11122继电保护实验讲义1.docx

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11122继电保护实验讲义1

WBH-821微机变压器保护实验

实验一比率差动保护

一、实验目的

1.加深比率差动保护的原理的理解；

2.了解比率差动保护的逻辑组态方法；

3.掌握比率制动系数的整定方法。

二、原理介绍

WBH-821微机变压器保护装置的比率制动式差动保护是变压器的主保护。

能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，保护采用二次谐波制动原理，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动，差动动作时间：

不大于30ms（2倍动作电流下）。

动作特性如图2.1所示：

图2.1比率差动动作特性图

图中动作区要经过励磁涌流判别、TA断线判别后才出口

差动方程如下：

Iop>Icd（IresIzd时）

IopIcd+S（Ires–Izd）（Ires>Izd时）

满足上述两个方程差动元件动作，式中：

Iop为差动电流，Icd为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Izd为最小制动电流整定值，S为比率制动特性斜率，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。

对于两侧差动：

Iop=|I1+KbI2|

Ires=|I1-KbI2|/2

式中：

I1，I2分别为高压侧、低压侧电流互感器二次侧的电流。

Kb差动平衡系数。

差动用电流互感器采用常规接线（即“Δ/Y”接线方式）：

a.保护软件中差动电流的计算

A相

IopA=|

+Kb

|

IresA=|

-Kb

|/2

B相

IopB=|

+Kb

|

IresB=|

-Kb

|/2

C相

IopC=|

+Kb

|

IresC=|

-Kb

|/2

式中：

，

，

，

，

，

分别为高压侧A，B，C三相、低压侧A，B，C三相电流互感器二次侧的电流。

Kb为差动平衡系数。

差动平衡系数的计算：

①计算变压器各侧一次电流：

式中：

Sn—变压器额定容量（kVA），

—计算侧线电压（kV）,

—计算侧相电流（A）

②计算各侧流入装置的二次电流：

式中：

为变压器TA二次接线系数，三角形接线Kcom=

星形接线

=1；

为TA比。

③计算平衡系数

差动保护平衡系数可以主变高压侧二次电流为基准，则：

差动平衡系数为：

式中：

—变压器高压侧二次电流；

—变压器低压侧二次电流。

二次谐波制动：

保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。

动作方程如下：

式中：

为A，B，C三相差动电流中最大二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，Iop为三相差流中的最大基波电流。

该判据闭锁方式为“或”闭锁，同时闭锁三相保护。

逻辑框图如图2.2所示：

图2.2比率差动保护逻辑框图

关于TA断线的说明：

将控制字整定为“0”，TA断线不闭锁差动；整定为“1”时，TA断线闭锁差动。

进行该项测试时，需将TA断线保护压板投入，其他所有保护的软压板均退出。

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2.进入装置菜单“定值”→“比率差动保护”→按“确认”按钮，进行定值整定，如：

最小动作电流（Icd）0.5A

最小制动电流（Izd）1A

比率制动系数（S）0.5

谐波制动系数（K2）0.2

差动平衡系数（Kb）1.00

TA断线闭锁投退（TABS）0

TA二次接线（TAJX）0

3.投入保护压板：

进入装置菜单“定值”→“压板”→“比率差动保护”→“投入”→“确认”；在开关量输入区，把“开入+”与“比率差动”相连，投入硬压板。

4.交流接线举例：

将电流输出“IA”、“IA’”分别接至保护装置高压侧保护电流的“IAH”、“IAH’”；将电流输出的“IB”、“IB’”分别接至保护装置低压侧保护电流的“IAL”、“IAL’”,并将电流输出的“IC”、“IC’”短接，这样接线可以实现单相差动，灵活接线也可以进行三相差动。

5.用测试线将控制回路的“跳闸回路”和“合闸回路”分别短接。

6.合断路器：

上电后模拟接线图中高低压侧模拟断路器均处在“分闸”位置，分别按下高低压侧模拟断路器的“手合”按钮，实现模拟断路器合闸操作。

7.调节电流输出：

通过“升”、“降”按钮调节电流输出。

在保护装置的“浏览”中可以看到输入的高压侧和低压侧电流IA、A相差动电流和A相制动电流的大小。

8.根据比率差动动作特性图和差动动作方程并结合装置中整定定值进行计算，当所加电流量满足差动保护动作方程时，比率差动保护动作，面板跳闸指示灯亮，高低压侧模拟断路器同时跳开。

