng)作值的整定計(jì)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(gè)2的限流電阻。設(shè)AB段最大負(fù)荷電流為1.2A,BC段最大負(fù)荷電流為1.0A。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)K¹=1.25，過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)Km=1.15，繼電器返回系數(shù)Kh=0.85，自啟動(dòng)系數(shù)Kzq=1.0。根據(jù)上述給定條件，理論計(jì)算A、B站保護(hù)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(jì)算結(jié)果，A、B站保護(hù)各元件的整定值整定如下： 表1-1速斷保護(hù)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)過(guò)

17、電流保護(hù)電流時(shí)間 電流時(shí)間電流定值時(shí)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(hù)的整定方法整定保護(hù)的動(dòng)作值時(shí)，應(yīng)該采取設(shè)短路點(diǎn)的辦法才能實(shí)現(xiàn)。例如：為了得到A站速斷電流保護(hù)5.2A整定值，可以在線上設(shè)一個(gè)短路點(diǎn)，關(guān)閉A站保護(hù)裝置,然后慢慢的將調(diào)壓器的電壓升高，直至電流達(dá)到5.2使裝置動(dòng)作即可(升到100V時(shí)仍未到5.2A可調(diào)節(jié)A站短路電阻,絕對(duì)不可以將調(diào)壓器的電壓升高到超過(guò)100V)。同理,在B站設(shè)一個(gè)短路點(diǎn),調(diào)節(jié)B站短路電阻使電流達(dá)到2.5A。（2） 微機(jī)保護(hù)的整定 將微機(jī)保護(hù)裝置運(yùn)行在正常狀態(tài)下； 通過(guò)前面介紹的方法

18、設(shè)置有關(guān)的整定單元。（3） 微機(jī)顯示信息正常運(yùn)行時(shí)，微機(jī)處于測(cè)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(shí)，微機(jī)保護(hù)動(dòng)作后顯示屏上前面二位表示故障類型，“Sd”表示速斷保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈亮；“GL”表示過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈亮；“FH”表示過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈亮。（4） 微機(jī)復(fù)位 主機(jī)復(fù)位：微機(jī)工作不正常時(shí)，可按壓該鍵； 信號(hào)復(fù)位：當(dāng)微機(jī)保護(hù)動(dòng)作后，動(dòng)作信號(hào)燈亮須按壓該鍵進(jìn)行復(fù)位才能熄滅。4 三相短路實(shí)驗(yàn)（1） 最小運(yùn)行方式下AB段模擬線路50%處三相短路實(shí)驗(yàn)各保護(hù)元件動(dòng)作值的整定前面“保護(hù)元件動(dòng)作值的整定”部分，將三段電流保護(hù)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(dòng)頭移動(dòng)到3處，BC段模擬線路阻抗滑動(dòng)頭移動(dòng)到10處； 運(yùn)行方式選擇，置于“最小處； 合上實(shí)驗(yàn)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(fù)荷燈全亮； 將臺(tái)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(shí)，負(fù)荷燈全熄滅，短路電流大于A站速斷保護(hù)整定值，應(yīng)該由A站段保護(hù)動(dòng)作跳開A站模擬斷路器，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。保護(hù)動(dòng)作后微機(jī)裝置的顯示內(nèi)容與指示燈點(diǎn)亮情況參見前面的有關(guān)說(shuō)明。斷開A站

20、短路操作開關(guān)，按微機(jī)保護(hù)的“信號(hào)復(fù)位”按鈕，可重新合上A站模擬斷路器，負(fù)荷燈全亮，即恢復(fù)模擬系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電源。（2）正常運(yùn)行方式下BC段模擬線路50%處三相短路實(shí)驗(yàn) 各保護(hù)元件動(dòng)作值的整定見前面“保護(hù)元件動(dòng)作值的整定”部分， 將三段電流保護(hù) 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(dòng)頭移到10處，將BC段模擬線路阻抗滑動(dòng)頭移到3處； 運(yùn)行方式選擇，置于“正?！碧?； 合上實(shí)驗(yàn)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(fù)荷燈全亮；

