电力系统微机继电保护实践报告

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1、 电力系统微机继电保护实践报告前 言电力系统微机继电保护实践主要目的是培养学生的动手能力。对一些常用的电子设备有一个初步的了解，能够自己动手做出一个像样的东西来。电子技术的实习要求我们熟悉电子元器件、熟练掌握相关工具的操作以及电子设备的制作、装调的全过程，从而有助于我们对理论知识的理解，帮助我们学习专业的相关知识。培养理论联系实际的能力，提高分析解决问题能力的同时也培养同学之间的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。实践项目名称：10kV输电线路过电流保护实验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、掌握过流保护的电

2、路原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。2、掌握本实验中继电保护实际设备与原理接线图和展开接线图的对应关系，为以后各项实验打下良好的基础。3、进行实际接线操作, 掌握过流保护的整定调试和动作试验方法。二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序 号设备名称仪器名称数量1JB01DL24C/6电流继电器2只2JB07DZB12B出口中间继电器1只3JB03DS22时间继电器1只4JB06JX-21A/T信号继电器（电流启动电压保持型）1只5一次系统屏10kVM输电线路B线1台6面板JB01-3复归按钮1只直流操作电源1只7面板JB

3、01-4光字牌1只8ZB35数字式交流电流表1只9ZB36数字式交流电压表1台10ZB31数字式直流电压、电流表各1只三、预习与思考1、参阅有关教材做好预习，根据本次实验内容，参考图8-1、图8-2设计并绘制过电流保护实验接线图。2、为什么要选定主要继电器的动作值，并且进行整定？3、过电流保护中哪一种继电器属于测量元件？四、原理说明电力自动化与继电保护设备称为二次设备，二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与其他电气设备相连接的电路称为二次回路，或叫二次接线。二次电路图中的原理接线图和展开接线图是广泛应用的两种二次接线图。它是以两种不同的型式表示同一套继电保护电路。1、原理接线图原理接线图用来表

4、示继电保护和自动装置的工作原理。所有的电器都以整体的形式绘在一张图上，相互联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起，为了表明这种回路对一次回路的作用，将一次回路的有关部分也画在原理接线图里，这样就能对这个回路有一个明确的整体概念。图8-1表示10kV线路的过电流保护原理接线图，这也是最基本的继电保护电路。图8-1 10kV线路过电流保护原理图1断路器； 2电流互感器； 3、4电流继电器； 5时间继电器；6信号继电器； 7保护出口中间继电器；8断路器的辅助触点；9跳闸线圈。从图中可以看出，整套保护装置由五只继电器组成，电流继电器3、4的线圈接于A、C两相电流互感器的二次线圈回路中，即两相两

5、继电器式接线。当发生三相短路或任意两相短路时，流过继电器的电流超过整定值，其常开触点闭合，接通了时间继电器5的线圈回路，直流电源电压加在时间继电器5的线圈上，使其起动，经过一定延时后其延时触点闭合，接通信号继电器6和保护出口中间继电器7的线圈回路、二继电器同时起动，信号继电器6触点闭合，发出10KV过流保护动作信号并自保持，中间继电器7起动后把断路器的辅助触点8和跳闸线圈9二者串联接到直流电源中，跳闸线圈9通电，跳闸电铁磁励磁，脱扣机构动作，使断路器跳闸，切断故障电路，断路器1跳闸后，辅助触点8分开，切断跳闸回路。原理接线图主要用来表示继电保护和自动装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备，它

6、可作为二次回路设计的原始依据。由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表示的，没有画出它们的内部接线和引出端子的编号、回路的编号；直流仅标明电源的极性，没有标出从何熔断器下引出；信号部分在图中仅标出“至信号”，无具体接线。因此，只有原理接线图是不能进行二次回路施工的，还要其他一些二次图纸配合才可，而展开接线图就是其中的一种。2、展开接线图展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼此独立的部分，仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里，为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号。图8-2 10KV线路过电流保护展开图QS隔离开

7、关；QF断路器；1TA、2TA电流互感器；1KA、2KA电流继电器；KT时间继电器；KS信号继电器；KM保护出口中间继电器；YR跳闸线圈。展开接线图一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。每一部分又分成若干行，交流回路按a、b、c的相序，直流回路按继电器的动作顺序各行从上至下排列。每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，每一回路的右侧标有文字说明。展开接线图中的图形符号和文字标号是按国家统一规定的图形符号和文字标号来表示的。二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表示，即指开关电器在非动作状态和继电器线圈断电的状态。因此，所谓的