实验完成，应及时把电流输出调零，在报告中可查看保护的动作值和动作时间等相关信息。

改变定值，重复几次实验，并进行实验分析。

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，为下个实验做准备。

四、思考与讨论

由上面的实验数据结合比率差动制动特性曲线分析，保护动作分别对应于特性曲线上的哪一段？

根据实验数据做出比率差动制动特性曲线，与整定的制动特性曲线相比较，分析误差产生的原因。

实验二差流速断保护

一、实验目的

1.熟悉差动速断保护的原理；

2.了解差动速断保护的逻辑组态方法。

二、实验原理

对于容量较小的变压器，当其过流保护的动作时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护。

它与气体保护配合，构成变压器的主保护。

电流速断保护的单相原理接线图如图2.3所示。

当变压器的电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形；若为非直接接地系统时，可采用两相不完全星形接线。

图2.3电流速断保护的单相原理接线图

保护的动作电流可按下列条件之一选择：

躲过外部K2短路时流过保护的最大短路电流整定，即：

式中

------可靠系数，取1.3～1.4；

------最大运行方式下，变压器低压侧母线发生短路故障时，流过保护的最大短路电流

躲过变压器空载投入时的励磁涌流：

式中

-----保护安装侧变压器的额定电流。

取上述两个的最大值作为整定值。

保护的灵敏度校验，要求在保护安装处K1点发生两相金属性短路进行校验，即：

式中

-----最小运行方式下，保护安装处发生两相短路时的最小短路电流。

在WBH-821变压器保护装置中，当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口，速断动作时间：

不大于20ms（1.5倍动作电流下）。

逻辑框图如图2.4所示：

图2.4差流速断保护逻辑框图

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2.进入装置菜单“定值”→“差流速断”→按“确认”按钮，进行定值整定。

3.投入保护压板：

进入装置菜单“压板”→“差流速断”→“投入”→“确认”；在开关量输入区，把“开入+”与“差流速断”相连，投入硬压板。

4.交流接线举例：

将电流输出的“IA”、“IA’”分别接至保护装置高压侧保护电流的“IAH”、“IAH’”，并将电流输出的“IB”、“IB’”和“IC”、“IC’”分别短接，也可以接入三相或六相电流。

5.用测试线将控制回路的“跳闸回路”和“合闸回路”分别短接。

6.合断路器：

上电后模拟接线图中高低压侧模拟断路器均处在“分闸”位置，分别按下高低压侧模拟断路器的“手合”按钮，实现模拟断路器合闸操作。

7.调节输出：

通过“升”、“降”按钮调节电流输出。

在保护装置的“浏览”中可以看到输入的高压侧电流IA、A相差动电流和A相制动电流的大小。

8.当满足差流速断电流动作条件时，高低压侧模拟断路器同时跳开，面板手跳按钮灯亮。

把电流输出归零，在报告中可查看保护的动作值和动作时间等相关信息。

改变定值，重复几次实验，进行实验分析。

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，为下个实验做准备。

四、思考与讨论：

差流速断保护的原理及其注意事项。

WBH-822微机变压器保护实验

实验一高压侧过流保护

一、实验目的

1.掌握两段式高压侧过流保护的原理；

2.了解两段式高压侧过流的逻辑组态方法；

3.了解功率方向继电器的90º接线方式。

二、实验原理及逻辑框图

本保护是低电压起动过电流保护的一个发展，其原理接线如图2.11所示。

它将原来的三个低电压继电器由一个负序电压继电器（由过电压继电器4接于负序电压过滤器上组成）和一个接于线电压上的低电压继电器5组成。

图2.11复合电压保护原理接线图

当发生各种不对称短路时，由于出现负序电压，因此继电器4动作，器常闭触点打开，于是加于低电压继电器5上的电压被迫变成零，则5一定动作，这是电流继电器1～3中至少应有两个动作，于是就可以启动时间继电器7，经过预定的实现后动作于跳闸。

当发生三相短路时，由于再短路开始瞬间一般会短时出现一个负序电压，使继电器4动作，因此，低电压继电器5也随之动作，待负序电压消失后，继电器4返回，则继电器5又接于线电压Uca上。