21、將實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)，負(fù)荷燈全熄滅，屏上電壓表約為3A。B站段保護(hù)動(dòng)作調(diào)開B站模擬斷路器，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。斷開B站短路操作開關(guān)，按微機(jī)保護(hù)“信號(hào)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(wú)故障運(yùn)行方式。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電源。5 二相短路實(shí)驗(yàn)最小運(yùn)行方式下BC段模擬線路末端二相短路實(shí)驗(yàn)（1）各保護(hù)元件動(dòng)作值的整定見前面“保護(hù)元件動(dòng)作的整定”部分，將三段電流保護(hù)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(dòng)頭移到10處，BC段模擬線路阻抗滑動(dòng)頭移到10處；（3）系統(tǒng)運(yùn)行方式，置于“最小”處；（4）合上實(shí)驗(yàn)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(fù)荷燈全亮；（6） 將實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)，負(fù)荷燈部分熄滅，B站保護(hù)動(dòng)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(jī)保護(hù)“信號(hào)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(wú)故障

23、運(yùn)行方式。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電源。6 AB站間保護(hù)動(dòng)作配合實(shí)驗(yàn) （1）各保護(hù)元件動(dòng)作值的整定見前面“保護(hù)元件動(dòng)作值的整定”部分，并將低電壓?jiǎn)?dòng)功能和重合閘功能退出；（2）將AB段模擬線路阻抗滑動(dòng)頭移到10處，將BC段線路阻抗滑動(dòng)頭移到10處；（3）系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇，置于“最大”；（4）合上實(shí)驗(yàn)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(fù)荷燈全亮；（6）將實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)，負(fù)荷燈部分滅，B站段保護(hù)因其動(dòng)作時(shí)間小于A站段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)先動(dòng)作，但B站段保護(hù)人為拒動(dòng)，故A站段保護(hù)動(dòng)作，跳掉A站模擬斷路器（遠(yuǎn)后備）。斷開B站短路操作開關(guān)，按A站微機(jī)保護(hù)裝置上的“信號(hào)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(wú)故障運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電源。7同站保護(hù)間動(dòng)作配合實(shí)驗(yàn)（1）各保護(hù)元件動(dòng)作值的整定見前面“保護(hù)元件動(dòng)作值的整定”部分，并將低電壓?jiǎn)?dòng)功能和重合閘功能退出；（2）將B站段保護(hù)的動(dòng)作設(shè)置得比段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)0.5秒,將B站段保護(hù)的

25、設(shè)置得比段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)0.5秒；（3）將AB段模擬線路阻抗滑動(dòng)頭移到10處，將BC段線路阻抗滑動(dòng)頭移到5處；（4）系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇，置于“最大”；（5）合上實(shí)驗(yàn)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(fù)荷燈全亮；（7）將實(shí)驗(yàn)臺(tái)右上角處的LP6短接，同時(shí)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(shí)，負(fù)荷燈全滅，B站段保護(hù)首先動(dòng)作，顯示“Sd-”（為測(cè)量的故障電流幅值大小），同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈點(diǎn)亮，但因LP4開路會(huì)導(dǎo)致B站模擬斷路器不能分?jǐn)啵?/p>

26、隨后B站段保護(hù)動(dòng)作，顯示“GL-”，同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈點(diǎn)亮，但因LP5開路也會(huì)導(dǎo)致B站模擬斷路器不能分?jǐn)?；再延遲一會(huì)就會(huì)有B站段保護(hù)動(dòng)作，顯示“FH-”，同時(shí)“段動(dòng)作”指示燈點(diǎn)亮，并且會(huì)有B站模擬斷路器分?jǐn)喟l(fā)生（近后備）。斷開B站短路操作開關(guān)，按B站微機(jī)保護(hù)裝置上的“信號(hào)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(wú)故障運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電源。五實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1 簡(jiǎn)述各實(shí)驗(yàn)原理；2 記錄各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做誤差分析；3 畫出動(dòng)作特性及動(dòng)作曲線，并加以分析。第二節(jié)、微機(jī)變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解實(shí)驗(yàn)原理；2、