8、常开（动合）触点就是继电器线圈不通电时，该触点断开，常闭触点则相反。图8-2是根据图8-1所示的原理接线图而绘制的展开接线图。左侧是保护回路展开图，右侧是示意图。从中可看出，展开接线图由交流电流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。交流电流回路由电流互感器1LH的二次绕组供电，电流互感器仅装在A、C两相上，其二次绕组各接入一个电流继电器线圈，然后用一根公共线引回构成不完全星形接线。A411、C411和N411为回路编号。直流操作回路中，画在两侧的竖线表示正、负电源，横线条中上面两行为时间继电器起动回路，第三行为信号继电器和中间继电器起动回路，第四行为信号指示回路，第五行为跳闸回路。3、实验原

9、理说明本实验我们选择一次系统10kVM的馈线B作为保护对象。实验线路按图8-2连接，过电流保护的动作顺序如下：当设置B线段线路短路故障，模拟被保护线路发生过电流时，电流继电器KA动作（注：实验中交流电流回路采用两相式），其常开触点闭合，接通时间继电器KT的线圈回路，KT则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器KS和保护出口中间继电器KM的线圈回路，KM动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路，（因断路器QF10在合闸状态，其常开触点QF10是闭合的）。于是跳闸线圈QF10中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。同时，KS动作并自保持，接通光字牌HL，则光字牌亮，显示“10kV过流保护

10、动作指示”。通过实验接线整定调试后，我们会深切体会到：展开接线图表达较为清晰，易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，特别在复杂电路中，其优点更为突出。五、实践内容与步骤1、选择电流继电器的动作值（确定线圈接线方式）和时间继电器的动作时限。（例：设额定运行时的工作电流为1A，选择DL24C/6型电流继电器，整定动作值3A；选择DS22型时间继电器整定动作时限2.5s；也可根据老师要求进行整定。）2、参照实验指导书中实验一和实验二的调试方法分别对电流继电器和时间继电器进行元件整定调试。3、按图8-2过电流保护实验接线图进行接线。4、将B线段电流互感器，交流电流表等连接成电流回路，将电流输

11、出端接入电流继电器的线圈。然后将直流控制回路按图8-2连接起来，与交流回路构成完整的继电保护系统。5、检查上述接线和设备，确定无误后，根据实验原理说明选择故障线路及线路故障点，进行保护动作试验，在一次系统模拟屏上操作开关的顺序按照正确的停送电和倒闸操作顺序进行，并认真观察动作过程，做好记录，深入理解各个继电器在该保护电路中的作用和动作次序。六、实践结果与分析1、分析说明过电流保护装置的实际应用和保护范围。答：当段线路短路故障，被保护线路发生过电流时，电流继电器KA动作,其常开触点闭合，接通时间继电器KT的线圈回路，KT则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器KS和保护出口中间继电

12、器KM的线圈回路，KM动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路。于是跳闸线圈QF10中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。同时，KS动作并自保持，接通光字牌HL，则光字牌亮，显示“10kV过流保护动作指示”。2、为什么要选定主要继电器的动作值，并且进行整定？答：不同的回路保护动作电流是不一样的，所以继电器需要根据负载来选定。3、过电流保护中哪一种继电器属于测量元件？答：热继电器4、实践数据（动作：D；不动作：ND）序号代号型号规格整定值段40%段60%段80%段100%段40%段60%段80%段100%11KADL-24C/20.5DDDDDDDD2KTDS-220.8DDDDDDDND3KSJ

13、X-21AT/DDDDDDDND42KADL-24C/21DDDDNDNDNDND5HLJX-21AT/DDDDDDDND接线图如下图所示：实践项目名称：三段式过电流保护实验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序号设备名称

14、使 用 仪 器 名 称数量1JB01电流继电器组件2件2JB05时间继电器组件1件3JB06信号继电器组件1件4JB07闪光继电器、中间继电器组件1件5ZB35真有效值交流电流表1件6面板JB01-3复归按钮1只7面板JB01-4直流控制电源、信号电源各1路光字牌1只断路器电动分、合闸回路三、预习与思考1、三段式电流保护为什么要进行各段的保护范围和时限特性配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行整定计算吗？3、为什么在安装实验调试中，三段式保护采用单相接线完全能满足教学要求？你能将图9-2正确改绘成单相式接线图吗？4、三段式保护模拟动作操作前是否必须首先对每个继电器进行参

15、数整定？为什么？5、断路器QF是用什么元件模拟的？写出控制回路合闸时及保护动作后跳闸时的电路工作原理？四、原理说明1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。图9-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如线路变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，可不装设带时限电流速断

16、保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图9-1。XL-1线路保护的第段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。第段为定时限过电流保护

17、，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。无时限电流速断保护是以躲过被保护线路外部最大短路电流为整定原则的，它是靠动作电流的整定获得选择性。