由于三相短路时，三相电压均匀降低，故继电器5仍将处于动作状态，此时，保护装置的工作情况就相当于一个低电压起动的过电流保护。

保护装置中电流元件和相间电压元件的整定原则与低电压起动或电流保护相同。

负序电压元件的起动电压躲开正常运行方式下负序过滤器出现的最大平衡电压来整定，根据运行经验，其起动电压U2.dz可取为：

复合电压元件由负序过电压和低电压部分组成。

负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障。

下列两个条件中任何一个条件满足时，复合电压元件动作。

为负序电压整定值；

为低电压整定值（U为三个线电压中最小的一个）

保护复压开放,且各两时限，过流保护主要用于降压变压器，作为防御外部相间短路引起的变压器过流和变压器内部相间短路的后备保护。

软硬压板与门投退，高压侧任一相电流大于定值，经整定延时动作。

复压本侧为计算复压，对侧为复压开入,复压可由控制字投退。

若控制字整定为复压不投入时，过流不经复合电压闭锁。

逻辑框图如图2.13、图2.14所示。

当接入电压与电流方向对应时（接入高压侧电压，或接入低压侧电压且相对高压侧角度不变），可由控制字投入方向元件，方向可选母线或主变方向。

方向元件采用90接线，按相起动。

为消除死区，方向元件带有记忆功能。

动作的最大灵敏角可以通过控制字选择为-45或者-30，动作范围-130～40或者-115～55。

方向元件动作区域如图2.12所示：

图2.12方向元件动作区示意图

逻辑框图如图2.13、图2.14所示：

图2.13高压侧过流I段保护逻辑框图

图2.14高压侧过流II段保护逻辑框图

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2.进入装置菜单“定值”，进行定值整定。

3.投入保护软压板：

进入装置菜单“定值”→“压板”中投入保护软压板。

4.用测试线将面板上的“开入+”连到“高压侧过流”投入保护硬压板。

5.把电流输出“IA”、“IA’”分别接至保护装置的高压侧电流的“IAH”、“IAH’”，并将电流输出的“IB”、“IB’”和“IC”、“IC’”分别短接；把电压输出“UA”、“UB”、“UC”、“UN”分别接至保护装置的电压输入的“UA”、“UB”、“UC”、“UN”。

6.用测试线将控制回路的“跳闸回路”和“合闸回路”分别短接。

7.合断路器：

上电后模拟接线图中高低压侧模拟断路器均处在“分闸”位置，分别按下高低压侧模拟断路器的“手合”按钮，实现模拟断路器合闸操作。

8.调节输出：

通过“升”、“降”按钮调节电压、电流输出。

在保护装置的“浏览”中可以看到输入电压、电流值的大小。

9.若将复压投退控制字置0，复压不投入，过流不经复合电压闭锁，当电流输出电流大于设定值，高压侧过流I保护动作，装置液晶应弹出动作报告“高压侧过流I段一时限动作、高压侧过流Ⅰ段二时限动作”，装置面板跳闸灯亮，同时高压侧断路器跳开。