27、掌握實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)試與整定；3、掌握實(shí)驗(yàn)方法。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、WBB-型微機(jī)變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 1臺(tái)2、連接線 若干三實(shí)驗(yàn)原理：1變壓器保護(hù)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(dāng)普遍。變壓器如發(fā)生故障將給供電的可靠性帶來(lái)嚴(yán)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(hù)裝置.變壓器上裝設(shè)的保護(hù)一般有兩類:一種為主保護(hù),如瓦斯保護(hù)差動(dòng)保護(hù);另一種稱后備保護(hù),如過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)等。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)采用過(guò)電流保護(hù)。1 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)基本原理 I2 I1 I'2 I'1 Id KD圖2-2 變壓器縱

28、差動(dòng)保護(hù)單項(xiàng)原理圖如圖2-2所示為雙繞組縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單項(xiàng)原理說(shuō)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(shí)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(dòng)作；內(nèi)部故障時(shí)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(dòng)作。但是，由于變壓器兩側(cè)的兩個(gè)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(shí)流入繼電器的電流為零，就必須適當(dāng)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(shí)際上正?；蛲獠抗收蠒r(shí)流入繼電器的電流不會(huì)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(jì)算出的電流互感器的變比，與選用的標(biāo)準(zhǔn)化變比不可能相同；（3） 當(dāng)采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器時(shí)，由于運(yùn)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(huì)出現(xiàn)30° 的角度差，就會(huì)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(shí)，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(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)，有可能出現(xiàn)很大的變壓器激勵(lì)電流，通稱為激勵(lì)涌流。由于涌流只流過(guò)變壓器的一側(cè)，其值又可達(dá)到額定電流68倍，常導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。為了要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，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?yàn)槠鋽?shù)值很小，有些因素因?yàn)槭强陀^存在不能人為改變的，故常常在整定計(jì)算時(shí)將它們考慮在可靠系數(shù)中。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上學(xué)生可以自己動(dòng)手接線，將三側(cè)電流互感器副方的電流接入微機(jī)保護(hù)，若接線正確，則流入微機(jī)保護(hù)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(jìn)行校正。變壓器差動(dòng)保護(hù)中，雖然采用了種種辦法來(lái)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(lái)描述。若變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流按躲開外部故障的最大短路電流來(lái)整定，如圖2-3的直線2，可見保護(hù)的動(dòng)作電流較大，這時(shí)對(duì)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(lái)產(chǎn)生制動(dòng)作用，使得穿越電流大時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)作用大，穿越電流小時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)作用小，并且使保護(hù)的動(dòng)作電流也隨制動(dòng)作用的大小而改變，即制動(dòng)作用大時(shí)，動(dòng)作電流大些，制動(dòng)電流小時(shí)，動(dòng)作電流也小，那么

32、在任何外部短路電流的情況下，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)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(dòng)作，差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)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?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)。曲線3中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)為差動(dòng)保護(hù)的最小動(dòng)作電流Ipu.O一般取0.250.5IN。Ipu.O小時(shí)保護(hù)較靈敏。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流一般?。?3）IN。當(dāng)B點(diǎn)取值小時(shí)，保護(hù)不易動(dòng)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(dāng)斜率小時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作較靈敏。 Ic.Iunb 2 Ipu 1 動(dòng)作 3 A tg Ipuo B Ik(Ires) 圖2-3 制動(dòng)特性說(shuō)明圖本實(shí)驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)特

33、性的A、B點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)整定，調(diào)節(jié)A點(diǎn)或B點(diǎn)以檢查制動(dòng)特性曲線對(duì)保護(hù)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?yàn)樗涣鬟^(guò)變壓器的一側(cè)，常常導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，給差動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)困難。分析表明，在電源電壓U=0時(shí)，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(shí)投入空載變壓器，則激磁涌流可能很小。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上學(xué)生可以通過(guò)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(shí)，出現(xiàn)的激磁涌流具有三大特點(diǎn)：a涌流中有很大的非周期分量；b.涌流波形經(jīng)削去負(fù)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(dòng)

34、保護(hù)中，常常利用二次諧波作為制動(dòng)量以躲開激磁涌流的影響（實(shí)用上也可以用其他方法，例如利用判別間斷角原理等）。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)為躲開激磁涌流的影響，是利用二次諧波作為制動(dòng)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(dòng)保護(hù)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(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是三繞組變壓器。對(duì)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(hù)方