18、带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。2、阶段式电流保护的电气接线图9-2为三段式电流保护接线图，其中KA1、KA2、KS1、KM构成第段无时限电流速断保护；KA3、KA4、KT1、KS2、KM构成第段带时限电流速断保护；KA5、KA6、KA7（两相三继电器式接线）、KT2、KS3、KM构成第段定时限过电流保护。KM为保护出口中间继电器，任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器动作指示，从指示可知道哪段保护曾动作

19、过，从而可分析故障的大概范围。3、一次网络模拟接线单侧电源辐射网络见图9-1，在母线A和母线B上都装有三段式电流保护。由于正常时，系统三相是对称的，在本实验中我们采用两相两继电器式保护接线方式，如图9-3所示。4、绘制三段式电流保护两相式接线图本实验安装调试内容为10kV母线B馈线上的三段式电流保护装置，但要考虑与线路XBL-2上的三段式电流保护配合，可参考图9-1。实验中采用DL-20C系列电流继电器，JX-21A/T信号继电器，DS-20系列时间继电器和DZB-10B系列中间继电器，为了简化实验接线，每一段保护中电流继电器只装两个。要求每一位学生在实验前参照图9-2绘制一张完整的三段式电流

20、保护展开图。图9-2 三段式电流保护接线图图9-3 三段式电流保护接线展开图五、三段式电流保护实验参数整定计算如图9-4所示10kV单侧电源辐射式线路，XLB-1的继电保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线。选定线路XLB-1的正常最大工作电流为0.2A，（设计模拟一次电流等于二次电流，因此电流互感器采用1：1）在最大运行方式下及最小运行方式下D1、D2及D3点三相短路电流值见表9-1。（本实验系统参数为系统阻抗最大运行方式6、正常运行方式8、最小运行方式10。线路XLB-1的线路阻抗为90，线路XLB-2的线路阻抗为190，线路负载阻抗为800。）（一）、一次网络模拟接线中

21、各点短路电流及负荷电流图9-4 三段式电流保护计算网络图(二)、三段保护动作值的整定计算1、线路XLB-1的无时限电流速断保护 (1) 电流速断保护的动作值按大于本线路末端D2点短路时流过的最大短路电流IdL2.Zd来整定，即保护的一次动作电流为：式中Kk可靠系数，对电流速断取1.21.3；继电器的动作电流为：式中：接线系数Kj=1，电流互感器变比nL采用1：1。选用DL-24C/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.56A，本段保护整定3A。 (2) 动作时限。为保护固有动作时间。 (3) 灵敏度校验，即求出最大、最小保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为在最小运行方式下发

22、生三相短路时的保护范围为灵敏度满足要求。2、线路XLB-1的带时限电流速断保护要计算线路XLB-1的带时限电流速断保护的动作电流，必须首先计算出线路XLB-2无时限电流速断保护的动作电流(1) 线路XLB-2的无时限电流速断保护动作电流为：线路XLB-1的带时限电流速断保护动作电流为：继电器的动作电流为：选用DL-24C/2型电流继电器，其动作电流的整定范围为0.52A，本段保护整定1.43A。(2) 动作时限。应比相邻线路XLB-2的无时限电流速断保护动作时限高一个时限级差t，即选用DS-22时间继电器，其时限调整范围为1.25s，为了便于学生在操作中易于观察，本实验整定为1.5s。(3)

23、灵敏度校验。利用最小运行方式下本线路末端发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验，即灵敏度满足要求。3、线路XLB-1的定时限电流速断保护（1）、定时限过电流保护的动作电流整定原则：a、只有在被保护线路过流时它才起动，在最大负荷电流Ifh.zd时保护装置的电流继电器不应动作。即:Id.b > Ifh.zdb、当外部短路时，如本线路过电流继电器已起动，但由于下一线路上2号保护的时限短而首先动作，使QF10跳闸，短路电流消失，当电流降低到最大负荷电流后，本线路的过电流继电路器应能可靠地返回。同时应考虑由于故障切除后电压恢复，负荷中的电动机自起动，可能出现最大负荷电流，为使1号保护的过电流继电

24、器能可靠返回，它的返回电流应大于故障切除后线路XLB-1的最大负荷电流，即:If.b > Ifh.zd（2）、定时限过电流保护的动作电流整定计算：定时限过电流保护的一次动作电流为：选用DL-24C/0.6型电流继电器，其动作电流的整定范围为0.150.6A，本段保护整定0.42A。动作时限，应比相邻保护的最大动作时限高一个时限级差t，即选用DS-22时间继电器，其时限调整范围为1.25S，为了便于学生在操作中易于观察，本实验整定为3S。灵敏度校验。作近后备时，利用最小运行方式下本线路末端发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验，即近后备灵敏系数满足要求。作远后备时，利用最小运行方式下相邻