实验完成后应及时将电流输出调零。

10.若将复压投退控制字置1，过流经复合电压闭锁，复压本侧为计算复压，对侧为复压开入，进入装置复合电压“定值”菜单整定：

低电压定值50V

负序电压定值30V

复合电压检测投退1

TV断线闭锁投退0

11.以本侧计算复压为例，调节电压输出按钮使电压高于50V,然后下降电压到低于50V，复合电压保护动作，装置液晶报告中存有“复合电压动作”。

然后调节电流输出大于设定值，保护装置液晶弹出动作报告“高压侧过流I段一时限动作、高压侧过流Ⅰ段二时限动作”，实验完成后，应及时把电压、电流输出调零。

12.高压侧过流Ⅱ段保护实验方法同上。

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，为下个实验做准备。

四、思考与讨论

1.根据实验内容，讨论复和电压保护起动的过电流保护与低电压起动的过电流保护相比的不同点。

2.复压过流保护的对侧复压和计算复压比较。

3.方向元件投入后复压过流方向保护的实验。

实验二零序电压保护

一、实验目的

1.熟悉零序电压保护的原理；

2.了解零序电压保护的逻辑组态方法。

二、实验原理及逻辑框图

电力系统中，故障的主要方式是接地故障常常，因此，大电流接地系统中的变压器，一般要在变压器上装设接地保护也就是零序保护，作为相邻元件及变压器本身主保护的后备保护。

大接地电流系统发生接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。

对于有两台以上的变压器的，可使部分变压器中性点接地，以保证在各种运行方式下，变压器中性点接地的数目和位置尽量不变，从而保证零序保护稳定的保护范围和足够的灵敏度。

对于中性点有放电间隙的分级绝缘变压器，零序电压保护原理框图如图2.9所示：

图2.9零序电压保护原理图

如图2.1所示灵序电压元件3U0-的动作电压应低于变压器中性点工频耐受电压（1.8为暂态系数），即

式中

------可靠系数，取0.9；

-------中性点工频耐受电压；

-------电压互感器一次侧相电压与开口三角侧电压之比值。

此外，动作电压还应躲过电网存在接地中性点情况下单相接地短路时的最大零序电压，即

式中β------

其中

、

分别为母线上系统的零序综合、正序综合电抗；

------短路故障前母线最大运行相电压。

逻辑框图如图2.10：

图2.10零序电压保护逻辑框图

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2.投入保护软压板：

进入装置菜单“定值”→“压板”→“零序电压保护”→“投入”→“确认”。

3.进入“定值”菜单，进行定值的整定。

4.交流接线举例：

把电压输出“UA、“UN”分别接至保护装置的保护电压“UA”、“UN”,因零序电压为自产零序电压，所以此时装置所采集电压即为零序电压。

也可以接入两相或三相电压进行零序电压计算。

5.用测试线将控制回路的“跳闸回路”和“合闸回路”分别短接。

6.合断路器：

上电后模拟接线图中高低压侧模拟断路器均处在“分闸”位置，分别按下高低压侧模拟断路器的“手合”按钮，实现模拟断路器合闸操作。

7.调节输出：

通过“升”、“降”按钮调节电压输出。

在保护装置的“浏览”中可以看到输入的A相电压和零序电压的大小。

8.当保护动作条件满足时，保护装置弹出零序过压告警，装置面板告警灯亮。

实验完成后，把电压输出调零，在报告中可查看保护的动作值和动作时间等相关信息。

改变定值，重复几次实验，进行实验分析。

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，为下个实验做准备。

四、思考与讨论

根据实验内容，分析零序电流是怎样产生的，如何计算？

WXH-821微机线路保护测控实验

实验一三相多次重合闸

一、实验目的

1.熟悉三相多次重合闸的原理；

2.熟悉重合闸与电流保护的配合过程。

二、实验原理及逻辑框图

WXH-821装置设有三相多次重合闸功能，通过设置重合闸压板控制投退，重合次数可以通过定值整定，最大可整定为三次重合闸。

重合成功后，在重合闸闭锁时限内，如果保护跳闸，则重合闸放电，其它放电条件同三相一次重合闸。

考虑到配网系统中柱上开关的延时较长，故增加重合闸复归延时,超过重合闸复归时限以后，如果发生了重合，则判定为又一次重合闸动作。

重合闸的放电条件同三相一次重合闸。

重合闸充电完成时，液晶显示屏中央显示充电完成标志。

原理框图如图2.31所示：

图2.31三相三次重合闸原理框图

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2.在“定值”中对电流Ⅰ段和重合闸定值分别进行整定。

3.投入保护软压板：

进入装置菜单“定值”→“压板”→“重合闸压板”→“投入”→按“确认”按钮；

进入装置菜单“定值”→“压板”→“电流I段压板”→“投入”→按“确认”按钮。

5.用测试线将控制回路的“跳闸回路”、“合闸回路”和“跳闸出口”分别短接。

6.合断路器：

上电后模拟接线图中模拟断路器均处在“手跳”位置，按下模拟断路器的“手合”按钮即可。

7.重合闸充电：

合上断路器，等待重合闸充满电，重合闸充满电后会在装置正常运行画面的左边显示一个小电池图标:

。

8.交流接线举例：

把电流输出“IA”、“IA’”分别接至保护装置保护电流的“IA”、“IA’”，并将电流输出的“IB”、“IB’”和“IC”、“IC’”分别短接。

9.重合闸实验：

1）“重合闸次数”设定为“1”时：

调节A相电流输出，使其大于电流Ⅰ段动作电流，当电流Ⅰ段跳闸后，马上把A相电流降下来，经延时后重合闸动作，模拟断路器重新合上，保护装置弹出相应报文。

2）“重合闸次数”设定为“2”时：

调节A相电流输出，使其大于电流Ⅰ段动作电流，当电流Ⅰ段跳闸后，马上把A相电流降下来，经延时后重合闸动作，模拟断路器重新合上，再调节A相电流输出，使其大于电流Ⅰ段动作电流，电流Ⅰ段再次跳闸后，马上把A相电流降下来，经延时后重合闸再次动作，模拟断路器又重新合上，保护装置弹出相应报文。