36、式也基本相同，但因三繞組變壓器多了一個(gè)中壓繞組，故保護(hù)的配置和構(gòu)成原則也有差異，下面介紹其特點(diǎn)：（1）三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn) I + I I'YY I' I I I' 圖2-5 三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)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(shí),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(lái)減小不平衡電流外,還必須注意如下幾點(diǎn):a. 為了保證在正常運(yùn)行和外部短路時(shí),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(lái)選取,而不應(yīng)按各側(cè)的容量來(lái)確定.因?yàn)橛袝r(shí)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(dòng)作的選擇性，保護(hù)的動(dòng)作電流和雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)一樣,必須躲開外部故障時(shí)的最大不平衡電流和勵(lì)磁電流.但是,因?yàn)橥獠抗收蠒r(shí),裝

38、在故障點(diǎn)那一側(cè)的電流互感器上,要流過(guò)各側(cè)短路電流的總和,即相當(dāng)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(duì)三繞組變壓器,為提高靈敏度,一般都要采用帶制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù).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(duì)于常規(guī)的差動(dòng)保護(hù)應(yīng)該用差動(dòng)繼電器的平衡圈來(lái)補(bǔ)償,這時(shí),為保證、側(cè)中每?jī)山M之間的平衡，需要用兩個(gè)平衡圈，分別接在電流較小的兩側(cè)。而對(duì)于微機(jī)差動(dòng)保護(hù)則可用軟件來(lái)解決。d. 構(gòu)成三繞組變壓器的差動(dòng)保護(hù)，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(guò)流保護(hù)的特點(diǎn) 三繞組變

39、壓器采用過(guò)流保護(hù)時(shí)，為了在外部故障情況下，盡可能縮小停電范圍，應(yīng)使保護(hù)有選擇性地只切除近短路點(diǎn)一側(cè)的短路器，保證另外兩側(cè)繞組繼續(xù)運(yùn)行。同時(shí)，還要保證對(duì)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(shí)，應(yīng)只切除2QF，保證、兩側(cè)繼續(xù)進(jìn)行。因此本實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝設(shè)的過(guò)流保護(hù)為：低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)用于切除低壓側(cè)出線故障，中壓側(cè)過(guò)流保護(hù)用切除中壓側(cè)出線故障，高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)設(shè)置、段。段作為變壓器主保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的后備，段作為中壓側(cè)，低壓側(cè)過(guò)流的總后備，動(dòng)作時(shí)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(guò)流保護(hù)配置圖四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.實(shí)驗(yàn)臺(tái)一次參數(shù)及實(shí)驗(yàn)接線圖1）變壓

40、器保護(hù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)各元件的參數(shù)如下： 實(shí)驗(yàn)變壓器高壓側(cè)線電壓為380V（實(shí)際使用300V），高、中壓變比3 ；高 、低壓變比為3；中壓側(cè)負(fù)荷電抗約20，低壓側(cè)負(fù)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(shí)驗(yàn)接線圖如下： 微機(jī)變壓器后備保護(hù)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù) 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(hù)實(shí)驗(yàn)接線圖2.正常運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)根據(jù)給定的有關(guān)參數(shù)和公式I=V/3 R計(jì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)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(shí)，一次系統(tǒng)處在正常運(yùn)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(hù)裝置上）值填入表2-1中；6） 對(duì)比計(jì)算值和實(shí)際值，分析其誤差及誤差產(chǎn)生原因。表2-1 正常運(yùn)行時(shí)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(jì)算值一次電流4.54.54.55554.84.84.8二次電流測(cè)量值一次電流二次電流誤差計(jì)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)根據(jù)給定的一次參數(shù)，計(jì)算出中壓側(cè)外部故障時(shí)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(yùn)行在正常運(yùn)行方式下。在正常運(yùn)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(shí)，各側(cè)的一次電流值，并參照原理圖，計(jì)算一次電流，使之與實(shí)際值對(duì)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(shí)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(jì)算值7.4104.8 實(shí)測(cè)值兩相電流短路實(shí)測(cè)值 AB相 BC相 CA相4.模擬變壓器低壓側(cè)外部短路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)根據(jù)給定的一次參數(shù)，計(jì)算出低壓側(cè)外部故障時(shí)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(yùn)行在正常運(yùn)行方式下。在正常運(yùn)行方式下（即、側(cè)斷路器均