25、线路末端发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验，即远后备灵敏系数满足要求。六、实践内容与步骤1、按图9-2，图9-3实验接线图进行实验接线，接线完毕后仔细对照实验接线图进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源待实验。2、根据以上三段式电流保护整定计算的数值选定合适的继电器并对各段保护的每个继电器进行整定，使之符合上述整定计算的继电器动作值。3、将一次系统切换至正常运行方式，变压器故障设置切换至正常位置，故障线路选择XLB-1，线路XLB-1的故障点选择在100%的位置。4、启动电源控制屏，将“甲线”的隔离开关QS1、QS2、QS7、QS11、断路器QF1、QF4、QF6合上

26、，将1#主变两侧的隔离开关、断路器合上，将10kVM的馈线B支路上的隔离开关QS17、QS18、QS19，断路器QF10、QF11合上。这时系统处于正常运行状态。将故障线路切换到XLB-2，然后模拟在XLB-2末端进行三相短路实验，这时线路XLB-1的第段应当启动，经过预先整定的时间后跳开XLB-1的断路器QF10。再将故障线路切换到XLB-1，然后模拟在XLB-1末端进行三相短路实验，这时线路XLB-1的第段应当启动，经过延时跳开XLB-1的断路器QF10。将线路XLB-1的故障点切换至40%或60%的位置在进行短路试验这时线路XLB-1的第段保护应当启动，由保护应立即跳开XLB-1的断路器

27、QF10。做好每次保护动作的动作记录。5、根据三段式电流保护参数整定计算，调整各段线路的故障点，分别模拟最大运行方式下的三相短路和最小运行方式下的两相短路进行试验操作，分析研究各段保护的技术特性。七、实践结果与分析1、三段式电流保护为什么要进行各段的保护范围和时限特性配合？答：为了实现过电流保护的动作选择性，各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大，顾要进行各段的保护范围，与短路电流的大小无关。具有这种动作时限特性的过电流保护称为定时限过电流保护。2、实践数据（动作：D；不动作：ND）序号代号型号规格整定值段60%段80%段100%13KADL-2

28、4C/20.5DDND22KADL-24C/21.4NDNDND31KADL24C/21.9NDNDND41KSJX-21AT/NDNDND52KSJX-21AT/NDNDND63KSJX-21AT/NDNDND71KTDS-210.8DNDND82KTDS-211.5DDND91KMDZB-14B/NDNDND102KMDZ-31B/DDND接线图如下图所示：实践项目名称：Y/D-11双绕组变压器差动保护实验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、加深对BCH-2型差动继电器工作原理的理解。2、掌握变压器纵差保

29、护的实验原理。3、掌握Y/D-11变压器差动保护中对相位的补偿方法及原理。二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB20差动继电器1只2JB06JX-21A/T信号继电器1件3JB07DZB-12B中间继电器1只4ZB35真有效值交流电流表1件5面板JB01-3复归按钮1只6面板JB01-4直流控制电源、信号电源各1路光字牌1只断路器电动分、合闸回路三、预习与思考1、参阅有关教材做好预习，了解实现变压器纵联差动保护常用的继电器及各自的优缺点？2、差动保护中为什么会产生不平衡电流，它对差动保护有什么影响，怎样减

30、小或消除其影响？3、在变压器差动保护中如何对差动继电器进行整定？4、在变压器差动保护中变压器Y侧和侧电流互感器二次侧如何接线？为什么？四、原理说明电力变压器作为电力系统中的非常重要的电气设备，因此，需要专门的保护来保护变压器的安全。变压器的故障一般可以分为油箱外部故障和油箱内部故障。油箱内部故障包括绕组的相间短路、中性点直接接地侧的短路和匝间短路。变压器内部故障危害很大，故障处的电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁心，而且使绝缘材料和变压器油强烈气化，可能引起油箱爆炸。油箱外部故障，主要是绝缘套管、引出线上发生的相间短路和中性点直接接地侧的短路。变压器纵差动保护作为变压器的主保护，可以用来反应绕组套管及引

31、出线的短路故障，保护动作于跳开各侧开关。它适用于：6.3MVA及以上的并列运行的变压器、发电厂厂用变压器和企业中的重要变压器；10MVA及以上的单独运行的变压器和发电厂厂用备用变压器。变压器差动保护的基本工作原理与线路纵差动保护相同。其原理接线如图10-1所示。纵差动保护是按比较变压器两侧的电流大小及相位的原理构成的。当变压器外部（k1）故障时，流入差动继电器的电流IKA=Ia-Ib=0；当内部故障时，IKA=Ia+Ib=Id，当Id大于差动继电器的动作电流时，差动保护将无延时地跳开两侧开关QF1， QF2。 为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行或外