3）“重合闸次数”设定为“3”时：

在重合闸两次的基础上再次增大电流是电流Ⅰ段动作，使断路器第三次跳开，再马上把电流降下来，重合闸经延时第三次合上断路器，同样保护装置弹出相应报文。

10.把电流输出归零，在报告中可查看保护的动作值和动作时间等相关信息。

改变定值，重复几次实验，进行实验分析

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，为下个实验做准备。

四、思考与讨论

通过三相重合闸的实验数据和三相重合闸的原理，分析三相重合闸的最小重合时间主要由哪些因素决定？

根据实验结果试分析电流速断的保护范围。

实验二过流加速保护

一、实验目的

1.熟悉过流加速保护的原理；

2.掌握过流加速保护逻辑组态的方法。

二、实验原理及逻辑框图

装置设置了独立的加速保护段，可通过控制字选择合闸前加速或合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。

前加速一般用于35kV及以下的具有几段串连的辐射形线路上，能快速切除故障，然后靠重合闸纠正这种非选择性动作。

当重合于故障或者手合于故障时，后加速保护不带时限无选择性的动作跳闸加速故障的切除。

装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。

装置设置了独立的过流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统的保护相比，使保护的配置更加灵活，原理框图如图2.30所示。

图2.30过流加速保护原理框图

三、实验内容及步骤

1.合上三相漏电断路器，用测试线把三相电流输出端短接，按下启动按钮。

实验装置启动以后首先检查电压、电流输出是否为零，如果不为零则将其调到零（对信号模拟部分进行调零）。

根据实验要求把转换开关打到相应的位置（打到就地位置，可进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。

2．过流加速保护定值设置：

过流加速定值2A

过流加速时限1S

前加速方式投退0

3．电流I段定值设置：

电流I段定值3A

电流I段时限0.5S

闭锁重合闸0

电压闭锁0

电压闭锁值0

方向元件0

4.重合闸定值设置：

重合闸闭锁时限0.5S

重合闸复归时限60S

重合闸时限1S

6.投入保护软压板：

进入装置菜单“定值”→“压板”→“过流加速压板”→“投入”→按“确认”按钮。

进入装置菜单“定值”→“压板”→“电流I段压板”→“投入”→按“确认”按钮。

进入装置菜单“定值”→“压板”→“重合闸压板”→“投入”→按“确认”按钮。

5.用测试线将控制回路的“跳闸回路”、“合闸回路”和“跳闸出口”分别短接。

6.交流接线举例：

把电流输出“IA”、“IA’”分别接至保护装置保护电流的“IA”、“IA’”，并将电流输出的“IB”、“IB’”和“IC”、“IC’”分别短接。

7.合断路器：

上电后模拟接线图中模拟断路器均处在“手跳”位置，按下模拟断路器的“手合”按钮即可。

8.重合闸充电：

合上断路器，等待重合闸充满电，重合闸充满电后会在装置正常运行画面的左边显示一个小电池图标:

。

9.前加速操作步骤及现象：

将过流加速保护定值中的加速类型改为“1”，合上断路器，等待重合闸充满电，重合闸充满电后会在装置正常运行画面左下角会显示一个小电池图标:

。

调节电流输出使输出电流大于设定值2A，过流前加速保护动作，断路器跳开，跳闸灯亮，弹出报告“过流前加速保护跳闸”,马上退掉电流，1秒延时后重合闸动作，断路器合上，重合闸灯亮。

10.后加速操作步骤及现象：

将过流加速保护定值中的加速类型改为“0”，合上断路器，等待重合闸充满电，重合闸充满电后会在装置正常运行画面左下角会显示一个小电池图标:

。

调节电流输出使输出电流大于设定值3A，电流I段动作，断路器跳开，跳闸灯亮，马上退掉电流，1秒延时后重合闸动作，断路器合上，重合闸灯亮，再次增加电流使其大于设定值，电流后加速不带时限保护动作，装置液晶应弹出动作报告“后加速保护跳闸”，断路器跳开，面板跳闸灯亮，再把输入电流归零。

注：

完成实验以后，及时把电压、电流输出调到零，