32、部短路时，两个电流相等。例如在图10-1中应使Ia=Ib=IA/n1=IB/n2 或 n2/n1=IB/IA=nT式中 n1一次侧电流互感器变比，n2二次侧电流互感器变比，nT变压器变比。但由于电流互感器的实际变比与计算变比不同，这就会打破理想状态，在差动线圈中产生不平衡电流，它可能使差动保护误动作。为了消除这种不良影响，可将差动继电器的平衡线圈串入电流较小的保护臂进行补偿。如图10-2。若线圈的极性连接和电流正方向如图中所示，且Ia>Ib，则适当选择平衡线圈的匝数，使之满足 Wb×Ib=Wd（Ia-Ib）。 图10-1 图10-2则差动继电器铁心中的磁势为零，其二次侧W2中无

33、感应电势，从而抵消了由于电流互感器的实际变比与计算变比不同产生的不平衡电流的影响。实际上，差动继电器的平衡线圈只有整数匝可以选择，因而铁心中磁势不会为零，其二次侧线圈中仍有残余电流，这在整定计算中应给予考虑。用BCH-2型差动继电器构成的变压器纵差动保护整定计算的任务是确定继电器动作电流及线圈匝数，并校验其灵敏系数。下面以双绕组变压器纵差动保护为例，介绍整定计算的原则和步骤：（1）选择电流互感器变比，计算变压器额定运行时差动臂上的电流，并取较大侧为基本侧。（2）计算变压器外部短路时的最大短路电流，归算到基本侧。 （3）按以下三个条件确定保护装置的动作电流。1）躲过变压器空载合闸或外部短路切除后

34、电压恢复时的励磁涌流Iop=Krel×I1N （10-1）式中 Krel可靠系数，取1.3；I1N变压器基本侧的额定电流。 2）考虑电流互感器二次回路断线，应躲过变压器正常运行时的最大负荷电流：Iop=Krel×IL. max （10-2）Krel可靠系数，取1.3；IL. max变压器正常运行时基本侧的最大负荷电流,当最大负荷电流不能确定时,可采用变压器基本侧的额定电流。3)躲过外部短路时的最大不平衡电流Iop=Krel(KnpKstfi+U+fer)Ik.max （10-3）式中 Krel可靠系数，取1.3； Knp非周期分量影响系数，取1； Kst电流互感器同型系数，

35、取1； fi电流互感器允许的最大相对误差，取0.1；U变压器调压分接头改变时引起的相对误差，一般取调压范围的一半；fer继电器平衡线圈整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差，由于在计算动作电流时fph还不能确定，所以先采取中间值0.05； Ik.max变压器外部短路时最大短路电流的周期分量，归算至基本侧 根据以上计算结果，取最大者作为保护装置动作电流的计算值Iop.jb.js。（4）确定基本侧线圈匝数基本侧继电器动作电流的计算值 Iop.KA.c=KconIop.c/nTA （10-4）式中Kcon接线系数,电流互感器为星形时Kcon=1,为三角形时Kcon=1.732；nTA基本侧电流互感器

36、变比基本侧动作线圈匝数 Ww.c=AW0/ Iop.J.c （10-5）式中 AW0继电器动作安匝，取60安匝。根据继电器线圈实有抽头情况，先选取差动线圈Wcd.set，然后选基本侧平衡线圈匝数Wph.set，使基本侧实际工作线圈Ww.set=Wcd.set+Wph.set。为了保证选择性，Ww.set应比 Ww.c小而接近。继电器保护装置的实际动作电流为 Iop.KA.set=60/Ww.set （10-6）Iop.set =nTA×Iop.KA.set/Kcon （10-7）（5）确定非基本侧平衡线圈匝数 根据变压器在额定运行时，继电器内部的磁势平衡条件，可求得非基本侧平衡线圈匝

37、数，即I2N.WW.set=I2N.nb(Wcd.set+Wb.nb.c) （10-8）选择接近Wb.nb.c的整匝数，作为非基本侧平衡线圈的实际匝数Wb.nb.set。非基本侧工作线圈的实际匝数WW.nb.set=Wcd.set+Wb.nb.set （10-9）（6）校验相对误差fph 继电器工作线圈实际匝数与计算匝数不完全相等，产生相对误差fph， 即 fb=(Wb.nb.c-Wnb.nb.set)/(Wb.nb.c+Wcd.set) （10-10）按上式计算结果，若fb0.05，符合初步计算假设条件，则不必进行重复计算。若fb0.05，则应将实际值代入 （10-3）中，重新计算动作电流及

38、各线圈匝数。（7）短路线圈抽头的确定 短路线圈匝数越多躲过励磁涌流的能力就越强，但在内部短路时，由于非周期分量影响，继电器动作时间越长。因此应根据实际情况综合考虑。一般中小容量的变压器可选用C-C、D-D ，大容量的变压器选用A-A、B-B。（8）保护装置的灵敏度按下式计算灵敏系数 Ksen=Id.min/Iop.b.set (10-11) 式中 Ik.min变压器内部短路时，归算至基本侧故障点的最小短路电流。 要求 Ksen2，若不满足要求，可考虑选用BCH-1或DCD-5型差动继电器。变压器纵联差动保护的基本原理及电路可参阅相关教材，实现变压器纵联差动保护的主要问题是减小不平衡电流及其对保

39、护的影响。产生不平衡电流原因主要有如下几种：l 电流互感器的计算变比与实际变比不同引起的不平衡电流；l 变压器联接组别不相同而产生的不平衡电流；l 变压器各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；l 励磁涌流引起的不平衡电流； 对于第一种和第三种原因引起的不平衡电流，可在互感器二次回路中装设自耦电流互感器进行调节，或利用速饱和电流互感器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈（如BCH-2）来消除不平衡电流。对于第二种原因引起的不平衡电流，传统的差动继电器的纵差动保护中，进行相位补偿的方式是在Y型侧的电流互感器二次侧采用型接线，型侧的电流互感器的二次接线采用Y型接线，使纵差动保护的两差动臂电流相位相

40、同，在选择CT变比时Y型侧的二次电流还应该乘以的接线系数。在微机型保护中，由于软件计算的灵活性，允许变压器各侧TA二次都采用Y型接线。在进行差动计算时由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准和电流补偿。对于第四种原因引起的不平衡电流，主要采用如下方法：l 采用具有速饱和铁心的差动继电器；l 利用二次谐波将纵联差动保护制动；l 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别本实验中，采用BCH-2型差动继电器正是利用平衡线圈和速饱和变流器来消除不平衡电流的影响。五、实践内容与步骤1、差动继电器的整定调试按照差动继电器特性实验中所述对差动继电器进行调试整定。根据实验原理中所述的公式进行整定计算，然后对差动继电器的差

41、动绕组和平衡绕组进行整定。根据整定计算结果对差动继电器进行实验连线。实验连线按照图10-3所示进行接线。2、认真检查实验接线，确认接线无误后再进行通电实验。实验时严格遵守实验室操作规定。3、分别启动一次系统控制屏和二次系统控制屏电源，系统运行方式转换开关切换至正常运行方式，变压器故障设置1转换开关切换至差动位置。先将隔离开关QS1 、QS2、QS7、QS11、QS17、QS18、QS19合上，然后将断路器QF1、QF4、QF6、QF10、QF11合上。然后观察各个电流表的示数，再将变压器故障设置的带灯自锁按钮按下，先进行两相短路实验，仔细观察各个继电器的动作状况并做出实验记录，在进行三相短路实

42、验，再观察各个继电器的动作状况做出实验记录。图10-3 变压器差动保护实验接线图六、实践结果与分析1、差动保护中为什么会产生不平衡电流，它对差动保护有什么影响，怎样减小或消除其影响？答：l 稳态情况下不平衡的电流（1）变压器各侧绕组接线方式不同。（2）变压器各侧电流互感器的型号和变比不相同，实际的电流互感器变比和计算变比不相同。（3）带负荷调分接头引起变压器变比的改变。l 暂态情况下不平衡的电流（1）变压器空载投入电源时或外部故障切除，电压恢复时产生的励磁涌流。（2）短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁涌流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。影响：变压器差动保护的不平衡电流直接影响

43、到差动保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性。故此，分析其影响并采取相应的防范措施对提高变压器差动保护性能是十分重要的。 2、在变压器差动保护中变压器Y侧和侧电流互感器二次侧如何接线？为什么？为了克服变压器两侧电流相位不同，采用相位补偿法。即变压器接线侧，电流互感器接线为Y，变压器接Y，电流互感器接线为。3、实践数据序号代号差值1MA14mA2MA23mA3MA33mA接线图如图所示：实践项目名称：变压器过电流保护实验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、了解电力系统中电力变压器的继电保护类型和配置。2、掌握变压

44、器过电流保护电路原理及整定方法。3、进行实际接线操作, 掌握变压器过电流保护的整定调试和动作试验方法。二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1JB01DL-24C/6电流继电器2只2JB05DS-22时间继电器1只3JB06JX-21A/T信号继电器1只4JB07DZB-12B中间继电器1只5ZB35真有效值交流电流表1件6面板JB01-3复归按钮1只7面板JB01-4直流控制电源各1路光字牌1只断路器电动分、合闸回路三、预习与思考1、参阅有关教材做好预习，根据本次实验内容，参考图11-1绘制变压器过电流保护的

45、原理图及展开图。2、参考教材理解和掌握变压器过电流保护的整定计算方法及注意事项。四、原理说明为了防止外部故障引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器还应装设过电流保护。根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现保护的方式有：过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。本实验只对过电流保护作介绍。变压器过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同，其动作电流整定计算公式与线路过电流保护基本相同。变压器过电流保护的单相原理接线如图11-1所示。保护装置的启动电流Iact按躲过变压器的最大负荷电流IL.

46、max整定。式中 Krel可靠系数，一般取为1.21.3； Kre返回系数，取为0.85。变压器的最大负荷电流应按下列情况考虑，取其中的较大值作为最大负荷电流代入上式计算过流保护的启动电流。（1）对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负荷电流。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算：式中 n并联运行变压器的最少台数； IN.T每台变压器的额定电流。（2）对降压变压器，应可考虑负荷中电动机自启动时的最大电流，即式中 KMs自启动系数，其值与负荷性质及用户与电源间的电气距离有关；对110kV降压变电站的610kV侧，取KMs=1.52.5；35kV侧，取KMs=1.52.0。保护的灵敏系数按

47、下式校验：式中灵敏系数校验点最小两相短路电流。作为近后备保护，取变压器低压侧母线为校验点，要求Ksen=1.52.0；作为远后备保护，取相邻线路末端为校验点，要求Ksen1.2。保护的动作时限应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限t。图11-1 变压器过电流保护单相原理接线图五、实践内容与步骤1、根据过流保护的要求和以上整定计算公式计算电流继电器KA1、KA2的动作电流值，和时间继电器KT的动作时限。（例如：KA1、KA2的动作电流为2A，KT的时间为2S）2、根据时间继电器、保护出口中间继电器的技术参数选择直流操作电源。（本实验直流操作电源采用DC220V）3、按图11-2，图11-3

48、实验接线图进行实验接线，接线完毕后仔细对照实验接线图进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源等待实验。4、分别启动一次系统控制屏和二次系统控制屏电源，系统运行方式转换开关切换至正常运行方式，变压器故障设置1转换开关切换至过流位置。先将隔离开关QS1 、QS2、QS7、QS11、QS17、QS18、QS19合上，然后将断路器QF1、QF4、QF6、QF10、QF11合上。然后将变压器故障设置的带灯自锁按钮按下，先进行两相短路实验，看各个继电器的动作状况做出实验记录，在进行三相短路实验，在观察各个继电器的动作状况做出实验记录。图11-2 变压器过流保护交流回路接线展开图图11-3

49、 变压器过流保护直流回路接线展开图六、实践结果与分析1、实验数据：序号代号三相AB两相BC两相AC两相1KS动作动作动作动作2KA1动作动作不动作动作3KA2动作不动作动作动作4KA3动作动作动作动作接线图如图所示：实践项目名称：重复动作手动复归中央信号实验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、掌握重复动作手动复归中央信号装置的原理及实验接线。2、理解冲击继电器功能和特性，掌握其实验操作方法。二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序号设备名称使 用 仪 器 名 称数

50、量1ZB18-1ZC23A冲击继电器1只开关S1、S2各1只警铃（或电笛）1只2ZB31直流数字电压表1只直流数字电流表2只3面板JB01-3直流操作电源1路复归按钮1只5面板JB01-4光字牌2只三、预习与思考1、冲击继电器的动作原理是什么？为什么能使中央信号回路重复动作？2、为什么冲击继电器的端子要接直流电源正极，接了负极会出现什么情况？3、在断开S1、S2时为什么冲击继电器不会起动？四、原理说明图12-1所示为由ZC-23A型冲击继电器构成的能重复动作手动复归的事故音响信号装置接线图。图12-1 重复动作手动复归中央信号装置接线图图中，当某断路器因事故而跳闸时信号继电器KS1常开触点闭合

51、（注：在图12-1的实验用图中已将KS1、KS2分别用开关S1、S2替代，便于实验操作），接通了光字牌HL1和冲击继电器KAI的微分脉冲变流器一次绕组所组成的回路。于是HL1发光，在脉冲变流器的二次绕组中感应出一个脉冲电势，这个电势使二极管反向偏置而截止，因而干簧管继电器KR线圈带电起动，其舌簧触点KR闭合，接通了出口中间继电器KM线圈和复归按钮SB所组成回路。于是KM动作，KM1触点并接于KR触点两端，该回路实现自保持。当脉冲变流器一次绕组中流过的电流为穏定值后，二次绕组中的感应电势消失，KR触点立即返回。KM2触点接通了警铃HAB（或电笛HAL）线圈回路，于是HAB发出声音报警信号。若要解

52、除音响信号，只需按下SB按钮，KM线圈断电，KM1和KM2返回，断开了KM线圈和HAB线圈回路。此时由于KS1未返回（即S1未断开），HL1和KAI的脉冲变流器一次绕组回路仍接通， HL1仍发光，脉冲变流器的一次绕组中流过一个稳定的电流。如果上一事故未消除，另一断路器又事故跳闸，信号继电器触点KS2闭合（即S2闭合）接通了HL2和KAI回路，KAI的脉冲变流器一次绕组中叠加一个电流，于是其二次绕组又感应一个脉冲电势，使KR动作，警铃HAB重复发声。在前面动作后未解除的稳定电流基础上，允许如此重复叠加动作。根据ZC-23A型冲击继电器的技术参数：最大稳定电流为3.2A，最小冲击动作电流不大于0.

53、015A。因此这种继电器最多冲击（重复）次数可达20次。即实际应用时可引入20个回路的信号继电器触点（注：预告音响采用警铃HAB发出音响；事故音响采用电笛HAL发出音响。）。在实际应用的电路中还有一个试验按钮SB2和附加电阻R，它们的作用是手动试验事故音响（预告音响）装置能否动作，R的阻值应等于启动KAI最低动作电流值所需的电阻值。若R数值过小，则SB2所接回路的电流很大，这样会影响KAI的动作次数，甚至使用寿命（实验中此回路可不安装，因信号继电器触点KS1、KS2已改用开关S1、S2，所以由手动控制）。当上述某事故（或故障）处理完毕，应将信号继电器触点复归，即图12-1中的S1、S2断开，光

54、字牌失电，KAI的脉冲变流器的一次绕组中电流减小，其二次绕组中感应出一个反方向的脉冲电势，此电势使二极管V1导通，V1短接了KR线圈，避免了KR线圈的动作。KAI的脉冲变流器一次绕组中还并接有电容C和二极管V2，它们起抗干扰作用。五、实践内容与步骤1、根据所用冲击继电器的额定工作电压，选择相应的直流操作电源。2、测量光字牌点亮时的工作电流值，分析是否适合接入冲击继电器的BL回路，启动中间继电器。3、按图12-1进行接线，严禁光字牌上的二电源端子发生短路，否则将损坏冲击继电器。4、检查上述接线的正确性，确定无误后，接入直流操作电源。5、按原理说明进行操作试验，深入理解重复动作手动复归的中央音响信

55、号装置电路特性。六、实践结果与分析1冲击继电器的动作原理是什么？为什么能使中央信号回路重复动作？答：当流过采样回路的直流电流突然增加时，采样微分回路将这一信号转变为一正的脉冲，与其准电位比较，条件满足时，比较器发出一正的方脉冲，触发器翻转并保持，出口继电器动作。当流过采样回路的直流电流突然减小时，采样微分回路将这一信号转变为一负的尖脉冲与基准电位比较，条件满足，比较回路发出一负的方脉冲，触发器翻转并保持，出口继电器返回。具有中央复归能重复动作的中央信号电路的主要元件是冲击继电器，它可接收各种事故脉冲。2为什么冲击继电器的端子要接直流电源正极，接了负极会出现什么情况？答：继电器中只有一对输出端子

56、，而没有输入端子，因此不需要直接的电源供电。故要接直流电源正极。接了负极，则不会进行动作。3实验数据：序号S1、S2情况电流电压音响1S1、S2断47219响2S1断、S2闭35219响3S1闭、S2断25219响4S1、S2闭21219响接线图如图所示：实践项目名称：备用电源自动投入试验 实践学时： 同组学生姓名： 实践地点： C316 实践日期： 实践成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实践目的和要求1、掌握明备用和暗备用的电路的组成和工作原理2、了解备自投在实际工作中的意义3、掌握备自投应用的条件二、实践环境与设备实践环境：变电站及电力系统综合自动化平台THJB-2系列实践设备：序号设备

57、名称使 用 仪 器 名 称数量1JB01DL-24C/2电流继电器2只2JB02、JB03DY-28C/160电压继电器4只JB04DZB-14B跳跃闭锁中间继电器1只DZ-31B中间继电器2只ZB18-1、ZB19钮子开关S1 6只ZB03三刀钮子开关1只3JB05DS-21时间继电器2只5面板JB01- 4光字牌1只三、预习与思考1、什么是备自投装置？备自投的基本方式有几种？2、在供配电系统中为什么要装设备自投装置？3、使备自投装置投入运行需要哪些条件？4、明备用和暗备用各有什么优缺点？四、原理说明1、备用电源自动投入装置简称APD装置。是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源投入工作，使供电不间断的一种装置，分为明备用和暗备用两种，所谓明